光学和原子物理

1、2、物理光学：波动性、物理光学：波动性 红红光光 从波的角度认识：光的干涉从波的角度认识：光的干涉 1.为什么屏上可以得到为什么屏上可以得到 明暗相间的条纹？明暗相间的条纹？ 2.单缝和双缝的作用单缝和双缝的作用 3.条纹的特点？条纹的特点？ 4.条纹的名称以及产生明暗条纹条纹的名称以及产生明暗条纹 的条件的条件 5.将屏幕左右挪动后条纹的变化将屏幕左右挪动后条纹的变化 中中央央亮亮纹纹 第第一一级级亮亮纹纹 第第一一级级亮亮纹纹 第第二二级级亮亮纹纹 第第二二级级亮亮纹纹 12 | 2 2 S PS Pn 12 | (21) 2 S PS Pn 6.6.双缝干涉的条纹间距与波长的关系双缝干涉

2、的条纹间距与波长的关系 L d x L x d 公式和图像相对公式和图像相对 应，字母应该由应，字母应该由 学生来标注学生来标注 x 例题例题1：在双缝干涉实验中：在双缝干涉实验中,以白光为光源以白光为光源,在屏幕上观在屏幕上观 察到了彩色干涉条纹察到了彩色干涉条纹,若在双缝中的一缝前放一红色滤若在双缝中的一缝前放一红色滤 光片另一缝前放一绿色滤光片光片另一缝前放一绿色滤光片,这时这时 A.只有红色和绿色的双缝干涉条纹只有红色和绿色的双缝干涉条纹,其它颜色的双缝干其它颜色的双缝干 涉条纹消失涉条纹消失 B.红色和绿色的双缝干涉条纹消失红色和绿色的双缝干涉条纹消失,其它颜色的双缝干其它颜色的双缝

3、干 涉条纹依然存在涉条纹依然存在 C.任何颜色的双缝干涉条纹都不存在任何颜色的双缝干涉条纹都不存在,但屏上仍有光亮但屏上仍有光亮 D.屏上无任何光亮屏上无任何光亮 【C】 干涉条件：相干光源干涉条件：相干光源 例题例题2.用单色光进行双缝干涉实验。如果光屏上用单色光进行双缝干涉实验。如果光屏上P点到点到 双缝的距离之差双缝的距离之差2.25m，则用，则用0.50m的绿光产生干涉的绿光产生干涉 条纹时，条纹时，P点出现的是点出现的是_条纹。如用波长条纹。如用波长0.75m的的 红光进行干涉实验，则红光进行干涉实验，则P点出现的是点出现的是_条纹。条纹。 （填（填“明明”或或“暗暗”） 答案：暗，

4、明答案：暗，明 加强、减弱的条件加强、减弱的条件 薄膜干涉薄膜干涉 在肥皂膜中火焰的像是什么样的？（横竖在肥皂膜中火焰的像是什么样的？（横竖?） 形成这种像的原因是什么？（重力、干涉）形成这种像的原因是什么？（重力、干涉） 薄膜干涉与双缝干涉的共同点是什么？薄膜干涉与双缝干涉的共同点是什么？ 在肥皂膜后面看得见干涉图样吗？为什么？在肥皂膜后面看得见干涉图样吗？为什么？ 明明 暗暗 明明 空间关系空间关系形成过程形成过程 前表面反射 后表面反射 a b B A S 空气空气 薄膜薄膜 此处发生此处发生 干涉现象干涉现象 A 双缝 S1 S2 屏幕 O 双缝干涉及薄膜干涉双缝干涉及薄膜干涉 例题例

5、题3.用单色光照射竖直放置的肥皂薄膜（用单色光照射竖直放置的肥皂薄膜（ ） A.看到的干涉图样是明暗相间的条纹看到的干涉图样是明暗相间的条纹; B.从光源发出的光与肥皂膜表面反射的光发生干涉，从光源发出的光与肥皂膜表面反射的光发生干涉， 形成干涉图样。形成干涉图样。 C.一束入射光从薄膜的前表面和后表面分别反射出来，一束入射光从薄膜的前表面和后表面分别反射出来， 形成两列波形成两列波,这两列波频率相同这两列波频率相同,所以可以产生干涉所以可以产生干涉; D.若改用白光照射则看不到干涉条纹。若改用白光照射则看不到干涉条纹。 答案：答案：AC 目的：目的： 加强薄膜干涉产生原因的理解加强薄膜干涉产

