光学及原子物理

1、光学及原子物理讲稿1折射定律 (1)内容：如图3所示，折射光线与入射光线、法线处在同一平面内，折射光线与入射光线分别位于法线的两侧；入射角的正弦与折射角的正弦成正比(2)表达式：n. 图3(3)在光的折射现象中，光路是可逆的2折射率(1)折射率是一个反映介质的光学性质的物理量(2)定义式：n.(3)计算公式：n，因为v<c，所以任何介质的折射率都大于1.(4)当光从真空(或空气)射入某种介质时，入射角大于折射角；当光由介质射入真空(或空气)时，入射角小于折射角3全反射现象(1)条件：光从光密介质射入光疏介质入射角大于或等于临界角(2)现象：折射光完全消失，只剩下反射光4临界角：折射角等于

2、90°时的入射角，用C表示，sin C.5光的色散(1)光的色散现象：含有多种颜色的光被分解为单色光的现象(2)光谱：含有多种颜色的光被分解后，各种色光按其波长的有序排列(3)光的色散现象说明：白光为复色光；同一介质对不同色光的折射率不同，频率越大的色光折射率越大；不同色光在同一介质中的传播速度不同，波长越短，波速越慢(4)棱镜含义：截面是三角形的玻璃仪器，可以使光发生色散，白光的色散表明各色光在同一介质中的折射率不同三棱镜对光线的作用：改变光的传播方向，使复色光发生色散.考点一折射定律的理解与应用1折射率由介质本身性质决定，与入射角的大小无关2折射率与介质的密度没有关系，光密介质不

3、是指密度大的介质3同一种介质中，频率越大的色光折射率越大，传播速度越小4公式n中，不论是光从真空射入介质，还是从介质射入真空，1总是真空中的光线与法线间的夹角，2总是介质中的光线与法线间的夹角例1一半圆柱形透明物体横截面如图4所示，底面AOB镀银，O表示半圆截面的圆心一束光线在横截面内从M点入射，经过AB面反射后从N点射出已知光线在M点的入射角为30°，MOA60°，NOB30°.求：(1)光线在M点的折射角；图4(2)透明物体的折射率解析(1)如图所示，透明物体内部的光路为折线MPN，Q、M点相对于底面EF对称，Q、P和N三点共线设在M点处，光的入射角为i，折射

4、角为r，OMQ，PNF.根据题意有30°由几何关系得，PNOPQOr，于是r60°且r由式得r15°(2)根据折射率公式有sin insin r由式得n1.932.答案(1)15°(2)或1.9321光的干涉(1)定义两列频率相同、振动情况相同的光波相叠加，某些区域振动加强，某些区域振动减弱，并且加强区域和减弱区域总是相互间隔的现象叫光的干涉现象(2)相干条件只有相干光源发出的光叠加，才会发生干涉现象相干光源是指频率相同、相位相同(振动情况相同)的两列光波2双缝干涉：由同一光源发出的光经双缝后，在屏上出现明暗相间的条纹白光的双缝干涉的条纹是中央为白色条纹

5、，两边为彩色条纹，单色光的双缝干涉中相邻亮条纹间距离为x.3薄膜干涉：利用薄膜(如肥皂液薄膜)前后两面反射的光相遇而形成的干涉图样中同一条亮(或暗)条纹上所对应的薄膜厚度相同4光的衍射(1)定义光离开直线路径绕到障碍物阴影区的现象叫光的衍射，衍射产生的明暗条纹或光环叫衍射图样(2)发生明显衍射的条件只有当障碍物的尺寸跟光的波长相差不多，甚至比光的波长还小的时候，衍射现象才会明显(3)衍射图样单缝衍射a单色光：明暗相间的不等距条纹，中央亮条纹最宽最亮，两侧条纹具有对称性b白光：中间为宽且亮的白色条纹，两侧是窄且暗的彩色条纹，最靠近中央的是紫光，远离中央的是红光圆孔衍射：明暗相间的不等距圆环，圆环

