2020高三物理一輪復(fù)習(xí)學(xué)案原子物理

1、2020高三物理一輪復(fù)習(xí)學(xué)案：原子物理教學(xué)目標(biāo)1 .使學(xué)生加強(qiáng)理解掌握在盧瑟福核式結(jié)構(gòu)學(xué)說基礎(chǔ)上的玻爾原子結(jié)構(gòu)理論；能夠?qū)湓痈鶕?jù)能級（軌道）定態(tài)躍遷知 識解決相關(guān)問題。2 .通過氫原子的電子繞核旋轉(zhuǎn)和能級躍遷與衛(wèi)星繞地球旋轉(zhuǎn)的類比和分析討論，提高學(xué)生應(yīng)用力、電、原子知識的綜合 分析能力，特別是加強(qiáng)從能量轉(zhuǎn)化守恒觀點出發(fā)分析解決問題的能力。3 .通過人類認(rèn)識原子核組成的過程復(fù)習(xí)，使學(xué)生明確認(rèn)識依賴于實踐；科學(xué)的認(rèn)識源于科學(xué)家們的科學(xué)實驗與研究探索。 從而培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度與探索精神。4 .掌握衰變及原子核人工轉(zhuǎn)變的規(guī)律 一一質(zhì)量數(shù)守恒、核電荷數(shù)守恒。明確核力、結(jié)合能、平均結(jié)合能、質(zhì)量虧損及愛

2、 因斯坦質(zhì)能方程意義，并掌握其應(yīng)用 一一獲得核能的途徑（裂變、聚變）。教學(xué)重點、難點分析1 .盧瑟福的核式結(jié)構(gòu)學(xué)說與玻爾的原子結(jié)構(gòu)理論，作為重點難點知識。學(xué)生在理解掌握上的困難，一是不明確兩種原子 結(jié)構(gòu)理論的區(qū)別與聯(lián)系；二是對原子的定態(tài)和能級躍遷等知識的理解認(rèn)識不夠透徹，以致分析解決相關(guān)問題時易混易錯。2 .放射性元素衰變時，通常會同時放出a、B和丫三種射線，即a、（3衰變核反應(yīng)同時放出 丫射線（釋放能量）。3 .愛因斯坦質(zhì)能方程 E=Amc2,是釋放原子核能的重要理論依據(jù)。在無光子輻射的情況下，核反應(yīng)中釋放的核能轉(zhuǎn)化為 生成新核與粒子的動能，此情況可用動量守恒與能量守恒計算核能。教學(xué)過程設(shè)計

3、一、原子模型1 .湯姆生模型（棗糕模型）1897年，英國人湯姆生研究陰極射線時發(fā)現(xiàn)了電子。電子的發(fā)現(xiàn)說明原子是可分的。2 .盧瑟福的核式結(jié)構(gòu)模型（行星式模型）a粒子散射實驗是用 a粒子轟擊金箔，結(jié)果是絕大多數(shù)a粒子穿過金箔后基本上仍沿原來的方向前進(jìn)，但是有少數(shù)a粒子發(fā)生了較大的偏轉(zhuǎn)。這說明原子的正電荷和質(zhì)量一定集中在一個很小的核上。1911年英國人盧瑟福由a粒子散射實驗提出：在原子的中心有一個很小的核，叫原子核，原子的全部正電荷和幾乎全部質(zhì) 量都集中在原子核里，帶負(fù)電的電子在核外空間運(yùn)動。由a粒子散射實驗的實驗數(shù)據(jù)還可以估算出原子核大小的數(shù)量級是10-15mo3 .玻爾模型（引入量子理論，量子

4、化就是不連續(xù)性，整數(shù) n叫量子數(shù)。）1913年丹麥人玻爾提出 玻爾原子理論”，20世紀(jì)20年代，海森堡等科學(xué)家提出 量子力學(xué)的原子理論（1）玻爾的三條假設(shè)（量子化）軌道量子化r n=n2r1門=0.53 ¥0-10m能量量子化：En E1 E1=-13.6eV n原子在兩個能級間躍遷時輻射或吸收光子的能量h v =En-En（2）從高能級向低能級躍遷時釋放出光子；從低能級向高能級躍遷時可能是吸收光子，也可能是由于碰撞（用加熱的方 法，使分子熱運(yùn)動加劇；分子間的相互碰撞可以傳遞能量）。原子從低能級向高能級躍遷時只能吸收一定頻率的光子；而從某 一能級到被電離可以吸收能量大于或等于電離能的

