选修3-5近代物理复习ppt课件

.,光子的波粒二象性,粒子性,波动性,（具有能量）,（具有频率）,（具有动量）,光子的波动性二者通过h来联系,推广：,实物粒子也具有波粒二象性(电子束衍射）,（具有波长，波长越长，波动性越明显）,不确定性关系：,光电效应(爱因斯坦，提出光子说）康普顿效应,光的干涉光的衍射,普朗克在研究黑体热辐射问题中提出了能量子假说，认为微观粒子的能量是量子化的。,.,一.光电效应的实验规律,（1）存在饱和电流,(2)存在遏止电压和截止频率,(3)具有瞬时性,.,照射光,强度,频率,每秒钟光源发射的光子数,每秒钟逸出的光电子数,光电流大小,每个光子的能量,每个光电子的最大初动能,遏止电压,.,光电效应方程的图像：外加电压和光电流的关系（同种金属）光子数影响饱和电流光的频率影响遏止电压,.,2、最大初出动能-入射光频率：Ekm-图像,-W0,c,V,.,解题的核心是由光电效应方程结合动能与静电力做功的关系Ek=eUc写出学生熟悉的形式Uc=（蓝字两个变量）,Uc图象是一条斜率为的直线,遏止电压Uc=0对应的频率就是截止频率c,.,第十八章原子结构,学习线索如下展开：,原子中正负电荷分布的研究,汤姆孙的原子模型,卢瑟福提出新的假设（核式结构模型）,被粒子散射实验否定,氢原子光谱,波尔的原子结构模型,.,.,实验结果：,（1）绝大多数粒子穿过金箔后,基本上仍沿原来方向前进。,（2）少数粒子（约占八千分之一）发生了大角度的偏转,偏转的角度甚至大于90，也就是说它们几乎被“撞了回来”,.,原子的核式结构的提出,在原子的中心有一个很小的核，叫做原子核原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里带负电的电子在核外空间绕着核运动,.,二、玻尔的原子模型,原子只能处于一系列不连续的能量状态中，这些状态称为定态。,原子不同能量状态跟电子沿不同轨道绕核运动相对应。因定态不连续，所以电子可能轨道分布也是不连续的。,原子从一种定态跃迁到另一定态时,要辐射（或吸收）一定频率的光子,光子能量等于两定态的能量差。,.,玻尔从上述假设出发，利用库仑定律和牛顿运动定律，计算出了氢的电子可能的轨道半径和对应的能量,氢原子能级,三、玻尔理论对氢光谱的解释,.,2使原子激发的两种粒子一光子与实物粒子(1)原子若是吸收光子的能量而被激发，其光子的能量必须等于两能级的能量差，否则不被吸收，不存在激发到n能级时能量有余，而激发到n+1时能量不足，则可激发到n能级的问题(2)原子还可吸收外来实物粒子(例如自由电子)的能量而被激发，由于实物粒子的动能可全部或部分地被原子吸收，所以只要入射粒子的能量大于或等于两能级的能量差值(E=En-Ek)，均可使原子发生能级跃迁（3）电离：无论光子还是实物粒子，只要大于等于电离能即可。,.,.,如图所示,氢原子从n2的某一能级跃迁到n=2的能级,辐射出能量为2.55eV的光子.问最少要给基态的氢原子提供多少电子伏的能量,才能使它辐射上述能量的光子?请在图中画出获得该能量后的氢原子可能的辐射跃迁图.,答案：12.75eV,.,第十九章原子核的组成,天然放射现象的发现，使人们认识到原子核具有复杂结构，可以再分。,.,二.衰变原则：,（1）衰变:,（2）衰变:,（3）衰变:伴随射线或射线产生.,三、半衰期,一、天然放射性衰变：,质量数守恒，电荷数守恒。,实质是原子核内一个中子变成一个质子和一个电子。,.,2半衰期的物理意义,半衰期反映了大量原子核衰变的快慢，这种快慢由原子核自身的因素决定，跟原子所处的物理状态或化学状态无关。,半衰期是放射性元素原子核有50发生衰变所需要的时间，这是一种统计规律，是对大量的原子核衰变规律的总结，对单个或少数原子核是没有意义的。