1、第十講 光學(xué)和原子物理,光的反射和折射 光的波動性和粒子性 原子和原子核,2,光的反射和折射,問題一 光的反射 問題二 光的折射,3,1. 光的直線傳播 光在同一均勻介質(zhì)中總是沿直線傳播(考慮到衍射的原因，光沿直線傳播實際上是一個近似理論)。 2. 光的直線傳播的現(xiàn)象 (1)小孔成像 (2)本影和半影 本影即光線完全照不到的區(qū)域。在此區(qū)域看不到光源。 半影指只有部分光源能照到的區(qū)域，在此區(qū)域只能看到光源的一部分。,問題一 光的反射,4,3. 日食和月食 (1)日食：當(dāng)太陽、地球、月球運動到一條直線上，且地球在月球的半影或本影區(qū)時, 會出現(xiàn)太陽的全部光線或部分光線被月球擋住的現(xiàn)象叫日食，如圖所示

2、。 地球運動到月球 的本影區(qū)時，太 陽光線完全被擋住， 此時出現(xiàn)日全食。 地球運動到月球的半影區(qū)或時，太陽的一部分光線被擋住，此時出現(xiàn)日偏食。 地球運動到月球的半影區(qū)時，太陽中間部分的光線被擋住，此時出現(xiàn)日環(huán)食。,5,(2)月食：月球是由于反射太陽光而被人們看到的。當(dāng)太陽、地球、月球運動到一條直線上，且月球的全部或部分進入到地球的本影區(qū)域時，月球或月球的部分區(qū)域看不見的現(xiàn)象叫月食。 月球進入地球的本 影區(qū)時，月球完全看 不見的現(xiàn)象叫月全食。 月球部分進入地球 的本影區(qū)域(即處于、或、交界處)時，月球部分看不見的現(xiàn)象叫月偏食。 注意：不可能出現(xiàn)月環(huán)食，這是由日、地、月三者間的距離所決定的；月球全

3、部在地球半影區(qū)時不會形成月食；月食與月虧完全不同。,6,4. 光的反射定律：反射光線、入射光線和法線在同一平面上：反射光和入射光線分居法線的兩側(cè)；反射角等于入射角，即r=i。 5. 反射的分類：漫反射、鏡面反射 6. 所有幾何光學(xué)中的光路都是可逆的。,7,7. 平面鏡的作用: 只改變光束的傳播方向，不改變光束的性質(zhì)。 8. 平面鏡成像特點：等大、正立、虛像、物像關(guān)于鏡面對稱。所謂虛像，即實際光束的反向延長線的交點所成的像，實像則是實際光束相交而成的像。 9. 平面鏡成像光路圖：先根據(jù)平面鏡成像對稱性的特點，確定像點的位置，再補畫入射光線與反射光線，實際光線必須畫成帶有箭頭的實線，反向延長線必須

4、畫成沒有箭頭的虛線。 10. 幾何光學(xué)的解題思路和方法是： (平面、三角等)幾何 + 光學(xué)(反射、折射定律等) 養(yǎng)成良好的畫圖習(xí)慣是學(xué)好幾何光學(xué)的關(guān)鍵！,8,【例題1】如圖所示，光線投射到平面鏡上時，入射角為10，若繞過入射點O且垂直紙面的軸順時針轉(zhuǎn)動平面鏡，當(dāng)鏡面轉(zhuǎn)到跟水平面夾角為多少度時，光線沿水平向右方向傳播? 【解答】根據(jù)反射定律畫出 光路圖如圖所示，設(shè)所求角度為 ，由幾何關(guān)系可知， (+10)2=1000，即=400 。 由此得出一個重要結(jié)論：若 平面鏡在紙面內(nèi)繞入射點轉(zhuǎn)過 角，則反射線將轉(zhuǎn)過2角。,9,【例題2】如圖所示中的M是豎直放置的平面鏡，鏡離地面的距離可調(diào)節(jié)。甲、乙二人站在