6、面积远远超过孔的直线照明的面积圆盘衍射：明暗相间的不等距圆环，中心有一亮斑称为泊松亮斑5光的偏振(1)偏振：光波只沿某一特定的方向振动，称为光的偏振(2)自然光：太阳、电灯等普通光源发出的光，包含着在垂直于传播方向上沿一切方向振动的光，而且沿各个方向振动的光波的强度都相同，这种光叫做自然光(3)偏振光：在垂直于传播方向的平面上，只沿某个特定方向振动的光，叫做偏振光光的偏振证明光是横波自然光通过偏振片后，就得到了偏振光.考点一光的双缝干涉现象的理解1光能够发生干涉的条件：两光的频率相同，振动步调相同2双缝干涉形成的条纹是等间距的，两相邻亮条纹或相邻暗条纹间距离与波长成正比，即x.3用白光照射双缝

7、时，形成的干涉条纹的特点：中央为白色条纹，两侧为彩色条纹例1如图2所示，在双缝干涉实验中，S1和S2为双缝，P是光屏上的一点，已知P点与S1、S2距离之差为2.1×106 m，分别用A、B两种单色光在空气中做双缝干涉实验，问P点是亮条纹还是暗条纹？(1)已知A光在折射率为1.5的介质中波长为4×107 m；(2)已知B光在某种介质中波长为3.15×107 m，当B光从这种介质图2射向空气时，临界角为37°；(3)若让A光照射S1，B光照射S2，试分析光屏上能观察到的现象解析(1)设A光在空气中波长为1，在介质中波长为2，由n，得1n21.5×4

8、×107 m6×107 m根据路程差r2.1×106 m，可知N13.5由此可知，从S1和S2到P点的路程差是波长1的3.5倍，所以P点为暗条纹(2)根据临界角与折射率的关系sin C得n由此可知，B光在空气中波长3为：3n介×3.15×107 m5.25×107 m路程差r和波长3的关系为：N24可见，用B光做光源，P点为亮条纹(3)若让A光和B光分别照射S1和S2，这时既不能发生干涉，也不发生衍射，此时在光屏上只能观察到亮光答案(1)暗条纹(2)亮条纹(3)见解析突破训练1如图3所示的双缝干涉实验，用绿光照射单缝S时，在光屏P上观

9、察到干涉条纹要得到相邻条纹间距更大的干涉图样，可以()图3A增大S1与S2的间距B减小双缝屏到光屏的距离C将绿光换为红光D将绿光换为紫光答案C解析在双缝干涉实验中，相邻两条亮条纹(或暗条纹)间的距离x，要想增大条纹间距可以减小两缝间距d，或者增大双缝屏到光屏的距离l，或者换用波长更长的光做实验由此可知，选项C正确，选项A、B、D错误考点二薄膜干涉现象的理解1如图4所示，竖直的肥皂薄膜，由于重力的作用，形成上薄下厚的楔形图42光照射到薄膜上时，在膜的前表面AA和后表面BB分别反射出来，形成两列频率相同的光波，并且叠加3原理分析(1)单色光在P1、P2处，两个表面反射回来的两列光波的路程差r等于波

10、长的整数倍rn(n1,2,3)，薄膜上出现亮条纹在Q处，两列反射回来的光波的路程差r等于半波长的奇数倍r(2n1)(n0,1,2,3)，薄膜上出现暗条纹(2)白光：薄膜上出现水平彩色条纹4薄膜干涉的应用干涉法检查平面的平整程度如图5所示，两板之间形成一楔形空气膜，用单色光从上向下照射，如果被检平面是平整光滑的，我们会观察到平行且等间距的明暗相间的条纹；若被检平面不平整，则干涉条纹发生弯曲图5例2把一平行玻璃板压在另一个平行玻璃板上，一端用薄片垫起，构成空气劈尖，让单色光从上方射入，如图6所示这时可以看到明暗相间的条纹下面关于条纹的说法中正确的是()A干涉条纹是光在空气尖劈膜的前后两表面反射形成

11、的两列图6光波叠加的结果B干涉条纹中的暗条纹是上述两列反射光的波谷与波谷叠加的结果C将上玻璃板平行上移，条纹向着劈尖移动D观察薄膜干涉条纹时，应在入射光的另一侧解析根据薄膜干涉的产生原理，上述现象是由空气膜前后表面反射的两列光叠加而成，当波峰与波峰、波谷与波谷相遇叠加时，振动加强，形成亮条纹，所以A项对，B项错因相干光是反射光，故观察薄膜干涉时，应在入射光的同一侧，故D项错误条纹的位置与空气膜的厚度是对应的，当上玻璃板平行上移时，同一厚度的空气膜向劈尖移动，故条纹向着劈尖移动，故C项正确答案AC突破训练2用如图7所示的实验装置观察光的薄膜干涉现象，图(a)是点燃的酒精灯(在灯芯上撒些食盐)，图

