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光学,原子物理和宇宙

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光学、原子物理和宇宙

A. 光学

电磁波波长,波速与频率的关系 λ真=C/f λ介=v 介/f

1.麦克斯韦的电磁场理论

(1)变化的磁场能够在周围空间产生电场,变化的电场能够在周围空间产生磁场.

(2)随时间均匀变化的磁场产生稳定电场,随时间不均匀变化的磁场产生 变化的电场,随时间均匀变化的电场产生稳定磁场,随时间不均匀变化的电场产生变化的磁场。

(3)变化的电场和变化的磁场总是相互关系着,形成一个不可分割的统一体,这就是电磁场。

2.电磁波

(1)周期性变化的电场和磁场总是互相转化,互相激励,交替产生,由发生区域向周围空间传播,形成电磁波。

(2)电磁波是横波

(3)电磁波可以在真空中传播,电磁波从一种介质进入另一介质,频率不变、波速和波长均发生变化,即v=λf ,任何频率的电磁波在真空中的传播速度都等于真空中的光速c=3.00×10 8 m/s 。

3.光本性学说的发展简史

(1)牛顿的微粒说:认为光是高速粒子流.它能解释光的直进现象,光的反射现象。

(2)惠更斯的波动说:认为光是某种振动,以波的形式向周围传播.它能解释光的干涉和衍射现象。

4.光的干涉

光的干涉的条件是:有两个振动情况总是相同的波源,即相干波源。(相干波源的频率必须相同)。

干涉区域内产生的亮、暗纹:

亮纹:屏上某点到双缝的光程差等于波长的整数倍,即光程差δ= nλ(n=0,1,2,……) 暗纹:屏上某点到双缝的光程差等于半波长的奇数倍,即光程差δ=

)12(2-n λ(n=0,1,2,……) 相邻亮纹(暗纹)间的距离λΔd

l x =。用此公式可以测定单色光的波长。 用白光作双缝干涉实验时,由于白光内各种色光的波长不同,干涉条纹间距不同,所以屏的中央是白色亮纹,两边出现彩色条纹。

5.衍射——光通过很小的孔、缝或障碍物时,会在屏上出现明暗相间的条纹,且中央条纹很亮,越向边缘越暗。

⑴各种不同形状的障碍物都能使光发生衍射。

⑵发生明显衍射的条件是:障碍物(或孔)的尺寸可以跟波长相比,甚至比波长还小。 ⑶在发生明显衍射的条件下当窄缝变窄时亮斑的范围变大条纹间距离变大。

6.光的偏振现象:通过偏振片的光波,在垂直于传播方向的平面上,只沿着一个特定的方向振动,称为偏振光。光的偏振说明光是横波。拓展课本第二册p75。

7.光的电磁说

⑴光是电磁波(麦克斯韦预言、赫兹用实验证明了正确性。)

⑵电磁波谱。波长从大到小排列顺序为:无线电波、红外线、可见光、紫外线、X 射线、γ射线。

⑶红外线、紫外线、X 射线的主要性质及其应用举例。(助记:紫光的频率大,波长小。)

8.⑴在光的照射下物体发射电子的现象叫光电效应。(右图装置中,用弧光灯照射锌版,有电子从锌版表面飞出,使原来不带电的验电器带正电。)

⑵ 光电效应的规律。

每种金属都存在极限频率ν0,只有ν≥ν0才能发生光电效应;瞬

时性(光电子的产生不超过10-9s )。

⑶爱因斯坦的光子说。光是不连续的,是一份一份的,每一

份叫做一个光子,光子的能量E 跟光的频率ν成正比:E=h ν

⑷爱因斯坦光电效应方程:E k = h ν

-W (E k 是光电子的最大初动能;W 是逸出功,即从金属表面直接飞出的光电子克服正电荷引力所做的功。)

9.光的波粒二象性

(1)光的波粒二象性:干涉、衍射和偏振表明光是一种波;光电效应表明光是一种粒子;因此现代物理学认为:光具有波粒二象性。

(2)正确理解波粒二象性-----波粒二象性中所说的波是一种概率波,对大量光子才有意义。波粒二象性中所说的粒子,是指其不连续性,是一份能量。

(a )个别光子的作用效果往往表现为粒子性;大量光子的作用效果往往表现为波动性。 (b )频率ν高的光子容易表现出粒子性;频率ν低的光子容易表现出波动性。

(c )在传播过程中往往表现出波动性;在与物质发生作用时往往表现为粒子性。

B. 原子物理

1.卢瑟福的核式结构模型(行星式模型)

α粒子散射实验:是用α粒子轰击金箔,结果是绝大多数α粒子穿过金箔后基本上仍沿原来的方向前进,但是有少数α粒子发生了较大的偏转。这说明原子的正电荷和质量一定集中在一个很小的核上。

卢瑟福由α粒子散射实验提出:在原子的中心有一个很小的核,叫原子核,原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里,带负电的电子在核外空间运动。

原子大小的数量级是10-10m ,原子核的大小10-15---10-14m 。

2.天然放射现象

⑴.天然放射现象----天然放射现象的发现,使人们认识到原子核也有复杂结构。

⑵.3种放射线的性质比较

①核反应类型

⑴衰变: α衰变:e 422349023892H Th U +→(核内He n 2H 2421011→+)

β衰变:e Pa Th 01234

9123490-+→(核内e H n 011110-+→)

γ衰变:原子核处于较高能级,辐射光子后跃迁到低能级。

⑵人工转变:H O He N 111784214

7+→+(发现质子的核反应)卢瑟福

n C He Be 101264294+→+(发现中子的核反应)查德威克

⑶重核的裂变: n 3Kr Ba n U 109236141

5610235

92++→+ 在一定条件下(超过临界体积)

,裂变反应会连续不断地进行下去,这就是链式反应。

⑷轻核的聚变:n He H H 1042312

1+→+(需要几百万度高温,所以又叫热核反应)

所有核反应的反应前后都遵守:质量数守恒、电荷数守恒。(注意:质量并不守恒。)

②半衰期

放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间叫半衰期。(对大量原子核的统计规律)计算式为:()102t T t N N =N 表示核的个数 ,此式也可以演变成 ()102t T t m m =或()102t T t n n =,式

中m 表示放射性物质的质量,n 表示单位时间内放出的射线粒子数。以上各式左边的量都表示时间t 后的剩余量。

半衰期由核内部本身的因素决定,跟原子所处的物理、化学状态无关。

③放射性同位素的应用

⑴利用其射线:α射线电离性强,用于使空气电离,将静电泄出,从而消除有害静电。

γ射线贯穿性强,可用于金属探伤,也可用于治疗恶性肿瘤。各种射线均可使DNA 发生突变,可用于生物工程,基因工程。

⑵作为示踪原子。用于研究农作物化肥需求情况,诊断甲状腺疾病的类型,研究生物

大分子结构及其功能。

⑶进行考古研究。利用放射性同位素碳14,判定出土木质文物的产生年代。

4.核能

(1)核能------核反应中放出的能叫核能。

(2)质量亏损---核子结合生成原子核,所生成的原子核的质量比生成它的核子的总质

量要小些,这种现象叫做质量亏损。

(3)爱因斯坦质能方程:E=mc 2,ΔE=Δmc 2,E 能量(J) ,m 质量(Kg),C 光在真空中

的速度。

1u=931.5MeV 。它表示1原子质量单位的质量跟931.5MeV 的能量相对应。

练习1 光的干涉、衍射

一、单项选择题

1.两只普通的白炽灯发出的光相遇时,我们观察不到干涉条纹,这是因为( )

A.两只灯泡的亮度不同.

B.灯光的波长太短。

C.它们是非相干光源.

D.电灯发出的光不稳定。

2.在用A、B两平行狭缝作双缝干涉实验的装置中,屏上P点出现明条纹,那么双缝A 和B到屏上P点的距离之差必为( )

A.二分之一光波波长的奇数倍

B.一个光波波长的奇数倍

C.二分之一光波波长的偶数倍

D.二分之一光波波长的整数倍

3.一束白光通过双缝后在屏上观察到干涉条纹,除中央白色条纹外,两侧还有彩色条纹其原因是( )

A.各色光的波K不同,因而各色光分别产生的干涉条纹间距不同。

B.各色光的速度不同,造成条纹的间距不同。

C.各色光的强度不同。

D.各色光通过双缝的距离不同。

4.下列现象哪些是光的干涉造成的( )

A.雨后天空出现的彩虹.

B.隔着棱镜看到物体的边缘呈现的彩色。

C.阳光下水面上油膜的彩色条纹.

D.玻璃板的边缘处有时能看到彩色的光芒。

5.薄膜干涉条纹产生的原因是( )

A.薄膜内的反射光线和折射光线相互叠加。

B.同一束光线经薄膜前后两表面反射回来的光线相互叠加。

C.入射到薄膜的光线和从薄膜反射回来的光线相互叠加。

D.明条纹是波峰与波峰叠加而成,暗条纹是波谷与波谷叠加而成。

6.市场上有种灯具俗称“冷光灯”,用它照射物品时能使被照物品处产生的热效应大大降低.从而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表面上镀了一层薄膜(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λ表示此红外线的波长,则所镀薄膜的厚度最小应为( )

A.1

8λ B.1

4

λ C.1

2

λ D.λ

7.观察皂膜干涉图样时,若入射光是红光,看到的图样将是( )

A.水平的彩色条纹

B.竖直的明暗相间条纹

C.水平的明暗相间条纹D竖直的彩色条纹

8.如图是用干涉法检查某块厚玻璃的上表面是否平整的装置,所

用的单色光是用普通光源加滤光片产生的检查中所观察到的干涉条纹

是由下列哪两个表面反射的光线叠加而成的( )

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的上表面

D.a的下表面和b的下表面

9.白光照射到肥皂膜上出现彩色条纹,这是由于( )

A.白光经膜的前表面反射的光与后表面反射的光相互干涉的结果。

B.白光经膜前后表面反射的光与入射光相互干涉的结果。

C.白光经膜的后表面反射的光与入射光相互干涉的结果。

D.白光经膜的后表面折射的光与前表面折射的光相互干涉的结果。

10.表面有一层油膜的玻璃片,当阳光照射时,可在照射面及玻璃片的边缘分别看到彩色图样,对这两种现象的说法,正确的是( )

A.两者都是色散现象.

