光的本性原子物理

1、精品資源光的本性原子物理【考點述要】1. (a)光的本性學說的發(fā)展簡史。2. (b)光的干涉現(xiàn)象以及常見的應用；光的衍射。了解雙縫干涉實驗的裝置及干涉條紋的成因，條紋間距與波長、頻率的關系；了解薄膜干涉現(xiàn)象。對于光的干涉要求定性了解；對于光的衍射，只要求知道現(xiàn)象。3. (a)光譜和光譜分析；紅外線、紫外線、x射線、丁射線以及它們的應用；光的電 磁本性；電磁波譜。了解光譜的類別及產(chǎn)生原因；記住電磁波譜的排列順序；了解不同頻率的電磁波表 現(xiàn)的不同特性。4. (b)光電效應,光子。了解光電效應的實驗規(guī)律，理解極限頻率、逸出功的概念；知道光子能量由頻率決 定的。不要求掌握愛因斯坦的光電效應方程。5.

2、(a)光電管及其應用。6. (a)光的波粒二象性。7. (a)口粒子散射實驗：原子的核式結(jié)構：玻爾模型；能級概念。了解口粒子散射實驗及結(jié)果。了解原子核式結(jié)構。了解玻爾假設的內(nèi)容及能級的概 念。8. (a)天然放射現(xiàn)象；口、氏：射線；半衰期。了解天然放射現(xiàn)象；了解a、氏.匚種射線的成分、性質(zhì)及半衰期的概念。9. (a)原子核的人工轉(zhuǎn)變，質(zhì)子的發(fā)現(xiàn)；中子的發(fā)現(xiàn)；原子核的組成；核反應方程； 放射性同位素及其應用。了解原子核的人工轉(zhuǎn)變；知道誰最先發(fā)現(xiàn)質(zhì)子和中子；了解原子核的組成；會寫核 反應方程。10. (b)核能；質(zhì)量虧損；愛因斯坦的質(zhì)能方程。il(a)重核的裂變；鏈式反應；輕核的聚變。第一節(jié)光的波

3、動【重點知識精析】光具有波動性，反映光具有波動性的實驗現(xiàn)象主要是光的干涉和光的衍射。1 .光的干涉：產(chǎn)生穩(wěn)定干涉的條件：有相干光源，即參與干涉的幾列光波頻率相同，振動步調(diào) 之差(相差)穩(wěn)定。屏上出現(xiàn)亮暗條紋的條件，決定于某處到雙縫的路程之差a=ri-r2。如果路程之差為光波波長的整數(shù)倍，振動加強，出現(xiàn)亮條紋。路程之差為半波長的奇數(shù)倍，振 動減弱，出現(xiàn)暗條紋。亮紋是光傳到這里能量較強；暗紋是光傳到這里能量較弱。干涉條紋每條亮紋和暗紋的寬度相等。兩相鄰明(或暗)條紋間距離的大小與長 的波長有關：ax=l入。d白光是由許多不同頻率(或波長)的單色光波組成的，只有在門一2=0處(不央 亮條紋）各種波長

4、的光都是加強的，是白條紋。其余各處，由于波長不同，亮條紋 的位置不同，得到彩色條紋。光波的波長與頻率的關系：c = x、0。不同頻率的色光在真空中傳播的速率都相等 （c=3x108m/s）。頻率不同的色光，波長 不同。紅光頻率最小，波長最大。不同頻率的色光，從真空進入媒質(zhì)時，頻率不變， 顏色不變，波速變小，波長變短。光的干涉現(xiàn)象的應用空氣膜（用于檢查平面的平整情況）、增透膜。2 .光的衍射：產(chǎn)生明顯衍射的條件是：障礙物的線度與光波波長相比差不多， 或者比波長還小c 單縫衍射、單孔衍射、圓盤衍射（泊淞亮斑）、光柵衍射等現(xiàn)象?！究碱}釋例】例（ 1998高考題）處于基態(tài)的氫原了在某單色光照射下，只能