6、生原因的理解 例题例题4.图中所示是用干涉法检查某块厚玻璃板的上表面图中所示是用干涉法检查某块厚玻璃板的上表面 是否平的装置是否平的装置.所用单色光是用普通光源加滤光片产生所用单色光是用普通光源加滤光片产生 的的.检查中所观察到的干涉条纹是由下列哪两个表面反检查中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射的光线叠加而成的? A. a的上表面和的上表面和b的下表面的下表面 B. a的上表面和的上表面和b的上表面的上表面 C. a的下表面和的下表面和b的上表面的上表面 D. a的下表面和的下表面和b的下表面的下表面 【C】 目的：目的： 薄膜应用，理解薄膜应用，理解“薄薄”的意义

7、的意义 例题例题5.薄膜材料的折射率薄膜材料的折射率n=1.5 , 可见光的频率为可见光的频率为5.51014Hz,那那 么照相机前面么照相机前面”增透膜增透膜”的厚的厚 度至少是多少度至少是多少? 增透膜增透膜 暗暗 暗暗 暗暗 目的：目的： 薄膜应用，理解产生薄膜干涉的原因薄膜应用，理解产生薄膜干涉的原因 单缝衍射单缝衍射 明显衍射条件：明显衍射条件： 缝宽与光的波长差不多，或比光缝宽与光的波长差不多，或比光 的波长更短的波长更短 衍射条纹的特点衍射条纹的特点 小圆孔小圆孔矩形孔矩形孔泊松亮斑泊松亮斑 形象的记忆很重要形象的记忆很重要 光的偏振光的偏振 自然光自然光 起偏器 检偏器 光的偏

8、振现象说明：光是横波。 例题例题6.(07全国全国)如图，如图，P是一偏振片，是一偏振片，P的透振的透振 方向（用带箭头的实线表示）为竖直方向。下方向（用带箭头的实线表示）为竖直方向。下 列四种入射光束中哪几种照射列四种入射光束中哪几种照射P时能在时能在P的另一的另一 侧观察到透射光？侧观察到透射光？ A、太阳光、太阳光 B、沿竖直方向振动的光、沿竖直方向振动的光 C、沿水平方向振动的光、沿水平方向振动的光 D、沿与竖直方向成、沿与竖直方向成450角振动的光角振动的光 光束 P ABD 3、物理光学：粒子性、物理光学：粒子性 能量子的提出能量子的提出 （09年海南）已知：功率为年海南）已知：功

9、率为 100W灯泡消耗的电能的灯泡消耗的电能的5% 转化为所发出的可见光的能转化为所发出的可见光的能 量，光速量，光速c，普朗克常量，普朗克常量h， 假定所发出的可见光的波长假定所发出的可见光的波长 都是都是560nm，计算灯泡每秒内，计算灯泡每秒内 发出的光子数。发出的光子数。 Eh T辐辐射射强强度度（ ） m / / 0 1 2 345 6 7 8 9 -瑞瑞利利 金金斯斯线线 维维恩恩线线 普普朗朗克克线线 19 1.4 10/sn 个个 pk n h 光电效应光电效应1 实验现象和原因？实验现象和原因？ 紫外光照射锌板，静电紫外光照射锌板，静电 计的指针立刻张开。计的指针立刻张开。

10、锌板和静电计分别带什锌板和静电计分别带什 么电？如何验证？么电？如何验证？ 都带正电。用带正电的都带正电。用带正电的 金属板接触锌板，静电金属板接触锌板，静电 计的张角会变大。计的张角会变大。 光电效应光电效应2 实验的现象和解释实验的现象和解释 饱和电流饱和电流 入射光越强，单位时间内发射入射光越强，单位时间内发射 出的光电子数越多出的光电子数越多 存在遏制电压存在遏制电压 光电子的能量只与入射光的频光电子的能量只与入射光的频 率有关率有关 存在截止频率存在截止频率 存在饱和电流存在饱和电流 实验过程实验过程 增加两极板的正向电压，电流增加两极板的正向电压，电流 表示数增大，但到达某一值后表