B.两者都是干涉现象。

C.前者是干涉现象,后者是色散现象.

D.前者是色散现象,后者是干涉现象。

11.取两块平玻璃板,合在一起用手捏紧,会从玻璃板上看到彩色条纹,这是光的干涉现象有关这一干涉的以下说法正确的是( )

A.这是上、下两块玻璃板的上表面反射光干涉的结果。

B.这是上面那块玻璃板的上、下两个表面的反射光干涉的结果。

C.这是两玻璃板间的空气薄层上、下两表面反射光相干涉的结果。

D.这是下面那块玻璃板的上、下两个表面的反射光相干涉的结果。

12.对衍射现象的下述定性分析中,不正确的是( )

A.光的衍射是光在传播过程中绕过障碍物发生弯曲传播的现象。

B.衍射花纹图样是光波互相叠加的结果。

C.光的衍射现象为光的波动说提供了有力的证据。

D.光的衍射现象完全否定了光的直线传播结论

13.在一次观察光衍射的实验中,观察到如图所示的清晰的明暗相间的图

样.那么障碍物应是(黑线为暗纹)( )

A.很小的不透明的圆板.

B.很大的中间有大圆孔的不透明的圆板。

C.很大的不透明的圆板.

D.很大的中间有小圆孔的不透明的圆板。

14.点光源照射到一个障碍物,在屏上所成的阴影的边缘部分模糊不清,产生的原因是( )

A.光的反射

B.光的折射

C.光的干涉

D.光的衍射

15.一束平行单色光,通过双缝后,在屏上得到明暗相间的条纹,则( )

A.相邻的明条纹或暗条纹的间距不等。

B.将双缝中某一缝挡住,则屏上一切条纹将消失,而出现一亮点。

C.将双缝中某一缝挡住,屏上出现间距不等的明、暗条纹。

D.将双缝中某一缝挡住,则屏上条纹与原来一样,只是亮度减半。

16.分别用橙光和绿光做双缝干涉实验(实验中双缝间的距离以及缝到屏的距离保持不变),下列说法正确的是( )

A.橙光相邻亮纹的间距比绿光小,因为橙光的频率比绿光小。

B.橙光相邻亮纹的间距比绿光小,因为橙光的波长比绿光小。

C.橙光相邻亮纹的间距比绿光大,因为橙光的频率比绿光大。

D.橙光相邻亮纹的间距比绿光大,因为橙光的波长比绿光大。

17.如图是光的双缝干涉的示意图,下列说法中正确的是( )

①单缝S的作用是为了增加光的强度。

②双缝S1、S2的作用是为了产生两个频率相同的线状光源。

③当S1、S2发出两列光波到P点的路程差为光的波长λ的1.5

倍时,产生第二条暗条纹。

④当S1、S2发出的两列光波到P点的路程差为长λ时,产生

中央亮条纹。

A.①

B.①②

C.②④

D.②③

18.某单色光由水中射入空气时,正确的情况是( )

A.频率不变、波长变短、波速变小

B.频率不变、波长变长,波速变大

C.频率变大、波长变长、波速变大

D.频率变小、波长不变、波速变小

二、多项选择题

19.关于杨氏双缝干涉,下列说法正确的是( )

A.该实验证明光具有波动性。

B.凡波峰与波谷相遇处必为暗条纹。

C.凡由同一光源发出的两束光线叠加后,总能形成干涉图像。

D.干涉条纹的间距与光波的波长成正比。

20.下列现象哪些是光的衍射产生的( )

A.著名的泊松亮斑。

B.阳光下茂密树阴下地面上的圆形亮斑。

C.光照到细金属丝后在其后面屏上的阴影中间出现亮线。

D.阳光经凸透镜后形成的亮斑。

21.关于衍射的下列说法中正确的是( )

A.衍射现象中衍射花样的明暗条纹的出现是光干涉的结果。

B.双缝干涉中也存在着光的衍射现象。

C.影的存在是一个与衍射现象相矛盾的客观事实。

D.一切波都可以产生衍射。

22.用单色光做双缝干涉实验和单缝衍射实验,比较屏上的条纹,正确的是( )

A.双缝下涉条纹是等间距的明暗相间的条纹。

B.单缝衍射条纹是中央宽、两边窄的明暗相间的条纹。

C.双缝干涉条纹是中央宽、两边窄的明暗相间的条纹。

D.单缝衍射条纹是等间距的明暗相间的条纹。

23.在用单色平行光照射单缝观察衍射现象的实验中,下列哪些说法是正确的( )

A.缝越窄.衍射现象越显著.

B.缝越宽,衍射现象越显著。

C.照射光的波长越长,衍射现象越显著.

D.照射光的频率越高,衍射现象越显著。

三、填空题

24.用单色光做双缝干涉实验时,双缝的作用是________;如果将入射光由红光变成紫光,则屏上干涉条纹变________;如果将双缝闯距减小,则屏上干涉条纹变________;如果将双缝到屏的距离变太,则屏上干涉条纹变_____。

25.右图是通过游标卡尺两测脚间的狭缝观察

白炽灯线光源__________时所拍下的四张照片,

这四张照片表明了光通过单狭缝后形成的图样.从

照片(1)到(4)的图样分析可知,游标卡尺两测脚间

的宽度是由____________变____________的;照

片(4)中间条纹的颜色应是____色。

26.用单色光做双缝干涉实验时,双缝的作用是____________;如果将入射光由红光变紫光,则屏上干涉条纹变____________,如果用黑纸挡住一条缝,那么屏上将看到光的____________图像.

练习2 光的电磁说、光的偏振、激光

一、单项选择题

1.下面说法正确的是( )

A.光的电磁说不仅说明光具有波动性,同时也说明了光的物质性。

B.光与电磁波传播的速度永远相同。

C.光的电磁本性说明.在相同条件下凡是电磁波能发生的现象,光也一定能发生。

D.光这种电磁波与无线电波只是在很多性质上相同,还有本质的差别。

2.根据电磁波谱,下列各种电磁波范围互相交错重叠,且波长顺序由短到长排列的是( )

A.微波、红外线、紫外线

B.γ射线、x射线、紫外线

C.紫外线、红外线、无线电波

D.紫外线、X射线、γ射线

3.关于γ射线和X射线,以下说法正确的是( ) A.都是波长极短、频率很高的电磁波. B.都是原子的内层电子受激发后产生的。

C.都是原子核受激发后产生的.

D.γ射线和x射线是波长很长的电磁波。

4.各种电磁波产生的机理不同,下面给出的几组电磁波中,哪一组中的电磁波都是由原子外层电子受激发后产生的( )

A.红光、紫光、伦琴射线

B.微波、红外线、紫光、紫外线

C.无线电波、微波、红外线

D.黄光、绿光、紫光

5.一种电磁波入射到半径为1m的孔上可发生明显的衍射现象,这种波属于电磁波谱的区域是( )

A.γ射线

B.可见光

C.无线电波

D.紫外线

6.电视机、空调机等许多家用电器都配有遥控器,用它产生的光能方便地控制用电器的使用;验钞机发出的光能使钞票上荧光物质发光.对于它们发出的光线,下列说法中正确的是( )

A.遥控器、验钞机发出的光部是红外线。

B.遥控器、验钞机发出的光都是紫外线。

C.验钞机发出的光都是红外线,遥控器发出的光是紫外线。

D.验钞机发出的光是紫外线,遥控器发出的光是红外线。

7.下列说法正确的是( )

A.激光是自然光被放大而产生的。

B.激光是原子受激发射而得到加强的光。

C.激光只是比普通光能量大。

D.激光的传播速度比普通光大。

二、多项选择题

8.对于光的偏振,以下认识哪些是止确的( )

A.振动方向只在某一个平面内的光是偏振光。

B.从电灯等光源直接发出的光本身就是偏振光。

C.转动偏振片去看电灯光.看到透射光亮度无变化.说明透射光不是偏振光。

D.光的偏振现象使人们认识到光是一种横波。

9.对红外线的作用和来源正确的叙述是( )

A.一切物体都在不停地辐射红外线.

B.红外线有很强的荧光效应。

C.红外线最显著的作用是热作用.

D.红外线容易穿过云雾烟尘。

10.纳米科技是跨世纪新科技,将激光束的宽度聚集到纳米级范围内可恢复人体已损坏的器官,对DNA分子进行超微型基因修复,把至今尚令人类无奈的癌症彻底根除,这主要是利用激光的( )

A.单色性.

B.方向性.

C.高能量.

D.偏振性。

三、填空题

11.光和无线电波都是___________波,它们在真空中的传播速度都等于________m/s,且传播时可以不依赖________,首先提出光是一种电磁波的科学家是________。

12.各种电磁波产生的机理不同,无线电波是由________________产生的,红外线、可见光、紫外线是由________产生的;x射线是由________产生的;γ射线则是由________产生的.

