第七讲 光的本性 原子物理

1、第七讲光的本性原子物理考纲内容和要求光电效应（A）光子（A）爱因斯坦光电效应方程（B）光的波粒二象性（A）物质波（A）激光的特性及其应用（A）光的本性学说的发展简史（A） 粒子散射实验（A）原子的核式结构（A）氢原子的能级结构（B）氢原子的电子云（A）光子的发射和吸收（A）原子核的组成（A）天然放射性（A）、射线（A）衰变（A）半衰期（A）原子核的人式转变（A）核反应（A）放射性同位素（A）放射性污染和防护（A）质量亏损（A）爱因斯坦质能方程（B）重核的裂变（A）链式反应（A）核反应堆（A）轻核的聚变（A）可控热核反应（A）人类对物质结构的认识（A）一、基本概念的应用（高考几乎只在选择题中出现

2、）1.光的反射、折射、干涉、衍射、偏振；光谱；电磁波谱例.下列现象中说明光具有波粒二象性的是：（D）A.光的色散和光的干涉 B.光的干涉和偏振 C.光的反射和光的折射 D.泊松亮斑和光电效应例2.在应用电磁波的特性时，下列符合实际的是：（ BD ）A.医院里常用X射线对病房和手术室进行消毒 B.医院里常用紫外线对病房和手术室进行消毒 C.人造卫星对地面拍摄是利用紫外线照相有较好的分辩率 D.人造卫星对地面拍摄是利用红外线照相有较好的分辩率例3.不同的电磁波产生机理不一定相同，在下列四组电磁波中产生机理相同的是：（ A ） A.红外线、紫外线、可见光 B.微波、X射线、射线 C.无线电波、微波、

3、红外线 D.红外线、紫外线、伦琴射线2.原子核式结构、玻尔原子理论、天然放射现象、人工核转变、核能、重核裂变、轻核聚变例4.根据玻尔理论，氢原子辐射一个光子后，则：（ B ） A.电子绕核旋转半径变大 B.电子的动能变大 C.氢原子电势能变大 D.氢原子的能级值变大例5.下列现象中，与原子内部变化有关的是：（ C ） A.粒子散射 B.光电效应 C.天然放射现象 D.原子发光现象例6.构成等离子显示屏的等离子管发光，是通过高电压使低压氖氙气体原子的：（ B ） A.自由电子周期性的运动而发光 B.外层电子受到激发而发光C.内层电子受到激发而发光 D.原子核受到激发而发光例7.一九九九年9月18

4、日，中共中央、国务院、中央军委在人民大会堂隆重表彰研制“两弹一星”作出突出贡献的科学家，下列核反应方程中属研究两弹的基本核反应方程式的是：（ BD ） A.14N + 4 He 17 O + 1 H B. 235 U + 1 n 90 Sr + 136 Xe + 101 n C. 238 U 234 Th + 4 He D. 2 H + 3 H 4 He + 1 n二、基本实验（高考几乎只在选择题中出现）1.光电效应、干涉法检查平面例8.如图所示为一真空光电管的应用电路，其阴极金属材料的极限频率为4.5×1014Hz，则以下判断正确的是：（ BC ） A.发生光电效应时，电路中光电流

5、的饱和值取决于入射光的频率GAKI B.发生光电效应时，电路中光电流的饱和值取决于入射光的强度 C.用=0.5m的光照射光电管时，电路中有电流产生 D.光照时间越长，电路中的光电流越大 光例9.如果用从红光到紫光的复色光照射某光电管，有光电效应发生 这时光电流为I，光电子的最大初动能为EK，那么：（ BD ） A.若用滤光片对复色光只滤去红光，则光电流I一定变小 B.若用滤光片对复色光只滤去红光，则光电流I有可能不变 C.若用滤光片对复色光只滤去黄光，则EK一定不变 D.若用滤光片对复色光只滤去紫光，则EK一定变小2.粒子散射、卢瑟福发现质子、查德威克发现中子例10.对粒子散射实验装置的描述，