11、示数增大，但到达某一值后 就不再增加了。就不再增加了。 微观解释微观解释 A 不不加加电电压压 A 电电压压较较小小 A 电电压压较较大大 入射光越强，单位时间内发射出的光电子数越多入射光越强，单位时间内发射出的光电子数越多 实验过程实验过程 增加入射光的强度，电流表的增加入射光的强度，电流表的 示数（饱和电流值）越大。示数（饱和电流值）越大。 微观解释微观解释 A 电电压压较较大大 A 电电压压较较大大 存在遏制电压存在遏制电压 实验过程实验过程 AK加反向电压，电压越大电加反向电压，电压越大电 流表示数越小。当电流表示数流表示数越小。当电流表示数 刚好为零时，此时的电压即为刚好为零时，此时

12、的电压即为 遏制电压。遏制电压。 微观解释微观解释 A _ + 反向电压较大时反向电压较大时反反向向电电压压不不足足时时 当反向电压达到当反向电压达到UC时，时， 最大初速度的光电子也最大初速度的光电子也 刚好无法到达刚好无法到达A板。板。 max 0 CK eUE 光电子的能量只与入射光的频率有关光电子的能量只与入射光的频率有关 实验过程实验过程 增加入射光的频率，遏制电压越大增加入射光的频率，遏制电压越大 微观解释微观解释 max0K hEW max 0 CK eUE 在研究光电效应现象时，锌板与不带电的验电器的金属在研究光电效应现象时，锌板与不带电的验电器的金属 杆之间用导线相连。现用一

13、定强度的紫外线照射锌板，杆之间用导线相连。现用一定强度的紫外线照射锌板， 发现金箔张开，则下列现象中会发生的是（发现金箔张开，则下列现象中会发生的是（ ） A锌版放出电子而带正电锌版放出电子而带正电 B锌板吸引周围空气中的阳离子而带正电锌板吸引周围空气中的阳离子而带正电 C锌板和验电器的金箔都带正电锌板和验电器的金箔都带正电 D锌板带正电，验电器的金箔带负电锌板带正电，验电器的金箔带负电 分析：紫外线照射锌板时，会发生光电效应。光电子逸分析：紫外线照射锌板时，会发生光电效应。光电子逸 出锌板（不是沿导线流向验电器），使锌板带正电。从出锌板（不是沿导线流向验电器），使锌板带正电。从 而使得与之相

14、连的验电器的金箔也带上正电而张开。而使得与之相连的验电器的金箔也带上正电而张开。 解答：选项解答：选项AC正确正确 某单色光照射某金属时不能产生光电效应某单色光照射某金属时不能产生光电效应,则则 下述措施中可能使该金属产生光电效应的是下述措施中可能使该金属产生光电效应的是 A.延长光照时间延长光照时间 B.增大光的强度增大光的强度 C.换用波长较低的光照射换用波长较低的光照射 D.换用频率较低的光照射换用频率较低的光照射 【C】 光电效应条件光电效应条件: 0 用绿光照射一光电管用绿光照射一光电管,能产生光电效应能产生光电效应.欲使光电子欲使光电子 从阴极逸出时的最大初动能增大从阴极逸出时的最

15、大初动能增大,应应 A.改用红光照射改用红光照射 B.增大绿光的强度增大绿光的强度 C.增大光电管上的加速电压增大光电管上的加速电压 D.改用紫光照射改用紫光照射. 【D】最大初动能由频率决定最大初动能由频率决定. 用某种单色光照射某种金属表面，发生光电用某种单色光照射某种金属表面，发生光电 效应效应.现将该单色光的光强减弱，则现将该单色光的光强减弱，则 A.光电子的最大初动能不变光电子的最大初动能不变 B.光电子的最大初动能减少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单位时间内产生的光电子数减少 D.可能不发生光电效应可能不发生光电效应 【AC】 单位时间发射的光电子数跟光的