13.激光是由于________的光,光源在极短时间内辐射出________等所有特征完全相同的光子,这种光就称为激光.

14.激光具有________、________、________、________特殊性质。

15.法国物理学家________在________年首先提出了物质波,物质波是________波.

16.1924年,法国物理学家德布罗意提出,任何一个运动着的物体都有一种波与它对

应.1927年,两位美国物理学家在实验中得到了电子束通过铝箔时的衍射图

案,如图所示,图中,“亮圆”表示电子落在其上的________大,“暗圆”表示

电子落在其上的________小。

练习3 光电效应、光的波粒二象性

一、单项选择题

1.用绿光照射一个光电管,能产生光电效应欲使光电子从阴极逸出时的最大初动能增大,应( )

A.改用红光照射.

B.增大绿光强度。

C.增大绿光的照射时间.

D.改用紫光照射。

2.如图所示,锌板A与不带电的验电器之间用导线连接,现用一定

强度的紫外线照射锌板,验电器内金属箔张开一定的角度,则( )

A.表明导线上有短暂的光电流通过。

B.此时锌板不带电,而验电器带了电。

C.用带正电的金属小球接近验电器的金属球,金属箔张角更大。

D.用带负电的金属小球接近验电器的金属球,金属箔张角更大。

3.下列用光子说解释光电效应规律的说法中,不正确的有( )

A.存在极限频率是因为各种金属都有一定的逸出功。

B.光的频率越高,电子得到光子的能量越大,克服逸出功后飞离金属的最大初动能越大。

C.电子吸收光子的能量后动能立即增加,成为光电子不需要时间。

D.光的强度越大,单位时间内入射光子数越多,光电子数越多,光电流越大。

4.下列实验中,能证实光具有粒子性的是( )

A.光电效应实验

B.光的双缝干涉实验

C.光的圆孔衍射实验D光的色散实验

5.下列说法中,正确的是( )

A.爱因斯坦把物理学带进了量子世界。

B.光的波粒二象性推翻了麦克斯韦的电磁理论。

C.光波与宏观现象中的连续波相同。

D.光波是表示大量光子运动规律的一种概率波。

6.关丁微观粒子的运动,下列说法中正确的是( )

A 光于在不受外力作用时一定做匀速运动。

B.光子受到恒定外力作用时一定做匀变速运动。

C.只要知道电子的初速度和所受外力,就可以确定其任意时刻的速度。

D.运用牛顿力学无法确定微观粒子的运动规律。

二、多项选择题

7.在下列现象中,说明光具有波动性的是( )

A.光的直线传播

B.光的衍射

C.光的干涉

D.光电效应

8.从光的波粒二象性出发,下列说法中正确的是( )

A.光子的频率越高,光子的能量越大。

B.光子的频率越高,波动性越显著。

C.在光的干涉实验中,亮纹处光子到达的概率大。

D.大量光子显示波动性,少量光子显示粒子性。

9.若某光谱线的波长为λ,则此光谱线中光子的( )

A.频率为λ/c

B.能量为λhc

C.动量为h/λ

D.质量为λ

c h 10.下列属丁概率波的是( )

A 水波 B.声波 C.电磁波 D.物质波

练习4 原子的核式结构原子核

一、单项选择题

1.α粒子散射实验首次表明了( )

A.α粒子带正电.

B.电子是原子产的组成部分。

C.原子是一个正、负电荷均匀分布的球.

D.原子中带正电的部分体积很小。

2.卢瑟福预想到原子核内除质于外,还有中子的事实依据是( )

A.电子数与质子数相等。

B.原子核的质量大约是质子质量的整数倍。

C.原子核的核电荷数只是质子数的一半或少一些。

D.质子和中子的质量几乎相等。

3.下列说法中,正确的是( )

A.氦4核中有4个质子,2个中子.

B.氦4核与氦3核不是互为同位素。

C.104Be 中的质子数比中子数少6.

D.3014Si 中的质子数比中子数少2。

4.如图为α粒子散射实验中α粒子穿过某金属原子核附近时的示意图,A 、

B 、

C 三点分别位于两个等势而上,则下列说法中正确的是 ( )

A.α粒子在A 处的速度比在B 处的速度小。

B.α粒子在B 处的速度最大。

C.α粒子在A 、C 处的速度相同。

D.α粒子在B处的速度比在C处的速度小。

5.氢原子的核外电子绕核旋转时,它所受的力主要是( )

A.库仑引力

B.库仑斥力

C.万有引力

D.库仑力和万有引力

二、多项选择题

6.一种元素的几种同位素,它们的( )

A.中子数一定相同

B.质子数一定相同

C.原子序数一定相同

D.核外电子数一定相同

7.在α粒子散射实验中,选用金箔是由于( )

A.金具有很好的延展性,可以做成很薄的箔。

B.金原子核质量大,被α粒子轰击后不易移动。

C.金核不带电。

D.金核半径大,易形成大角度散射。

8.关于α粒子散射实验,下列说法中正确的是( )

A.绝大多数α粒子经过重金属箔后,发生了角度不太大的偏转。

B.α粒子接近原子核的过程中,动能减小,电势能减小。

C.α粒子在离开原子核的过程中,加速度逐渐减小。

D.对α粒子散射实验的数据分析,可以估算出原子核的大小。

三、填空题

9.现在,科学家们正在设法探寻“反物质”,所谓“反物质”是由“反粒子”构成的,“反粒子”跟与其对应的正粒子具有相同的质量和相同的电荷量,但电荷的符号相反,据此,若有反α粒子,则它的质量数为________,电荷数为________。

10.一般而言,原子直径的数量级为________,而原子核直径的数量级为________,两者相差________倍.

11.氢原子核外电子质量为m,绕核运动的半径为r,绕行方向如图所示,

则电子在该轨道上运动的速度大小为________,假设核外电子绕核运动可等

效为一环形电流,则这一等效电流的值为________若在垂直电子轨道平面加

上一匀强磁场,磁场方向垂直于纸面,则电子绕核运动的轨道半径将

________。

四、计算题

12.已知氢原子核外电子绕核旋转的轨道半径r=0.53×10-10m,电子带电荷量e=1.6×

10-19C,电子质量m=9x10-13kg,试以卢瑟福的核式结构模型为依据,计算电子在核外运动时所形成的平均电流值.

练习5 天然放射现象、衰变

一、单项选择题

1.使人类首次认识到原子核可变可分的事实依据是( )

A.电子的发现

B.α粒子散射实验

C.天然放射现象

D.原子核的人工转变

2.β衰变中放出的电子来自( )

A.组成原于核的电子.

B.核内质子转化为中子。

C.核内中子转化为质子.

D.原子核外轨道中的电子。

3.下列关于α β γ射线的叙述中,正确的是( )

A.α β γ射线都是电磁波.

B.α射线由高速氦原子核组成。

C.高速运动的电子流就是β射线.

D.γ射线射入磁场时会发生偏转。

4.如果某放射性元素经过x 次α衰变和y 次β衰变,变成一种新原子核,则这个新原子核的质子数比放射性元素原子核的质子数减小( )

A.2x+y

B.x+y

C.x-y

D.2x-y

5.关于放射性元素的半衰期,下列说法中正确的是( )

A.半衰期是原子核全部衰变所需时间的一半。

B.半衰期是原子核有半数发生衰变所需时间。

C.半衰期是原子量减少一半所需要的时间。

D.半衰期是元素质量减少一半所需要的时间。

6.下列原子核反应式中,x 代表α粒子的反应式是( )

A.x C Be He 1269442+→+

B.x Pa Th 234

9123490+→

C.x n H H 103121+→+

D.x S

i P 30143015+→ 二、多项选择题

7.元索x 是放射性元素Y 的同位素,x 与Y 分别进行了如下的衰变过程:

Q P X ?→??→?βα,S R Y ?→??→?αβ则下列叙述中,正确的是( )

A.Q 和S 是同位素。

B.X 和R 的原子序数相同。

C.X 和R 的质量数相同。

D.R 的质子数多于上述任一元素的质子数。

8.下列哪些应用是把放射性同位素作为示踪原子的( )

A.γ射线探伤仪。

B 利用含有放射性碘131的油检测地下输油管道的漏油情况。

C.利用钴60治疗肿瘤等疾病。

D.把含有放射性元素的肥料施给农作物,用以检测确定农作物吸收养分的规律。

9.用γ刀治疗肿瘤,不用麻醉,时间短,因而γ刀被誉为“神刀”,那么γ刀治疗肿瘤是利用( )

A.γ射线具有很强的贯穿本领.

B.γ射线具有很强的电离作用。

C.γ射线具有很强的能量.

D.γ射线很容易绕过阻碍物到达目的地。

三、填空题

10.23892U衰变成22286Rn共发生了________次α衰变________次β衰变,在上述变化过程中共减少了________个中子。

11.一瓶无害放射性同位素溶液,其半衰期为2天,测得每分钟衰变6×107次,今将这瓶溶液倒入一水库中,8天后认为溶液已均匀分布在水库中,取1m3水样,测得每分钟衰变20次,则该水库蓄水量为________m3

12.完成下列核反应方程

(1)2311Na+42He→()+11H (2)( )+10n→2712Mg+11H

(3)23490Th→()Pa+0-1e (4)199F+11H→()+168O

13.写出下列核反应方程式

(1)卢瑟福用α粒子轰击氮14核发现质子____________________________________;

(2)查德威克用α粒子轰击铍9核发现中子_____________________________________;

(3)钠23俘获一个中子后变为钠的同位素,这个同位素具有放射性,再进行β衰变变为一种新核,这两个核反应过程的核反应方程式分别是___________________,________________。

四、计算题

X,经α衰变后变成Y原子核,写出核反应方程式,若测得反

14.原来静止的原子核A

Z

冲Y核的动能为E k,则α粒子的动能为多少?

