光學及原子物理

1、光學及原子物理講稿1折射定律 (1)內(nèi)容：如圖3所示，折射光線與入射光線、法線處在同一平面內(nèi)，折射光線與入射光線分別位于法線的兩側(cè)；入射角的正弦與折射角的正弦成正比(2)表達式：n. 圖3(3)在光的折射現(xiàn)象中，光路是可逆的2折射率(1)折射率是一個反映介質(zhì)的光學性質(zhì)的物理量(2)定義式：n.(3)計算公式：n，因為v<c，所以任何介質(zhì)的折射率都大于1.(4)當光從真空(或空氣)射入某種介質(zhì)時，入射角大于折射角；當光由介質(zhì)射入真空(或空氣)時，入射角小于折射角3全反射現(xiàn)象(1)條件：光從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)入射角大于或等于臨界角(2)現(xiàn)象：折射光完全消失，只剩下反射光4臨界角：折射角等于

2、90°時的入射角，用C表示，sin C.5光的色散(1)光的色散現(xiàn)象：含有多種顏色的光被分解為單色光的現(xiàn)象(2)光譜：含有多種顏色的光被分解后，各種色光按其波長的有序排列(3)光的色散現(xiàn)象說明：白光為復色光；同一介質(zhì)對不同色光的折射率不同，頻率越大的色光折射率越大；不同色光在同一介質(zhì)中的傳播速度不同，波長越短，波速越慢(4)棱鏡含義：截面是三角形的玻璃儀器，可以使光發(fā)生色散，白光的色散表明各色光在同一介質(zhì)中的折射率不同三棱鏡對光線的作用：改變光的傳播方向，使復色光發(fā)生色散.考點一折射定律的理解與應用1折射率由介質(zhì)本身性質(zhì)決定，與入射角的大小無關(guān)2折射率與介質(zhì)的密度沒有關(guān)系，光密介質(zhì)不

3、是指密度大的介質(zhì)3同一種介質(zhì)中，頻率越大的色光折射率越大，傳播速度越小4公式n中，不論是光從真空射入介質(zhì)，還是從介質(zhì)射入真空，1總是真空中的光線與法線間的夾角，2總是介質(zhì)中的光線與法線間的夾角例1一半圓柱形透明物體橫截面如圖4所示，底面AOB鍍銀，O表示半圓截面的圓心一束光線在橫截面內(nèi)從M點入射，經(jīng)過AB面反射后從N點射出已知光線在M點的入射角為30°，MOA60°，NOB30°.求：(1)光線在M點的折射角；圖4(2)透明物體的折射率解析(1)如圖所示，透明物體內(nèi)部的光路為折線MPN，Q、M點相對于底面EF對稱，Q、P和N三點共線設(shè)在M點處，光的入射角為i，折射

4、角為r，OMQ，PNF.根據(jù)題意有30°由幾何關(guān)系得，PNOPQOr，于是r60°且r由式得r15°(2)根據(jù)折射率公式有sin insin r由式得n1.932.答案(1)15°(2)或1.9321光的干涉(1)定義兩列頻率相同、振動情況相同的光波相疊加，某些區(qū)域振動加強，某些區(qū)域振動減弱，并且加強區(qū)域和減弱區(qū)域總是相互間隔的現(xiàn)象叫光的干涉現(xiàn)象(2)相干條件只有相干光源發(fā)出的光疊加，才會發(fā)生干涉現(xiàn)象相干光源是指頻率相同、相位相同(振動情況相同)的兩列光波2雙縫干涉：由同一光源發(fā)出的光經(jīng)雙縫后，在屏上出現(xiàn)明暗相間的條紋白光的雙縫干涉的條紋是中央為白色條紋

5、，兩邊為彩色條紋，單色光的雙縫干涉中相鄰亮條紋間距離為x.3薄膜干涉：利用薄膜(如肥皂液薄膜)前后兩面反射的光相遇而形成的干涉圖樣中同一條亮(或暗)條紋上所對應的薄膜厚度相同4光的衍射(1)定義光離開直線路徑繞到障礙物陰影區(qū)的現(xiàn)象叫光的衍射，衍射產(chǎn)生的明暗條紋或光環(huán)叫衍射圖樣(2)發(fā)生明顯衍射的條件只有當障礙物的尺寸跟光的波長相差不多，甚至比光的波長還小的時候，衍射現(xiàn)象才會明顯(3)衍射圖樣單縫衍射a單色光：明暗相間的不等距條紋，中央亮條紋最寬最亮，兩側(cè)條紋具有對稱性b白光：中間為寬且亮的白色條紋，兩側(cè)是窄且暗的彩色條紋，最靠近中央的是紫光，遠離中央的是紅光圓孔衍射：明暗相間的不等距圓環(huán)，圓環(huán)

6、面積遠遠超過孔的直線照明的面積圓盤衍射：明暗相間的不等距圓環(huán)，中心有一亮斑稱為泊松亮斑5光的偏振(1)偏振：光波只沿某一特定的方向振動，稱為光的偏振(2)自然光：太陽、電燈等普通光源發(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，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(3)偏振光：在垂直于傳播方向的平面上，只沿某個特定方向振動的光，叫做偏振光光的偏振證明光是橫波自然光通過偏振片后，就得到了偏振光.考點一光的雙縫干涉現(xiàn)象的理解1光能夠發(fā)生干涉的條件：兩光的頻率相同，振動步調(diào)相同2雙縫干涉形成的條紋是等間距的，兩相鄰亮條紋或相鄰暗條紋間距離與波長成正比，即x.3用白光照射雙縫