5、鏡前，乙離鏡的距離為甲離鏡距離的2倍，二人略錯 開，以便甲能看到乙的像。以l 表示鏡的長度，h表示乙的身 高，為使甲能看到鏡中乙的 全身像，l最小應(yīng)為多少？ 【解答】依題意，根據(jù)反射定律畫出光路圖如圖所示，由幾何關(guān)系可知，l=h/3。,10,【例題3】如圖所示, 激光液面控制儀的原理是,固定的一束激光AO以入射角i照射液面, 反射光OB射到水平的光屏上，屏上用光電管將光信號轉(zhuǎn)變成電信號，電信號輸入到控制 系統(tǒng)中用以控制液面高度，如 果光點B在屏上向右移動了s的 距離到B, 試求液面降低或升 高的高度h？ 【解答】依題意，根據(jù)折 射定律畫出光路圖如圖所示， 由幾何關(guān)系可知， s/2=htani

6、所以 h=s/2tani， 故液面升高了h=s/2tani,11,問題二 光的折射,1. 折射定律：當(dāng)光線從真空射向某介質(zhì)時，折射光線跟入射光線和法線在同一平面內(nèi)，折射光線和入射光線分別位于法線的兩側(cè)，入射角i的正弦跟折射角r的正弦成正比。如果用n表示比例常數(shù)，則有n=sini/sinr。,12,2. n稱為介質(zhì)的折射率，它反映了介質(zhì)對光線的偏折程度(可用折射光線偏離入射方向的角度表示)。 公式 n=sini/sinr=c/v，其中c為光在真空中的傳播速度，v為光在介質(zhì)中的傳播速度，且v=f，為光在介質(zhì)中的波長，f為光的頻率。研究表明，f 由光源決定，跟介質(zhì)無關(guān)；v跟介質(zhì)有關(guān)；跟f、v都有關(guān)系

7、。 兩種介質(zhì)相比較，其中折射率大的稱為光密介質(zhì)，折射率小的稱為光疏介質(zhì)。,13,3. 全反射 條件：光從光密介質(zhì)進入光疏介質(zhì)；入射角大于或等于臨界角。 折射角等于900時的入射角叫做臨界角，設(shè)光從某種介質(zhì)射向真空或空氣時的臨界角為C，則：sinC=1/n。 全反射的應(yīng)用: 光導(dǎo)纖維(簡稱光纖，由內(nèi)芯和外套兩層組成，內(nèi)芯的折射率比外套大，光傳播時在內(nèi)芯和外套的界面上發(fā)生全反射)、全反射棱鏡、自行車尾燈等。,14,15,4. 平行玻璃磚：光線通過平行玻 璃磚時, 出射線一定平行于入射方向。 5. 棱鏡和光的色散：一束白光通 過棱鏡后在光屏上形成各種色光組成 的光帶的現(xiàn)象叫光的色散。 光的色散現(xiàn)象表

8、明同樣的介質(zhì)對不同色光的折射率不同，頻率大的光折射率大，頻率小的光折射率小。同樣，同一 介質(zhì)對不同頻率的光 來說光速不同，由公 式n=c/v還知, 在同一 介質(zhì)中頻率大的光速 小，頻率小的光速大。,16,幾何光學(xué)的解題思路和方法是(重申)： (平面、三角等)幾何 + 光學(xué)(反射、折射定律等) 養(yǎng)成良好的畫圖習(xí)慣是學(xué)好幾何光學(xué)的關(guān)鍵！,17,【例題1】如圖所示，一束單色 光射入一玻璃球體，入射角為600。 己知光線在玻璃球內(nèi)經(jīng)一次反射后， 再次折射回到空氣中時與入射光線 平行，求此玻璃的折射率。 【解答】畫出光線在玻璃球內(nèi) 的光路圖如圖所示。A、C為折射 點，B為反射點，作OD平行于入 射光線，

9、由幾何關(guān)系可知： 根據(jù)折射定律，玻璃的折射率為：,18,【例題2】發(fā)出白光的細線光源ab，長度為l0 ,豎直放置，上端a恰好在水面以下，如圖所示?，F(xiàn)考慮線光源ab發(fā)出的靠近水面法線(圖中的虛線)的細光束經(jīng)水面折射后所成的像，由于水對光有色散作用，若以l1表示紅光成的像的長度，l2表示藍光成的像的長度，則 A. l1l2l0 B. l2l1l0 C. l2l1l0 D. l1l2l0 【解答】由于紅光的折射率 小于藍光的折射率，根據(jù)折射 定律，可畫出以b點為物點的成 像光路圖如圖所示。由圖可知， 紅光成像的長度l1大于藍光成像 的長度l2 ，但均小于l0。 因此，本題正確選項是B。,19,【例題

