選修3-5近代物理復(fù)習(xí)ppt課件

.,光子的波粒二象性,粒子性,波動(dòng)性,（具有能量）,（具有頻率）,（具有動(dòng)量）,光子的波動(dòng)性二者通過(guò)h來(lái)聯(lián)系,推廣：,實(shí)物粒子也具有波粒二象性(電子束衍射）,（具有波長(zhǎng)，波長(zhǎng)越長(zhǎng)，波動(dòng)性越明顯）,不確定性關(guān)系：,光電效應(yīng)(愛(ài)因斯坦，提出光子說(shuō)）康普頓效應(yīng),光的干涉光的衍射,普朗克在研究黑體熱輻射問(wèn)題中提出了能量子假說(shuō)，認(rèn)為微觀粒子的能量是量子化的。,.,一.光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律,（1）存在飽和電流,(2)存在遏止電壓和截止頻率,(3)具有瞬時(shí)性,.,照射光,強(qiáng)度,頻率,每秒鐘光源發(fā)射的光子數(shù),每秒鐘逸出的光電子數(shù),光電流大小,每個(gè)光子的能量,每個(gè)光電子的最大初動(dòng)能,遏止電壓,.,光電效應(yīng)方程的圖像：外加電壓和光電流的關(guān)系（同種金屬）光子數(shù)影響飽和電流光的頻率影響遏止電壓,.,2、最大初出動(dòng)能-入射光頻率：Ekm-圖像,-W0,c,V,.,解題的核心是由光電效應(yīng)方程結(jié)合動(dòng)能與靜電力做功的關(guān)系Ek=eUc寫(xiě)出學(xué)生熟悉的形式Uc=（藍(lán)字兩個(gè)變量）,Uc圖象是一條斜率為的直線,遏止電壓Uc=0對(duì)應(yīng)的頻率就是截止頻率c,.,第十八章原子結(jié)構(gòu),學(xué)習(xí)線索如下展開(kāi)：,原子中正負(fù)電荷分布的研究,湯姆孫的原子模型,盧瑟福提出新的假設(shè)（核式結(jié)構(gòu)模型）,被粒子散射實(shí)驗(yàn)否定,氫原子光譜,波爾的原子結(jié)構(gòu)模型,.,.,實(shí)驗(yàn)結(jié)果：,（1）絕大多數(shù)粒子穿過(guò)金箔后,基本上仍沿原來(lái)方向前進(jìn)。,（2）少數(shù)粒子（約占八千分之一）發(fā)生了大角度的偏轉(zhuǎn),偏轉(zhuǎn)的角度甚至大于90，也就是說(shuō)它們幾乎被“撞了回來(lái)”,.,原子的核式結(jié)構(gòu)的提出,在原子的中心有一個(gè)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(fù)電的電子在核外空間繞著核運(yùn)動(dòng),.,二、玻爾的原子模型,原子只能處于一系列不連續(xù)的能量狀態(tài)中，這些狀態(tài)稱為定態(tài)。,原子不同能量狀態(tài)跟電子沿不同軌道繞核運(yùn)動(dòng)相對(duì)應(yīng)。因定態(tài)不連續(xù)，所以電子可能軌道分布也是不連續(xù)的。,原子從一種定態(tài)躍遷到另一定態(tài)時(shí),要輻射（或吸收）一定頻率的光子,光子能量等于兩定態(tài)的能量差。,.,玻爾從上述假設(shè)出發(fā)，利用庫(kù)侖定律和牛頓運(yùn)動(dòng)定律，計(jì)算出了氫的電子可能的軌道半徑和對(duì)應(yīng)的能量,氫原子能級(jí),三、玻爾理論對(duì)氫光譜的解釋,.,2使原子激發(fā)的兩種粒子一光子與實(shí)物粒子(1)原子若是吸收光子的能量而被激發(fā)，其光子的能量必須等于兩能級(jí)的能量差，否則不被吸收，不存在激發(fā)到n能級(jí)時(shí)能量有余，而激發(fā)到n+1時(shí)能量不足，則可激發(fā)到n能級(jí)的問(wèn)題(2)原子還可吸收外來(lái)實(shí)物粒子(例如自由電子)的能量而被激發(fā)，由于實(shí)物粒子的動(dòng)能可全部或部分地被原子吸收，所以只要入射粒子的能量大于或等于兩能級(jí)的能量差值(E=En-Ek)，均可使原子發(fā)生能級(jí)躍遷（3）電離：無(wú)論光子還是實(shí)物粒子，只要大于等于電離能即可。,.,.,如圖所示,氫原子從n2的某一能級(jí)躍遷到n=2的能級(jí),輻射出能量為2.55eV的光子.問(wèn)最少要給基態(tài)的氫原子提供多少電子伏的能量,才能使它輻射上述能量的光子?