光的本性原子物理

1、精品资源光的本性原子物理【考点述要】1. (a)光的本性学说的发展简史。2. (b)光的干涉现象以及常见的应用；光的衍射。了解双缝干涉实验的装置及干涉条纹的成因，条纹间距与波长、频率的关系；了解薄膜干涉现象。对于光的干涉要求定性了解；对于光的衍射，只要求知道现象。3. (a)光谱和光谱分析；红外线、紫外线、x射线、丁射线以及它们的应用；光的电 磁本性；电磁波谱。了解光谱的类别及产生原因；记住电磁波谱的排列顺序；了解不同频率的电磁波表 现的不同特性。4. (b)光电效应,光子。了解光电效应的实验规律，理解极限频率、逸出功的概念；知道光子能量由频率决 定的。不要求掌握爱因斯坦的光电效应方程。5.

2、(a)光电管及其应用。6. (a)光的波粒二象性。7. (a)口粒子散射实验：原子的核式结构：玻尔模型；能级概念。了解口粒子散射实验及结果。了解原子核式结构。了解玻尔假设的内容及能级的概 念。8. (a)天然放射现象；口、氏：射线；半衰期。了解天然放射现象；了解a、氏.匚种射线的成分、性质及半衰期的概念。9. (a)原子核的人工转变，质子的发现；中子的发现；原子核的组成；核反应方程； 放射性同位素及其应用。了解原子核的人工转变；知道谁最先发现质子和中子；了解原子核的组成；会写核 反应方程。10. (b)核能；质量亏损；爱因斯坦的质能方程。il(a)重核的裂变；链式反应；轻核的聚变。第一节光的波

3、动【重点知识精析】光具有波动性，反映光具有波动性的实验现象主要是光的干涉和光的衍射。1 .光的干涉：产生稳定干涉的条件：有相干光源，即参与干涉的几列光波频率相同，振动步调 之差(相差)稳定。屏上出现亮暗条纹的条件，决定于某处到双缝的路程之差a=ri-r2。如果路程之差为光波波长的整数倍，振动加强，出现亮条纹。路程之差为半波长的奇数倍，振 动减弱，出现暗条纹。亮纹是光传到这里能量较强；暗纹是光传到这里能量较弱。干涉条纹每条亮纹和暗纹的宽度相等。两相邻明(或暗)条纹间距离的大小与长 的波长有关：ax=l入。d白光是由许多不同频率(或波长)的单色光波组成的，只有在门一2=0处(不央 亮条纹）各种波长

4、的光都是加强的，是白条纹。其余各处，由于波长不同，亮条纹 的位置不同，得到彩色条纹。光波的波长与频率的关系：c = x、0。不同频率的色光在真空中传播的速率都相等 （c=3x108m/s）。频率不同的色光，波长 不同。红光频率最小，波长最大。不同频率的色光，从真空进入媒质时，频率不变， 颜色不变，波速变小，波长变短。光的干涉现象的应用空气膜（用于检查平面的平整情况）、增透膜。2 .光的衍射：产生明显衍射的条件是：障碍物的线度与光波波长相比差不多， 或者比波长还小c 单缝衍射、单孔衍射、圆盘衍射（泊淞亮斑）、光栅衍射等现象。【考题释例】例（ 1998高考题）处于基态的氢原了在某单色光照射下，只能

5、发现频率为丫1、丫2、丫3的三种光，且丫1丫2丫3,则该照射光的光子能量为（）a. hv1 b. hv2c. hv3d. h（ 丫1 +v2 + v3）解答：单色光照射基态氢原子时，会使处于基态的氢原子吸收光子而跃迁到激发态，当氢原子由激发态跃迁回基态时，就会发出各种频率的单色光。氢原子从n=2的激发态跃迁到基态时，只能发出一种频率的单色光，而从n=3的激发态跃迁到n=2 的激发态，再由n=2的激发态跃迁到基态。故只可能选c选项。不选d选项的原因 是，如果单色光频率为h（ 丫1 + 丫2 + 丫3），则在跃迁回基态时会广生v1、v2、v3、丫1 + 丫2、 丫1+丫3、丫2+丫3六种频率的光，

6、不符合题目给出的条件。所以正确选项为co例（1997年高考题）在双缝干涉实验中，以白光为光源，在屏幕上观察到了彩 色干涉条纹。若在双缝中的其中一缝前放一红色滤光片（只能透过红光），另一缝 前放一绿色滤光片（只能透过眼光），这时（）a.只有红色和绿色的双缝干涉条纹，其他颜色的双缝干涉条纹消失b.红色和绿色的双缝干涉条纹消失，其他颜色的双缝干涉条纹依然存在c.任何颜色的双缝干涉条纹都不存在，但屏上仍有光亮。口.屏上无任何光亮解答：光的双缝干涉的基本条件是两列光波频率相同。当双缝上分别放上红色、绿色滤光片时，只有红光和绿光通过，红光、绿光的频率不同，显然不是相干光源， 所以不会发生干涉现象。排除 a