10、3】如圖是1/4圓柱體棱鏡的截面圖, 圖中 E、F、G、H將半徑OM分成5等份， 虛線EE1、FF1、GG1、HH1平行于半 徑ON，ON邊可吸收到達其上的所有 光線。已知該棱鏡的折射率n=5/3, 若 平行光束垂直入射并覆蓋OM, 則光線 A. 不能從圓弧NF1射出 B. 只能從圓弧NG1射出 C. 能從圓弧G1H1射出 D. 能從圓弧H1M射出 【解答】設(shè)光線在圓弧MN上的 臨界角為C，則sinC=1/n=3/5，由此 可知GG1左邊的入射光線沒有發(fā)生 全反射，其右邊的光線發(fā)生了全反 射。所以光線只能從圓弧NG1射出。 因此，本題正確選項是B。,20,【例題4】在桌面上有一倒立的玻璃圓錐，

11、其頂點恰好與桌面接觸，圓錐的軸（圖中虛線）與桌面垂直，過軸線的截面為等邊三角形，如圖所示。有一半徑為r的圓柱形平行光束垂直入射到圓錐的底面上，光束的中心軸與圓錐的軸重合。已知玻璃的折射率為1.5，則光束在桌面上形成的光斑半徑為 A. r B. 1.5r C. 2r D. 2.5r,21,【解答】設(shè)光線的臨界角為C，則sinC=1/n =2/3，由此可知光線射到A點或B點時將發(fā)生全反射。畫出光路如圖所示，由圖可知光線第二次到達界面時將垂直射出。由于O點為ABC的重心，設(shè)CE=x，則由幾何關(guān)系有: 因此，本題正確選項是C。,22,【例題5】如圖所示，置于空氣中的一不透明容器內(nèi)盛滿某種透明液體。 容

12、器底部靠近器壁處有一 豎直放置的6.0cm長的線光 源?？拷€光源一側(cè)的液 面上蓋有一遮光板，另一 側(cè)有一水平放置的與液面等高的望遠鏡，用來觀察線光源。開始時通過望遠鏡不能看到線光源的任何一部分。將線光源沿容器底向望遠鏡一側(cè)平移至某處時，通過望遠鏡剛好可以看到線光源底端。再將線光源沿同一方向移動8.0cm，剛好可以看到其頂端。求此液體的折射率n。,23,【解答】依題意畫出光路如圖所示，其中AB=8.0cm。設(shè)OA與ON之間的夾角為 ，光源長度為l，根據(jù)折射定律有 sin =1/n 根據(jù)三角公式有 tan= AB/l 所以液體的折射率 n=5/4= 1.25,24,光的波動性和粒子性,問題一 光

13、的波動性 問題二 光的粒子性,25,問題一 光的波動性,1. 光本性學(xué)說的發(fā)展簡史 牛頓的微粒說:光的直線傳播、光的反射現(xiàn)象. 惠更斯的波動說：光的干涉、衍射現(xiàn)象。 麥克斯韋的電磁說：光是電磁波。赫茲實驗證實。 愛因斯坦的光子說：光電效應(yīng)現(xiàn)象。 波粒二象性學(xué)說：光既有粒子性、又有波動性。個別光子的行為表現(xiàn)為粒子性，大量光子的行為表現(xiàn)為波動性；頻率大的光子粒子性明顯，頻率小的光子波動性明顯。,26,PS2PS1=,2. 光的雙縫干涉,光程差,相干波源(頻率相同),S1、S2,27,光程差PS2PS1=,n，P點出現(xiàn)明條紋,(2n+1) /2，P點出現(xiàn)暗條紋,設(shè)光波長為，對屏幕上的某一點P，有：,

