原子物理光学知识点

1、重要概念和规律1 .原子核式结构学说（卢瑟福）实验基础a粒子散射实验一一用放射源发出的a粒子穿过金箔，发现绝大多数a粒子按原方向前进，少数a粒子发生较大的偏转。极少数发失大角度偏转。个别被弹回.基本内容在原子中心有一个带正电的核（半径约10-1510-14m）,集中了几乎全部原子质量、带负电的电子在核外绕核旋转（原子半径约10-10m）。困难问题按经典理论，电子绕核旋转将辐射电磁波，能量会逐渐减小，电子运行的轨道半径不断变小，大量原子发出的光谱应该是连续光谱。2 .玻尔理论（玻尔）实验基础氢光谱规律的研究。基本内容（三点假设）（1）原子只能处于一系列不连续的、稳定的能量状态（定态），其总能量E

2、n（包括动能和电势能）与基态总能量量的关系为En=E1/n2（n=1、2、3）。（2）原子在两个定态之间跃迁时，将辐射（或吸收）一定频率时光子；光子的能量为hv=苗-E终。（3）电子绕核运行的可能轨道是不连续的。各可能轨道的半径rn=n2r1基态轨道半径r1。（n=1、2、3）。困难问题无法解释复杂原子的光谱.3 .放射现象（贝克勒尔）三种射线（1）a射线氯原子核流。V=C/10贯穿本领很小。电离作用很强。（2） 3射线高速电子流。V=6贯穿本领强，电离作用弱。（3） 丫射线波长很短的电磁波。v=c。贯穿本领很强，电离作用很弱。衰变规律遵循电量、质量（和能量）守恒。a衰变、3衰变、丫衰变（丫衰

3、变是伴随着a衰变或3衰变同时发生的）。半衰期放射性元素的原子读有半数发生衰变所需要的时间。由核内部本身因素决定.跟原子所处的物理状态或化学状态无关.公式4 .原子核的组成实验基础（1）质子发现（1919年，卢瑟福）147N+24He-817O+11H（2）中子发现（1932年，查德威克）49Be+He-612C+01n基本内容原子核由质子和中子（统称核子）组成.原子核的质量数等于质子数与中子数之和.原子核的电荷数等于质子数。各核子间依靠强大的核力来集在核内。5 .放射性同位素质子数相同、中子数不同，具有放射性的原子。实验基础用a粒子盖击铝核首先实现用人工方法得到放出性同位素磷（1934年，约里

4、奥？居里夫妇）。基本应用（1）利用射线的贯穿本领、电离作用或对生物组织的物理、化学效应。（2）做为示踪原子。6.核能质量亏损组成原子核的核子的质量与原子核的质量之差.质能方程E=mc2核反应能E=4mc2（二）物理光学一一人类对光本性的认识发展过程（1）微粒说（牛顿）基本观点认为光像一群弹性小球的微粒。实验基础光的直线传播、光的反射现象。困难问题无法解释两种媒质界面同时发生的反射、折射现象以及光的独立传播规律等。（2）波动说（惠更斯）基本观点认为光是某种振动激起的波（机械波）。实验基础光的干涉和衍射现象。个的干涉现象一一杨氏双缝干涉实验条件两束光频率相同、相差恒定。装置（略）。现象出现中央明条

5、，两边等距分布的明暗相间条纹。解释屏上某处到双孔（双缝）的路程差是波长的整数倍（半个波长的偶数倍）时，两波同相叠加，振动加强，产生明条；两波反相叠加，振动相消，产生暗条。应用检查平面、测量厚度、增强光学镜头透射光强度（增透膜）.光的衍射现象一一单缝衍射（或圆孔衍射）现象：出现中央最亮最宽的明条，两边不等距发表的明暗条纹（或明暗乡间的圆环）。（3）电磁说（麦克斯韦）基本观点认为光是一种电磁波。实验基础赫兹实验（证明电磁波具有跟光同样的性质和波速）。各种电磁波的产生机理无线电波自由电子的运动；红外线、可见光、紫外线原子外层电子受激发；x射线原子内层电子受激发；丫射线原子核受激发。可见光的光谱发射光

6、谱一一连续光谱、明线光谱；吸收光谱（特征光谱。困难问题无法解释光电效应现象。（4）光子说（爱因斯坦）基本观点认为光由一份一份不连续的光子组成每份光子的能量E=hvo实验基础光电效应现象。装置（略）。现象入射光照到光电子发射几乎是瞬时的；入射光频率必须大于光阴极金属的极限频率“；当v>V。时，光电流强度与入射光强度成正比；光电子的最大初动能与入射光强无关，只随着人射光灯中的增大而增大。解释光子能量可以被电子全部吸收.不需能量积累过程；表面电子克服金属原子核引力逸出至少需做功（逸出功）hv。；入射光强。单位时间内入射光子多，产生光电子多；入射光子能量只与其频率有关，入射至金属表，除用于逸出功