15.在匀强磁场中的A点有一个静止的原子核发生衰变且衰变后

形成如右图所示的两个内切圆,求:

(1)该核发生的是何种衰变?

(2)图中轨迹1、2分别是什么粒子形成的?

(3)如果已知,r2:r1=44:1,则该放射性元素的原子序数为多少?

16.21082Pb的半衰期是5天,20g的21082Pb经过10天后还剩多少g?

练习6 放射性的应用与防护 核反应 核能

一、单项选择题

1.光子的能量hν,动量的大小为hν/c ,如果一个静止的放射性元素的原子核在发生γ衰变时只发出一个γ光子,则衰变后的原子核( )

A.仍然静止.

B.沿着与光子运动方向相同的方向运动。

C.沿着与光子运动方向相反的方向运动.

D.可能向任意方向运动。

2.U 235

92吸收一个慢中子后,分裂成Xe 15954和Sr 9438,同时还放出( )

A.1个α粒子

B.1个氘核

C.2个中子

D.3个中子

3.一核反应方程为10n+11H→21H+2.22MeV ,以下说法中不正确的是( )

A.10n 和11H 结合成21H 要释放2.22MeV 核能。

B.该逆过程的反应式是:21H+γ→10n+11H 。

C.把21H 分解成一个质子和一个中子至少要吸收222MeV 的能量才行。

D.10n 和11H 结合成21H 要吸收222MeV 核能。

4.原子反应堆是实现可控制的重核裂变链式反应的一种装置,它主要有哪四部分组成

( )

A.原于燃料、减速剂、冷却系统和控制调节系统。

B.原子燃料、减速剂、发热系统和传热系统。

C.原子燃料、调速剂、碰撞系统和传热系统。

D.原子燃料、中子源、原子能聚存系统和输送系统。

5.下列核反应方程式中,表示轻核聚变过程的是( )

A.3015→3014Si+01e

B.21H+31H→42He+10n

C.146C→147N+0-1e

D.23892U→23490Th+42He

6.重核的裂变和轻核的聚变是人类利用原子能的两种主要方法,以下关于它们的说法中正确的是( )

A.裂变聚变过程都有质量亏损.

B.裂变过程有质量亏损,聚变过程质量有所增加。

C..裂变聚变过程质量都有所增加. D 裂变过程质量有所增加,聚变过程质量有所亏损。

7.镉棒在核反应堆中的作用是( )

A.使快中子变慢中子.

B.使慢中子变快中子.

C.使反应速率加快.

D.控制反应速率,调节反应速率快慢。

8.太阳辐射能量住要来自太阳内部的( )

A.化学反应

B.放射性衰变

C.裂变反应 D 热核反应

二、多项选择题

9.关于铀核裂变,下列说法中正确的是( )

A.铀核裂变的产物是多种多样的,但只能裂变成两块。

B.铀核裂变时还能同时放出2~3个中子。

C.为了使裂变的链式反应容易发生,最好用纯铀235。

D.铀块的体积对于产生链式反应无影响。

10.贫铀炸弹是一种杀伤力很强的武器,贫铀是提炼铀235以后的副产品,其主要成分为铀238,贫铀炸弹不仅有很强的穿甲能力,而且残留物可长期对环境起破坏作用,这种破坏作用的原因是( )

A.爆炸的弹片存在放射性。

B.未爆炸的部分存在放射性。

C.铀的衰变速率很快。

D.铀的半衰期很长。

11.23290Th(钍)经过一系列α和β衰变,成为20882Pb(铅),则( )

A.铅比钍少了8个质子.

B.铅比钍少了16个中子。

C.共经过4次α衰变和6次β衰变.

D.共经过6次α衰变和4次β衰变。

三、填空题

12.在核反应堆中,石墨起___________作用,镉棒起___________作用.

本章参考答案

练习1 光的干涉、衍射参考答案

1. C

2.C

3.A

4.C

5.B

6.B

7.C

8.C

9.A 10.C 11. C

12.D 13.D 14. D 15.C 16.D 17.D 18. B 19. ABD 20.AC

21. AB 22.AB 23.AC 24.提供相干光源,窄,宽,宽. 25.衍射,大,小,彩

26.提供相干光源,窄,衍射。

练习2 光的电磁说光的偏振、激光参考答案

1.A

2.B

3.A

4.D

5.C

6.D

7.B

8.AD

9.ACD 10.BC

11.电磁,8103?,介质,麦克斯韦 12.震荡电路中自由电子周期性运动;原子外层电子受激发;原子内层电子受激发;原子核受激发

13.原子受激发得到加强;频率,发射方向,初相和发射方向

14.方向性好,亮度高,相干性好,单色性好. 15.德布罗意,1924,概率

16.概率,概率

练习3 光电效应、光的波粒二象性参考答案

1. D

2.C

3.C

4.A

5.D

6.D

7.BC

8. A D

9.BCD 10.CD

练习4 原子的核式结构原子核参考答案

1.D

2.C

3.D

4.D

5.A

6.BCD

7.ABD

8.ACD

9.4;2 10.5

151010;m 10;m 10

-- 11.mr k e ,mr k r 2e 2π,减小 12.A 1005.13-?

练习5 天然放射现象、衰变参考答案

1.C

2.C

3.B

4.D

5.B

6.C

7.AD

8.BD

9.AC

10.4;2;10 11.510875.1? 12.(1)Mg 2612(2)Al 2713(3)23491(4)He 42

13.(1)H O He N 1117842147+→+(2)n C He Be 101264294+→+

(3)Na n Na 24111023

11→+,e Mg Na 0124122411-+→ 14.4

44

224A

A A z Z K X Y He E ---→+

15.(1)β衰变,(2)1是新核,2是β粒子,(3)90 16.5 练习6 放射性的应用与防护

核反应 核能参考答案 1.C 2.D 3.D

4.A

5.B

6.A

7.D

8.D

9.BC 10.ABD 11.ABD

12.减速,控制反应速率

光学 原子物理

光学原子物理 一、基本概念 (一)光的干涉 条件:频率相同, 振动方向相同,相位差恒定。 现象:两个相干光源发出的光在相遇的空间相互叠加时,形成明暗相间的条纹。1.双缝干涉相干光源的获取:采用“分光”的透射法。 当这两列光源到达某点的路程差: Δγ=kλ(k=0,1,2……)出现亮条纹 Δγ=(2k+1)λ/2 (k=0,1,2……)暗条纹 条纹间距Δx=(L/d) λ(明纹和暗纹间距) ·用单色光作光源,产生的干涉条纹是等间距; ·用白光作光源,产生彩色干涉条纹,中央为白色条纹; 2.薄膜干涉:相干光源的获取,采用“分光”的反射法 由薄膜的前后两个表面反射后产生的两列相干光波叠加形成的干涉现象: ·入射光为单色光,可形成明暗相间的干涉条纹 ·入射光是白光,可形成彩色干涉条纹。 3.光的干涉在技术上的应用 (1)用干涉法检查平面(等间距的平行线) (2)透镜和棱镜表面的增透膜,增透膜的厚度等于入射光在薄膜中波长的1/4 (二)光的衍射 光离开直线路径绕到障碍物阴影里的现象为称光的衍射现象。

*产生明显衍射条件:障碍物或孔的尺寸小于光波波长或和光波波长差不多。 *现象:(1)泊松亮斑(2)单缝衍射 ·单色光通过单缝时,形成中间宽且亮的条纹,两侧是明暗相间的条纹,且条纹宽度比中间窄; ·白光通过单缝时,形成中间宽的白色条纹,两侧是窄且暗的彩色条纹。 (三)光的电磁说 1.电磁波谱 a.将无线电波,红外线、可见光、紫外线、伦琴射线、γ射线按频率由小到大(或波长从长到短)的顺序排列起来,组成电磁波谱; b.·无线电波是LC振荡电路中自由电子周期性运动产生 ·红外线、可见光、紫外线是原子的外层电子受激发后产生; ·伦琴射线是原子的内层电子受到激发后产生; ·γ射线是原子核受到激发后产生。 2.光谱与光谱分析 光 谱 *由于每种元素都有自己的特征谱线,明线光谱或吸收光谱都含有这些特征谱线,故可根据明线光谱或吸收光谱分析,鉴别物质或确定它的化学组成。

5052高一物理光学原子物理测试题

《光学、原子物理》测试题 一、选择题 1、某介质的折射率为2,一束光从介质射向空气,入射角为60°,如图1所示的哪个光路图是正确的? 图1 2.如图2所示是光电管使用的原理图.当频率为v 0的可见光照射到阴极K上时,电流表中有电流通过,则() 图2 (A)若将滑动触头P移到A端时,电流表中一定没有电流通过 (B)若将滑动触头P逐渐由图示位置移向B端时,电流表示数一定增大 (C)若用紫外线照射阴极K时,电流表中一定有电流通过 (D)若用红外线照射阴极K时,电流表中一定有电流通过 3、物体从位于凸透镜前3f处逐渐沿主轴向透镜靠近到1.5f处的过程中,像和物体的距离将( ) (A)逐渐变小; (B)逐渐变大; (C)先逐渐增大后逐渐变小; (D)先逐渐变小后逐渐变大. 4.由中国提供永磁体的阿尔法磁谱仪如图3所示,它曾由 航天飞机携带升空,将来安装在阿尔法国际空间站中,主要使 命之一是探索宇宙中的反物质.所谓的反物质即质量与正粒子 相等,带电量与正粒子相等但相反,例如反质子即为,假 若使一束质子、反质子、α粒子和反α粒子组成的射线,通过 OO'进入匀强磁场B2而形成的4条径迹,则( ) 图3