16、强度成正比单位时间发射的光电子数跟光的强度成正比 电键电键K断开时断开时,用光子能量为用光子能量为2.5eV的一束光照的一束光照 射阴极射阴极P,发现电流表读数不为零发现电流表读数不为零.合上电键合上电键,调调 节滑线变阻器节滑线变阻器, 当电压表读数大于或等于当电压表读数大于或等于 0.60V时时,电流表读数为零电流表读数为零.由此可知阴极材料由此可知阴极材料 的逸出功为的逸出功为 A.1.9eV B.0.6eV C.2.5eV D.3.1eV 【A】 （03广东）广东）. 在右图所示的光电管的实验中，在右图所示的光电管的实验中， 发现用一定频率的发现用一定频率的A单色光照射光电管时，电流单

17、色光照射光电管时，电流 表指针会发生偏转，而用另一频率的表指针会发生偏转，而用另一频率的B单色光照单色光照 射时不发生光电效应，那么射时不发生光电效应，那么 ( ) 光电管光电管 电源电源 G a b A. A光的频率大于光的频率大于B光的频率光的频率 B. B光的频率大于光的频率大于A光的频率光的频率 C.用用A光照射光电管时流过电流光照射光电管时流过电流 表表G的电流方向是的电流方向是a流向流向b D.用用A光照射光电管时流过电流光照射光电管时流过电流 表表G的电流方向是的电流方向是b流向流向a A C 高三复习 Rwr 20100106 （07四川）四川）两种单色光两种单色光a和和b，a

18、光照射某金属时光照射某金属时 有光电子逸出，有光电子逸出，b光照射该金属时没有光电子逸光照射该金属时没有光电子逸 出，则出，则 A在真空中，在真空中，a光的传播速度较大光的传播速度较大 B在水中，在水中，a光的波长较小光的波长较小 C在真空中，在真空中，b光光子能量较大光光子能量较大 D在水中，在水中，b光的折射率较小光的折射率较小 B D 光电效应光电效应 光本性与折射率结合光本性与折射率结合 某单色光照射某金属时不能产生光电效应某单色光照射某金属时不能产生光电效应,则则 下述措施中可能使该金属产生光电效应的是下述措施中可能使该金属产生光电效应的是 A.延长光照时间延长光照时间 B.增大光的

19、强度增大光的强度 C.换用波长较低的光照射换用波长较低的光照射 D.换用频率较低的光照射换用频率较低的光照射 【C】 光电效应条件光电效应条件: 0 用某种单色光照射某种金属表面，发生光电用某种单色光照射某种金属表面，发生光电 效应效应.现将该单色光的光强减弱，则现将该单色光的光强减弱，则 A.光电子的最大初动能不变光电子的最大初动能不变 B.光电子的最大初动能减少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单位时间内产生的光电子数减少 D.可能不发生光电效应可能不发生光电效应 【AC】 单位时间发射的光电子数跟光的强度成正比单位时间发射的光电子数跟光的强度成正比 （07四川）四川

20、）两种单色光两种单色光a和和b，a光照射某金属时光照射某金属时 有光电子逸出，有光电子逸出，b光照射该金属时没有光电子逸光照射该金属时没有光电子逸 出，则出，则 A在真空中，在真空中，a光的传播速度较大光的传播速度较大 B在水中，在水中，a光的波长较小光的波长较小 C在真空中，在真空中，b光光子能量较大光光子能量较大 D在水中，在水中，b光的折射率较小光的折射率较小 B D 光电效应光电效应 光本性与折射率结合光本性与折射率结合 4、波粒二象性、波粒二象性 如何从粒子的角度理解干涉和衍射如何从粒子的角度理解干涉和衍射 光源很弱时，底片上的结果显示了光的粒子光源很弱时，底片上的结果显示了光的粒子