14、相鄰兩亮(或暗)條紋之間的距離為 , 其中d表示兩個狹縫之間的距離，L為狹縫與屏之間的距離。,28,薄膜干涉由薄膜前后兩個表面反射的兩列光的疊加而形成。明暗條紋的產(chǎn)生仍然由光程差決定，而這個光程差跟薄膜的厚度有關(guān)。 用手壓緊兩塊玻璃板看到彩色條紋,陽光下的肥皂泡和水面飄浮油膜出現(xiàn)彩色等都是薄膜干涉. 薄膜干涉的應(yīng)用：檢查工件表面平整度、增透膜等。,29,3. 光的衍射指光離開直線路徑而繞到孔的后面或障礙物陰影里的現(xiàn)象。各種不同形狀的障礙物都能使光發(fā)生衍射。 產(chǎn)生明顯衍射的條件：孔或障礙物的尺寸比波長小或相差不多，即 d 單縫衍射： 圓孔衍射： 圓盤衍射：泊松亮斑,30,干涉圖樣,衍射圖樣,雙縫

15、干涉圖樣與單縫衍射圖樣的不同,31,4. 光的電磁說：光是電磁波。 電磁波譜按波長由長到短 的順序為：無線電波、紅外線、 可見光、紫外線、X射線、射 線。 無線電波容易發(fā)生干涉和衍射現(xiàn)象；紅外線有顯著的熱效應(yīng)；可見光能引起視覺反應(yīng)；紫外線有顯著的化學(xué)效應(yīng)和熒光效應(yīng)；X射線的穿透本領(lǐng)很大；射線的穿透本領(lǐng)最強。,32,不同電磁波產(chǎn)生的機理不同：無線電波由振蕩電路中自由電子的周期性運動產(chǎn)生的；紅外線、可見光、紫外線由原子外層電子受激發(fā)后產(chǎn)生的； X射線由原子內(nèi)層電子受到激發(fā)后產(chǎn)生的；射線是原子核受到激發(fā)后產(chǎn)生的。,33,5. 光的偏振 自然光：光源發(fā)出的光，包含著在垂直于傳播方向上沿一切方向振動的光

16、，而且沿各個方向振動的光波的強度都相同，這種光叫做自然光。 偏振光：在垂直于傳播方向的平面上，只沿一個特定方向振動的光，叫做偏振光。 除了從光源（太陽、電燈等）直接發(fā)出的光以外，我們通?？吹降慕^大部分光，都是偏振光。 偏振的應(yīng)用：拍水下景物、池中的魚、玻璃櫥窗里的陳列物照、看立體電影等。,34,6. 激光 特性：強度大、方向性好、單色性好、相干性好、覆蓋波段寬且可調(diào)諧等。 應(yīng)用：激光加工、激光全息照相、激光檢測、激光通信、激光醫(yī)學(xué)、激光照排、激光光盤等。,7. 光譜及光譜分析 (1)光譜：各種光的波長成分和強度分布的記錄即光譜。有連續(xù)譜和線狀譜兩種。 (2)原子光譜：各種原子的發(fā)射光譜都是線狀

17、譜，不同原子的線狀譜分布不一樣，因此這些線狀譜稱為原子光譜。 (3)光譜分析：由于每種原子都有自己的原子光譜，因此，可以利用原子光譜來鑒別物質(zhì)和確定物質(zhì)的組成成分。這種方法稱為光譜分析。,35,【例題1】人類對光的本性的認識經(jīng)歷了曲折的過程。下列關(guān)于光的本性的陳述符合科學(xué)規(guī)律或歷史事實的是（ ） A. 牛頓的“微粒說”與愛因斯坦的“光子說”本質(zhì)上是一樣的 B. 光的雙縫干涉實驗顯示了光具有波動性 C. 麥克斯韋預(yù)言了光是一種電磁波 D. 光具有波粒二象性 【解答】本題正確選項是BCD。,36,【例題2】在下列各組的兩個現(xiàn)象中都表現(xiàn)出光具有波動性的是（） A. 光的折射現(xiàn)象、色散現(xiàn)象 B. 光的