(A)1、2是反粒子径迹 (B)3、4为反粒子径迹 (C)2为反α粒子径迹 (D)4为反α粒子径迹 5、某原子核A 先进行一次β衰变变成原子核B ,再进行一次α衰变变成原子核C ,则: (A)核C 的质子数比核A 的质子数少2 (B)核A 的质量数减核C 的质量数等于3 (C)核A 的中子数减核C 的中子数等于3 (D)核A 的中子数减核C 的中子数等于5 6、在玻尔的原子模型中,比较氢原子所处的量子数n =1及n =2的两个状态,若用E 表示氢原子的能量,r 表示氢原子核外电子的轨道半径,则: (A) E 2>E 1,r 2>r 1 (B) E 2>E 1,r 2r 1 (D) E 2

高中物理光学、原子物理知识要点

光学 一、光的折射 1.折射定律:2.光在介质中的光速: 3.光射向界面时,并不是全部光都发生折射,一定会有一部分光发生反射。 4.真空/空气的n等于1,其它介质的n都大于1。 5.真空/空气中光速恒定,为,不受光的颜色、参考系影响。光从真空/空气中进入介质中时速度一定变小。 6.光线比较时,偏折程度大(折射前后的两条光线方向偏差大)的光折射率n大。 二、光的全反射 1.全反射条件:光由光密(n大的)介质射向光疏(n小的)介质;入射角大于或等于临界角C,其求法为。 2.全反射产生原因:由光密(n大的)介质,以临界角C射向空气时,根据折射定律,空气中的sin角将等于1,即折射角为90°;若再增大入射角,“sin空气角”将大于1,即产生全反射。 3.全反射反映的是折射性质,折射倾向越强越容易全反射。即n越大,临界角C越小,越容易发生全反射。 4.全反射有关的现象与应用:水、玻璃中明亮的气泡;水中光源照亮水面某一范围;光导纤维(n大的内芯,n小的外套,光在内外层界面上全反射) 三、光的本质与色散 1.光的本质是电磁波,其真空中的波长、频率、光速满足(频率也可能用表示),来源于机械波中的公式。 2.光从一种介质进入另一种介质时,其频率不变,光速与波长同时变大或变小。 3.将混色光分为单色光的现象成为光的色散。不同颜色的光,其本质是频率不同,或真空中的波长不同。同时,不同颜色的光,其在同一介质中的折射率也不同。 4.色散的现象有:棱镜色散、彩虹。

5.红光和紫光的不同属性汇总如下: 频率f(或ν) 真空中里的 波长λ 折射率n 同一介质中 的光速 偏折程度临界角C 红光大大大紫光大大大 原因 n越大偏折 越厉害 发生全反射光子能量发生光电效应 双缝干涉时的 条纹间距Δx 发生明显衍 射 红光大容易紫光容易大容易 原因临界角越小 越容易发生 全反射 波长越大越 有可能发生 明显衍射 四、光的干涉 1.只有频率相同的两个光源才能发生干涉。 2.光的干涉原理(同波的干涉原理): 真空中某点到两相干光源的距离差即光程差Δs。 当时,即光程差等于半波长的奇数倍时,由于两光源对此点的作用总是步调相反,叠加后使此点振动减弱; 当时,即光程差等于波长的整数倍,半波长的偶数倍时,由于两光源对此点的作用总是步调一致,叠加后使此点振动加强。 3.杨氏双缝干涉:单色光源经过双缝形成相干光,在屏上形成明暗相间的等间距条纹。双缝间距离d、双缝到屏的距离L、光的波长λ、条纹间距Δx的关系为。 4.双缝干涉的条纹间距指的是两条相邻的明条纹中心的距离。其它条件相同时,光的波长越大,条纹间距越大,明、暗条纹本身也越粗。 5.若使用白光做双缝干涉实验,会得到彩色的条纹,中央明纹为白色。 6.薄膜干涉:光射向薄膜时,在膜的外、内表面各反射一次,两束反射光在外表面相遇发生干涉。若叠加后振动加强,则会使反射光增强,透射光减弱;若叠加后振动减弱,则会使反射光减弱,透射光增强。 7.薄膜干涉的现象与应用:彩色肥皂泡、彩色油膜;增透膜、增反膜、检查工件平整度。 五、光的衍射

光学、原子物理知识总结

光学、原子物理知识总结

光学 一、光的折射: 1、折射定律:折射光线与入射光线、发现处在同一平面内,折射光线与入射光线分别位于法线的两侧。入射角的正弦与折射角的正弦成正比。 表达式:r i n sin sin = 2、折射现象中,光路可逆。 3、折射率: 物理意义:反应介质的光学特性,折射率大,说明光从真空射入到该介质时,偏折大。 (1)r i n sin sin = 为比值定义。由介质本身的光学性质和光的频率决定。 (2)v c n =,任何介质的折射率总大于1。 (3)r i n sin sin =中i 总是真空中光线与法线的夹角。 4、几个典型的折射光路 (1)平行玻璃砖的光路 两面平行的玻璃砖,出射光线和入射光线平行,且光线发生了侧移。 (2)球形玻璃砖的光路 (3)平行玻璃砖的光的侧移距离 如图所示,由题意可知,O 2A 为偏移距离Δx ,有:Δx =d cos r ·sin(i -r ) n =sin i sin r 若为同一单色光,即n 值相同.当i 增大时,r 也增大,但i 比r 增大得快, sin(i -r )>0且增大,d cos r >0且增大。 若入射角相同,则:Δx =d sin i (1-cos i n 2-sin 2i )即当n 增大,Δx 也增大 结论: (1)同种单色光的侧移距离随入射角的增大而增大 (2)不同种单色光的折射率大的侧移距离大 二、全反射 1、条件:① 光从光密介质射入光疏介质。 ② 入射角大于等于临界角。 2、临界角:n C 1 sin = ,C 为折射角为900时的入射角。 B A i 30° 120° r ′ O A E B C D O ′ 60° M

原子物理学第一章习题参考答案

第一章习题参考答案 速度为v的非相对论的α粒子与一静止的自由电子相碰撞,试证明:α粒子的最大偏离角-4 约为10rad. 要点分析:碰撞应考虑入射粒子和电子方向改变,并不是像教材中的入射粒子与靶核的碰撞(靶核不动),注意这里电子要动. 证明:设α粒子的质量为M α,碰撞前速度为V,沿X方向入射;碰撞后,速度为V',沿θ方向散射.电子质量用m e表示,碰撞前静止在坐标原点O处,碰撞后以速度v沿φ方向反冲.α粒子-电子系统在此过程中能量与动量均应守恒,有: (1) (3) (2) 作运算:(2)×sinθ±(3)×cosθ,得 (4) (5) 再将(4)、(5)二式与(1)式联立,消去V’与V, 化简上式,得 (6) 若记,可将(6)式改写为 (7)

视θ为φ的函数θ(φ),对(7)式求θ的极值,有 令,则sin2(θ+φ)-sin2φ=0 即2cos(θ+2φ)sinθ=0 (1)若sinθ=0则θ=0(极小)(8) (2)若cos(θ+2φ)=0则θ=90o-2φ(9) 将(9)式代入(7)式,有 由此可得 θ≈10弧度(极大)此题得证. (1)动能为的α粒子被金核以90°散射时,它的瞄准距离(碰撞参数)为多大(2)如果金箔厚μm,则入射α粒子束以大于90°散射(称为背散射)的粒子数是全部入射粒子的百分之几 解:(1)依和金的原子序数Z 2=79 -4 答:散射角为90o所对所对应的瞄准距离为. (2)要点分析:第二问解的要点是注意将大于90°的散射全部积分出来.90°~180°范围的积分,关键要知道n,问题不知道nA,但可从密度与原子量关系找出注意推导出n值.,其他值从书中参考列表中找. 从书后物质密度表和原子量表中查出Z Au=79,A Au=197,ρ Au=×10kg/m