5、發(fā)現(xiàn)頻率為丫1、丫2、丫3的三種光，且丫1丫2丫3,則該照射光的光子能量為（）a. hv1 b. hv2c. hv3d. h（ 丫1 +v2 + v3）解答：單色光照射基態(tài)氫原子時，會使處于基態(tài)的氫原子吸收光子而躍遷到激發(fā)態(tài)，當氫原子由激發(fā)態(tài)躍遷回基態(tài)時，就會發(fā)出各種頻率的單色光。氫原子從n=2的激發(fā)態(tài)躍遷到基態(tài)時，只能發(fā)出一種頻率的單色光，而從n=3的激發(fā)態(tài)躍遷到n=2 的激發(fā)態(tài)，再由n=2的激發(fā)態(tài)躍遷到基態(tài)。故只可能選c選項。不選d選項的原因 是，如果單色光頻率為h（ 丫1 + 丫2 + 丫3），則在躍遷回基態(tài)時會廣生v1、v2、v3、丫1 + 丫2、 丫1+丫3、丫2+丫3六種頻率的光，

6、不符合題目給出的條件。所以正確選項為co例（1997年高考題）在雙縫干涉實驗中，以白光為光源，在屏幕上觀察到了彩 色干涉條紋。若在雙縫中的其中一縫前放一紅色濾光片（只能透過紅光），另一縫 前放一綠色濾光片（只能透過眼光），這時（）a.只有紅色和綠色的雙縫干涉條紋，其他顏色的雙縫干涉條紋消失b.紅色和綠色的雙縫干涉條紋消失，其他顏色的雙縫干涉條紋依然存在c.任何顏色的雙縫干涉條紋都不存在，但屏上仍有光亮?？?屏上無任何光亮解答：光的雙縫干涉的基本條件是兩列光波頻率相同。當雙縫上分別放上紅色、綠色濾光片時，只有紅光和綠光通過，紅光、綠光的頻率不同，顯然不是相干光源， 所以不會發(fā)生干涉現(xiàn)象。排除 a

7、、bo雖沒有干涉條紋，但因有光線通過雙縫到達 屏上，所以屏上應有光亮。所以正確選項為co【專題訓練】1. （1992年高考題）從點光源l發(fā)出的白光，經(jīng)過透鏡后成一平行光束，垂直照射到擋光板p上，板上開有兩條靠得很近的平行狹縫 s1、s2,如圖15-1所示，在屏q 上可看到干涉條紋，圖中 o點是屏上與兩狹縫等距離的一點，則（）a.干涉條紋是黑白的，o點是亮點b.干涉條紋是黑白的，。點是暗點c.干涉條紋是彩色的，o點是亮點 d.干涉條紋是彩色的，。點是暗點圖 15“ffi 15-22. （ 1993年高考題）圖15-2所示為用干涉法檢查某塊玻璃板的上表面是否平整的 裝置，所以單色光是用普通光源通過

8、濾光片產(chǎn)生的，檢查時所觀察到的干涉條紋是 由下列哪兩個表面反射的光線疊加而成的？（）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年高考題）馬路上積水上的油膜呈現(xiàn)彩色圖樣，這是由于（）a.光的色散b.光的衍射c.光的漫反射d.光的干涉4. （1995年高考題）在觀察光的衍射現(xiàn)象的實驗中，通過緊靠眼睛的卡尺測腳形成 的狹縫觀看遠處的日光燈管或線狀白熾燈絲（燈管或燈絲都平行于狹縫），則可以 看到（）a.黑白相間的直條紋b.黑白相間的弧形條紋c.彩色的直條紋d.彩色的弧形條紋5. （ 1988年高考題）下列現(xiàn)象說明光具有波動性

9、的是（）a.光的干涉b.光的衍射c.光的反射d.光電效應6. （1987年高考題）在太陽光照射下，水面油膜上會出現(xiàn)彩色的花紋，這是兩列相 干光波發(fā)生干涉的結(jié)果，這兩列相干光波是太陽光分別經(jīng) 而形成的。 用平行的單色光垂直照射不透明的小圓板，在圓板后面的屏上，發(fā)現(xiàn)圓板陰影中心 處有一個亮斑，這是光的現(xiàn)象。7. （ 1986年高考題）肥皂泡在陽光照射下呈彩色，這是屬于光的 現(xiàn)象。第二節(jié)光的電磁說電磁波譜【重點知識精析】l光波是一種頻率很高的電磁波，能發(fā)生干涉、衍射等波所具有的現(xiàn)象，但與機械 波有本質(zhì)的區(qū)別。光在真空中傳播速度與電磁波在真空中速度相同，均為 c=3 x 108m/s。光在其他介質(zhì)中的