21、 性。光子出现的位置是随机的。性。光子出现的位置是随机的。 光源很强时，底片上的结果显示了光的波动光源很强时，底片上的结果显示了光的波动 性。性。 宏观的波动结果代表了微观粒子出现的概率宏观的波动结果代表了微观粒子出现的概率 高低。高低。 物理学家做了一个有趣的光学实验，在单孔衍射物理学家做了一个有趣的光学实验，在单孔衍射 实验中，光屏处放上照像底片，若减弱光流的强实验中，光屏处放上照像底片，若减弱光流的强 度，使光子只能一个一个地通过小孔。实验结果度，使光子只能一个一个地通过小孔。实验结果 表明，如果曝光时间不够长，底片上只出现一些表明，如果曝光时间不够长，底片上只出现一些 不规则分布的点子

22、；如果曝光时间足够长，底片不规则分布的点子；如果曝光时间足够长，底片 上出现了规则的衍射条纹，如图所示。对这个实上出现了规则的衍射条纹，如图所示。对这个实 验结果有如下的一些认识：验结果有如下的一些认识： 曝光时间不长时，光的能量太小，底片上的条纹看不清楚曝光时间不长时，光的能量太小，底片上的条纹看不清楚 单个光子的运动与宏观质点的运动不同，没有确定的轨道单个光子的运动与宏观质点的运动不同，没有确定的轨道 出现亮条纹的地方是光子到达机会较多的地方出现亮条纹的地方是光子到达机会较多的地方 大量光子的行为表现出波动性大量光子的行为表现出波动性 A B C D 答案：答案：C。解答：单个光子打到哪里

23、是不确定的，其作用表现。解答：单个光子打到哪里是不确定的，其作用表现 出粒子性；大量光子的到达一些地方机会较多，表现出光的波出粒子性；大量光子的到达一些地方机会较多，表现出光的波 动性，光是几率波。动性，光是几率波。 电子的干涉和衍射电子的干涉和衍射 h h p 说明实物粒子也具有波动性 从光的衍射上认识不确定关系从光的衍射上认识不确定关系 高三复习 Rwr 20100106 1、原子结构、原子结构 科学进程科学进程原子结构的建立和修正原子结构的建立和修正 -13.6eVn=1 n=2-3.4eV n=3 -1.51eV n=4-0.85eV n= 0 金金属属片片 影影子子 荧荧光光 1、汤

24、姆孙的实验、汤姆孙的实验 2 qE mB R 证证明明了了射射线线带带负负电电 qvBqE E v B 2 v qvBm R qv mBR E E B B 书书3-53-5第第4848页：思考与讨论页：思考与讨论 2、卢瑟福：、卢瑟福：粒子散射实验粒子散射实验 实验装置由几部分组成实验装置由几部分组成 放射源、金箔、荧光屏放射源、金箔、荧光屏 实验的结果：实验的结果： 绝大多数绝大多数 粒子基本上仍沿原粒子基本上仍沿原 来的方向前进。来的方向前进。 少数少数 粒子粒子(约占八千分之一约占八千分之一) 发生了大角度偏转，甚至超过发生了大角度偏转，甚至超过 了了90o。 卢瑟福对实验结果的解释卢瑟

25、福对实验结果的解释 核式结构模型核式结构模型 核式结构的不足核式结构的不足 认为原子寿命的极短认为原子寿命的极短 认为原子发射的光谱应该是连认为原子发射的光谱应该是连 续的续的 卢瑟福卢瑟福 粒子散射实验粒子散射实验 利用核式结构解释实验结果利用核式结构解释实验结果 电子对电子对 粒子的作用忽略不计。粒子的作用忽略不计。 因为原子核很小，大部分因为原子核很小，大部分 粒粒 子穿过原子时离原子核很远，子穿过原子时离原子核很远， 受到较小的库仑斥力，运动几受到较小的库仑斥力，运动几 乎不改变方向。乎不改变方向。 极少数极少数 粒子穿过原子时离原粒子穿过原子时离原 子核很近，因此受到很强的库子核很近

26、，因此受到很强的库 仑斥力，发生大角度散射。仑斥力，发生大角度散射。 例题：关于例题：关于粒子散射实验的结果，下列说法中正确粒子散射实验的结果，下列说法中正确 的是（的是（ ） A.绝大多数绝大多数粒子都被弹回，只有少数粒子都被弹回，只有少数粒子穿过金粒子穿过金 箔后按原方向前进，发生了偏转的只是极少数箔后按原方向前进，发生了偏转的只是极少数粒粒 子子 B. 绝大多数绝大多数粒子都被弹回，少数粒子都被弹回，少数粒子穿过金箔粒子穿过金箔 后方向发生了偏转，只有极少数几个后方向发生了偏转，只有极少数几个粒子仍按原粒子仍按原 方向前进方向前进 C. 绝大多数绝大多数粒子穿过了金箔且方向发生了较大偏粒