12、(b)是竖立的附着一层肥皂液薄膜的金属线圈，将金属线圈在其所在的竖直平面内缓慢旋转，观察到的现象是()A当金属线圈旋转30°时，干涉条纹同方向旋转30°B当金属线圈旋转45°时，干涉条纹同方向旋转90°图7C当金属线圈旋转60°时，干涉条纹同方向旋转30°D干涉条纹保持不变答案D解析竖直肥皂膜是由于重力作用产生的上薄下厚的薄膜，所以金属线圈的转动，改变不了肥皂液膜的上薄下厚的形状，由干涉原理可知，同一厚度处的干涉条纹在同一级次上，所形成的干涉条纹都是水平的，与金属线圈在该竖直平面内的转动无关，形成的仍然是水平的干涉条纹，D正确考点三光

13、的衍射现象的理解1衍射与干涉的比较 两种现象比较项目单缝衍射双缝干涉不同点条纹宽度条纹宽度不等，中央最宽条纹宽度相等条纹间距各相邻条纹间距不等各相邻条纹等间距亮度情况中央条纹最亮，两边变暗条纹清晰，亮度基本相等相同点干涉、衍射都是波特有的现象，属于波的叠加；干涉、衍射都有明暗相间的条纹特别提醒1.白光发生光的干涉、衍射和光的色散都可出现彩色条纹，但光学本质不同2区分干涉和衍射，关键是理解其本质，实际应用中可从条纹宽度、条纹间距、亮度等方面加以区分2干涉与衍射的本质：光的干涉条纹和衍射条纹都是光波叠加的结果，从本质上讲，衍射条纹的形成与干涉条纹的形成具有相似的原理在衍射现象中，可以认为从单缝通过

14、两列或多列频率相同的光波，它们在屏上叠加形成单缝衍射条纹例3如图8所示的4种明暗相间的条纹，分别是红光、蓝光通过同一个双缝干涉仪形成的干涉图样和黄光、紫光通过同一个单缝形成的衍射图样(黑色部分代表亮纹)，那么1、2、3、4四个图中亮条纹的颜色依次是()1234图8A红黄蓝紫 B红紫蓝黄C蓝紫红黄 D蓝黄红紫解析由于双缝干涉条纹是等间距的，而单缝衍射条纹除中央亮条纹最宽最亮之外，两侧条纹亮度、宽度都逐渐减小，因此1、3为双缝干涉条纹，2、4为单缝衍射条纹又双缝干涉条纹的间距x，在l、d都不变的情况下，干涉条纹间距x与波长成正比，红光波长比蓝光波长长，则红光干涉条纹间距比蓝光干涉条纹间距大，即1、

15、3分别对应红光和蓝光而在单缝衍射中，当单缝宽度一定时，波长越长，衍射越明显，即中央条纹越宽越亮，黄光波长比紫光波长长，则黄光的中央条纹较宽较亮，故2、4分别对应紫光和黄光综上所述，1、2、3、4四个图中亮条纹的颜色依次是红、紫、蓝、黄，选项B正确答案B考点四光的偏振现象的理解1偏振光的产生方式(1)自然光通过起偏器：通过两个共轴的偏振片观察自然光，第一个偏振片的作用是把自然光变成偏振光，叫起偏器第二个偏振片的作用是检验光是否为偏振光，叫检偏器(2)自然光射到两种介质的交界面上时，如果光入射的方向合适，使反射光和折射光之间的夹角恰好是90°，反射光和折射光都是偏振光，且偏振方向相互垂直