11高考光学原子物理专题

一、原子的核式结构 卢瑟福根据α粒子散射实验观察到的实验现象推断出了原子的核式结构.α粒子散射实验的现象是:①绝大多数α粒子穿过金箔后基本上仍沿原来的方向前进;②极少数α粒子则发生了较大的偏转甚至返回.注意,核式结构并没有指出原子核的组成. 二、波尔原子模型 玻尔理论的主要内容: 1.“定态假设”:原子只能处于一系列不连续的能量状态中,在这些状态中,电子虽做变速运动,但并不向外辐射电磁波,这样的相对稳定的状态称为定态. 定态假设实际上只是给经典的电磁理论限制了适用范围:原子中的电子绕核转动处于定态时不受该理论的制约. 2.“跃迁假设”:电子绕核转动处于定态时不辐射电磁波,但电子在两个不同定态间发生跃迁时,却要辐射(吸收)电磁波(光子),其频率由两个定态的能量差值决定hν=E m -E n . 3.“能量量子化假设”和“轨道量子化假设”:由于能量状态的不连续,因此电子绕核转动的轨道半径也不能任意取值. 三、原子核的衰变及三种射线的性质 1.α衰变与β衰变方程 α衰变:X A Z →42Y A Z --+42He β衰变:X A Z →1Y A Z ++01e - 2.α和β衰变次数的确定方法 先由质量数确定α衰变的次数,再由核电荷数守恒确定β衰变的次数. 3.半衰期(T ):放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间. 4.特征:只由核本身的因素所决定,而与原子所处的物理状态或化学状态无关. 5.规律:N =N 01()2 t T . 6.三种射线 射线 α射线 β射线 γ射线 物质微粒 氦核 42He 电子01e - 光子γ 带电情况 带正电(2e ) 带负电(-e ) 不带电 速度 约为110 c 接近c c 贯穿本领 小(空气中飞行几厘米) 中(穿透几毫米厚的铝板) 大(穿透几厘米厚的铅板) 电离作用 强 次 弱 四、核能 1.爱因斯坦质能方程:E =mc 2. 2.核能的计算 (1)若Δm 以千克为单位,则: ΔE =Δmc 2. (2)若Δm 以原子的质量单位u 为单位,则: ΔE =Δm ×931.5 MeV . 3.核能的获取途径 (1)重核裂变:例如 235 92U +10n →13654Xe +9038Sr +1010n (2)轻核聚变:例如 2 1H +31H →42He +10n 聚变的条件:物质应达到超高温(几百万度以上)状态,故聚变反应亦称热核反应. 二、考查衰变、裂变、聚变以及人工转变概念 ●例2 现有三个核反应: ①24 11Na →2412Mg +____; ②23592U +10n →14156Ba +9236Kr +____;③21H +31H →42He +____. 完成上述核反应方程,并判断下列说法正确的是( ) A .①是裂变,②是β衰变,③是聚变

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重要概念和规律 1.原子核式结构学说(卢瑟福) 实验基础α粒子散射实验——用放射源发出的α粒子穿过金箔,发现绝大多数α粒子按原方向前进,少数α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10-15~10-14m),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En(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hν=E初-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)α射线氦原子核流。v≈c/10。贯穿本领很小。电离作用很强。 (2)β射线高速电子流。v≈c。贯穿本领强,电离作用弱。 (3)γ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。 α衰变、β衰变、γ衰变(γ衰变是伴随着α衰变或β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α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,约里奥?

原子物理学答案

原子物理学答案

原子物理学习题解答 刘富义 编 临沂师范学院物理系 理论物理教研室 第一章 原子的基本状况 1.1 若卢瑟福散射用的α粒子是放射性物质镭' C 放射的, 其动能为6 7.6810?电子伏特。散射物质是原子序数79Z =的金 箔。试问散射角150ο θ=所对应的瞄准距离b 多大? 解:根据卢瑟福散射公式: 2 02 22 442K Mv ctg b b Ze Ze αθ πεπε== 得到: 21921501522 12619 079(1.6010) 3.97104(48.8510)(7.681010) Ze ctg ctg b K ο θαπεπ---??===??????米 式中2 12K Mv α =是α粒子的功能。 1.2已知散射角为θ的α粒子与散射核的最短距离为

2202 1 21 ()(1)4sin m Ze r Mv θ πε=+ ,试问上题α粒子与散射的 金原子核之间的最短距离m r 多大? 解:将 1.1题中各量代入 m r 的表达式,得: 2min 202 1 21()(1)4sin Ze r Mv θπε=+ 1929 619479(1.6010)1910(1)7.6810 1.6010sin 75ο --???=???+??? 143.0210-=?米 1.3 若用动能为1兆电子伏特的质子射向金箔。问质子与金箔。问质子与金箔原子核可能达到的最小距离多大?又问如果用同样能量的氘核(氘核带一个e +电荷而质量是质子的两倍,是氢的一种同位素的原子核)代替质子,其与金箔原子核的最小距离多大? 解:当入射粒子与靶核对心碰撞时,散射角为180ο 。当入 射粒子的动能全部转化为两粒子间的势能时,两粒子间的作用距离最小。 根据上面的分析可得: 22 0min 124p Ze Mv K r πε==,故有:2 min 04p Ze r K πε= 192 9 13 61979(1.6010)910 1.141010 1.6010 ---??=??=???米 由上式看出:min r 与入射粒子的质量无关,所以当用相同能量质量和相同电量得到核代替质子时,其与靶核的作用的最小距离仍为13 1.1410-?米。 1.4 钋放射的一种α粒子的速度为7 1.59710?米/秒,正面垂直

第四节 光学、原子物理

第四节光学、原子物理 一、知识结构 (一)光学 1. 2. 3.掌握光的折射规律及其应用;了解全反射的条件及临界角的计算,理解棱镜的作用原 4.明确透镜的成像原理和成像规律,能熟练应用三条特殊光线的作用和物像的对应关系 5. 6.掌握光的电磁学说的内容;明确不同电磁波产生的机理和各种射线的特点和作用。理 7.掌握光电效应规律,理解光电效应四个实验的结论,了解光的波粒二象性的含义。 (二) 1. 2. 3.掌握α、β、γ 4. 例1 下列成像中,能满足物像位置互换(即在成像处换上物体,则在原物体处一定成像)的是( ) A.平面镜成像 B. C.置于空气中的玻璃凸透镜成实像 D.置于空气中的玻璃凸透镜成虚像 【解析】由光路可逆原理,本题的正确选项是C 例2 在“测定玻璃的折射率”实验中,已画好玻璃砖界面两直线aa′与bb′后,不小心误将玻璃砖向上稍平移了一点,如下图左所示,若其它操作正确,则测得的折射率将 ( ) A.变大 B.变小 C.不变 D. 【解析】要解决本题,一是需要对测折射率的原理有透彻的理解,二是要善于画光路图。 设P1、P2、P3、P4是正确操作所得到的四枚大头针的位置,画出光路图后可知,即使玻璃砖向上平移一些,如上图右所示,实际的入射角没有改变。实际的折射光线是O1O′1,而

现在误把O 2O ′2作为折射光线,由于O 1O ′1平行于O 2O ′2,所以折射角没有改变,因此折射率不变。 例3 如右图所示,折射率为n =2的液面上有一点光源S , 发出一条光线,垂直地射到水平放置于液体中且距液面高度为h 的平面镜M 的O 点上,当平面镜绕垂直于纸面的轴O 以角速度ω 逆时针方向匀速转动时,液面上的观察者跟踪观察,发现液面上 有一光斑掠过,且光斑到P (1) (2)光斑在P 【解析】光线垂直于液面入射,平面镜水平放置时反射光线沿原路返回,平面镜绕O 逆时针方向转动时经平面镜的反射,光开始逆时针转动,液面上的观察者能得到由液面折射出去的光线,则看到液面上的光斑,从P 处向左再也看不到光斑,说明从平面镜反射P 点的光线在液面产生全反射,根据在P 处产生全反射条件得: ?90sin sin θ=n 1=2 1 sin θ=2 2,θ=45° (1)因为θ=45°,PA =OA =h ,t =ω8π=ω 8π -V =ω 8πh =π h ω8 (2)光斑转到P 位置的速度是由光线的伸长速度和光线的绕O 转动的线速度合成的,光 斑在P 位置的线速度为22ωh v =v 线/cos45°=22ωh/cos45°=4ωh 。 例4 如右图为查德威克发现中子的实验示意图,其中 ①为 ,② ,核反应方程 为 【解析】有关原子物理的题目每年高考都有题,但以选 择题和填空题为主,要求我们复习时注意有关的理论提出都是依据实验结果的,因此要注意 每个理论的实验依据 答案:中子流 质子流 94Be+ 42He 126C+ 10n (一)

高三物理第一轮复习单元练习十三 光学和原子物理(附答案)

物理学科第十三单元光学和原子物理 一、选择题 1.光由一种介质进入另一种不同介质() A、传播速度发生变化 B、频率发生变化 C、波长保持不变 D、频率和波长都发生变化 2.在光电效应中,用一束强度相同的紫光代 替黄光照射时() A、光电子的最大初动能不变 B、光电子的最大初动能增大 C、光电子的最大初动能减小 D、光电流增大 3.光从甲介质射入乙介质,由图可知() A、甲介质是光疏介质,乙是光密介质 B、入射角大于折射角 C、光在甲介质中的传播速度较小 D、若甲为空气,则乙的折射率为6/2 4.表面有油膜的透明玻璃片,当有阳光照射 时,可在玻璃片表面和边缘分别看到彩色 图样,这两种现象() A、都是色散现象 B、前者是干涉现象,后者是色散现象 C、都是干涉现象 D、前者是色散现象,后者是干涉现象 5.光在玻璃和空气的界面上发生全反射的条 件是() A、光从玻璃射到分界面上,入射角足够小 B、光从玻璃射到分界面上,入射角足够大 C、光从空气射到分界面上,入射角足够小 D、光从空气射到分界面上,入射角足够大6.一束光从空气射到折射率n=2的某种玻璃的表面,如图所示,i代表入射角,则下列说法中错误 ..的是() A、当i>π/4时会发生全反射现象 B、无论入射角i是多大,折射角r都不会 超过π/4 C、欲使折射角r=π/6,应以i=π/4 的角度入射 D、当入射角i=arctg2时,反射光线跟 折射光线恰好垂直 7.用强度和频率都相同的两束紫外线分别照射 到两种不同金属的表面上,均可发生光电效应,则下列说法中错误的是() A、两束紫外线光子总能量相同 B、从不同的金属表面逸出的光电子的最大初 动能相同 C、在单位时间内从不同的金属表面逸出的光 电子数相同 D、从不同的金属表面逸出的光电子的最大初 动能不同 8.在杨氏双缝干涉实验中,下列说法正确的是 () A、若将其中一缝挡住,则屏上条纹不变,只 是亮度减半 B、若将其中一缝挡住,则屏上无条纹出现 C、若将下方的缝挡住,则中央亮度的位置将 下移 D、分别用红蓝滤光片挡住,屏上观察不到条 纹 9.一束白光斜射水面而进入水中传播时,关于 红光和紫光的说法正确的是()