5、任何頻率的光子。（如在基態(tài)，可以吸收E13.6V的任何光子，所吸收的能量除用于電離外，都轉(zhuǎn)化為電離出去的電子的動能）。（3）玻爾理論的局限性。由于引進(jìn)了量子理論（軌道量子化和能量量子化），玻爾理論成功地解釋了氫光譜的規(guī)律。但 由于它保留了過多的經(jīng)典物理理論（牛頓第二定律、向心力、庫侖力等），所以在解釋其他原子的光譜上都遇到很大的困難?！军c拔11原子模型的發(fā)現(xiàn)比較:實驗基礎(chǔ)理論內(nèi)容與模型成功困難發(fā)現(xiàn)電子陰極射線（電子）在 電場（或磁場）中偏轉(zhuǎn)，射到 陰極玻璃管發(fā)出熒光。原子中正電荷均勻分布，電子如棗鑲嵌在 內(nèi)?？山?釋一些原子受 激發(fā)產(chǎn)生原子 光譜的事實。a粒子散射性現(xiàn)象：絕大多數(shù)過金原子 仍向

6、前進(jìn)，少數(shù)發(fā)生較大偏 轉(zhuǎn)，極少數(shù)甚至反彈。（1）原子中心有核，核外有電子繞核旋轉(zhuǎn)。（2）帶正電原子核幾乎集中原子全部質(zhì)量， 帶負(fù)電的電子質(zhì)量很小。（3）核帶正電荷數(shù)與核外帶 負(fù)電荷數(shù)相等。（4）電子繞核旋轉(zhuǎn)的向心力即核對它 的為庫侖引力。圓滿 解釋a散射， 可推算各元素 原子核帶的正 電荷數(shù)，可估 計出原子核的 大小1014m （原子半徑約10-10m）據(jù)經(jīng)典電磁 理論，有加速度的運(yùn) 動電子應(yīng)不斷幅射電 磁波，能量不斷減少， 原子發(fā)光應(yīng)產(chǎn)生連續(xù) 光譜，最終電子落到 核上。但實際上原子 光譜為明線（或吸收 光譜），原子也是穩(wěn)定 的。氫的原子光譜現(xiàn)象。明線光譜為（1）原子只能處于一系列不連續(xù)的能量

7、狀 態(tài)中，這些狀態(tài)叫定態(tài)，各定態(tài)的能量值為能級。電 子雖繞核旋轉(zhuǎn)，但不向外輻射能量，原子是穩(wěn)定的。（2）原子從一定態(tài)躍遷到另一定態(tài)，它輻射或吸收 一定頻率（或波長）的光子，光子能量由兩定態(tài)的能C里差決;1£,即h h E初 E終。（3）原子的不同能量狀態(tài)跟電子沿不同軌道相對應(yīng)，原子定態(tài)不連 續(xù)，則電子的軌道也不連續(xù)。表明 了盧瑟福核式 結(jié)構(gòu)學(xué)說困 難。圓滿解釋 氫原子光譜的 規(guī)律。解釋有兩個 以上電子的復(fù)雜原子 光譜遇到困難。復(fù)雜原子的光譜現(xiàn) 象核外電子無確定軌道，電子在原子內(nèi)各處出 現(xiàn)幾率不同。克服 了玻爾理論的 困難不能給出原 子一個直圖景?！军c拔2】對1個衛(wèi)星環(huán)繞地球”與個電子

8、環(huán)繞氫原子核”盧瑟福結(jié)構(gòu)模型進(jìn)行類比分析。地球引力場中的衛(wèi)星所受地球的萬有引力作為向心力。GmM m（r R地 h）r2 r22原子核（正電荷）電場中的電子受核的庫侖引力作為向心力。kJ mr2r（1）衛(wèi)星、電子的環(huán)繞速度和動能與距離的關(guān)系：v，也（rv ） , v e （r v ）1r: mr2GmMke /Ek （rEk ） , Ek （rEk ）2r2r（2）若規(guī)定距地球和原子核無窮遠(yuǎn)時，衛(wèi)星、電子勢能為零：地球的衛(wèi)星：重力勢能 Ep=0、動能Ek=0;地球系統(tǒng)總能量（機(jī)械能）=0電子：電勢能£ =0動能Ek=0;原子系統(tǒng)總能量=0環(huán)行的衛(wèi)星與電子的動能、勢能、系統(tǒng)的總能量：衛(wèi)