10、傳播速度與介質(zhì)的折射率有關，u=c/n。光的顏色由光的頻率決定；可見光的顏色由紅到紫的排列順序，是按頻率由小到大（波長由大到 ?。┑捻樞蚺帕械摹? .電磁波譜的排列順序：無線電波、微波、紅外線、可見光、紫外線、x射線、尸射線，它們是按照頻率增大（波長減?。┑捻樞蚺帕械?，它們雖然都具有電磁本性， 但是它們的產(chǎn)生機理不同，表現(xiàn)出不同的特性。3 .光譜有發(fā)射光譜和吸收光譜，發(fā)射光譜又有連續(xù)光譜和線狀光譜，線狀光譜和吸 收光譜都是元素的特征譜線。4 .光譜分析是根據(jù)光譜來鑒別物質(zhì)和確定它的化學成分的一種方法，光譜分析是利 用無素的特征譜線進行的?！究碱}釋例】例（1995年高考題）太陽的連續(xù)光譜中有許多

11、暗線，它們對應著某些元素的特征譜線，產(chǎn)生這些暗線是由于（）a.太陽表面大氣層中缺少相應的元素b.太陽內(nèi)部缺少相應的元素c.太陽表面大氣層中存在著相應的元素d.太陽內(nèi)部存在著相應的元素解答：因為太陽光譜是吸收光譜，太陽內(nèi)部（因核聚變）發(fā)出的白光通過太陽 表面大氣層時，大氣要吸收某些波長的光，從而形成吸收光譜。所以正確選項為c【專題訓練】1 . （1991年高考題）關于光譜，下列說法正確的是（）a.熾熱的液體能發(fā)射連續(xù)光譜b.太陽光譜中的暗線說明太陽上缺少與這些暗線相應的元素c.明線光譜和暗線光譜可用來對物質(zhì)成分進行分析d.發(fā)射光譜一定是連續(xù)光譜2 . （1986年高考題）低壓汞蒸氣光產(chǎn)生的光譜，

12、屬于連續(xù)光譜、明線光譜、吸收光譜中的哪一種？ 第三節(jié)光的粒子性光的波粒二象性【重點知識精析】l光電效應是物體在光（包括不可見光）的照射下發(fā)射出電子的現(xiàn)象，所發(fā)射的電 子叫光電子。3 .光電效應的實驗規(guī)律：每一種金屬，都存在一個發(fā)生光電效應的最低光波率 vo,稱為極限頻率。在發(fā)生光電效應時，同頻率的光越強，單位時間內(nèi)發(fā)射出的光電子數(shù)越多。光電子的最大初動能與入射光的強度無關，只隨著入射光頻率的增大而增大。光電效應的反應時間為10s,光照到金屬上時，光電子的發(fā)射幾乎是瞬時的。4 .愛因斯坦的光子說對光電效應的解釋：光子照到金屬上被某個電子全部吸收，若電子的動能足夠大，電子便能克服原子核對它的引力作

13、用而從金屬表面逃逸出來，成為光電子。若入射光頻率比較低，其能量小于金屬的逸出功，就不能產(chǎn)生光電效應，故存在 極限頻率。若入射光比較強，即單位內(nèi)時間內(nèi)入射的光子的數(shù)目多， 那么產(chǎn)生的光電子也多。5 .愛因斯坦的光子說的主要內(nèi)容；光子的能量跟它的頻率成正比，e = h”6 .愛因斯坦的光電效應方程：-m v2 = h v - wo , mj=0可得極限頻率丫。=w0/h22根據(jù)考試說明，不要求掌握愛因斯坦的光電效應方程，但了解方程有利于加強光電 效應規(guī)律的記憶和進行定性分析。【考題釋例】例（1998年高考題）一細束平行光經(jīng)玻璃三棱鏡折射后分解為相互分離的三束 光，分別照射到相同的金屬板a、b、c上