16、特别提醒不能认为偏振片就是刻有狭缝的薄片，偏振片并非刻有狭缝，而是具有一种特征，即存在一个偏振方向，只让平行于该方向振动的光通过，其他振动方向的光被吸收了2偏振光的理论意义及应用(1)理论意义：光的干涉和衍射现象充分说明了光是波，但不能确定光波是横波还是纵波光的偏振现象说明了光波是横波(2)应用：照相机镜头、立体电影、消除车灯眩光等例4如图10所示，电灯S发出的光先后经过偏振片A和B，人眼在P处迎着入射光方向，看不到光亮，则()图10A图中a光为偏振光B图中b光为偏振光C以SP为轴将B转过180°后，在P处将看到光亮D以SP为轴将B转过90°后，在P处将看到光亮解析自然光沿

17、各个方向发散是均匀分布的，通过偏振片后，透射光是只沿着某一特定方向振动的光从电灯直接发出的光为自然光，则A错；它通过A偏振片后，即变为偏振光，则B对；设通过A的光沿竖直方向振动，P点无光亮，则B偏振片只能通过沿水平方向振动的偏振光，将B转过180°后，P处仍无光亮，C错；若将B转过90°，则该偏振片将变为能通过竖直方向上振动的光的偏振片，则偏振光能通过B，即在P处有光亮，D对答案BD偏振片A为起偏器，B为检偏器，当A、B的透振方向平行时透过B的亮度最大，垂直时没有光透过突破训练4光的偏振现象说明光是横波下列现象中不能反映光的偏振特性的是()A一束自然光相继通过两个偏振片，以

18、光束为轴旋转其中一个偏振片，透射光的强度发生变化B一束自然光入射到两种介质的分界面上，当反射光线与折射光线之间的夹角恰好是90°时，反射光是偏振光C日落时分，拍摄水面下的景物，在照相机镜头前装上偏振滤光片可以使景像更清晰D通过手指间的缝隙观察日光灯，可以看到彩色条纹答案D解析在垂直于传播方向的平面上，沿着某个特定方向振动的光是偏振光，A、B选项反映了光的偏振特性，C是偏振现象的应用，D是光的衍射现象.1(2013·大纲全国·14)下列现象中，属于光的衍射的是()A雨后天空出现彩虹B通过一个狭缝观察日光灯可看到彩色条纹C海市蜃楼现象D日光照射在肥皂膜上出现彩色条纹答

19、案B解析彩虹是光的色散现象，海市蜃楼是光的折射、全反射现象，肥皂膜上出现彩色条纹是薄膜干涉现象，A、C、D错误通过一个狭缝观察日光灯可看到彩色条纹是单缝衍射现象，B正确2(2012·江苏·12B(1)如图11所示，白炽灯的右侧依次平行放置偏振片P和Q，A点位于P、Q之间，B点位于Q右侧旋转偏振片P，A、B两点光的强度变化情况是()图11AA、B均不变BA、B均有变化CA不变，B有变化DA有变化，B不变答案C解析白炽灯光包含向各方向振动的光，且同各个方向振动的光强度相等，所以旋转偏振片P时各方向透射光强度相同，故A点光的强度不变；白炽灯光经偏振片P后变为偏振光，当Q旋转时，只

20、有与P的偏振方向一致时才有光透过Q，因此B点的光强有变化，选项C正确3图12是双缝干涉实验装置的示意图，S为单缝，S1、S2为双缝，P为光屏用绿光从左边照射单缝S时，可在光屏P上观察到干涉条纹下列说法正确的是()图12A减小双缝间的距离，干涉条纹间的距离减小B增大双缝到屏的距离，干涉条纹间的距离增大C将绿光换为红光，干涉条纹间的距离减小D将绿光换为紫光，干涉条纹间的距离增大答案B解析由双缝干涉条纹间距公式x可知，减小双缝间的距离d，干涉条纹间的距离x增大，A错误；增大双缝到屏的距离l，干涉条纹间的距离增大，B正确；将绿光换为红光，入射光的波长增大，干涉条纹间的距离增大，C错误；将绿光换为紫光，

21、入射光的波长变短，干涉条纹间的距离减小，D错误4某同学使用激光器做光源，在不透光的挡板上开一条缝宽为0.05 mm的窄缝，进行光的衍射实验，如图13所示，则他在光屏上看到的条纹是下图中的()图13答案D解析因为衍射条纹与单缝平行，条纹中间宽，两边窄，故D正确5下列说法正确的是()A无影灯利用的是光的衍射原理B全息照片用激光来拍摄，主要是利用了激光的相干性C拍摄玻璃橱窗内的物品时，在镜头前加一个偏振片可以减小反射光的强度D在光的双缝干涉实验中，将入射光由红光改为紫光，则条纹间距变宽答案BC解析无影灯是利用光的直线传播原理，选项A错误拍摄玻璃橱窗内的物品时，在镜头前加一个偏振片可以减小反射光的强度