原子物理学期末考试试卷(E)参考答案

《原子物理学》期末考试试卷(E)参考答案 (共100分) 一.填空题(每小题3分,共21分) 1.7.16?10-3 ----(3分) 2.(1s2s)3S1(前面的组态可以不写)(1分); ?S=0(或?L=±1,或∑ i i l=奇?∑ i i l=偶)(1分); 亚稳(1分)。 ----(3分) 3.4;1;0,1,2 ;4;1,0;2,1。 ----(3分) 4.0.013nm (2分) , 8.8?106m?s-1(3分)。 ----(3分) 5.密立根(2分);电荷(1分)。 ----(3分) 6.氦核 2 4He;高速的电子;光子(波长很短的电磁波)。(各1分) ----(3分) 7.R aE =α32 ----(3分) 二.选择题(每小题3分, 共有27分) 1.D ----(3分) 2.C ----(3分) 3.D ----(3分) 4.C ----(3分) 5.A ----(3分) 6.D 提示: 钠原子589.0nm谱线在弱磁场下发生反常塞曼效应,其谱线不分裂为等间距的三条谱线,故这只可能是在强磁场中的帕邢—巴克效应。 ----(3分) 7.C ----(3分) 8.B ----(3分) 9.D ----(3分)

三.计算题(共5题, 共52分 ) 1.解: 氢原子处在基态时的朗德因子g =2,氢原子在不均匀磁场中受力为 z B z B z B Mg Z B f Z d d d d 221d d d d B B B μμμμ±=?±=-== (3分) 由 f =ma 得 a m B Z =±?μB d d 故原子束离开磁场时两束分量间的间隔为 s at m B Z d v =?=??? ? ? ?212 22 μB d d (2分) 式中的v 以氢原子在400K 时的最可几速率代之 m kT v 3= )m (56.010400 1038.131010927.03d d 3d d 232 232B 2 B =??????=?=??= --kT d z B kT md z B m s μμ (3分) 由于l =0, 所以氢原子的磁矩就是电子的自旋磁矩(核磁矩很小,在此可忽略), 故基态氢原子在不均匀磁场中发生偏转正好说明电子自旋磁矩的存在。 (2分) ----(10分) 2.解:由瞄准距离公式:b = 22a ctg θ及a = 2 1204z z e E πε得: b = 20012*79 **30246e ctg MeV πε= 3.284*10-5nm. (5分) 22 22 ()()(cot )22 (60)cot 30 3:1(90)cot 45 a N Nnt Nnt b Nnt N N θ σθπθπ?=?==?==? (5分) 3.对于Al 原子基态是2P 1/2:L= 1,S = 1/2,J = 1/2 (1分) 它的轨道角动量大小: L = = (3分) 它的自旋角动量大小: S = = 2 (3分) 它的总角动量大小: J = = 2 (3分) 4.(1)铍原子基态的电子组态是2s2s ,按L -S 耦合可形成的原子态: 对于 2s2s 态,根据泡利原理,1l = 0,2l = 0,S = 0 则J = 0形成的原子态:10S ; (3分) (2)当电子组态为2s2p 时:1l = 0,2l = 1,S = 0,1 S = 0, 则J = 1,原子组态为:11P ; S = 1, 则J = 0,1,2,原子组态为:30P ,31P ,32P ; (3分) (3)当电子组态为2s3s 时,1l = 0,2l = 0,S = 0,1 则J = 0,1,原子组态为:10S ,31S 。 (3分) 从这些原子态向低能态跃迁时,可以产生5条光谱线。 (3分)

光学原子物理习题解答

光学习题答案 第一章:光的干涉 1、 在杨氏双缝实验中,设两缝之间的距离为0.2mm ,在距双缝1m 远的屏上观察干涉 条纹,若入射光是波长为400nm 至760nm 的白光,问屏上离零级明纹20mm 处,哪些波长的光最大限度地加强? 解:已知:0.2d mm =, 1D m =, 20l mm = 依公式: 五种波长的光在所给观察点最大限度地加强。 2、 在图示的双缝干涉实验中,若用薄玻璃片(折射率1 1.4n =)覆盖缝S 1 ,用同样厚 度的玻璃片(但折射率2 1.7n =)覆盖缝S 2 ,将使屏上原来未放玻璃时的中央明条纹所在处O 变为第五级明纹,设单色波长480nm λ=,求玻璃片的厚度d (可认为光线垂直穿过玻璃片) 34104000104009444.485007571.46666.7d l k D d k l mm nm D k nm k nm k nm k nm k nm δλ λλλλλλ-==∴==?===========11111故: o d

屏 O 解:原来,210r r δ=-= 覆盖玻璃后, 2211218 21 ()()5()558.010r n d d r n d d n n d d m n n δλ λ λ-=+--+-=∴-== =?- 3、在双缝干涉实验中,单色光源S 0到两缝S 1和S 2的距离分别为12l l 和,并且123l l λ=-,λ为入射光的波长,双缝之间的距离为d ,双缝到屏幕的距离为D ,如图,求: (1) 零级明纹到屏幕中央O 点的距离。 (2) 相邻明条纹的距离。 解:(1)如图,设0p 为零级明纹中心,则: 21022112112021()()03()/3/r r d p o D l r l r r r l l p o D r r d D d λ λ-≈+-+=∴-=-==-= (2)在屏上距0点为x 处, 光程差 /3dx D δλ≈- 明纹条件 (1,2,3)k k δλ=± = (3)/k x k D d λλ=±+ 在此处令K=0,即为(1)的结果, 相邻明条纹间距1/k k x x x D d λ+?=-= 4、白光垂直照射到空气中一厚度为43.810e nm =?的肥皂泡上,肥皂膜的折射率 1.33n =,在可见光范围内44(4.0107.610)?-?,那些波长的光在反射中增强? 解:若光在反射中增强,则其波长应满足条件 1 2(1,2,)2 ne k k λλ+= =

最新光学原子物理

光学原子物理

智慧点亮人生——走过高三的体悟 学生在温馨、舒适、亲切、向上的环境中学习生活,力求让班级的每一名学生和教师在愉悦的环境中最大的释放自己的聪明才智;“如果学生生活在批评中,他便学会谴责;如果学生生活在敌视中,他便会好斗;如果学生生活在恐惧中,他便会忧心忡忡;如果学生生活在鼓励中,他便学会自信;如果学生生活在受欢迎的环境里,他便学会钟爱别人;如果学生生活在友谊中,他便会觉得生活在一个多么美好的世界里。”是我的教育理念. “赏识学生,严格管理”,是我的工作思路。在进行班级管理的过程中我思考什么样的师生关系是能最大发挥教育功效的,对合作型的师生关系我有深刻的体会;利用班会我和学生沟通,教师和学生的关系是合作关系,合作的前提是——互相欣赏;我在进行管理学生的过程中,一直挖掘学生的优点,但不回避缺点。例如,班级的刘勤谭在我接受班级时,他错误不断,并和老师有很大的抵触情绪。在和他进行过几次交流后,效果很不好;我经过思考后,在很多情况下,谈到刘勤谭,是个聪明的孩子,在班集体劳动中很积极;他发现老师是欣赏他的,在遇到问题时老师在对他严格管理时,他也能欣然接受,并做的很好,有时让老师很感动。我们工作的对象是人,是活生生的、富有个性的学生。作为班主任,要树立以人为本,以学生为本的思想,建立合作型的关系,引导学生做自己生命的主人,做社会的人。要以开放的心态和包容的气度正确对待那些具有鲜明个性的学生,要以博大的爱心和崇高的师德尊重、爱护、关心和引导学生。班主任的工作方式不仅诉诸于行为,而更多地诉诸情感与心理。 师生、生生间的真情是建设良好班级的前提条件。通过谈心与学生真情交流,共同探讨班级问题,一个人出了问题,其他同学都会伸出援手,帮助解决,班级的凝聚力增强了,成为真正的一家人;同学们有了主人翁意识,愿意为这个班付出. 学生到学校接受教育,这不仅仅指学习文化知识,还应该包括学习做人的道理,学习今后再学习、再发展的本领;学生是班级的主体,班级应是学生锻炼各种能力的舞台,而班主任则应是这舞台的顾问、向导。在班级管理方式上,我把班主任管理与学生自我管理有机结合起来,既充分发挥班主任的主导作用,又特别重视学生的主体能动性。在班级管理制度的建设上,坚持班主任把握方向的前提下,使学生逐步学会自我管理,成为班级管理的主人。为了将学生推向舞台,我与学生一起设定众多的岗位,例如,在进入高三后,班级根据需要设立“综合素质管理员”,根据大家的推荐和自我推荐,宋