6、下列说法正确的是：（ AD ） A.主要实验器材有：放射源、金箔、荧光屏、显微镜 B.金箔的厚度对实验无影响 C.如果改用铝箔就不能发生散射现象 D.实验装置必须放在真空中 T T M例11.如图所示，是卢瑟福发现质子的实验装置， SM是显微镜，S是闪光屏，窗口F处装铝箔， A F氮气由阀门T充入，A是放射源。在观察由质子引起的闪烁之前需进行必要的调整是：（ B ） A.充入氮气前，调整铝箔厚度，使S上能见到引起的闪烁 B.充入氮气前，调整铝箔厚度，使S上能见不到粒子引起的闪烁 C.充入氮气后，调整铝箔厚度，使S上有粒子所引起的闪烁 D.充入氮气后，调整铝箔厚度，使S上见不到质子所引起的闪烁G

7、V三、综合计算1.光电效应与电场、磁场知识的综合题 M例12.如图所示，是测定光电效应产生电子荷质的简要实验图，两极板相 紫外线 R距为d，其中N为金属板，当紫外线照射后，将发射沿不同方向运动 N S的光电子而形成电流，从而引起电 流计指针偏转。若调节R，逐渐增大电压至读数为u时，电流恰好为零。切断开关，在NM间加一垂直纸面的磁场，逐渐增大磁感应强度至B时，电流也恰好为零。求光电子的荷质比。解：电流为零，加反向电压，动能定理： 加磁场电流也恰为零，洛仑兹力提供向心力，电子作匀速圆周运动： 则：2.核能、核反应与电流、磁场、动量、能量知识的综合题例13.一个静止的14 N俘获一个速度为2.3&#

8、215;107m/s的中子后，生成一个复核A，A又衰变成B和C两个新核，且B、C两核速度方向相同，B的质量是中子的11倍，速度为106m/s。让B、C在同一磁场中作匀速圆周运动，其半径之比RB：RC=11：30，求：C核速度大小。根据计算判断C核是什么？写出核反应方程。解： 动量守恒：mnvn = mBvB +mCvC vC = 3×106m/s mC = 4 氦核4 He 14 N + 1 n 15 N 11 B + 4 He例14.一九九六年清华大学和香港大学的学生合作研制出太阳能汽车，该车是利用太阳能电池将所接受的太阳能转化为电能而提供给电动机驱动汽车。已知车上太阳能电池正对太

9、阳时，电池加在电动机上的电压为U，通过的电流为I，电动机的直流电阻为R，太阳辐射能量的总功率为P，太阳光垂直照射到该太阳能电池的面板（接受太阳光能的装置）时，单位面积的辐射功率为P0。求：此时电动机的效率是多少？假若太阳光在穿过太空及地球表面大气层到达地面时，沿途的能量损耗忽略不计，则太阳到地球的距离r是多大？太阳辐射的能量实际上是由质子参与一系列反应产生，而这一系列反应的总效果相当于下述核反应：41 H 4 He + 20 e 。若质子1 H、氦核4 He、正电子0 e的质量分别为、。则在1s内参与上述热核反应的质子数目是多少？解： 根据能量关系： 设1s内参与热核反应的质子数为N，有： 第

10、七讲光的本性原子物理 练习题1.关于光在传播过程中所表现的现象下述说法正确的是：（ BD ） A.雨后天空出现的彩虹是光的衍射现象 B.白光通过分光镜在光屏上形成的彩色光带是光的色散现象 C.涂有增透膜的照相机镜头呈淡紫色，说明增透膜增强了对淡紫色光的透射程度 D.夜间观看到天边星座的位置比实际位置高，这是光的折射现象2.利用光谱分析某固体物质组成，应该：（ B ） A.将固体物质加热，使之炽热发光，形成光谱 B.将固体物质加热，使之汽化，再让白光通过它的蒸气，形成光谱 C.用白光照射物质，让光从其表面反射形成光谱 D.使该物质产生连续光谱3.市场上有一种灯具“冷光灯”，用它照射物品时产生的热