22、，选项C正确在光的双缝干涉实验中，将入射光由红光改为紫光，波长变短，则条纹间距变窄，选项D错误B项的叙述是正确的一、黑体辐射与能量子1黑体与黑体辐射(1)黑体：是指能够完全吸收入射的各种波长的电磁波而不发生反射的物体(2)黑体辐射的实验规律一般材料的物体，辐射的电磁波除与温度有关外，还与材料的种类及表面状况有关黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关a随着温度的升高，各种波长的辐射强度都增加b随着温度的升高，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动2能量子(1)定义：普朗克认为，带电微粒辐射或者吸收能量时，只能辐射或吸收某个最小能量值的整数倍即能量的辐射或者吸收只能是一份一份的这个不可再

23、分的最小能量值叫做能量子(2)能量子的大小：h，其中是电磁波的频率，h称为普朗克常量h6.63×1034 J·s.二、光电效应1光电效应现象光电效应：在光的照射下金属中的电子从金属表面逸出的现象，叫做光电效应，发射出来的电子叫做光电子2光电效应规律(1)每种金属都有一个极限频率(2)光子的最大初动能与入射光的强度无关，只随入射光的频率增大而增大(3)光照射到金属表面时，光电子的发射几乎是瞬时的(4)光电流的强度与入射光的强度成正比3爱因斯坦光电效应方程(1)光子说：空间传播的光的能量是不连续的，是一份一份的，每一份叫做一个光子光子的能量为h，其中h是普朗克常量，其值为6.6

24、3×1034 J·s.(2)光电效应方程：EkhW0.其中h为入射光的能量，Ek为光电子的最大初动能，W0是金属的逸出功4遏止电压与截止频率(1)遏止电压：使光电流减小到零的反向电压Uc.(2)截止频率：能使某种金属发生光电效应的最小频率叫做该种金属的截止频率(又叫极限频率)不同的金属对应着不同的极限频率(3)逸出功：电子从金属中逸出所需做功的最小值，叫做该金属的逸出功三、光的波粒二象性与物质波1光的波粒二象性(1)光的干涉、衍射、偏振现象证明光具有波动性(2)光电效应说明光具有粒子性(3)光既具有波动性，又具有粒子性，称为光的波粒二象性2物质波(1)概率波光的干涉现象是大

25、量光子的运动遵守波动规律的表现，亮条纹是光子到达概率大的地方，暗条纹是光子到达概率小的地方，因此光波又叫概率波(2)物质波任何一个运动着的物体，小到微观粒子大到宏观物体都有一种波与它对应，其波长，p为运动物体的动量，h为普朗克常量.考点一对光电效应实验规律的理解光电效应实验规律可理解为1放不放光电子，看入射光的最低频率2放多少光电子，看光的强度3光电子的最大初动能大小，看入射光的频率4要放光电子，瞬时放例11905年是爱因斯坦的“奇迹”之年，这一年他先后发表了三篇具有划时代意义的论文，其中关于光量子的理论成功的解释了光电效应现象关于光电效应，下列说法正确的是()A当入射光的频率低于极限频率时，

26、不能发生光电效应B光电子的最大初动能与入射光的频率成正比C光电子的最大初动能与入射光的强度成正比D某单色光照射一金属时不发生光电效应，改用波长较短的光照射该金属可能发生光电效应解析根据光电效应现象的实验规律，只有入射光频率大于极限频率才能发生光电效应，故A、D正确根据光电效应方程，最大初动能与入射光频率为线性关系，但非正比关系，B错误；根据光电效应现象的实验规律，光电子的最大初动能与入射光强度无关，C错误答案AD突破训练1用光照射某种金属，有光电子从金属表面逸出，如果光的频率不变，而减弱光的强度，则()A逸出的光电子数减少，光电子的最大初动能不变B逸出的光电子数减少，光电子的最大初动能减小C逸