18、反射現(xiàn)象、干涉現(xiàn)象 C. 光的衍射現(xiàn)象、偏振現(xiàn)象 D. 光的直線傳播現(xiàn)象、光電效應(yīng)現(xiàn)象 【解答】本題正確選項是C。,37,【例題3】下面是四種與光有關(guān)的事實 用光導(dǎo)纖維傳播信號 用透明的標準樣板和單色光檢查平面的平整度 一束白光通過三棱鏡形成彩色光帶 水面上的油膜呈現(xiàn)彩色 其中與光的干涉有關(guān)的是（ ） A B C D 【解答】本題正確選項是B。,38,【例題4】 在楊氏雙縫干涉實驗中，如果 A. 用白光作為光源，屏上將呈現(xiàn)黑白相間的條紋 B. 用紅光作為光源，屏上將呈現(xiàn)紅黑相間的條紋 C. 用紅光照射一條狹縫，用紫光照射另一條狹縫，屏上將呈現(xiàn)彩色條紋 D. 用紫光作為光源，遮住其中一條狹縫，屏

19、上將呈現(xiàn)間距不等的條紋 【解答】本題正確選項是BD。,39,【例題5】劈尖干涉是一種薄膜干涉，其裝置如圖1所示，將一塊平板玻璃放置在另一平板玻璃之上，在一端夾入兩張紙片，從而在兩玻璃表面之間形成一個劈形空氣薄膜。當(dāng)光垂直入射后，從上往下看到的干涉條紋如圖2所 示。干涉條紋有如下特點：(1)任 意一條明條紋或暗條紋所在位置 下面的薄膜厚度相等；(2)任意相 鄰明條紋和暗條紋所對應(yīng)的薄膜 厚度差恒定。 現(xiàn)若在圖1裝置中抽去一張紙片，則當(dāng)光垂直入射到新的劈形空氣薄膜后，從上往下觀察到的干涉條紋（ ） A. 變疏 B. 變密 C. 不變 D. 消失,40,【解答】若把薄膜干涉比作雙縫干涉，那么在圖1裝

20、置中抽去一張紙片，相當(dāng)于減小了雙縫間距d，由公式x=L/d可知，條紋間距x增大，使得條紋變疏。 因此，本題正確選項是A。,41,問題二 光的粒子性,1. 光電效應(yīng)：物體在光的照射下釋放出電子的現(xiàn)象叫光電效應(yīng)。在光電效應(yīng)中物體釋放出的電子叫光電子。光電子定向移動形成的電流叫光電流。 2. 光電效應(yīng)的實驗規(guī)律 對于任何一種金屬，都有一個極 限頻率，入射光的頻率必須大于這個極 限頻率，才能發(fā)生光電效應(yīng)。不同金屬 的極限頻率不同； 光電子的最大初動能與入射光的強度無關(guān)，只隨著入射光頻率的增大而增大； 入射光照到金屬上時，光電子的發(fā)射幾乎是瞬時的，一般不超過10-9秒； 當(dāng)入射光的頻率大于極限頻率時，光

21、電流的強度與入射光的強度成正比。,42,3. 愛因斯坦光子說 空間傳播的光是一份一份不連續(xù)的，每一份叫做一個光子，每個光子的能量E0=h(其中h=6.6310-34Js，稱為普朗克常數(shù))。一束光的能量E=nh，n為光子數(shù)，光子數(shù)越多光強度越大。 4. 愛因斯坦光電效應(yīng)方程 h=Ek+W 金屬中的不同電子脫離金屬 所需的功不同，它脫離金屬時的 動能也不一樣。如果W是使電子 脫離金屬所做功的最小值，則電 子脫離金屬時的動能Ek就最大， 顯然這是指從金屬表面逸出的光電子。,43,5. 光的波粒二象性 光是一種既具有波動性又具有粒子性的微觀客體。光子數(shù)越多波動性越明顯，光子數(shù)越少粒子性越明顯；光的波長

22、越長波動性越明顯，光的波長越短粒子性越明顯。 光的波動性是指光的運動形態(tài)具有波動的共同特征，可以用波長、頻率、相位、振幅等概念來描繪, 干涉、衍射和色散等現(xiàn)象都是波動性的表現(xiàn). 光的粒子性是指光與其他物質(zhì)相互作用時所交換的能量和動量具有不連續(xù)性。光電效應(yīng)和康普頓效應(yīng)等都是粒子性的表現(xiàn)。 光子的能量E=h，光子的動量p=h/，h架起了粒子性和波動性之間的橋梁。 光波是概率波，即光波在某處的強度代表著光子在該處出現(xiàn)的概率大小。,44,6. 物質(zhì)波(德布羅意波) 任何一個運動的物體都與一個對應(yīng)的波相聯(lián)系，而且物體的能量E和動量p跟它所對應(yīng)的波的頻率和波長，遵從如下關(guān)系式： E=h p=h/,電子束穿