9、星要克服大氣阻力做功，損耗機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；J "=EpJ+ET （Ep減少多，Ek增加少，E總減少）環(huán)繞速度v增大，高度h （r） P等低，沿螺旋線最終墜入大氣層燒毀或濺落于地球上；據(jù)經(jīng)典電磁理論，速度變化的電子要輻射電磁波能量，使它總能量減少；總=£ J+B（£減少多，Ek增加少，E總減少）環(huán)繞速度v增大，與核距離減小，輻射電磁波（光）的頻率逐漸增大，（波長逐減）為生成連續(xù)光譜，沿螺旋線最終落于核上；（3）根據(jù)玻爾理論，氫原子的電子為什么最終不落在核上？為什么原子發(fā)光生成原子光譜？電子在某一定態(tài)軌道上雖有加速度，但不輻射電磁波能量，所以電子不會落到核上，原子是

10、穩(wěn)定的。這是因為宏觀的經(jīng)典 電磁理論并不適用于微觀電子的運(yùn)動。氫原子定態(tài)能量的減少，是由于高能級的激發(fā)態(tài)向低能級定態(tài)或基態(tài)躍遷，輻射一定能量光子造成。由于各定態(tài)有確定能c量差，所以能生成有確定光子能量（hv）或確定光波頻率（v）、波長（-）的明線光譜或吸收光譜。v【例題11氫原子基態(tài)能量Ei=-13.6eV,電子繞核運(yùn)動半徑ri=0.53Xl0-10m,求氫原子處于n=4激發(fā)態(tài)時：（1）原子系統(tǒng)具有的能量？ （ 2）電子在軌道上運(yùn)動的動能？（3)電子具有的電勢能？ （ 4）向低能級躍遷輻射的光子頻率最多有多少種?其中最低頻率為多少（保留兩位有效數(shù)字）？解:(1)0.85eV(2)因為r44 r

11、1 ,22ev k 2 m ,所以r4口Ek41 2一mv 2ke20.85eV o 32 rl(3)因為E4=Ek4+ £4 ,所以 &=E4-Ek4=-0.85-0.85=-1.7eV。(4)最多有六種：從n=4H3 ; 32 ; 21 ; 42 ;能級差最小的是n=4-n=3 ,所輻射的光子能量為:41 ; 31 oE h E4E3Q66(eV),最低頻率：_E 1.6 1014（Hz）hK思考已知?dú)湓踊鶓B(tài)能量 Ei,氫原子在量子數(shù)為n的激發(fā)態(tài)時，電子的動能和電勢能各為多少？處于量子數(shù)為n激發(fā)態(tài)的氫原子最多能輻射多少種頻率的光譜線？學(xué)生討論：En g 0，Ekn En

12、 U , n 2En , N 嗎2。 n222【例題2】用光子能量為E的單色光照射容器中處于基態(tài)的氫原子。停止照射后，發(fā)現(xiàn)該容器內(nèi)的氫能夠釋放出三種不同頻率 的光子，它們的頻率由低到高依次為 vi、2、巴由此可知，開始用來照射容器的單色光的光子能量可以表示為： hM；h吵 h （m+邊）；h （巧+邊+論）以上表小式中A.只有正確B.只有正確C.只有正確D.只有正確解：該容器內(nèi)的氫能夠釋放出三種不同頻率的光子，說明這時氫原子處于第三能級。根據(jù)玻爾理論應(yīng)該有h爐E3-E1,hM=E3-E2, hw=E2-E1,可見h斫hv1+hw=h （ m+必），所以照射光子能量可以表示為或，答案選C。4.光