請(qǐng)?jiān)趫D中畫(huà)出獲得該能量后的氫原子可能的輻射躍遷圖.,答案：12.75eV,.,第十九章原子核的組成,天然放射現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)，使人們認(rèn)識(shí)到原子核具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)，可以再分。,.,二.衰變?cè)瓌t：,（1）衰變:,（2）衰變:,（3）衰變:伴隨射線或射線產(chǎn)生.,三、半衰期,一、天然放射性衰變：,質(zhì)量數(shù)守恒，電荷數(shù)守恒。,實(shí)質(zhì)是原子核內(nèi)一個(gè)中子變成一個(gè)質(zhì)子和一個(gè)電子。,.,2半衰期的物理意義,半衰期反映了大量原子核衰變的快慢，這種快慢由原子核自身的因素決定，跟原子所處的物理狀態(tài)或化學(xué)狀態(tài)無(wú)關(guān)。,半衰期是放射性元素原子核有50發(fā)生衰變所需要的時(shí)間，這是一種統(tǒng)計(jì)規(guī)律，是對(duì)大量的原子核衰變規(guī)律的總結(jié)，對(duì)單個(gè)或少數(shù)原子核是沒(méi)有意義的。,.,盧瑟福發(fā)現(xiàn)質(zhì)子:用粒子轟出氮原子產(chǎn)生氧的同位素，方程：147N十42He=1780+11H這是第一次實(shí)現(xiàn)原子核的人工轉(zhuǎn)變：用粒子、質(zhì)子、中子甚至光子去轟擊原子核都可實(shí)現(xiàn)原子核的轉(zhuǎn)變，通過(guò)這種方式可以研究原子核的結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)和制造新元素。,原子核人工轉(zhuǎn)變,.,放射性同位素：有些元素的同位素具有放射性1934年約里奧一居里夫婦發(fā)現(xiàn)經(jīng)過(guò)粒子轟擊的鋁片中會(huì)有放射性3015P，即：42He+2713Al=3015P+10n3015P=3014Si+01e自然界里沒(méi)有天然的3015P,它是通過(guò)核反應(yīng)生成的人工放射性同位素。人工放射性的優(yōu)點(diǎn)：半衰期短，容易控制。,放射性同位素的應(yīng)用與防止教學(xué)1利用放射性同位素的射線(1)r射線探傷儀可檢查金屬內(nèi)部的損傷，其依據(jù)是r射線有很強(qiáng)的貫穿本領(lǐng)。(2)a射線帶電能最大，可使放射源周圍的空氣電離變成導(dǎo)電氣體從而消除靜電積累。(3)放射線能引起生物體內(nèi)的DNA的突變，這種作用可以應(yīng)用在放射線育種，放射線滅害蟲(chóng)，放射作用保存食品以及醫(yī)療學(xué)上的“放療”等。(4)做“放射性標(biāo)記”的放射性同位素就是示蹤原子。2污染與防止放射線對(duì)人體組織的破壞作用是對(duì)細(xì)胞核的破壞，使用放射性同位素必須注意人身安全，同時(shí)要防止放射性物質(zhì)對(duì)空氣、水源、用具等的污染。,.,結(jié)合能并不是由于核子結(jié)合成原子核而具有的能量，而是為把核子分開(kāi)而需要的能量。這個(gè)能量巨大，如何求出這個(gè)能量？應(yīng)用質(zhì)能方程和質(zhì)量虧損的概念，教學(xué)中應(yīng)注意一定的質(zhì)量m和一定的能量mc2相對(duì)應(yīng)的觀點(diǎn),以及原子核在變化時(shí)，其變化前后總質(zhì)量是不同的，這種質(zhì)量的差異對(duì)應(yīng)的就是核反應(yīng)中所吸收或釋放的能量。,結(jié)合能原子核越大，它的結(jié)合能越高比結(jié)合能比核能越大，表示原子核中核子結(jié)合得越牢固，原子核越穩(wěn)定質(zhì)量虧損E=mc2核能E=mc2,原子核反應(yīng)中的質(zhì)量虧損并不破壞質(zhì)量守恒定律，在核能例題的計(jì)算中，要讓學(xué)生體會(huì)這一點(diǎn)，訓(xùn)練單位換算，原子質(zhì)量單位和千克的關(guān)系，焦耳和電子伏的關(guān)系。,核力和結(jié)合能,.,寫(xiě)出核反應(yīng)方程計(jì)算質(zhì)量虧損m根據(jù)質(zhì)能方程E=mC2計(jì)算核能。