7、、bo虽没有干涉条纹，但因有光线通过双缝到达 屏上，所以屏上应有光亮。所以正确选项为co【专题训练】1. （1992年高考题）从点光源l发出的白光，经过透镜后成一平行光束，垂直照射到挡光板p上，板上开有两条靠得很近的平行狭缝 s1、s2,如图15-1所示，在屏q 上可看到干涉条纹，图中 o点是屏上与两狭缝等距离的一点，则（）a.干涉条纹是黑白的，o点是亮点b.干涉条纹是黑白的，。点是暗点c.干涉条纹是彩色的，o点是亮点 d.干涉条纹是彩色的，。点是暗点图 15“ffi 15-22. （ 1993年高考题）图15-2所示为用干涉法检查某块玻璃板的上表面是否平整的 装置，所以单色光是用普通光源通过

8、滤光片产生的，检查时所观察到的干涉条纹是 由下列哪两个表面反射的光线叠加而成的？（）a.a的上表面和b的下表面b.a的上表面和b的上表面c.a的下表面和b的下表面d.a的下表面和b的下表面3. （1991年高考题）马路上积水上的油膜呈现彩色图样，这是由于（）a.光的色散b.光的衍射c.光的漫反射d.光的干涉4. （1995年高考题）在观察光的衍射现象的实验中，通过紧靠眼睛的卡尺测脚形成 的狭缝观看远处的日光灯管或线状白炽灯丝（灯管或灯丝都平行于狭缝），则可以 看到（）a.黑白相间的直条纹b.黑白相间的弧形条纹c.彩色的直条纹d.彩色的弧形条纹5. （ 1988年高考题）下列现象说明光具有波动性

9、的是（）a.光的干涉b.光的衍射c.光的反射d.光电效应6. （1987年高考题）在太阳光照射下，水面油膜上会出现彩色的花纹，这是两列相 干光波发生干涉的结果，这两列相干光波是太阳光分别经 而形成的。 用平行的单色光垂直照射不透明的小圆板，在圆板后面的屏上，发现圆板阴影中心 处有一个亮斑，这是光的现象。7. （ 1986年高考题）肥皂泡在阳光照射下呈彩色，这是属于光的 现象。第二节光的电磁说电磁波谱【重点知识精析】l光波是一种频率很高的电磁波，能发生干涉、衍射等波所具有的现象，但与机械 波有本质的区别。光在真空中传播速度与电磁波在真空中速度相同，均为 c=3 x 108m/s。光在其他介质中的

10、传播速度与介质的折射率有关，u=c/n。光的颜色由光的频率决定；可见光的颜色由红到紫的排列顺序，是按频率由小到大（波长由大到 小）的顺序排列的。2 .电磁波谱的排列顺序：无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、x射线、尸射线，它们是按照频率增大（波长减小）的顺序排列的，它们虽然都具有电磁本性， 但是它们的产生机理不同，表现出不同的特性。3 .光谱有发射光谱和吸收光谱，发射光谱又有连续光谱和线状光谱，线状光谱和吸 收光谱都是元素的特征谱线。4 .光谱分析是根据光谱来鉴别物质和确定它的化学成分的一种方法，光谱分析是利 用无素的特征谱线进行的。【考题释例】例（1995年高考题）太阳的连续光谱中有许多

11、暗线，它们对应着某些元素的特征谱线，产生这些暗线是由于（）a.太阳表面大气层中缺少相应的元素b.太阳内部缺少相应的元素c.太阳表面大气层中存在着相应的元素d.太阳内部存在着相应的元素解答：因为太阳光谱是吸收光谱，太阳内部（因核聚变）发出的白光通过太阳 表面大气层时，大气要吸收某些波长的光，从而形成吸收光谱。所以正确选项为c【专题训练】1 . （1991年高考题）关于光谱，下列说法正确的是（）a.炽热的液体能发射连续光谱b.太阳光谱中的暗线说明太阳上缺少与这些暗线相应的元素c.明线光谱和暗线光谱可用来对物质成分进行分析d.发射光谱一定是连续光谱2 . （1986年高考题）低压汞蒸气光产生的光谱，

12、属于连续光谱、明线光谱、吸收光谱中的哪一种？ 第三节光的粒子性光的波粒二象性【重点知识精析】l光电效应是物体在光（包括不可见光）的照射下发射出电子的现象，所发射的电 子叫光电子。3 .光电效应的实验规律：每一种金属，都存在一个发生光电效应的最低光波率 vo,称为极限频率。在发生光电效应时，同频率的光越强，单位时间内发射出的光电子数越多。光电子的最大初动能与入射光的强度无关，只随着入射光频率的增大而增大。光电效应的反应时间为10s,光照到金属上时，光电子的发射几乎是瞬时的。4 .爱因斯坦的光子说对光电效应的解释：光子照到金属上被某个电子全部吸收，若电子的动能足够大，电子便能克服原子核对它的引力作