27、出的光电子数不变，光电子的最大初动能减小D光的强度减弱到某一数值，就没有光电子逸出了答案A解析光的频率不变，表示光子能量不变，仍会有光电子从该金属表面逸出，逸出的光电子的最大初动能也不变；而减弱光的强度，逸出的光电子数就会减少，选项A正确考点二对光电效应方程的应用和Ek图象的考查1爱因斯坦光电效应方程EkhW0h：光电子的能量W0：逸出功，即从金属表面直接飞出的光电子克服正电荷引力所做的功Ek：光电子的最大初动能2由Ek图象(如图1)可以得到的信息(1)极限频率：图线与轴交点的横坐标c.(2)逸出功：图线与Ek轴交点的纵坐标的绝对值EW0.(3)普朗克常量：图线的斜率kh. 图1例2如图2所示

28、是用光照射某种金属时逸出的光电子的最大初动能随入射光频率的变化图线(直线与横轴的交点坐标为4.27，与纵轴交点坐标为0.5)由图可知()图2A该金属的截止频率为4.27×1014 HzB该金属的截止频率为5.5×1014 HzC该图线的斜率表示普朗克常量D该金属的逸出功为0.5 eV解析图线在横轴上的截距为截止频率，A正确，B错误；由光电效应方程EkhW0可知图线的斜率为普朗克常量，C正确；金属的逸出功为W0hc eV1.77 eV，D错误答案AC突破训练2(2011·新课标全国·35)在光电效应实验中，某金属的截止频率相应的波长为0，该金属的逸出功为_

29、若用波长为(<0)的单色光做该实验，则其遏止电压为_已知电子的电荷量、真空中的光速和普朗克常量分别为e、c和h.答案解析由光电效应方程知，光电子的最大初动能EkhW0，其中金属的逸出功W0h0，又由c知W0，用波长为的单色光照射时，其Ekhc.又因为eUEk，所以遏止电压U.考点三对光的波粒二象性、物质波的考查光既具有波动性，又具有粒子性，两者不是孤立的，而是有机的统一体，其表现规律为：(1)个别光子的作用效果往往表现为粒子性；大量光子的作用效果往往表现为波动性(2)频率越低波动性越显著，越容易看到光的干涉和衍射现象；频率越高粒子性越显著，越不容易看到光的干涉和衍射现象，而贯穿本领越强(

30、3)光在传播过程中往往表现出波动性；在与物质发生作用时，往往表现为粒子性例3关于物质的波粒二象性，下列说法中不正确的是()A不仅光子具有波粒二象性，一切运动的微粒都具有波粒二象性B运动的微观粒子与光子一样，当它们通过一个小孔时，都没有特定的运动轨道C波动性和粒子性，在宏观现象中是矛盾的、对立的，但在微观高速运动的现象中是统一的D实物的运动有特定的轨道，所以实物不具有波粒二象性解析光具有波粒二象性是微观世界具有的特殊规律，大量光子运动的规律表现出光的波动性，而单个光子的运动表现出光的粒子性光的波长越长，波动性越明显，光的频率越高，粒子性越明显而宏观物体的德布罗意波的波长太小，实际很难观察到波动性

31、，不是不具有波粒二象性一、原子的核式结构1粒子散射实验的结果绝大多数粒子穿过金箔后，基本上仍沿原来的方向前进，但少数粒子发生了大角度偏转，极少数粒子的偏转超过了90°，有的甚至被撞了回来，如图1所示图12卢瑟福的原子核式结构模型在原子的中心有一个很小的核，叫原子核，原子的所有正电荷和几乎所有质量都集中在原子核里，带负电的电子在核外绕核旋转二、玻尔理论1定态：原子只能处于一系列不连续的能量状态中，在这些能量状态中原子是稳定的，电子虽然绕核运动，但并不向外辐射能量2跃迁：原子从一种定态跃迁到另一种定态时，它辐射或吸收一定频率的光子，光子的能量由这两个定态的能量差决定，即hEmEn.(h是