7、外。其余转化为光电子初动能。困难问题无法解释光的波动性。（5）光的波粒二象性基本观点认为光是一种具有电磁本性的物质，既有波动性。又有粒子性。大量光子的运动规律显示波动性，个别光子的行为显示粒子性。实验基础微弱光线的干涉，X射线衍射.试题主考查知识点1.图示为一直角棱镜的横截面,/bac=90：/abc=60葭一平行细光束从O点沿垂直于bc面的方向射入棱镜。已知棱镜材料的折射率n=也，若不考试原入射光在bc面上的反射光,则有光线（）A.从ab面射出B.从ac面射出C.从bc面射出，且与bc面斜交光的折射D.从bc面射出，且与bc面垂直2. 一束复色光由空气射向玻璃，发生折射而分为a、b两束单色光

8、，其传播方向如图所示。设玻璃对a、b的折射率分别为na和nb,a、b在玻璃中的传播速度分别为Va和Vb,则（）A.na>nbB.na<nbC.Va>Vb光的折射D.Va<Vb3. 两种单色光由水中射向空气时发生全反射的临界角分别为。1、92,已知3>日2。用ni、n2分别表示水对两单色光的折射率，vi、V2分别表示两单色光在水中的传光的折播速度（）红射A、nin2、ViV2B.ni<n2、Vi>V2C.ni>n2、ViV2D.ni>n2、Vi>V24. 一束复色光由空气射向一块平行平面玻璃砖，经折射分成两束单色光a、bo已知a光的频率

9、小于b光的频率。下列哪个光路图可能是正确的？（）5 .光纤通信是一种现代通信手段，它可以提供大容量、高速度、高质量的通信服务。目前，我国正在大力建设高质量的宽带光纤通信网络。下列说法正确的是（）A.光纤通信利用光作为载体来传播信息B.光导纤维传递光信号是利用光的衍射原理光纤C.光导纤维传递光信号是利用光的色散原理D.目前广泛应用的光导纤维是一种非常细的特制玻璃丝6 .在中子衍射技术中，常利用热中子研究晶体的结构，因为热中子的德布罗意波一27长与晶体中原子间距相近.已知中子质量m=1.67X10kg,普朗克常量h=6.63物质波x人1034J-s,可以估算德布罗意波长入=1.82X10-10m的

10、热中子动能的数量级为（）-17(A)10J一19(B)10J-21(C)10J-24(D)10J7.（14分）1801年，托马斯杨用双缝干涉实验研究了光波的性质.1834年，洛埃利用单面镜同样得到了杨氏干涉的结果（称洛埃镜实验）.（）（1）洛埃镜实验的基本装置如图所示，S为单色光源，M为一平面镜.试用平面镜成像作图法在答题卡上画出S经平面镜反射后的光与直接发出的光在光屏上相交的区域.（2）设光源S到平面镜的垂直距离和到光屏的垂光屏平面镜成像与光的干直距离分别为a和L,光的波长为入，在光屏上形成干涉条纹.写出相邻两条亮纹暗纹）间距离Ax的表达式.8.在下列各组的两个现象中都表现出光具有波动性的是

11、（A.光的折射现象、色散现象B.光的反射现象、干涉现象波动性C.光的衍射现象、偏振现象D.光的直线传播现象、光电效应现象9.某光电管的阴极是用金属钾制成的，它的逸出功为2. 21eV,用波长为2.5X10-7m的紫外线照射阴极，已知真空中光速为3.0X108m/s,元电荷为1.6X10-19C,普朗克常量为6.63x10-34j.s,大动能应分别是()A.5.3X1014Hz,2.2JC. 3.3X1033Hz,2.2J求得钾的极限频率和该光电管发射的光电子的最B.5.3X1014Hz,4.4X10-19JD. 3.3X1033Hz,4.4X10-19J10.现用电子显微镜观测线度为d的某生物

12、大分子的结构。为满足测量要求，将显微镜工作时电子的德布罗意波长设定为d/n,其中n>1。已知普朗克常量h.电子质量m和电子电荷量e,电子的初速度不计，则显微镜工作时电子的加速电压应为（）22A.nh2med21B.22dh22men22_nh22med光电效物质波11.部分电磁波的大致波长范围如图所示.若要利用缝宽与手指宽度相当的波长3口严M,m113fm叩缝获得明显的衍射现象，可选用-y*¥v紫外线可见光红外线微波衍射波段的电磁波，其原因是12.如图所示，一束白光通过玻璃棱镜发生色散现象，下列说法正确的是（）A.红光的偏折最大，紫光的偏折最小B.红光的偏折最小，紫光的偏折最大