27、子穿过了金箔且方向发生了较大偏 转，少数转，少数粒子偏转角超过了粒子偏转角超过了900,有的甚至被弹回，有的甚至被弹回， 只有极少数仍按原方向前进只有极少数仍按原方向前进 D.绝大多数绝大多数粒子穿过金箔后仍按原方向前进，少数粒子穿过金箔后仍按原方向前进，少数 粒子发生了偏转，且有极少数粒子发生了偏转，且有极少数粒子的偏转角超粒子的偏转角超 过了过了90，有的甚至被弹回。，有的甚至被弹回。 2、原子核、原子核 带电带电 性性 氦核流氦核流 穿透穿透 能力能力 构成构成速度速度 实质实质 名称名称 正正强强弱弱 4 2 HeC/10 电离电离 能力能力 负负弱弱强强 0 1e 0.990.99C

28、电子流电子流 中中最弱最弱极强极强光子光子C光子流光子流 1、天然放射射线及特点、天然放射射线及特点 衰变的本质衰变的本质1 为什么说射线都来自于从原子核内部？为什么说射线都来自于从原子核内部？ 实验发现，如果一种元素具有放射性，那么，无实验发现，如果一种元素具有放射性，那么，无 论它是以单质存在，还是以化合物形式存在，都论它是以单质存在，还是以化合物形式存在，都 具有放射性。放射性的强度也不受温度，外界压具有放射性。放射性的强度也不受温度，外界压 强的影响。由于元素的化学性质决定于原子核外强的影响。由于元素的化学性质决定于原子核外 的电子，这就说明射线与这些电子无关，也就是的电子，这就说明射

29、线与这些电子无关，也就是 说，射线来自原子核。这说明原子核内部是有结说，射线来自原子核。这说明原子核内部是有结 构的。构的。 衰变的本质衰变的本质2 衰变衰变 44 22 XYHe AA ZZ 本本质质 规规律律 衰变：衰变： 0 11 XYe AA ZZ 本本质质 规规律律 4 2 He的的比比结结合合能能较较大大 110 011 nHe 在发生在发生衰变和衰变和衰变时，若新核处于能量较高的衰变时，若新核处于能量较高的 激发态，这时它就要向低能级越强，这能量就以激发态，这时它就要向低能级越强，这能量就以 光子形式向外辐射出来。光子形式向外辐射出来。 原子核衰变过程，电荷数、质量数守恒。 注注

30、 意意 半衰期半衰期 何为何为“半衰期半衰期”？ 放射性元素的原子核有半数发 生衰变需要的时间。 2223.8氡氡的的半半衰衰期期天天 2261620镭镭的的半半衰衰期期年年 9 2384.5 10 铀铀的的半半衰衰期期年年 例：一个原子核例：一个原子核 经过经过2次次衰变衰变和和3次次衰变后衰变后 变成稳定的原子核变成稳定的原子核 。其中。其中a、c的关系的关系 a=_，b、d的关系的关系是是b=_。 a b X c dY 8c 1d 2 4 2 23 1 ac bd 关于半衰期，以下说法正确的是：关于半衰期，以下说法正确的是： A同种放射性元素在化合物中的半衰期比同种放射性元素在化合物中的

31、半衰期比 单质中长。单质中长。 B升高温度可以使半衰期缩短。升高温度可以使半衰期缩短。 C氡的半衰期为氡的半衰期为3.8天，若有四个氡原子核，天，若有四个氡原子核， 经过经过7.6天就只剩下一个。天就只剩下一个。 D氡的半衰期为氡的半衰期为3.8天，天，4克氡原子核，经过克氡原子核，经过 7.6天就只剩下天就只剩下1克。克。 核反应的类型核反应的类型 人工核反应人工核反应 e 4 2 234 90 238 92 HThU ePaTh 0 1 234 91 234 90 天然放射性衰变天然放射性衰变 HOHeN 1 1 17 8 4 2 14 7 质子的发现质子的发现 nCHeBe 1 0 12