32、普朗克常量，h6.63×1034 J·s)3轨道：原子的不同能量状态跟电子在不同的圆周轨道绕核运动相对应原子的定态是不连续的，因此电子的可能轨道也是不连续的4氢原子的能级、能级公式(1)氢原子的能级图(如图2所示)图2(2)氢原子的能级和轨道半径氢原子的能级公式：EnE1(n1,2,3，)，其中E1为基态能量，其数值为E113.6 eV.氢原子的半径公式：rnn2r1(n1,2,3，)，其中r1为基态半径，又称玻尔半径，其数值为r10.53×1010 m.三、天然放射现象、原子核的组成1天然放射现象(1)天然放射现象元素自发地放出射线的现象，首先由贝克勒尔发现天然

33、放射现象的发现，说明原子核还具有复杂的结构(2)放射性和放射性元素物质发射射线的性质叫放射性具有放射性的元素叫放射性元素2原子核(1)原子核的组成原子核由中子和质子组成，质子和中子统称为核子原子核的核电荷数质子数，原子核的质量数中子数质子数X元素原子核的符号为X，其中A表示质量数，Z表示核电荷数(2)同位素：具有相同质子数、不同中子数的原子核，因为在元素周期表中的位置相同，同位素具有相同的化学性质3三种射线的比较种类射线射线射线组成高速氦核流高速电子流光子流(高频电磁波)带电荷量2ee0质量4mp(mp1.67×1027 kg)静止质量为零符号Hee速度0.1c0.99cc在电磁场中

34、偏转与射线反向偏转不偏转贯穿本领最弱，用纸能挡住较强，穿透几毫米的铝板最强，穿透几厘米的铅板和几十厘米厚的混凝土对空气的电离作用很强较弱很弱四、原子核的衰变和半衰期1原子核的衰变(1)原子核放出粒子或粒子，变成另一种原子核的变化称为原子核的衰变(2)分类衰变：XYHe衰变：XYe2半衰期：放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间半衰期由核内部自身的因素决定，跟原子所处的物理或化学状态无关考点一氢原子能级及能级跃迁对原子跃迁条件的理解(1)原子从低能级向高能级跃迁，吸收一定能量的光子只有当一个光子的能量满足hE末E初时，才能被某一个原子吸收，使原子从低能级E初向高能级E末跃迁，而当光子能量h大

35、于或小于E末E初时都不能被原子吸收(2)原子从高能级向低能级跃迁，以光子的形式向外辐射能量，所辐射的光子能量恰等于发生跃迁时的两能级间的能量差关于能级跃迁的说明(1)当光子能量大于或等于13.6 eV时，也可以被处于基态的氢原子吸收，使氢原子电离；当处于基态的氢原子吸收的光子能量大于13.6 eV，氢原子电离后，电子具有一定的初动能(2)当轨道半径减小时，库仑引力做正功，原子的电势能减小，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，原子能量增大例1如图3所示为氢原子能级示意图，现有大量的氢原子处于n4的激发态，当向低能级跃迁时辐射出若干不同频率的光，下列说法正

36、确的是()A这些氢原子总共可辐射出3种不同频率的光B由n2能级跃迁到n1能级产生的光频率最小C由n4能级跃迁到n1能级产生的光最容易表现出衍射现象图3D用n2能级跃迁到n1能级辐射出的光照射逸出功为6.34 eV的金属铂能发生光效应解析这些氢原子向低能级跃迁时可辐射出C6种光子，选项A错误；由n4能级跃迁到n3能级产生的光子能量最小，所以频率最小，选项B错误；由n4能级跃迁到n1能级产生的光子能量最大，频率最大，波长最小，最不容易表现出衍射现象，选项C错误；从n2能级跃迁到n1能级辐射出的光子能量为10.20 eV>6.34 eV，所以能使金属铂发生光电效应，选项D正确答案D1.一个原子

37、和一群原子的区别：一个氢原子只有一个电子，在某个时刻电子只能在某一个可能的轨道上，当电子从一个轨道跃迁到另一个轨道上时，可能情况有多种C，但产生的跃迁只有一种而如果是一群氢原子，这些原子的核外电子跃迁时就会出现所有的可能情况2入射光子和入射电子的区别：若是在光子的激发下引起原子跃迁，则要求光子的能量必须等于原子的某两个能级差；若是在电子的碰撞下引起的跃迁，则要求电子的能量必须大于或等于原子的某两个能级差两种情况有所区别突破训练1已知金属钙的逸出功为2.7 eV，氢原子的能级图如图4所示，一群氢原子处于量子数n4能级状态，则()图4A氢原子可能辐射6种频率的光子B氢原子可能辐射5种频率的光子C有