注意質(zhì)量單位取kg和u的不同，若以原子質(zhì)量（u）為單位，可直接用E=m(u)931.5MeV.原子核的結(jié)合能=核子的平均結(jié)合能核子數(shù),核能的計(jì)算步驟,.,第6節(jié)重核的裂變,核裂變：通過(guò)事例分析，可以讓學(xué)生總結(jié)出裂變的幾個(gè)特點(diǎn)：裂變過(guò)程中能放出巨大的能量。裂變的同時(shí)能放出23個(gè)(或更多個(gè))中子。裂變的產(chǎn)物不是唯一的。注意：裂變反應(yīng)的依據(jù)是實(shí)驗(yàn)事實(shí)，不能僅憑反應(yīng)前后質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒，杜撰各裂變反應(yīng)。重核裂變的機(jī)制，不做說(shuō)明。鏈?zhǔn)椒磻?yīng)：應(yīng)該讓學(xué)生了解，維持鏈?zhǔn)椒磻?yīng)要有一定的條件。要維持鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，就要減少裂變物質(zhì)中的雜質(zhì)，還要增大裂變物質(zhì)的體積。這就引入了臨界體積的概念。核反應(yīng)堆(可控鏈?zhǔn)椒磻?yīng))：核反應(yīng)堆是可控的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)裝置，它能使核能平穩(wěn)釋放。核反應(yīng)堆主要由核燃料、減速劑、控制調(diào)節(jié)系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)和防護(hù)層組成。核燃料是由天然鈾或濃縮鈾制成的鈾棒。核反應(yīng)堆的教學(xué)，著重讓學(xué)生了解用人工方法控制鏈?zhǔn)椒磻?yīng)速度的原理，了解減速劑和控制棒的作用。核電站的教學(xué)：讓學(xué)生了解目前所有正式運(yùn)行的核電站都是應(yīng)用裂變發(fā)電的。應(yīng)該適當(dāng)介紹世界上各發(fā)達(dá)國(guó)家以及一些發(fā)展中國(guó)家和地區(qū)在核能發(fā)電上取得的進(jìn)展，介紹我國(guó)正在建設(shè)中的廣東大亞灣和浙江秦山核電站的有關(guān)情況，指明發(fā)展核電以適應(yīng)對(duì)能源日益增長(zhǎng)的需要，是一種必然的趨勢(shì)。,.,關(guān)于光電效應(yīng)下述說(shuō)法中正確的是()A、光電子的最大初動(dòng)能隨著入射光的強(qiáng)度增大而增大B、只要入射光的強(qiáng)度足夠強(qiáng)，照射時(shí)間足夠長(zhǎng)，就一定能產(chǎn)生光電效應(yīng)C、在光電效應(yīng)中，飽和光電流的大小與入射光的頻率無(wú)關(guān)D、任何一種金屬都有一個(gè)極限頻率，低于這個(gè)頻率的光不能發(fā)生光電效應(yīng)答案：D,.,當(dāng)某種單色光照射到金屬表面時(shí)，金屬表面有光電子逸出如果光的強(qiáng)度減弱，頻率不變，則：()A光的強(qiáng)度減弱到某一最低數(shù)值時(shí)，就沒(méi)有光電子逸出B單位時(shí)間內(nèi)逸出的光電子數(shù)減少C逸出光電子的最大初動(dòng)能減小D單位時(shí)間內(nèi)逸出的光電子數(shù)和光電子的最大初動(dòng)能都要減小,B,.,用某種單色光照射某種金屬表面，發(fā)生光電效應(yīng)，現(xiàn)將該單色光的光強(qiáng)減弱，則（）A光電子的最大初動(dòng)能不變B光電子的最大初動(dòng)能減少C單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的光電子數(shù)減少D可能不發(fā)生光電效應(yīng),AC,.,在光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)用光子能量E3.1eV的單色光照射陰極K時(shí)，(如圖)，產(chǎn)生少量電流.若K極接正，A極接負(fù)，當(dāng)兩極間電壓為0.9V時(shí)，光電流恰好截止.