20180922高中物□/20180922高中物□/第第35屆物理競賽復賽試卷第頁共8頁七、（40分）用波長為633nm的激光水干射豎直圓珠筆中的小彈簧，在距離彈簧4.2m的與光屏（與激光水平照射方向垂直）上形成衍射圖像，如圖a所示。其右圖與1952年拍的DNA分子雙螺瘋結構X射線衍射圖像（圖b）十分相似。⑴利用圖a右圖中繪出的尺寸信息，通過測量估算彈鋼絲的直徑以《、彈簧圈的半徑R和彈簧的螺距p；（2）圖b是用波長為0.15nm的平行X射線照射DNA分子樣品后，在距離樣品9.0cm的照相底片上拍攝的。假設DNA分子與底片平行，且均與X射線照射方向垂直。根據(jù)圖b中給出的尺寸信息，試估算DNA螺旋結構的半徑R'和螺距p＞；說明:由光學原理可知,彈簧上兩段互成角度的細鐵絲的銜射、干涉圖像與兩條成同樣角度、相同寬度的狹縫的衍射、干涉圖像一致。八、（40分）1958年穆斯堡爾發(fā)現(xiàn)的尿子核無反沖共援吸收效應（即移斯爾效應）可用于測量光子頻率極做小的變化。穆斯堡爾因此榮獲1961年諾貝爾物理學獎。類似于原子的能級結構,原子核也具有分立的能級,并能通過吸收或放出光子在能級間躍遷。原子核在吸收和放出光子時會有反沖,部分能量轉化為原子核的動能（即反沖能）。此外,原子核的激發(fā)態(tài)相對于其基態(tài)的能量差并不是一個確定值，而是在以E為中心,寬度為2r的范圍內取值的。對于057F從第一激發(fā)態(tài)到基態(tài)的躍遷,E=2.31X10-15J，r=3.2X10-13E。已知質量e00m=9.5x10-26kg，普朗克常量h=6.6x10-34J.s，真空中的光速c=3.0x108ms-1。Fe1）忽略激發(fā)態(tài)的能級寬度，求反沖能，以及在考慮核反沖和不考慮核反沖的情形下,57F從第e一激發(fā)態(tài)躍遷到基態(tài)發(fā)出的光子的頻率之差；（2）忽路激發(fā)態(tài)的能級寬度，求反沖能，以及在考慮核反沖和不考慮按反沖的情形下,57F從基e態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)吸收的光子的頻率之差；⑶考慮激發(fā)態(tài)的能級寬度，處于第一激發(fā)態(tài)的靜止原子核57F*躍遷到基態(tài)時發(fā)出的光子能e否被另一個靜止的基態(tài)原子核57F吸收而躍遷到第一激發(fā)態(tài)57F*（如發(fā)生則稱為共振吸收）？ee并說明理由；4）現(xiàn)將57F原子核置于晶體中，該原子核在躍遷過程中不發(fā)生反沖?，F(xiàn)有兩塊這樣的晶體，e其中一塊靜止晶體中處于第一激發(fā)態(tài)的原子核57F*發(fā)射光子,另一塊以速度V運動的晶體e中處于基態(tài)的原子核57F吸收光子。當速度V的大小處于什么范圍時，會發(fā)生共振吸收?如e果由于某種原因,到達