MCAT物理:轻

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例子问题

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例子问题1:干涉与衍射

在当地的一场音乐会上,一个扬声器被设置成发出频率范围为20Hz到200Hz的低音基音,可以模拟为正弦波。在一个简化的模型中,扬声器产生的声波可以被建模为一端关闭的圆柱形管道,以速度在空气中传播,其中T为温度,单位为°C。

如果安装扬声器的音响人员意外地在基座的正对面安装了另一个相同的扬声器,并翻转相位开关以产生可以模拟为余弦波的基波,那么在两个扬声器的中点,声音的音量会发生怎样的变化?

可能的答案:

听到的音调增加了

听到的音高降低

它变得沉默

它变得安静了

正确答案:

它变得沉默

解释

首先,让我们看看这个问题要求我们考虑什么。这个问题想让我们确定正弦相位扬声器和余弦相位扬声器之间产生的波之间的关系。在考虑这个场景时,有两个重要的事实会出现在脑海中。首先,由于扬声器是直接对着彼此的,所以声波在空间上是重叠的。第二,正弦波和余弦波的相位正好是180º。记住,完全失相的波会产生破坏性干扰,这意味着合成的波将没有振幅。两个扬声器之间的音量为零,因为音量与波的振幅直接相关。

示例问题191:Ap物理2

两个振幅相等的波发生破坏性干涉,产生一个振幅为零的波。这两个波的相位差是多少?

可能的答案:

正确答案:

解释

当两个波之间的相对位移为半个周期时,它们的振幅将抵消为零。这相当于一半的正确答案

例子问题1:

两个人正唱着一个音符.在他们面前放一个麦克风来录下他们的声音,但当他们回放歌曲时,录下的音符比歌手发出的声音要安静得多。什么现象可以解释这个结果?

可能的答案:

这些波经过破坏性的干涉,互相抵消了

这些波经过建设性的干涉,互相抵消了

歌手的组合频率高于麦克风的频率响应

麦克风可以从两个不同的声源接收到相同的频率

由于振幅太大,麦克风无法捕捉到这个声音

正确答案:

这些波经过破坏性的干涉,互相抵消了

解释

当一个波长的峰值遇到另一个波长的波谷时,就会发生破坏推断。这导致声波相互抵消,本质上产生了一个小得多的可听波长。相反,建设性干涉将导致波幅的总和,并增加声音的体积和强度。

问题4:干涉与衍射

红光(波长= 6.5 * 107M)照射在衍射光栅上,在远处的屏幕上产生干涉图案。如果蓝光(波长= 4.75 * 107M)被照射在同一个屏幕上,屏幕上的亮线就会变亮__________

可能的答案:

靠得更近

变得黯淡

保持不变

离得更远

变得更明亮

正确答案:

靠得更近

解释

用这个方程可以定位衍射光栅的亮线M \lambda =dsin(\theta),在那里\λ为波长,d为衍射光栅中狭缝之间的距离,\θ是屏幕上干涉图案中心的分离角。\λ正比于sinθ(\),那么如果\λ减小,线与线之间的分离角也减小。

例子问题1:干涉与衍射

什么术语描述波传播到障碍物后面的区域的现象?

可能的答案:

衍射

分散

叠加

折射

反射

正确答案:

衍射

解释

当波通过障碍物后面的区域(或通过孔径时扩散)时,就发生衍射。

例子问题1:极化

非偏振光通过三个偏振光滤光片。第一和第二滤波器之间的角度是45o.第二滤波器和第三滤波器之间的角度也是45度o.从第三个滤光片发出的光的强度,,以及事件强度,?

可能的答案:

没有光通过第三个滤光片

正确答案:

解释

通过第一个滤光片,初始非偏振光的强度降低了1/2,所以.对于第一个滤波器之后的每一个滤波器,强度都减少了一个额外的因子,在那里是相邻偏振器之间的夹角。在第二个滤镜之后,我们可以看到.类似地,在第三个过滤器之后,我们有

示例问题21:

非偏振单色光通过一个水平方向的偏光滤光片。然后它遇到第二个垂直定向的过滤器。关于产生的光,下列哪个说法是正确的?

可能的答案:

入射光的强度是入射光的一半,在

光线完全被挡住了

入射光的强度为入射光的一半,垂直极化

入射光的强度是入射光的四分之一,垂直极化

入射光具有相同的强度,但在

正确答案:

光线完全被挡住了

解释

第一个滤光片使光水平偏振,只有水平振荡的光才能通过。这将使强度降低一半。

第二个滤光片将垂直偏振,只有垂直振荡的光才能通过。然而,第一个滤波器已经屏蔽了所有非水平波,包括任何垂直波;因此,没有剩余的波可以通过垂直滤波器。光线完全被这种组合挡住了。

例子问题1:

以下每一种类型的波都经历极化__________

可能的答案:

横向波

电磁波

光波

声波

正确答案:

声波

解释

极化是横波在多个方向上振荡的特性。例如,横波可以在xy平面或yz平面上振荡。

声波是纵向的,因此当介质只在一个方向上位移时不会发生极化。纵波通过压缩和稀薄作用只能在一维中传播。

例子问题1:

特定原子的电子壳层能如下所示:

当一个电子从高能层落到低能层时,这个原子能发出下列哪一种颜色?

可能的答案:

紫罗兰色的

黄色的

绿色

橙色

红色的

正确答案:

紫罗兰色的

解释

我们可以看到,这个原子的壳层间电子伏势的差在(n2和n1之间)到(n4和n1之间)。我们可以用这两个值来求出这个原子的光子所能产生的波长范围。为了找到波长,我们将使用以下公式:

在这个方程中,是能量焦耳,为普朗克常数,是光速,和是波长。

首先,使用给定的转换因子将能量变化转换为焦耳。

利用第一个方程中的这些能量来求解可能波长的范围。

可见光谱的范围大约从波长较小的代表紫色和蓝色,波长较大的代表红色。由于可能波长的范围只与可见光谱的一小部分重叠,我们可以看到,当一个电子从较高能级落到较低能级时,唯一能产生的颜色是紫色。其他的跃迁将产生紫外线范围内的光子。

例子问题1:

光通过棱镜来分离波长,光谱中的红、绿、蓝部分依次投射到与电路相连的光电表面上。这些观察中哪一个是正确的?

  1. 红光,而不是绿光或蓝光,会产生电流。
  2. 红光和蓝光,而不是绿光,都会产生电流。
  3. 绿光,而不是红光或蓝光,会产生电流。
  4. 蓝光,而不是红光或绿光,会产生电流。
  5. 只要强度足够,所有频率都能产生电流。
可能的答案:

5

2

3.

1

4

正确答案:

4

解释

选项4是正确的,因为蓝光比红光能量大得多。最强烈的低频光根本不会产生电流,因为波长的能量不足以将电子从光电表面移走;然而,一旦确定了某一频率能够产生电流,那么电流的大小就取决于强度。

记住:“蓝色更好。”

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