23、過鋁箔后的衍射圖樣,45,【例題1】在演示光電效應(yīng)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，驗電器的指針就張開一個角度，如圖所示。這時 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】本題正確選項是B。,46,【例題2】現(xiàn)有a、b、c三束單色光，其波長關(guān)系為a bc 。用b光束照射某種金屬時，恰能發(fā)生光電效應(yīng)。若分別用a光束和c光束照射該金屬，則可以斷定 A. a光束照射時，不能發(fā)生光電效應(yīng) B. c光束照射時，不能發(fā)生光電效應(yīng) C. a光束照射時，釋放出的光電子數(shù)目最多 D. c光束照射

24、時，釋放出的光電子的最大初動能最小 【解答】光電效應(yīng)的極限頻率對應(yīng)著最大波長，由于用b光束照射某種金屬時恰能發(fā)生光電效應(yīng)，因此， a光束照射時不能發(fā)生光電效應(yīng)， c光束照射時一定發(fā)生光電效應(yīng)，且釋放出的光電子的最大初動能最大。 因此，本題正確選項是A。,47,【例題3】已知能使某金屬產(chǎn)生光電效應(yīng)的極限頻率為0 ， A. 當(dāng)用頻率為20的單色光照射該金屬時，一定能產(chǎn)生光電子 B. 當(dāng)用頻率為20的單色光照射該金屬時，所產(chǎn)生的光電子的最大初動能為h0 C. 當(dāng)照射光的頻率大于0時，若增大，則逸出功增大 D. 當(dāng)照射光的頻率大于0時，若增大一倍，則光電子的最大初動能也增大一倍,48,【解答】由題意，

25、根據(jù)公式 h=Ek+W有h0=W，當(dāng)用頻率為20的單色光照射該金屬時，一定能產(chǎn)生光電子，且有2h0=Ek+W，所以Ek=h0；當(dāng)照射光的頻率大于0時，若增大，光電子的最大初動能也增大，但不是成比例增大，而逸出功則與照射光的頻率無關(guān)。 因此，本題正確選項是AB。,49,【例題4】已知一束可見光a是由m、n、p三種單色光組成的。檢測發(fā)現(xiàn)三種單色光中，n、p兩種色光的頻率都大于m色光；n色光能使某金屬發(fā)生光電效應(yīng)，而p色光不能使該金屬發(fā)生光電效應(yīng)。那么，光束a通過三棱鏡的情況是（ ） 【解答】由題意可知，三種單色光的頻率關(guān)系是fnfpfm，因此，本題正確選項是A。,50,【例題5】下表給出了一些金屬

26、材料的逸出功。 現(xiàn)用波長為400nm的單色光照射上述材料，能產(chǎn)生光電效應(yīng)的材料最多有幾種？(普朗克常量h=6.610-34Js，光速c=3.0108m/s) A2種 B3種 C4種 D5種 【解答】波長為400nm的單色光光子能量為E=hc/= 4.9510-19J，要產(chǎn)生光電效應(yīng)，入射光光子的能量應(yīng)大于金屬的逸出功。 因此，本題正確選項是A。,51,【例題6】 人眼對綠光最為敏感。正常人的眼睛接收到波長為530nm的綠光時，只要每秒有6個綠光的光子射入瞳孔，眼睛就能察覺。普朗克常量為6.631034Js，光速為3.0108m/s，則人眼能察覺到綠光時所接收到的最小功率是 A. 2.31018