13、用而从金属表面逃逸出来，成为光电子。若入射光频率比较低，其能量小于金属的逸出功，就不能产生光电效应，故存在 极限频率。若入射光比较强，即单位内时间内入射的光子的数目多， 那么产生的光电子也多。5 .爱因斯坦的光子说的主要内容；光子的能量跟它的频率成正比，e = h”6 .爱因斯坦的光电效应方程：-m v2 = h v - wo , mj=0可得极限频率丫。=w0/h22根据考试说明，不要求掌握爱因斯坦的光电效应方程，但了解方程有利于加强光电 效应规律的记忆和进行定性分析。【考题释例】例（1998年高考题）一细束平行光经玻璃三棱镜折射后分解为相互分离的三束 光，分别照射到相同的金属板a、b、c上

14、，如图15-3所示，已知金属板b上有光电 子放出，由此可知（）a.a板一定不放出光电子b.a板一定放出光电子c.c板一定放不出光电子d.c板一定放出光电子解答：（1）将出射光与入射光的方向进行比较，射到 c板处的光束偏折最大（即 偏离原来的方向最多），其折射率应最大，而折射率越大，其频率应越高，故射到 c板的光束频率最高，而射到 a板的光束频率最低。由于b板有光电子放出，则射 到b板的光束频率高于金属板的极限频率，而射到 a板的光束频率低于射到b板的 光束频率，但不一定低于极限频率，故无法确定a板有无光电子放出，而射到c板的光束频率必高于射到b板的光束频率，故必高于金属板的极限频率，因此， c

15、极 必有光电子放出。正确选项为 do（2）亦可对光线入射到三棱镜内的三条光线判断， 射往a板的光束折射角 最大，而射向c板的光束折射角最小，可由n=sini/sinr判断出射向c板的光束的折 射率最大，其余判断思路同a所述。0 is-4例（1995年高考题）在演示光电效应的实验中，原来不带电的一块锌板与灵敏 验电器相连。用弧光灯照射锌板时，验时器的指针就张开一个角度，如图15-4所示。 这是（）a.锌板带正电，指针带负电b.锌板带正电，指针带正电c.锌板带负电，指针带正电d.锌板带负电，指针带负电解答：这是一道光电效应与静电知识相结合的题。根据光电效应的知识可知， 发生光电效应是有电子从锌板飞

16、出，由于缺少了电子，锌板带正电，又因为验电器 与锌板相连，验电器就和锌板带上了同样的电荷即正电。所以正确选项为bo【专题训练】1. （1993年高考题）入射光照射到某金属表面发生光电效应。若将入射光的强度减 弱，而频率保持不变，那么（）a.从光照到金属表面上到发射出光电子的时间间隔将明显增加b.逸出的光电子的最大初动能将减小c.单位时间内从金属表面逸出的光电子的数目将减少d.有可能不发生光电效应2. （ 1996年高考题）红、橙、黄、绿四种单色光中，光子能量最小的是（）a.红光b.橙光c.黄光d.绿光3. （1990年高考题）用绿光照射一光电管，能产生光电效应。欲使光电子从阴极逸 出时的最大初

17、动能增大，应（）a.改用红光照射b.增大绿光的强度c.增大光电管上的加速电压d.改用紫光照射图15 54. （1985年高考题）已知一光电管阴级的极限频率为 v0,现将频率v大于v0的光照 射在阴级上，如图15-5,则（）a.照射到阴级上的光的强度愈大，单位时间内产生的光电子数目就愈多b.加在ak间的正向电压愈大，通过光电管的光电流饱和值就愈大c.为了阻止光电子到达 a,必须在ak间加一足够高的反向电压d.阴极材料的逸出功等于hvo5. （ 1990年高考题）设笳和九2是两种单色可见光1、2在真空中的波长，若7c 则这两种单色光相比（）a.单色光1的频率较小b.玻璃对单色光1的折射率较大c.在

18、玻璃中，单色光1的传播速度较大d.单色光1的光子能量较大6. （ 1992年高考题）已知葩的极限频率为 4.545x 1014hz,钠的为6.000x 1014hz, 银的为1.153x 1015hz,铝的为1.529x 1015hz,当用波长为0.37型m的光照射他们 时，可发生光电效应的是 o7. （1992年高考题）已知每秒钟从太阳射到地球的垂直于太阳光的每平方米截面上 的辐射能为1.4x 103j,其中可见光部分约占 45%,假如认为可见光的波长均为 0.55mm,太阳向各个方向的辐射是均匀的，日、地间距离r=1.5x 1011m,普朗克常数h=6.6x 10-34js,由此可估算出太阳每秒种辐射出的可见光的光子数约为 （只要求二位有效数字）08. （ 1984年高考题）频率为v的光照射到一金属表面上，有电子从金属表面逸出， 当所加反向电压u的大小增大到3v时，光电流刚好减小到零，已知这种金属的极限频率为vo=6x 1014hz,则照射光的频率v=hz。9. （1986年高考题）某金属用频率为v1的光照射时产生的光电子的