11、效应大大降低，从而被广泛地应用于博物馆、商店等处。这种灯降低热效应的原因之一是在灯泡后面放置的反光镜玻璃表面上镀一层薄膜（例如氟化镁），这种膜能消除不镀膜时玻璃表面反射回来的热效应最显著的红外线。以表示红外线的波长，则所镀薄膜的厚度最小应为：（ B ） A. B. C. D. 4.微波在传播过程中若遇到金属，则会被金属表面全部反射，但微波在传播过程中能很好穿过电介质，并引起电介质所装食品中的水分子发生振动，从而使食品被加热。家庭用微波炉正是利用这一特性工作的。某一微波炉在工作时发出的微波频率为2450MHz，下列说法正确的是：（ A ） B.这一微波的波长约为245m C.微波炉的加热原理是利

12、用了电流的热效应 D.微波炉内加热食品所用的器皿最好是金属器皿5.正负电子对撞后湮灭成两个频率相同的光子。已知普朗克恒量是,电子质量是m，电量为e，电磁波在真空中传播速度为c，则生成的光子在折射率为n的介质中传播时，其波长为：（ B ） A. B. C. D. 6.关于质能方程E=mc2，下列说法正确的是：（ CD ） A.质量和能量可以相互转化 B.当物体向外释放能量时，其质量必然减少，且减小的质量m与释放的能量E满足E=mc2 C.物体的核能可以用mc2表示 D. mc2是物体所蕴藏能量的总和7.同学们根据中学物理知识讨论“随着岁月流逝，地球绕太阳公转的周期、日地间平均距离、地球接受太阳的

13、辐射能”的问题中，有下列结论，正确的是：（ ABD ） A.太阳内部进行激烈的热核反应，向外辐射大量光子，太阳质量应不断减小 B.日地间距应不断增大，地球公转速度应不断减小，公转周期将不断增大 C.日地间距应不断减小，地球公转速度应不断增大 D.地球表面积平均接受的太阳辐射能将不断减小8.如图所示，是查德威克发现中子的实验示意图，其中不可见粒子 Po 铍 石蜡A、B分别是：（ B ） A. 4 He 、 1 H B. 1 n 、 1 H C. 1 H 、 1 n D. 1 n 、 0 e A B9.在对宇宙的分析研究中，一个最有趣的宇宙物体就是所谓“黑洞”。它是某些类星体（设为质量为M的均匀球

14、体）的最后演变期。研究表明：黑洞确实存在，当某种星体的半径减小到从表面发出的光线没有足够的能量去脱离它，无限地远离它时，估计这种星体可能成为黑洞。因此，我们可以用能量守恒原理近似地求解黑洞的临界半径R的数量级。设星体表面发出频率为的光子，其能量为h，由爱因斯坦质能方程，光子的质量可以描述为m = h/c2，已知质量为m的粒子，离星体中心为r处的引力势能为EP = GMm/r，其中h为普朗克恒量，c为真空中的光速，G为万有引力恒量。试求黑洞临界半径R 。如已知太阳的质量为6×1030Kg，求当太阳变成黑洞时，其黑洞半径的数量级。解：光子以光速绕星球表面附近作匀速圆周运动：太阳为黑洞时：R = 4.4×103 m10.科学家发现太空中的射线一般都是从很远的星体放射出来的。当射线爆发时，在数秒钟所产生的能量，相当于太阳在过去一百亿年所发出的能量总和的一千倍左右，大致相当于将太阳全部质量转化为能量的总和，科学家利用超级计算机对射线爆发的状态进行了模拟。经过模拟，发现射线爆发是起源于一个垂死的星球的“坍塌”过程，只有星球“坍塌