27、W B. 3.81019W C. 7.01048W D. 1.21048W 【解答】設(shè)最小功率為p, 則E=pt=nh=nhc/,所以p=nhc/ t= 2.31018W。 因此，本題正確選項是A。,52,原子和原子核,問題一 原子 問題二 原子核,53,問題一 原子,1. 原子的結(jié)構(gòu) (1)湯姆孫發(fā)現(xiàn)電子，說明原子有結(jié)構(gòu)。 湯姆孫的“棗糕模型”。,(2)盧瑟福粒子散射 實驗，說明原子有“核式”結(jié)構(gòu)。,54,實驗結(jié)論：絕大多數(shù)粒子穿過金箔后基本上仍沿原來的方向前進；少數(shù)粒子發(fā)生了較大的偏轉(zhuǎn)；極少數(shù)粒子(約八千分之一)的偏轉(zhuǎn)超過900；個別的粒子的偏轉(zhuǎn)甚至接近1800. 原子的核式結(jié)構(gòu)模型：在原

28、子的中心有一個很小的核，叫做原子核。原子的全部正電荷和幾乎全部質(zhì)量都集中在原子核里。帶負電的電子在核外空間繞著核旋轉(zhuǎn)。,55,2. 氫原子光譜 (1) 玻爾理論 電子繞原子核運動的軌道不是任意的，只有符合一定條件的軌道才是可能的。即電子的軌道是量子化的。電子在這些軌道上運動時，原子是穩(wěn)定的，不向外輻射或吸收能量。原子的這些狀態(tài)稱為定態(tài)。 原子在不同的定態(tài)具有不同的能量，因此，原子的能量也是量子化的，這些量子化的能量值叫做能級，用E1、E2、En來表示。能量最低的狀態(tài)叫做基態(tài)，其他的狀態(tài)叫做激發(fā)態(tài)。當(dāng)原子中的電子從一個定態(tài)躍遷到另一個定態(tài)時，會發(fā)射或吸收光子，光子的能量h=EnEm(nm) 。,

29、56,(2) 玻爾理論對氫(或類氫)光譜的解釋 氫原子能級公式 En=E1/n2 (E1= 13.6eV，n=1,2,3, ) 氫原子半徑公式 rn=n2r1 (r1= 0.5310-10m ，n=1,2,3, ),57,-13.6eV,-3.40eV,-1.51eV,1,2,3,4,-0.85eV,原子由高能級向低能級躍遷時輻射的能量是不確定的，比如由n=4能級到n=1能級,有四種可能的方式，,原子由低能級向高能級躍遷時吸收的能量是確定的。比如由n=1能級到n=4能級，躍遷時吸收的能量只能是 h=E1E4,共輻射六種可能的不同頻率的光。 =n(n1)/2,58,【例題1】(97全國)在盧瑟福

30、的粒子散射實驗中，有少數(shù)粒子發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)，其原因是 A. 原子的正電荷和絕大部分質(zhì)量集中在一個很小的核上 B. 正電荷在原子中是均勻分布的 C. 原子中存在著帶負電的電子 D. 原子只能處于一系列不連續(xù)的能量狀態(tài)中,【解答】本題正確選項是A。,59,【例題2】(01上海)盧瑟福原子核式結(jié)構(gòu)理論的主要內(nèi)容有 A. 原子的中心有個核，叫做原子核 B. 原子的正電荷均勻分布在整個原子中 C. 原子的全部正電荷和幾乎全部質(zhì)量都集中在原子核里 D. 帶負電的電子在核外繞著核旋轉(zhuǎn),【解答】本題正確選項是ACD。,60,【例題3】(05全國3)氫原子的能級如圖所示。欲使一處于基態(tài)的氫原子釋放出一個電子而變

31、成氫離子，該氫原子需要吸收的能量至少是 A. 13.60eV B.10.20eV C. 0.54 eV D. 27. 20eV,【解答】使氫原子電離，就是使氫原子躍遷到E=0的能級，因此需要吸收13.6eV的能量。 故本題正確選項是A。,61,【解答】發(fā)生躍遷必須滿足玻爾理論的頻率條件，即h=EnEm，而E2E1=40.8eV E4E1=51.0eV, EE1=54.4eV 故本題正確選項是B。,【例題4】 (04北京)氦原子 被電離一個核外電子，形成類 氫結(jié)構(gòu)的氦離子。已知基態(tài)的 氦離子能量為E154.4eV， 氦離子能級的示意圖如圖所示。 在具有下列能量的光子中，不 能被基態(tài)氦離子吸收而發(fā)