38、3种频率的辐射光子能使钙发生光电效应D有4种频率的辐射光子能使钙发生光电效应答案AC解析从n4能级跃迁可能产生的光子为6种，选项A正确若要使钙产生光电效应，则光子的能量需要大于2.7 eV，此时只有第4能级跃迁到第1能级、第3能级跃迁到第1能级、第2能级跃迁到第1能级3种频率的光子满足条件，选项C正确考点二原子核和原子核的衰变1衰变规律及实质(1)两种衰变的比较衰变类型衰变衰变衰变方程XYHeX AZ1Ye衰变实质2个质子和2个中子结合成一个整体射出中子转化为质子和电子2H2nHenHe衰变规律质量数守恒、电荷数守恒(2)射线：射线经常是伴随着衰变或衰变同时产生的其实质是放射性原子核在发生衰变

39、或衰变的过程中，产生的新核由于具有过多的能量(核处于激发态)而辐射出光子2原子核的人工转变用高能粒子轰击靶核，产生另一种新核的反应过程(1)卢瑟福发现质子的核反应方程为：NHeOH.(2)查德威克发现中子的核反应方程为：BeHeCn.(3)居里夫妇发现放射性同位素和正电子的核反应方程为：AlHePn.PSie.3确定衰变次数的方法因为衰变对质量数无影响，先由质量数的改变确定衰变的次数，然后再根据衰变规律确定衰变的次数4半衰期(1)公式：N余N原()t/，m余m原()t/(2)影响因素：放射性元素衰变的快慢是由原子核内部自身因素决定的，跟原子所处的物理状态(如温度、压强)或化学状态(如单质、化合

40、物)无关例2(1)Th(钍)经过一系列衰变和衰变，变成Pb(铅)以下说法中正确的是()A铅核比钍核少8个质子B铅核比钍核少16个中子C共经过4次衰变和6次衰变D共经过6次衰变和4次衰变(2)约里奥·居里夫妇因发现人工放射性元素而获得了1935年的诺贝尔化学奖，他们发现的放射性元素P衰变成Si的同时放出另一种粒子，这种粒子是_.P是P的同位素，被广泛应用于生物示踪技术，1 mg P随时间衰变的关系如图5所示，请估算4 mg的P经多少天的衰变后还剩0.25 mg?图5解析(1)设衰变次数为x，衰变次数为y，由质量数守恒和电荷数守恒得2322084x90822xy解得x6，y4，C错，D对

41、铅核、钍核的质子数分别为82、90，故A对铅核、钍核的中子数分别为126、142，故B对(2)写出衰变方程PSie，故这种粒子为e(正电子)由mt图知P的半衰期为14天，由m余m原()得，025 mg4 mg×()，故t56天答案(1)ABD(2)正电子(e)56天突破训练2核电站泄漏的污染物中含有碘131和铯137.碘131的半衰期约为8天，会释放射线；铯137是铯133的同位素，半衰期约为30年，发生衰变时会辐射射线下列说法正确的是()A碘131释放的射线由氦核组成B铯137衰变时辐射出的光子能量小于可见光光子能量C与铯137相比，碘131衰变更慢D铯133和铯137含有相同的质

42、子数答案D解析射线的本质是电子，并非氦核，A项错；光子的频率大于可见光光子的频率，由Eh可知光子的能量大于可见光光子的能量，B项错；半衰期越小表示元素衰变越快，C项错；同位素含有相同的质子数但中子数不同，故D项正确考点三核反应类型及核反应方程的书写类型可控性核反应方程典例衰变衰变自发UThHe衰变自发ThPae人工转变人工控制NHeOH(卢瑟福发现质子)HeBe6Cn(查德威克发现中子)AlHePn约里奥·居里夫妇发现放射性同位素，同时发现正电子PSie重核裂变比较容易进行人工控制UnBaKr3nUnXeSr10n轻核聚变除氢弹外无法控制HHHen例3(1)现有三个核反应方程：NaMg01e；UnBaKr3