32、 6 4 2 9 4 中子的发现中子的发现 nPHeAl 1 0 30 15 4 2 27 13 eSiP 0 1 30 14 30 15 人工放射性同位素人工放射性同位素 n3KrBanU 1 0 92 36 141 56 1 0 235 92 轻核的聚变轻核的聚变nHeHH 1 0 4 2 3 1 2 1 重核的裂变重核的裂变 人教版人教版 教科版教科版 人教版人教版 2、人工放射性的应用、人工放射性的应用 人工放射性同位素的特点人工放射性同位素的特点 放射强度容易控制放射强度容易控制 制成需要的各种形状制成需要的各种形状 半衰期短半衰期短 有何应用？有何应用？ 示示踪踪原原子子 3、结合

33、能、结合能 分散的核子结合成原子核分散的核子结合成原子核 的过程中所释放出来的能的过程中所释放出来的能 量被称之为量被称之为结合能结合能 氢核的聚变、重核的裂变氢核的聚变、重核的裂变 都会释放核能都会释放核能 （05北京）为纪念爱因斯坦对物理学的巨大贡献，北京）为纪念爱因斯坦对物理学的巨大贡献， 联合国将联合国将2005。年定为。年定为“国际物理年国际物理年。对。对 于爱于爱 因斯坦提出的质能方程因斯坦提出的质能方程E=mc2，下列说法中不正确，下列说法中不正确 的是的是 AE=mc2表明物体具有的能量与其质量成正比表明物体具有的能量与其质量成正比 B根据根据E=mc2可以计算核反应中释放的核

34、能可以计算核反应中释放的核能 C一个中子和一个质子结合成氘核时，释放出核能，一个中子和一个质子结合成氘核时，释放出核能， 表明此过程中出现了质量亏损表明此过程中出现了质量亏损 DE=mc2中的中的E是发生核反应中释放的核能是发生核反应中释放的核能 D （08北京）北京）14一个质子和一个中子聚变结合一个质子和一个中子聚变结合 成一个氘核，同时辐射一个光子成一个氘核，同时辐射一个光子。已知质子、。已知质子、 中子、氘核的质量分别为中子、氘核的质量分别为m1、m2、m3,普朗克常普朗克常 量为量为h,真空中的光速为真空中的光速为c。下列说法正确的是。下列说法正确的是 B 核能的计算核能的计算 由于

35、原子核及核子的质量大小可用国际单位由于原子核及核子的质量大小可用国际单位 中的中的“kg”作单位，也能用原子质量单位作单位，也能用原子质量单位“u”来来 表示。这样，也就有了两种方法计算核能。表示。这样，也就有了两种方法计算核能。 27 1u1.66 10kg931.5MeV ， 对应 例：例： 一个铀核衰变为钍核时释放出一个一个铀核衰变为钍核时释放出一个粒粒 子，已知铀核质量子，已知铀核质量m1=3.85313110-25kg，钍，钍 核质量核质量m2=3.78656710-25kg，粒子的质量粒子的质量 m3=6.6467210-27kg，在这个衰变过程中释，在这个衰变过程中释 放出的能量

36、是多少？（保留两位有效数字）放出的能量是多少？（保留两位有效数字） 解析：铀核衰变成钍核时的质量亏损 m=m1 (m2+m3) =（3.8531313.7865670.0664672）10-25 =9.610-30kg 所释放的能量根据爱因斯坦质能方程： E=mc2 =9.610-30(3108)2=8.710-13J 根据E=mc2计算核能 例：假设两个氘核在一直线上相碰发生聚变反应例：假设两个氘核在一直线上相碰发生聚变反应 生成氦的同位素和中子，已知氘核的质量是生成氦的同位素和中子，已知氘核的质量是 2.0136u，中子的质量是，中子的质量是1.0087u,氦核同位素的质氦核同位素的质 量