13、譜和光譜分析（1）熾熱的固體、液體和高壓氣體發(fā)出的光形成連續(xù)光譜。（2）稀薄氣體發(fā)光形成線狀譜（又叫明線光譜、原子光譜）。根據(jù)玻爾理論，不同原子的結(jié)構(gòu)不同，能級不同，可能輻射的光子就有不同的波長。所以每種原子都有自己特定的線狀譜，因此這些譜線也叫元素的特征譜線。根據(jù)光譜鑒別物質(zhì)和確定它的化學(xué)組成，這種方法叫做光譜分析。這種方法的優(yōu)點是非常靈敏而且迅速。只要某種元素在 物質(zhì)中的含量達(dá)到10-10g,就可以從光譜中發(fā)現(xiàn)它的特征譜線。二、天然放射現(xiàn)象1 .天然放射現(xiàn)象1896年法國人貝克勒爾首先發(fā)現(xiàn)了鈾的放射性現(xiàn)象。隨后居里夫婦發(fā)現(xiàn)了有更強(qiáng)放射性的元素針和鐳。天然放射現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)，說明原子核是可分的。

14、因為知道了三種射線的本質(zhì)后，通過思考分析即能斷定：a粒子的質(zhì)量、電性與電量與原子核外電子大不相同；0射線中的電子能量遠(yuǎn)大于核外電子的能量；丫射線能量也大于核外層電子受激輻射的X射線能量。所以三種射線是由原子核發(fā)出的。2 .各種放射線的性質(zhì)比較種類本質(zhì)質(zhì)量（u）電荷（e）W (C電離性貫穿性a射線氮核2 He4+20.1最強(qiáng)最弱，紙能擋住0射線電子；e1/1840-10.99較強(qiáng)較強(qiáng)，穿幾mm鋁板丫射線光子001最弱最強(qiáng)，穿幾cm鉛版放射性元素衰變時，通常會同時放出a、B和丫三種射線，即a、B衰變核反應(yīng)同時放出 丫射線（釋放能量）。在某些特殊情況下，某些放射性元素只放出a或只放出B射線。但任何情

15、況下都不會只放出丫射線，丫射線只能伴隨a或B射線放出。三種射線在勻強(qiáng)磁場、勻強(qiáng)電場、正交電場和磁場中的偏轉(zhuǎn)情況比較：如（1）、 （2）圖所示，在勻強(qiáng)磁場和勻強(qiáng)電場中都是B比a的偏轉(zhuǎn)大，T不偏轉(zhuǎn)；兩圖區(qū)別是：在磁場中偏轉(zhuǎn)軌跡是圓XXX弧，在電場中偏轉(zhuǎn)軌跡是拋物線。（3）圖中丫肯定打在O點；如果a也打在O點，則0必打在O點下方；如果0也打在O點，則a必打在O點下方?！纠}3】如圖所示，鉛盒 A中裝有天然放射性物質(zhì)，放射線從其右端小孔中水平向右射出，在小孔和熒光屏之間有垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場，則下列說法中正確的有A.打在圖中A、b、C三點的依次是 a射線、丫射線和0射線B. a射線和0射線的軌跡是

16、拋物線C. a射線和0射線的軌跡是圓弧D.如果在鉛盒和熒光屏間再加一豎直向下的勻強(qiáng)電場，則屏上的亮斑可能只剩下b解：由左手定則可知粒子向右射出后， 在勻強(qiáng)磁場中a粒子受的洛倫茲力向上， B粒子受的洛倫茲力向下， 軌跡都是圓弧。 由于a粒子速度約是光速的1/10,而0粒子速度接近光速，所以在同樣的混合場中不可能都做直線運(yùn)動（如果一個打在b,則另一個必然打在b點下方。）本題選 AC?！纠}4】如圖所示，是利用放射線自動控制鋁板厚度的裝置。假如放射源能放射出a、& 丫三種射線，而根據(jù)設(shè)計，該生產(chǎn)線壓制的是3mm厚的鋁板，那么是三種射線中的 射線對控制厚度起主要作用。當(dāng)探測接收器單位時間內(nèi)接收

17、到的放 射性粒子的個數(shù)超過標(biāo)準(zhǔn)值時，將會通過自動裝置將M、N兩個軋輻間的距離調(diào) 一些。解：a射線不能穿過3mm厚的鋁板，丫射線又很容易穿過3mm厚的鋁板，基本不受鋁板厚度的影響。而0射線剛好能穿透幾毫米厚的鋁板，因此厚度的微小變化會使穿過鋁板的B射線的強(qiáng)度發(fā)生較明顯變化，即是B射線對控制厚度起主要作用。若超過標(biāo)準(zhǔn)值，說明鋁板太薄了，應(yīng)該將兩個軋輻間的距離調(diào)節(jié)得大些。三、核反應(yīng)1 .核反應(yīng)類型（1）衰變：a衰變：MZ X MZ 2y ；He （核內(nèi) 21H 20n ；He ）；如：腎 U 2390Th ；HeB衰變：zX zMiY 0e （核內(nèi) 01n 1h 0e）;如：23540Th /Pa