14、，如圖15-3所示，已知金屬板b上有光電 子放出，由此可知（）a.a板一定不放出光電子b.a板一定放出光電子c.c板一定放不出光電子d.c板一定放出光電子解答：（1）將出射光與入射光的方向進行比較，射到 c板處的光束偏折最大（即 偏離原來的方向最多），其折射率應最大，而折射率越大，其頻率應越高，故射到 c板的光束頻率最高，而射到 a板的光束頻率最低。由于b板有光電子放出，則射 到b板的光束頻率高于金屬板的極限頻率，而射到 a板的光束頻率低于射到b板的 光束頻率，但不一定低于極限頻率，故無法確定a板有無光電子放出，而射到c板的光束頻率必高于射到b板的光束頻率，故必高于金屬板的極限頻率，因此， c

15、極 必有光電子放出。正確選項為 do（2）亦可對光線入射到三棱鏡內(nèi)的三條光線判斷， 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判斷出射向c板的光束的折 射率最大，其余判斷思路同a所述。0 is-4例（1995年高考題）在演示光電效應的實驗中，原來不帶電的一塊鋅板與靈敏 驗電器相連。用弧光燈照射鋅板時，驗時器的指針就張開一個角度，如圖15-4所示。 這是（）a.鋅板帶正電，指針帶負電b.鋅板帶正電，指針帶正電c.鋅板帶負電，指針帶正電d.鋅板帶負電，指針帶負電解答：這是一道光電效應與靜電知識相結(jié)合的題。根據(jù)光電效應的知識可知， 發(fā)生光電效應是有電子從鋅板飛

16、出，由于缺少了電子，鋅板帶正電，又因為驗電器 與鋅板相連，驗電器就和鋅板帶上了同樣的電荷即正電。所以正確選項為bo【專題訓練】1. （1993年高考題）入射光照射到某金屬表面發(fā)生光電效應。若將入射光的強度減 弱，而頻率保持不變，那么（）a.從光照到金屬表面上到發(fā)射出光電子的時間間隔將明顯增加b.逸出的光電子的最大初動能將減小c.單位時間內(nèi)從金屬表面逸出的光電子的數(shù)目將減少d.有可能不發(fā)生光電效應2. （ 1996年高考題）紅、橙、黃、綠四種單色光中，光子能量最小的是（）a.紅光b.橙光c.黃光d.綠光3. （1990年高考題）用綠光照射一光電管，能產(chǎn)生光電效應。欲使光電子從陰極逸 出時的最大初

17、動能增大，應（）a.改用紅光照射b.增大綠光的強度c.增大光電管上的加速電壓d.改用紫光照射圖15 54. （1985年高考題）已知一光電管陰級的極限頻率為 v0,現(xiàn)將頻率v大于v0的光照 射在陰級上，如圖15-5,則（）a.照射到陰級上的光的強度愈大，單位時間內(nèi)產(chǎn)生的光電子數(shù)目就愈多b.加在ak間的正向電壓愈大，通過光電管的光電流飽和值就愈大c.為了阻止光電子到達 a,必須在ak間加一足夠高的反向電壓d.陰極材料的逸出功等于hvo5. （ 1990年高考題）設笳和九2是兩種單色可見光1、2在真空中的波長，若7c 則這兩種單色光相比（）a.單色光1的頻率較小b.玻璃對單色光1的折射率較大c.在

18、玻璃中，單色光1的傳播速度較大d.單色光1的光子能量較大6. （ 1992年高考題）已知葩的極限頻率為 4.545x 1014hz,鈉的為6.000x 1014hz, 銀的為1.153x 1015hz,鋁的為1.529x 1015hz,當用波長為0.37型m的光照射他們 時，可發(fā)生光電效應的是 o7. （1992年高考題）已知每秒鐘從太陽射到地球的垂直于太陽光的每平方米截面上 的輻射能為1.4x 103j,其中可見光部分約占 45%,假如認為可見光的波長均為 0.55mm,太陽向各個方向的輻射是均勻的，日、地間距離r=1.5x 1011m,普朗克常數(shù)h=6.6x 10-34js,由此可估算出太陽每秒種輻射出的可見光的光子數(shù)約為 （只要求二位有效數(shù)字）08. （ 1984年高考題）頻率為v的光照射到一金屬表面上，有電子從金屬表面逸出， 當所加反向電壓u的大小增大到3v時，光電流剛好減小到零，已知這種金屬的極限頻率為vo=6x 1014hz,則照射光的頻率v=hz。9. （1986年高考題）某金屬用頻率為v1的光照射時產(chǎn)生的光電子的