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13. 产生阿秒光脉冲的研究工作获得2023年的诺贝尔物理学奖,阿秒(as)是时间单位,1as=1×10⁻¹⁸s,阿秒光脉冲是发光持续时间在阿秒量级的极短闪光,提供了阿秒量级的超快“光快门”,使探测原子内电子的动态过程成为可能。设有一个持续时间为100as的阿秒光脉冲,持续时间内至少包含一个完整的光波周期。取真空中光速c=3.0×10⁸m/s,普朗克常量h=6.6×10⁻³⁴J·s,下列说法正确的是( )
A.对于0.1mm宽的单缝,此阿秒光脉冲比波长为550nm的可见光的衍射现象更明显
B.此阿秒光脉冲和波长为550nm的可见光束总能量相等时,阿秒光脉冲的光子数更多
C.此阿秒光脉冲可以使能量为−13.6eV(−2.2×10⁻¹⁸J)的基态氢原子电离
D.为了探测原子内电子的动态过程,阿秒光脉冲的持续时间应大于电子的运动周期
【答案】C
【详解】计算阿秒光脉冲的波长:
- 持续时间100as = 100×10⁻¹⁸s
- 周期T ≈ 100×10⁻¹⁸s
- 频率f = 1/T = 10¹⁶Hz
- 波长λ = c/f = 3×10⁸/10¹⁶ = 30nm(极紫外光)
各选项分析:
A.衍射现象更明显 — 错误。波长30nm比可见光550nm短,波长越短,衍射越不明显。
B.光子数更多 — 错误。总能量相等,单个光子能量E = hf,阿秒光频率高,光子能量大,光子数更少。
C.可以使基态氢原子电离 — 正确。氢原子电离能13.6eV,阿秒光光子能量E = hf ≈ 41eV > 13.6eV。
D.持续时间应大于电子运动周期 — 错误。要探测快速过程,快门时间应小于被测过程。
【来源】2024年北京高考真题物理【分值】3 分【题型】单选题【难度】★★★★☆