18、0e+ 0衰變：MZxZM1Y 1e （核內(nèi)；H 0n 0e）;如：30P 34Si 0eT衰變：原子核處于較高能級，輻射光子后躍遷到低能級。（2）人工車專變:1：N 4He ：O ；H （1919年英國人盧瑟福發(fā)現(xiàn)質(zhì)子的核反應(yīng)）9Be 2He 16c 0n （ 1932年英國人查德威克發(fā)現(xiàn)中子的核反應(yīng)）23Al ；He 35P 0n、35 P 30 Si 0e （1934年居里夫婦人工制造放射性同位素）（審核的到亦.235 I I 1n 14192 q 1n3） 里修 P J .92 U 0 n 56 Ba 36 rxl 30 n在一定條件下（超過臨界體積），裂變反應(yīng)會連續(xù)不斷地進(jìn)行下去，這

19、就是鏈?zhǔn)椒磻?yīng)（4）輕核的聚變：2H 3H 2He 0n （需要幾百萬度高溫，所以又叫熱核反應(yīng)）所有核反應(yīng)的反應(yīng)前后都遵守：質(zhì)量數(shù)守恒、電荷數(shù)守恒。（注意：質(zhì)量并不守恒。）2 .半衰期t放射性元素的原子核有半數(shù)發(fā)生衰變所需的時間叫半衰期。(對大量原子核的統(tǒng)計規(guī)律)計算式為：Nt N0丁。N表2tt示核的個數(shù)，此式也可以演變成 mt m02T或nt n01T，式中m表示放射性物質(zhì)的質(zhì)量，n表示單位時間內(nèi)放出的射線 22粒子數(shù)。以上各式左邊的量都表示時間t后剩余量。半衰期由核內(nèi)部本身的因素決定，跟原子所處的物理、化學(xué)狀態(tài)無關(guān)。3 .放射性同位素的應(yīng)用(1)利用其射線：a射線電離性強(qiáng)，用于使空氣電離，

20、將靜電泄出，從而消除有害靜電。丫射線貫穿性強(qiáng)，可用于金屬探傷、治療惡性腫瘤。各種射線均可使DNA發(fā)生突變，可用于生物工程，基因工程。(2)作為示蹤原子。用于研究農(nóng)作物化肥需求情況，診斷甲狀腺疾病的類型，研究生物大分子結(jié)構(gòu)及其功能。(3)進(jìn)行考古研究。利用放射性同位素碳14,判定出土木質(zhì)文物的產(chǎn)生年代。一般都使用人工制造的放射性同位素(種類齊全，各種元素都有人工制造的放射性同位。半衰期短，廢料容易處理?？芍?成各種形狀，強(qiáng)度容易控制)?！纠}5】近年來科學(xué)家在超重元素的探測方面取得了重大進(jìn)展?？茖W(xué)家們在觀察某兩個重離子結(jié)合成超重元素的反應(yīng)時，發(fā)現(xiàn)所生成的超重元素的核 A X經(jīng)過6次a衰變后成為2

21、00 Fm,由此可以判定該超重元素的原子序數(shù)和質(zhì)量數(shù)依次是A. 124, 259 B, 124, 265 C, 112, 265 D, 112, 277解：每次a衰變質(zhì)量數(shù)減少4,電荷數(shù)減少2,因此該超重元素質(zhì)量數(shù)應(yīng)是 277,電荷數(shù)應(yīng)是112,選D?！纠}6】完成下列核反應(yīng)方程，并指出哪個是發(fā)現(xiàn)質(zhì)子的核反應(yīng)方程，哪個是發(fā)現(xiàn)中子的核反應(yīng)方程。(1) 1；N+0nf16C+(2) 17n+：Hl 17 O+(3) 10iB+；nf+2He06O50(4) 9Be+ 4He+ 0n(5) 56 Fe+ 2 hIH 57Co+解：根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒，可以判定：(1)；H;(2)1 H,發(fā)現(xiàn)質(zhì)