37、是量是3.0150u，则聚变的核反应方程是，则聚变的核反应方程是 ，在聚，在聚 变核反应中释放的能量为变核反应中释放的能量为 Mev。(保留两位保留两位 有效数字，有效数字，1u相当于相当于931.5MeV) 解： m=2mH（mHe+mn） =22.0136u(3.0150+1.0087)u=3.510-3u E=3.510-3931.5Mev=3.3 Mev 2231 1120 HHHen 例题例题3 ： 已知一个氘核和一个氚核聚变成氦原子已知一个氘核和一个氚核聚变成氦原子 核时放出核时放出17.6 Mev的能量的能量,问问4g氘氘 和和6g氚在聚变氚在聚变 时总共可放出多少能量时总共可放

38、出多少能量. 解：解： 由氘核由氘核21H和氚核和氚核31H的质量数的质量数(核子数核子数)可知可知,氘的摩氘的摩 尔质量为尔质量为2 g , 氚的摩尔质量为氚的摩尔质量为3g , 所以所以4g氘氘 和和6g氚的摩氚的摩 尔数都为尔数都为2,参加核反应的氘核和氚核的数目相同参加核反应的氘核和氚核的数目相同,为为 n=2NA=12.041023( 个个) 例题例题2.已知氘核的质量是已知氘核的质量是2.0136u,中子的质量是中子的质量是1.0087u,氦氦 核同位素的质量是核同位素的质量是3.0150u （1）写出两个氘核变成）写出两个氘核变成32He的核反应方程的核反应方程 （2）计算上述核

39、反应中释放的核能）计算上述核反应中释放的核能 （3）若两个氘核以相等的动能）若两个氘核以相等的动能0.35MeV作对心碰撞即可作对心碰撞即可 发生上述核反应，且释放的核能全部转化成动能，则反应发生上述核反应，且释放的核能全部转化成动能，则反应 中生成的中生成的32He核和中子的动能各是多少？核和中子的动能各是多少？ 解析解析:根据题意可知，核反应方程为：根据题意可知，核反应方程为： 21H + 21H 32 He + 10n 核反应过程中的质量亏损核反应过程中的质量亏损 m=2mH（mHe+mn） =22.0136u(3.0150+1.0087)u=3.510-3u 由于由于1 u的质量与的质

40、量与931.5Mev的能量相对应，所以氘核聚变时放出的能量相对应，所以氘核聚变时放出 的能量的能量 E=3.510-3931.5Mev=3.26 Mev 12 012 2 1 112 2 221 2 10 20 0 2 21 3 2 1 (2)0.99MeV 4 3 (2)2.97MeV 4 kkk k k kk kk pp E EEEE p Emm pEm m EEE EEE （3）两个动能相等的氘核对心碰撞前总动量为零， 由动量守恒： 在核反应中因质量亏损，释放的核能为， 由能量守恒： 4、聚变和裂变、聚变和裂变 三重核的裂变 2351137831 92056360 Ba+Kr+16 n

41、核裂变：核裂变： 铀核在俘获一个中子后，发生了一个重核铀核在俘获一个中子后，发生了一个重核 分裂成两个中等质量的核的反应过程分裂成两个中等质量的核的反应过程 核反应方程核反应方程 2351901361 92038540 r+Xe+10n 2351121931 92051410 Sb+Nb+22 n 链式反应链式反应: : 铀核裂变时铀核裂变时,同时放出几个中子同时放出几个中子,这些中子再这些中子再 引起其它铀核裂变引起其它铀核裂变,就可以使裂变过程不断就可以使裂变过程不断 地进行下去地进行下去,这种反应过程叫链式反应这种反应过程叫链式反应 4.临界体积临界体积: 能够发生链式反应的铀块的最小体积能够发生链式反应的铀块的最小体积 核反应堆核反应堆 铀棒：天然铀或浓缩铀组成铀棒：天然铀或浓缩铀组成 减速剂：减速剂： 石墨或重水、普通水石墨或重水、普通水 作用：作用：裂变产生的速度很裂变产生的速度很 大的中子跟这些物质相碰大的中子跟这些物质相碰 后，速度很慢，变成容易后，速度很慢，变成容易 被铀被铀235吸收的慢中子