32、生躍遷的是 A. 40.8eV B. 43.2eV C. 51.0eV D. 54.4eV,62,【解答】氫原子由n=4能級躍遷到n=1能級，共發(fā)出六種不同頻率的光，其能量分別為12.75eV,12.09eV,10.2eV,2.55eV,1.89eV,0.66eV。顯然有四種能夠從金屬鉀的表面打出光電子。 故本題正確選項是C。,【例題5】(05全國2)圖中畫出了氫原子的4個能級，并注明了相應(yīng)的能量E。處在n=4能級的一群氫原子向低能級躍遷時，能夠發(fā) 出若干種不同頻率的光波。已知金 屬鉀的逸出功為2.22eV。在這些光 波中，能夠從金屬鉀的表面打出光 電子的總共有 A.二種 B.三種 C.四種

33、D.五種,63,【例題6】(07天津)如圖所示 為氫原子能級的示意圖，現(xiàn)有大 量的氫原子處于n=4的激發(fā)態(tài)， 當(dāng)向低能級躍遷時輻射出若干不 同頻率的光。關(guān)于這些光下列說 法正確的是 A.最容易表現(xiàn)出衍射現(xiàn)象的 光是由n=4能級躍遷到n=1能級產(chǎn)生的 B.頻率最小的光是由n=2能級躍遷到n=1能級產(chǎn)生的 C.這些氫原子總共可輻射出3種不同頻率的光 D.用n=2能級躍遷到n=1能級輻射出的光照射逸出功為6.34eV的金屬鉑能發(fā)生光電效應(yīng),64,【解答】氫原子由n=4能級躍遷到n=1能級，共發(fā)出六種不同頻率的光，其中頻率最小即波長最長的光最容易表現(xiàn)出衍射現(xiàn)象，而這個光是由n=4能級躍遷到n=3能級產(chǎn)

34、生的。由n=2能級躍遷到n=1能級輻射的光能量是10.2eV，因此能使金屬鉑發(fā)生光電效應(yīng)。 故本題正確選項是D。,65,問題二 原子核,1. 原子核的結(jié)構(gòu) 貝克勒爾發(fā)現(xiàn)天然放射現(xiàn)象，說明原子核有結(jié)構(gòu)。,原子核由質(zhì)子和中子組成，質(zhì)子和中子統(tǒng)稱為核子。 質(zhì)子數(shù)相同，中子數(shù)不同的元素稱為同位素。 使核子緊密結(jié)合在一起的力叫核力，原子核內(nèi)只有相鄰的核子間才有核力作用。,66,2. 原子核的衰變 放射性元素自發(fā)地蛻變?yōu)榱硪环N元素，同時放出射線的現(xiàn)象。,67,放射性元素的原子核有半數(shù)發(fā)生衰變所需的時間，叫做這種元素的半衰期，用來表示放射性元素衰變的快慢。設(shè)N0表示時間t=0時原子核的數(shù)目，N表示t時間后剩

35、余的這種原子核的數(shù)目，T表示半衰期，則N=N0(1/2)t /T。 放射性元素的半衰期描述的是大量原子核的統(tǒng)計規(guī)律，由核內(nèi)部自身的因素決定，跟原子所處的狀態(tài)和外部條件沒有關(guān)系。,衰變： ，同時放出射線。 衰變： ，同時放出射線。 衰變：伴隨著射線和射線產(chǎn)生。 原子核衰變時質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)都守恒。,68,3. 原子核反應(yīng) 盧瑟福發(fā)現(xiàn)質(zhì)子： 查德威克發(fā)現(xiàn)中子： 放射性同位素的發(fā)現(xiàn)：,4. 放射性的應(yīng)用與防護 放射性的應(yīng)用：利用射線、作為示蹤原子、考古、探礦等。 放射性的防護：距離防護、時間防護、屏蔽防護、儀器監(jiān)測等。,( 表示正電子),69,5. 原子核的結(jié)合能 分散的核子結(jié)合成原子核的過程中所釋放出的能量，或把原子核分開為核子所需要的能量，稱為原子核的結(jié)合能。 比結(jié)合能(又稱平均結(jié)合能)即結(jié)合能與核子數(shù)之比，比結(jié)合能越大，表示原子核中核子結(jié)合