22、子的核反應(yīng)方程；(3)7 Li ;(4)16C,發(fā)現(xiàn)中子的核反應(yīng)方程；(5) ；n。【例題7】一塊含鈾的礦石質(zhì)量為 M,其中鈾元素的質(zhì)量為 mo鈾發(fā)生一系列衰變，最終生成物為鉛。已知鈾的半衰期為T,那么下列說法中正確的有A.經(jīng)過兩個半衰期后這塊礦石中基本不再含有鈾了B .經(jīng)過兩個半衰期后原來所含的鈾元素的原子核有m/4發(fā)生了衰變C.經(jīng)過三個半衰期后，其中鈾元素的質(zhì)量還剩m/8D.經(jīng)過一個半衰期后該礦石的質(zhì)量剩下M/2解：經(jīng)過兩個半衰期后礦石中剩余的鈾應(yīng)該還有m/4,經(jīng)過三個半衰期后還剩 m/8。因為衰變產(chǎn)物大部分仍然留在該礦石中，所以礦石質(zhì)量沒有太大的改變。本題選 C?！纠}8】關(guān)于放射性同位

23、素應(yīng)用的下列說法中正確的有A.放射線改變了布料的性質(zhì)使其不再因摩擦而生電，因此達(dá)到消除有害靜電的目的B.利用丫射線的貫穿性可以為金屬探傷，也能進(jìn)行人體的透視C.用放射線照射作物種子能使其DNA發(fā)生變異，其結(jié)果一定是成為更優(yōu)秀的品種D.用丫射線治療腫瘤時一定要嚴(yán)格控制劑量，以免對人體正常組織造成太大的危害解：利用放射線消除有害靜電是利用放射線的電離性，使空氣分子電離成為導(dǎo)體，將靜電泄出。丫射線對人體細(xì)胞傷害太大，不能用來進(jìn)行人體透本Ko作物種子發(fā)生的DNA突變不一定都是有益的，還要經(jīng)過篩選才能培育出優(yōu)秀品種。用丫射線治療腫瘤對人體肯定有副作用，因此要科學(xué)地嚴(yán)格控制劑量。本題選 D?！纠}9】K-

24、介子衰變的方程為 k 無幾°,其中K-介子和正介子帶負(fù)的基元電荷，我介子不帶電。一個 K-介子沿垂直 于磁場的方向射入勻強(qiáng)磁場中，其軌跡為圓弧AP,衰變后產(chǎn)生的 元介子的軌跡為圓弧 PB,兩軌跡在P點相切，它們的半徑RK-與Rr之比為2：1。下介子的軌跡未畫出。由此可知元介子的動量大小與0介子的動量大小之比為A.1：1B, 1 ： 2C.1：3D.1：6解：帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中做勻速圓周運(yùn)動的半徑公式r=mv/qB, K-介子和元介子電荷量又相同，說明它們的動量大小之比是2 ： 1,方向相反。由動量守恒得 推介子的動量大小是 元介子的三倍，方向與 元介子的速度方向相反。選 C。4 .

25、氫原子中的電子云對于宏觀質(zhì)點，只要知道它在某一時刻的位置和速度以及受力情況，就可以應(yīng)用牛頓定律確定該質(zhì)點運(yùn)動的軌道，算出它 在以后任意時刻的位置和速度。對電子等微觀粒子，牛頓定律已不再適用，因此不能用確定的坐標(biāo)描述它們在原子中的位置。玻爾理論中說的電子軌道實際上也是沒有意義的。更加徹底的量子理論認(rèn)為，我們只能知道電子在原子核附近各點出現(xiàn)的概率的大小。在不同的能量狀 態(tài)下，電子在各個位置出現(xiàn)的概率是不同的。如果用疏密不同的點子表示電子在各個位置出現(xiàn)的概率，畫出圖來，就像一片云 霧一樣，可以形象地稱之為電子云。5 .激光的特性及其應(yīng)用普通光源（如白熾燈）發(fā)光時，燈絲中的每個原子在什么時候發(fā)光，原子

