GRE科目考试:物理:电磁、波和光学

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例子问题

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例子问题1:电磁、波和光学

粒子穿过玻璃(折射率为1.33)会发出切伦科夫辐射。下面哪个选项是粒子可能的速度?

可能的答案:

正确答案:

解释

切伦科夫辐射是由在该介质中运动速度快于光相速度的粒子发出的。因为,光在玻璃中的相速度为:

这是玻璃中发出切伦科夫辐射的粒子的最小速度。这就排除了除而且后者是不可能的,因为它比真空中的光速还要快,因此答案是

例子问题1:电磁、波和光学

的单色光束光在材料中传播时相速度为.这种材料的折射率是多少?

可能的答案:

正确答案:

解释

光通过具有折射率的介质时的相速度是由:

解决这个代入给定的值

例子问题2:电磁、波和光学

建立了双狭缝实验,实验参数为:两条狭缝间隔一段距离.一束有波长的光光线通过两条狭缝照射到远处的屏幕上从狭缝。屏幕上中央波段和两边下一个波段之间的距离是多少?(此距离标记为)。

狭缝

可能的答案:

正确答案:

解释

双缝衍射产生建设性干涉的条件为:

在哪里是0,1,2,…

求出角度,用小角度近似,得到;

的距离图中可以用简单的几何方法与其他量联系起来:

在小角度近似的帮助下。让这两个相等,然后求解,我们得到:

对于中央乐队来说,,所以位置也是零。下一个乐队,,得到的距离为:

例子问题1:电磁、波和光学

两个波的频率:结合。产生的拍子的频率是多少?

可能的答案:

正确答案:

解释

两个声波组合的节拍是:

例子问题1:衍射

一束有波长的光,通常入射到透射衍射光栅上。对于入射光束,一阶衍射最大值出现在的角度.格栅上每厘米有多少条缝?

可能的答案:

正确答案:

解释

描述衍射光栅极大值的方程为:

其中d为狭缝间距,也可表示为:

把d代入第一个方程,做小角度近似,就可以解出(行/长度):

注意,必须将角度从角度转换为弧度。最后,这个问题要求每厘米的线,而不是米,所以答案是

例子问题1:

汽车喇叭的频率是.当汽车驶离你时,你听到的喇叭声频率是.这辆车的速度是多少?

可能的答案:

正确答案:

解释

运动源的多普勒效应随频率的方程为:

在哪里是声速,是源的速度,是固定频率和吗为多普勒频率。代入已知值并求解得到汽车的速度。

例子问题1:极化

一束非偏振光通过两个线性偏振光器,它们的偏振轴与彼此的角度为。光最初有一个强度,强度为经过两个极化后。找到?

可能的答案:

正确答案:

解释

未经偏振光的光通过线性偏振光器时,其强度下降为两倍:

马卢斯定律给出了通过线性偏振器的偏振光强度随偏振角变化的变化:

结合这两个方程,我们得到:

例子问题1:反射和折射

一束光穿过具有折射率的介质直到它到达与另一种材料的界面,具有折射率.没有光被传送到第二种材料。光束以什么角度(从两种材料的交界面开始测量)撞击第二种材料?

可能的答案:

这种情况是不可能的。

正确答案:

解释

全反射发生在以下角度:

然而,这个角度是从一条垂直于界面平面的直线上测量的;因此,我们想要的角度是,这是

例子问题1:光学

薄凸透镜的焦距为.一根蜡烛被放在镜头的左边。蜡烛的图像大概在哪里?

可能的答案:

没有图像被创建

镜头的左边

镜头的右边

镜头的右边

镜头的左边

正确答案:

镜头的右边

解释

因为物体超出镜头的2个焦距,图像必须在对面的1到2个焦距之间。因此,图像必须介于两者之间在镜头的右边。

或者,你可以应用薄透镜方程:

在哪里是物体距离而且是焦距.代入这些值并求解。

例子问题1:镜头

一根蜡烛高放在有焦距的细长凸透镜的左边.创建的图像的高度和方向是什么?

可能的答案:

,直

,倒

没有映像被创建。

,倒

,直

正确答案:

,倒

解释

首先,求出图像距离由薄透镜方程:

透镜的放大倍率由:

在哪里而且分别为图像高度和物体高度。给定的物体高度为,我们可以用它来求解图像高度:

因为符号是负的,所以图像是倒置的。

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