,.,卢瑟福发现质子:用粒子轰出氮原子产生氧的同位素，方程：147N十42He=1780+11H这是第一次实现原子核的人工转变：用粒子、质子、中子甚至光子去轰击原子核都可实现原子核的转变，通过这种方式可以研究原子核的结构，发现和制造新元素。,原子核人工转变,.,放射性同位素：有些元素的同位素具有放射性1934年约里奥一居里夫妇发现经过粒子轰击的铝片中会有放射性3015P，即：42He+2713Al=3015P+10n3015P=3014Si+01e自然界里没有天然的3015P,它是通过核反应生成的人工放射性同位素。人工放射性的优点：半衰期短，容易控制。,放射性同位素的应用与防止教学1利用放射性同位素的射线(1)r射线探伤仪可检查金属内部的损伤，其依据是r射线有很强的贯穿本领。(2)a射线带电能最大，可使放射源周围的空气电离变成导电气体从而消除静电积累。(3)放射线能引起生物体内的DNA的突变，这种作用可以应用在放射线育种，放射线灭害虫，放射作用保存食品以及医疗学上的“放疗”等。(4)做“放射性标记”的放射性同位素就是示踪原子。2污染与防止放射线对人体组织的破坏作用是对细胞核的破坏，使用放射性同位素必须注意人身安全，同时要防止放射性物质对空气、水源、用具等的污染。,.,结合能并不是由于核子结合成原子核而具有的能量，而是为把核子分开而需要的能量。这个能量巨大，如何求出这个能量？应用质能方程和质量亏损的概念，教学中应注意一定的质量m和一定的能量mc2相对应的观点,以及原子核在变化时，其变化前后总质量是不同的，这种质量的差异对应的就是核反应中所吸收或释放的能量。,结合能原子核越大，它的结合能越高比结合能比核能越大，表示原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定质量亏损E=mc2核能E=mc2,原子核反应中的质量亏损并不破坏质量守恒定律，在核能例题的计算中，要让学生体会这一点，训练单位换算，原子质量单位和千克的关系，焦耳和电子伏的关系。,核力和结合能,.,写出核反应方程计算质量亏损m根据质能方程E=mC2计算核能。注意质量单位取kg和u的不同，若以原子质量（u）为单位，可直接用E=m(u)931.5MeV.原子核的结合能=核子的平均结合能核子数,核能的计算步骤,.,第6节重核的裂变,核裂变：通过事例分析，可以让学生总结出裂变的几个特点：裂变过程中能放出巨大的能量。裂变的同时能放出23个(或更多个)中子。裂变的产物不是唯一的。注意：裂变反应的依据是实验事实，不能仅凭反应前后质量数守恒和电荷数守恒，杜撰各裂变反应。重核裂变的机制，不做说明。链式反应：应该让学生了解，维持链式反应要有一定的条件。要维持链式反应，就要减少裂变物质中的杂质，还要增大裂变物质的体积。这就引入了临界体积的概念。核反应堆(可控链式反应)：核反应堆是可控的链式反应装置，它能使核能平稳释放。核反应堆主要由核燃料、减速剂、控制调节系统、冷却系统和防护层组成。核燃料是由天然铀或浓缩铀制成的铀棒。核反应堆的教学，着重让学生了解用人工方法控制链式反应速度的原理，了解减速剂和控制棒的作用。核电站的教学：让学生了解目前所有正式运行的核电站都是应用裂变发电的。应该适当介绍世界上各发达国家以及一些发展中国家和地区在核能发电上取得的进展，介绍我国正在建设中的广东大亚湾和浙江秦山核电站的有关情况，指明发展核电以适应对能源日益增长的需要，是一种必然的趋势。