26、在哪兩個能級間躍遷，發(fā)出的光向哪個方向傳播，都是不確定的。激光是同種原子在同樣的兩個能級間發(fā)生躍遷生成的，其特性是：（1）是相干光。（由于是相干光，所以和無線電波一樣可以調(diào)制，因此可以用來傳遞信息。光纖通信就是激光和光導(dǎo)纖維結(jié)合的產(chǎn)物。）（2）平行度好。（傳播很遠(yuǎn)距離之后仍能保持一定強(qiáng)度，因此可以用來精確測距。激光雷達(dá)不僅能測距，還能根據(jù)多普勒效應(yīng)測出目標(biāo)的速度，對目標(biāo)進(jìn)行跟蹤。還 能用于在VCD或計算機(jī)光盤上讀寫數(shù)據(jù)。）（3）亮度高。能在極小的空間和極短的時間內(nèi)集中很大的能量。（可以用來切割 各種物質(zhì)，焊接金屬，在硬材料上打孔，利用激光作為手術(shù)刀切開皮膚做手術(shù)，焊接視網(wǎng)膜。利用激光產(chǎn)生的高溫

27、高壓引起核 聚變。）6 .粒子物理學(xué)到19世紀(jì)末，人們認(rèn)識到物質(zhì)由分子組成，分子由原子組成，原子由原子核和電子組成，原子核由質(zhì)子和中子組成。20世紀(jì)30年代以來，人們認(rèn)識了正電子、v子、K介子、無介子等粒子。后來又發(fā)現(xiàn)了各種粒子的反粒子（質(zhì)量相同而電荷及其它一些物理量相反）?，F(xiàn)在已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的粒子達(dá) 400多種，形成了粒子物理學(xué)。按照粒子物理理論，可以將粒子分成三大類：媒介子、輕子和強(qiáng)子, 其中強(qiáng)子是由更基本的粒子一一夸克組成。從目前的觀點看，媒介子、輕子和夸克是沒有內(nèi)部結(jié)構(gòu)的“點狀”粒子。用粒子物理學(xué)可以較好地解釋宇宙的演化。四、核能1 .核能核子（質(zhì)子與中子）之間小于 2.0>10-15

28、m的距離時，所存在很強(qiáng)的引力叫核子力，即核力。核核子結(jié)合成原子核時所釋放的能（或原子核分解成核子吸收的能），叫原子核的結(jié)合能，即核能。 核子的平均結(jié)合能原子核產(chǎn)工合能。核子數(shù)2 .質(zhì)量虧損核子結(jié)合生成原子核，所生成的原子核的質(zhì)量比生成它的核子的總質(zhì)量要小些，這種現(xiàn)象叫做質(zhì)量虧損。質(zhì)量虧損am=原來核子的總質(zhì)量-原子核的質(zhì)量。3 .質(zhì)能方程愛因斯坦的相對論指出：物體的能量和質(zhì)量之間存在著密切的聯(lián)系，它們的關(guān)系是：E=mc2,這就是愛因斯坦的質(zhì)能方程。質(zhì)能方程的另一個表達(dá)形式是： E=A m<2 o以上兩式中的各個物理量都必須采用國際單位。在非國際單位里，可以用 1u=931.5MeVo它表

29、示1原子質(zhì)量單位的質(zhì)量跟931.5MeV的能量相對應(yīng)。在有關(guān)核能的計算中，一定要根據(jù)已知和題解的要求明確所使用的單位制。4.釋放核能的途徑凡是釋放核能的核反應(yīng)都有質(zhì)量虧損。核子組成不同的原子核時，平均每個核子的質(zhì)量虧損是不同的，所以各種原子核中 核子的平均質(zhì)量不同。核子平均質(zhì)量小的，每個核子平均放的能多。鐵原子核中核子的平均質(zhì)量最小，所以鐵原子核最穩(wěn)定。 凡是由平均質(zhì)量大的核，生成平均質(zhì)量小的核的核反應(yīng)都是釋放核能的?！纠}10】一個氫原子的質(zhì)量為1.6736 X0-27kg,一個鋰原子的質(zhì)量為11.6505 10-27kg,一個氮原子的質(zhì)量為6.6467 10-27kg。 一個鋰核受到一個質(zhì)子轟擊變?yōu)?2個a粒子，（1）寫出核反應(yīng)方程，并計算該反應(yīng)釋放的核能是多少？ （2） 1mg鋰原子發(fā)生這樣的反應(yīng)共釋放多少核能？解：(1) ； H+ 7 Li -2：He反應(yīng)前一個氫原子和一個鋰原子共有8個核外電子，反應(yīng)后兩個氮原子也是共有8個核外電子,因此只要將一個氫原子和一個鋰原子的總質(zhì)量減去兩個氮原子的質(zhì)量，得到的恰好是反應(yīng)前后核的