13、C.玻璃对红光的折射率比紫光大光的折光的色D.玻璃中紫光的传播速度比红光大13.硅光电池是利用光电效应将光辐射的能量转化为电能。若有N个频率为Y的光子打在光电池极板上，这些光子的总能量为（h为普朗克常数）（）光子说C.NhvD.2Nhy十六、光的反射和折射（几何光学）1 .反射定律a=ia；反射角，i：入射角2 .绝对折射率（光从真空中到介质）n=c/v=sin/sin光的色散，可见光中红光折射率小，n:折射率，c:真空中的光速，v:介质中的光速，：入射角，：折射角3 .全反射：1）光从介质中进入真空或空气中时发生全反射的临界角C:sinC=1/n2）全反射的条件：光密介质射入光疏介质；入射角

14、等于或大于临界角注：（1）平面镜反射成像规律：成等大正立的虚像，像与物沿平面镜对称；（2）三棱镜折射成像规律：成虚像，出射光线向底边偏折，像的位置向顶角偏移；（3）光导纤维是光的全反射的实际应用见第三册P12,放大镜是凸透镜，近视眼镜是凹透镜；4）熟记各种光学仪器的成像规律，利用反射（折射）规律、光路的可逆等作出光路图是解题关键；（5）白光通过三棱镜发色散规律：紫光靠近底边出射见十七、光的本性（光既有粒子性，又有波动性，称为光的波粒二象性）1 .两种学说：微粒说（牛顿）、波动说（惠更斯）2 .双缝干涉：中间为亮条纹；亮条纹位置：=n入；暗条纹位置：=（2n+1）入/2（n=0,1,2,3,、）

15、；条纹间距:路程差（光程差）；入：光的波长；入/2:光的半波长；d两条狭缝间的距离；1:挡板与屏间的距离3 .光的颜色由光的频率决定，光的频率由光源决定，与介质无关，光的传播速度与介质有关，光的颜色按频率从低到高的排列顺序是：红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫（助记：紫光的频率大，波长小）4 .薄膜干涉：增透膜的厚度是绿光在薄膜中波长的1/4,即增透膜厚度d=入/45 .光的衍射：光在没有障碍物的均匀介质中是沿直线传播的，在障碍物的尺寸比光的波长大得多的情况下，光的衍射现象不明显可认为沿直线传播，反之，就不能认为光沿直线传播6.光的偏振：光的偏振现象说明光是横波7 .光的电磁说：光的本质是一种电磁波。

16、电磁波谱（按波长从大到小排列）:无线电波、红外线、可见光、紫外线、伦琴射线、丫射线。红外线、紫外、线伦琴射线的发现和特性、产生机理、实际应用8 .光子说，一个光子的能量E=hvh:普朗克常量=6.63X10-34J.s,丫：光的频率9 .爱因斯坦光电效应方程：mVm2/2=hvWmVm2/2:光电子初动能，hv:光子能量，W:金属的逸出功注：（1）要会区分光的干涉和衍射产生原理、条件、图样及应用，如双缝干涉、薄膜干涉、单缝衍射、圆孔衍射、圆屏衍射等；（2）其它相关内容：光的本性学说发展史/泊松亮斑/发射光谱/吸收光谱/光谱分析/原子特征谱线/光电效应的规律光子说/光电管及其应用/光的波粒二象性

17、/激光十八、原子和原子核1. a粒子散射试验结果a）大多数的a粒子不发生偏转；（b）少数a粒子发生了较大角度的偏转；？极少数a粒子出现大角度的偏转（甚至反弹回来）2 .原子核的大小：10-1510-14m,原子的半径约10-10m（原子的核式结构）3 .光子的发射与吸收：原子发生定态跃迁时，要辐射（或吸收）一定频率的光子：h丫=E初-E末能级跃迁4 .原子核的组成：质子和中子（统称为核子），A=质量数=质子数+中子数，Z=电荷数=质子数=核外电子数=原子序数5 .天然放射现象：“射线（”粒子是氯原子核）、3射线（高速运动的电子流）、丫射线（波长极短的电磁波）、a衰变与3衰变、半衰期（有半数以上的原子核发生了衰变所用的时间）。丫射线是伴随a射线和3射线产生的6 .爱因斯坦的质能方程：E=mc2E:能量（J）,m