,.,关于光电效应下述说法中正确的是()A、光电子的最大初动能随着入射光的强度增大而增大B、只要入射光的强度足够强，照射时间足够长，就一定能产生光电效应C、在光电效应中，饱和光电流的大小与入射光的频率无关D、任何一种金属都有一个极限频率，低于这个频率的光不能发生光电效应答案：D,.,当某种单色光照射到金属表面时，金属表面有光电子逸出如果光的强度减弱，频率不变，则：()A光的强度减弱到某一最低数值时，就没有光电子逸出B单位时间内逸出的光电子数减少C逸出光电子的最大初动能减小D单位时间内逸出的光电子数和光电子的最大初动能都要减小,B,.,用某种单色光照射某种金属表面，发生光电效应，现将该单色光的光强减弱，则（）A光电子的最大初动能不变B光电子的最大初动能减少C单位时间内产生的光电子数减少D可能不发生光电效应,AC,.,在光电效应实验中，当用光子能量E3.1eV的单色光照射阴极K时，(如图)，产生少量电流.若K极接正，A极接负，当两极间电压为0.9V时，光电流恰好截止.那么当A极接正，K极接负，电压仍为0.9V的时光电子到达A极的最大动能Ek2eV，此金属的逸出功WeV.,解：打出的光电子具有初动能，若A、K间加上反向电压时，电场力做负功，当EK=eU反光电流恰好截止.,EK1=0.9eV,由EK1=E-W逸出功W=E-EK1=2.2eV,若A、K间加上正向电压时，电场力做正功，光电子到达A极的最大动能为：,Ek2EK1+eU=0.9+0.9=1.8eV,1.8,2.2,.,如图，当电键S断开时，用光子能量为2.5eV的一束光照射阴极K，发现电流表读数不为零。合上电键，调节滑线变阻器，发现当电压表读数小于0.60V时，电流表读数仍不为零；当电压表读数大于或等于0.60V时，电流表读数为零。由此可知阴极材料的逸出功为（）A1.9eVB0.6eVC2.5eVD3.1eV,解析：电流表读数刚好为零，说明刚好没有光电子能够到达阳极。根据动能定理，光电子的最大初动能刚好为0.6eV。由Ek=h-W0可知W0=1.9eV。选A。,A,.,如图所示，阴极K用极限波长0=0.66m的金属铯制成的，用波长=0.5m的绿光照射阴极K，调整两个极板电压.当A板电压比阴极高出2.5V时，光电流达到饱和，电流表示数为0.64A，求：,（1）每秒钟阴极发射的光电子数和光电子飞出阴极时的最大初动能；（2）如果把照射阴极的单色光的光强增为原来的2倍，每秒钟阴极发射的光电子数和光电子飞出阴极的最大初动能.,.,四、原子能级跃迁问题,/跃迁时电子动能、原子电势能与原子能量的变化当轨道半径减小时，库仑引力做正功，原子的电势能Ep减小，电子动能增大，原子能量减小反之，轨道半径增大时，原子电势能增大，电子动能减小，原子能量增大,.,处于基态的一群氢原子受某种单色光的照射时，只发射波长为1、2、3的三种单色光，且123，则照射光的波长为（）A.1B.1+2+3C.D.,C,.,如图所示，是氢原子四个能级的示意图。当氢原子从n=4的能级跃迁到n=3的能级时，辐射出光子a，当氢原子从n=3的能级跃迁到n=2的能级时，辐射出光子b,则以下判断正确的是,A.在真空中光子a的波长大于光子b的波长B.光子a可使氢原子从n2跃迁到n=3的能级C.光子b可使处于n=3能级的氢原子电离D.一群处于n=3能级上的氢原子向能低级跃迁时最多产生6种谱线,AC,.,如图所示为氢原子的能级示意图，一群氢原子处于n=3的激发态，在向较低能级跃迁的过程中向外发出光子，用这些光照射逸出功为2.49eV的金属钠，下列说法中正确的是（）,A从n=3的激发态跃迁到n=2的激发态时所发出的光的波长最短B这群氢原子能发出3种频率不同的光，且均能使金属钠发生光电效应C金属钠表面所发出的光电子的初动能最大值为9.60eVD从n=3的激发态跃迁到基态时所发出的光能使金属钠发生光电效应，且使光电子获得最大初动能,CD,.,1：经过一系列衰变和衰变后，可以变成稳定的元素铅206，问这一过程衰变和衰变次数？,解：设经过x次衰变，y次衰变,2382064x,92=82+2x-y,x8y6,8次衰变，6次衰变,.,2钋210经衰变成稳定的铅，其半衰期为138天，质量为64g的钋210，