光学原子物理

光学原子物理 光的反射和折射 1. 光的直线传播,本影和半影。 ? 2.光的反射、反射定律、平面镜成像的作图法。* ? 3.光的折射、折射定律、折射率、全反射和临界角。* ? 4.光导纤维。 ? 5.棱镜、光的色散。 光的直线传播 ? 光的直线传播---同一种均匀介质中宏观上沿直线传播(不考虑光的衍射)。 ? 本影---光线完全照射不到的区域。 ? 半影---部分光线照射不到的区域。 光的反射 ? 光的反射---光照射到物体表面的时候,总有一部分光被反射回去的现象。 ? 反射定律---三线共面、法线居中、反射角等于入射角(传播方向一定变化,传播速度一定不变)。 ? 平面镜成像的作图法---利用光的反射定律,虚像和物体关于平面镜为对称。 光的折射 ? 光的折射---光从一种介质进入另一种介质中时,传播方向通常发生改变的现象(垂直入射除外) ? 折射定律---三线共面、法线居中; 垂直入射时,折射角等于入射角等于0度。 斜射时,入射角的正弦与折射角的正弦成正比。 ? 折射率---光从真空中射入介质中时,入射角的正弦与折射角的正弦的比值,叫这种介质的折射率。 ? 计算:介质 真空 λλ= ==v c r i n sin sin 全反射 ? 全反射---光从光密质(n 大的)射入光疏质(n 小的)时,光全部反射(没有折射)的现象。 ? 条件---(1)光从密质进入疏质;(2)入射角 i 大于临界角C 。 ? 临界角---刚好发生全反射时的入射角,此时折射角等于90度。 ? 计算---真空 介质λλarcsin arcsin n 1arcsin C ===c v ? 应用---蜃景、光导纤维。 光的色散 ? 全反射棱镜---截面为等腰直角三角形的棱镜。 ? 光的色散---原因棱镜材料对不同色光的的折射率不同。对红光的折射率最小---偏折较少; 对紫光的折射率最大---偏折较多。 红橙黄绿蓝靛紫七色光的频率越来越大。 光的波动性和微粒性

(完整版)原子物理学练习题及答案

填空题 1、在正电子与负电子形成的电子偶素中,正电子与负电子绕它们共同的质心的运动,在n = 2的状态, 电子绕质心的轨道半径等于 nm 。 2、氢原子的质量约为____________________ MeV/c 2。 3、一原子质量单位定义为 原子质量的 。 4、电子与室温下氢原子相碰撞,欲使氢原子激发,电子的动能至少为 eV 。 5、电子电荷的精确测定首先是由________________完成的。特别重要的是他还发现了_______ 是量子化的。 6、氢原子 n=2,n φ =1与H + e 离子n=?3,?n φ?=?2?的轨道的半长轴之比a H /a He ?=____,半短 轴之比b H /b He =__ ___。 7、玻尔第一轨道半径是0.5291010-?m,则氢原子n=3时电子轨道的半长轴a=_____,半短轴 b?有____个值,?分别是_____?, ??, . 8、 由估算得原子核大小的数量级是_____m,将此结果与原子大小数量级? m 相比, 可以说明__________________ . 9、提出电子自旋概念的主要实验事实是-----------------------------------------------------------------------------和_________________________________-。 10、钾原子的电离电势是4.34V ,其主线系最短波长为 nm 。 11、锂原子(Z =3)基线系(柏格曼系)的第一条谱线的光子能量约为 eV (仅需两位有效数字)。 12、考虑精细结构,形成锂原子第二辅线系谱线的跃迁过程用原子态符号表示应为——————————————————————————————————————————————。 13、如果考虑自旋, 但不考虑轨道-自旋耦合, 碱金属原子状态应该用量子数———————————— 表示,轨道角动量确定后, 能级的简并度为 。 14、32P 3/2→22S 1/2 与32P 1/2→22S 1/2跃迁, 产生了锂原子的____线系的第___条谱线的双线。 15、三次电离铍(Z =4)的第一玻尔轨道半径为 ,在该轨道上电子的线速度为 。 16、对于氢原子的32D 3/2能级,考虑相对论效应及自旋-轨道相互作用后造成的能量移动与电子动能及电子与核静电相互作用能之和的比约为 。 17、钾原子基态是4s,它的四个谱线系的线系限的光谱项符号,按波数由大到小的次序分别 是______,______,_____,______. (不考虑精细结构,用符号表示). 18、钾原子基态是4S ,它的主线系和柏格曼线系线系限的符号分别是 _________和 __ 。 19、按测不准关系,位置和动量的不确定量 ?x,x p ? 之间的关系为_____ 。 20、按测不准关系,位置和动量的不确定量 ?E,t ? 之间的关系为_____ 。 21、已知He 原子1P 1→1S 0跃迁的光谱线在磁场中分裂为三条光谱线。若其波数间距为?~v ,

第四部分: 光学、原子物理

第四部分:光学、原子物理 一、知识结构 (一)光学 1.懂得光的直线传播的性质,并能据此解释有关的自然现象。 2.掌握平面镜成像的特点,并利用它解决实际问题。 3.掌握光的折射规律及其应用;了解全反射的条件及临界角的计算,理解棱镜的作用原理。 4.明确透镜的成像原理和成像规律,能熟练应用三条特殊光线的作用和物像的对应关系作图,正确理解放大率的概念和光路可逆的问题。注意光斑和像的区别和联系。 5.了解光的干涉现象和光的衍射现象及加强、减弱的条件。 6.掌握光的电磁学说的内容;明确不同电磁波产生的机理和各种射线的特点和作用。理解光谱的概念和光谱分析的原理。 7.掌握光电效应规律,理解光电效应四个实验的结论,了解光的波粒二象性的含义。 (二)原子物理 1.掌握卢瑟福核式结构模型及其意义。 2.了解玻尔的三个量子化假设。 3.掌握α、β、γ射线的本质和本领。 4.了解放射性元素的半衰期及其应用。 二、例题解析 例1 下列成像中,能满足物像位置互换(即在成像处换上物体,则在原物体处一定成像)的是( ) A.平面镜成像 B.置于空气中的玻璃凹透镜成像 C.置于空气中的玻璃凸透镜成实像 D.置于空气中的玻璃凸透镜成虚像 【解析】由光路可逆原理,本题的正确选项是C 例2 在“测定玻璃的折射率”实验中,已画好玻璃砖界面两直线aa′与bb′后,不小心误将玻璃砖向上稍平移了一点,如下图左所示,若其它操作正确,则测得的折射率将 ( ) A.变大 B.变小 C.不变 D.变大、变小均有可能 【解析】要解决本题,一是需要对测折射率的原理有透彻的理解,二是要善于画光路图。 设P1、P2、P3、P4是正确操作所得到的四枚大头针的位置,画出光路图后可知,即使玻璃砖向上平移一些,如上图右所示,实际的入射角没有改变。实际的折射光线是O1O′1,而现在误把O2O′2作为折射光线,由于O1O′1平行于O2O′2,所以折射角没有改变,因此折射率不变。

原子物理学习题答案(褚圣麟)很详细

1.原子的基本状况 1.1解:根据卢瑟福散射公式: 2 02 22 442K Mv ctg b b Ze Ze αθ πεπε== 得到: 21921501522 12619079(1.6010) 3.97104(48.8510)(7.681010) Ze ctg ctg b K ο θαπεπ---??===??????米 式中2 12K Mv α=是α粒子的功能。 1.2已知散射角为θ的α粒子与散射核的最短距离为 2202 1 21 ()(1)4sin m Ze r Mv θ πε=+ , 试问上题α粒子与散射的金原子核之间的最短距离m r 多大? 解:将1.1题中各量代入m r 的表达式,得:2min 202 1 21 ()(1)4sin Ze r Mv θπε=+ 1929 619479(1.6010)1910(1)7.6810 1.6010sin 75ο --???=???+???14 3.0210-=?米 1.3 若用动能为1兆电子伏特的质子射向金箔。问质子与金箔。问质子与金箔原子核可能达到的最 解:当入射粒子与靶核对心碰撞时,散射角为180ο。当入射粒子的动能全部转化为两粒子间的势能时,两粒子间的作用距离最小。 根据上面的分析可得: 22 0min 124p Ze Mv K r πε==,故有:2min 04p Ze r K πε= 1929 13 619 79(1.6010)910 1.141010 1.6010 ---??=??=???米

由上式看出:min r 与入射粒子的质量无关,所以当用相同能量质量和相同电量得到核代替质子时,其与靶核的作用的最小距离仍为131.1410-?米。 1.7能量为3.5兆电子伏特的细α粒子束射到单位面积上质量为22/1005.1米公斤-?的银箔上,α粒 解:设靶厚度为't 。非垂直入射时引起α粒子在靶物质中通过的距离不再是靶物质的厚度't ,而是ο60sin /'t t =,如图1-1所示。 因为散射到θ与θθd +之间Ωd 立体 角内的粒子数dn 与总入射粒子数n 的比为: dn Ntd n σ= (1) 而σd 为:2 sin ) ()41 (4 2 2 22 0θ πεσΩ=d Mv ze d (2) 把(2)式代入(1)式,得: 2 sin )()41(4 22220θπεΩ =d Mv ze Nt n dn (3) 式中立体角元0'0'220,3/260sin /,/====Ωθt t t L ds d N 为原子密度。'Nt 为单位面上的原子数,10')/(/-==N A m Nt Ag Ag ηη,其中η是单位面积式上的质量;Ag m 是银原子的质量;Ag A 是银原子的原子量;0N 是阿佛加德罗常数。 将各量代入(3)式,得: 2 sin )()41(324 22 22 00θπεηΩ=d Mv ze A N n dn Ag 由此,得:Z=47

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