那么當(dāng)A極接正，K極接負(fù)，電壓仍為0.9V的時(shí)光電子到達(dá)A極的最大動(dòng)能Ek2eV，此金屬的逸出功WeV.,解：打出的光電子具有初動(dòng)能，若A、K間加上反向電壓時(shí)，電場(chǎng)力做負(fù)功，當(dāng)EK=eU反光電流恰好截止.,EK1=0.9eV,由EK1=E-W逸出功W=E-EK1=2.2eV,若A、K間加上正向電壓時(shí)，電場(chǎng)力做正功，光電子到達(dá)A極的最大動(dòng)能為：,Ek2EK1+eU=0.9+0.9=1.8eV,1.8,2.2,.,如圖，當(dāng)電鍵S斷開(kāi)時(shí)，用光子能量為2.5eV的一束光照射陰極K，發(fā)現(xiàn)電流表讀數(shù)不為零。合上電鍵，調(diào)節(jié)滑線變阻器，發(fā)現(xiàn)當(dāng)電壓表讀數(shù)小于0.60V時(shí)，電流表讀數(shù)仍不為零；當(dāng)電壓表讀數(shù)大于或等于0.60V時(shí)，電流表讀數(shù)為零。由此可知陰極材料的逸出功為（）A1.9eVB0.6eVC2.5eVD3.1eV,解析：電流表讀數(shù)剛好為零，說(shuō)明剛好沒(méi)有光電子能夠到達(dá)陽(yáng)極。根據(jù)動(dòng)能定理，光電子的最大初動(dòng)能剛好為0.6eV。由Ek=h-W0可知W0=1.9eV。選A。,A,.,如圖所示，陰極K用極限波長(zhǎng)0=0.66m的金屬銫制成的，用波長(zhǎng)=0.5m的綠光照射陰極K，調(diào)整兩個(gè)極板電壓.當(dāng)A板電壓比陰極高出2.5V時(shí)，光電流達(dá)到飽和，電流表示數(shù)為0.64A，求：,（1）每秒鐘陰極發(fā)射的光電子數(shù)和光電子飛出陰極時(shí)的最大初動(dòng)能；（2）如果把照射陰極的單色光的光強(qiáng)增為原來(lái)的2倍，每秒鐘陰極發(fā)射的光電子數(shù)和光電子飛出陰極的最大初動(dòng)能.,.,四、原子能級(jí)躍遷問(wèn)題,/躍遷時(shí)電子動(dòng)能、原子電勢(shì)能與原子能量的變化當(dāng)軌道半徑減小時(shí)，庫(kù)侖引力做正功，原子的電勢(shì)能Ep減小，電子動(dòng)能增大，原子能量減小反之，軌道半徑增大時(shí)，原子電勢(shì)能增大，電子動(dòng)能減小，原子能量增大,.,處于基態(tài)的一群氫原子受某種單色光的照射時(shí)，只發(fā)射波長(zhǎng)為1、2、3的三種單色光，且123，則照射光的波長(zhǎng)為（）A.1B.1+2+3C.D.,C,.,如圖所示，是氫原子四個(gè)能級(jí)的示意圖。當(dāng)氫原子從n=4的能級(jí)躍遷到n=3的能級(jí)時(shí)，輻射出光子a，當(dāng)氫原子從n=3的能級(jí)躍遷到n=2的能級(jí)時(shí)，輻射出光子b,則以下判斷正確的是,A.在真空中光子a的波長(zhǎng)大于光子b的波長(zhǎng)B.光子a可使氫原子從n2躍遷到n=3的能級(jí)C.光子b可使處于n=3能級(jí)的氫原子電離D.一群處于n=3能級(jí)上的氫原子向能低級(jí)躍遷時(shí)最多產(chǎn)生6種譜線,AC,.,如圖所示為氫原子的能級(jí)示意圖，一群氫原子處于n=3的激發(fā)態(tài)，在向較低能級(jí)躍遷的過(guò)程中向外發(fā)出光子，用這些光照射逸出功為2.49eV的金屬鈉，下列說(shuō)法中正確的是（）,A從n=3的激發(fā)態(tài)躍遷到n=2的激發(fā)態(tài)時(shí)所發(fā)出的光的波長(zhǎng)最短B這群氫原子能發(fā)出3種頻率不同的光，且均能使金屬鈉發(fā)生光電效應(yīng)C金屬鈉表面所發(fā)出的光電子的初動(dòng)能最大值為9.60eVD從n=3的激發(fā)態(tài)躍遷到基態(tài)時(shí)所發(fā)出的光能使金屬鈉發(fā)生光電效應(yīng)，且使光電子獲得最大初動(dòng)能,CD,.,1：經(jīng)過(guò)一系列衰變和衰變后，可以變成穩(wěn)定的元素鉛206，問(wèn)這一過(guò)程衰變和衰變次數(shù)？,解：設(shè)經(jīng)過(guò)x次衰變，y次衰變,2382064x,92=82+2x-y,x8y6,8次衰變，6次衰變,.,2釙210經(jīng)衰變成穩(wěn)定的鉛，其半衰期為138天，質(zhì)量為64g的釙210，