7、時，形成的干涉條紋的特點：中央為白色條紋，兩側(cè)為彩色條紋例1如圖2所示，在雙縫干涉實驗中，S1和S2為雙縫，P是光屏上的一點，已知P點與S1、S2距離之差為2.1×106 m，分別用A、B兩種單色光在空氣中做雙縫干涉實驗，問P點是亮條紋還是暗條紋？(1)已知A光在折射率為1.5的介質(zhì)中波長為4×107 m；(2)已知B光在某種介質(zhì)中波長為3.15×107 m，當B光從這種介質(zhì)圖2射向空氣時，臨界角為37°；(3)若讓A光照射S1，B光照射S2，試分析光屏上能觀察到的現(xiàn)象解析(1)設(shè)A光在空氣中波長為1，在介質(zhì)中波長為2，由n，得1n21.5×4

8、×107 m6×107 m根據(jù)路程差r2.1×106 m，可知N13.5由此可知，從S1和S2到P點的路程差是波長1的3.5倍，所以P點為暗條紋(2)根據(jù)臨界角與折射率的關(guān)系sin C得n由此可知，B光在空氣中波長3為：3n介×3.15×107 m5.25×107 m路程差r和波長3的關(guān)系為：N24可見，用B光做光源，P點為亮條紋(3)若讓A光和B光分別照射S1和S2，這時既不能發(fā)生干涉，也不發(fā)生衍射，此時在光屏上只能觀察到亮光答案(1)暗條紋(2)亮條紋(3)見解析突破訓練1如圖3所示的雙縫干涉實驗，用綠光照射單縫S時，在光屏P上觀

9、察到干涉條紋要得到相鄰條紋間距更大的干涉圖樣，可以()圖3A增大S1與S2的間距B減小雙縫屏到光屏的距離C將綠光換為紅光D將綠光換為紫光答案C解析在雙縫干涉實驗中，相鄰兩條亮條紋(或暗條紋)間的距離x，要想增大條紋間距可以減小兩縫間距d，或者增大雙縫屏到光屏的距離l，或者換用波長更長的光做實驗由此可知，選項C正確，選項A、B、D錯誤考點二薄膜干涉現(xiàn)象的理解1如圖4所示，豎直的肥皂薄膜，由于重力的作用，形成上薄下厚的楔形圖42光照射到薄膜上時，在膜的前表面AA和后表面BB分別反射出來，形成兩列頻率相同的光波，并且疊加3原理分析(1)單色光在P1、P2處，兩個表面反射回來的兩列光波的路程差r等于波

10、長的整數(shù)倍rn(n1,2,3)，薄膜上出現(xiàn)亮條紋在Q處，兩列反射回來的光波的路程差r等于半波長的奇數(shù)倍r(2n1)(n0,1,2,3)，薄膜上出現(xiàn)暗條紋(2)白光：薄膜上出現(xiàn)水平彩色條紋4薄膜干涉的應用干涉法檢查平面的平整程度如圖5所示，兩板之間形成一楔形空氣膜，用單色光從上向下照射，如果被檢平面是平整光滑的，我們會觀察到平行且等間距的明暗相間的條紋；若被檢平面不平整，則干涉條紋發(fā)生彎曲圖5例2把一平行玻璃板壓在另一個平行玻璃板上，一端用薄片墊起，構(gòu)成空氣劈尖，讓單色光從上方射入，如圖6所示這時可以看到明暗相間的條紋下面關(guān)于條紋的說法中正確的是()A干涉條紋是光在空氣尖劈膜的前后兩表面反射形成

11、的兩列圖6光波疊加的結(jié)果B干涉條紋中的暗條紋是上述兩列反射光的波谷與波谷疊加的結(jié)果C將上玻璃板平行上移，條紋向著劈尖移動D觀察薄膜干涉條紋時，應在入射光的另一側(cè)解析根據(jù)薄膜干涉的產(chǎn)生原理，上述現(xiàn)象是由空氣膜前后表面反射的兩列光疊加而成，當波峰與波峰、波谷與波谷相遇疊加時，振動加強，形成亮條紋，所以A項對，B項錯因相干光是反射光，故觀察薄膜干涉時，應在入射光的同一側(cè)，故D項錯誤條紋的位置與空氣膜的厚度是對應的，當上玻璃板平行上移時，同一厚度的空氣膜向劈尖移動，故條紋向著劈尖移動，故C項正確答案AC突破訓練2用如圖7所示的實驗裝置觀察光的薄膜干涉現(xiàn)象，圖(a)是點燃的酒精燈(在燈芯上撒些食鹽)，圖

12、(b)是豎立的附著一層肥皂液薄膜的金屬線圈，將金屬線圈在其所在的豎直平面內(nèi)緩慢旋轉(zhuǎn)，觀察到的現(xiàn)象是()A當金屬線圈旋轉(zhuǎn)30°時，干涉條紋同方向旋轉(zhuǎn)30°B當金屬線圈旋轉(zhuǎn)45°時，干涉條紋同方向旋轉(zhuǎn)90°圖7C當金屬線圈旋轉(zhuǎn)60°時，干涉條紋同方向旋轉(zhuǎn)30°D干涉條紋保持不變答案D解析豎直肥皂膜是由于重力作用產(chǎn)生的上薄下厚的薄膜，所以金屬線圈的轉(zhuǎn)動，改變不了肥皂液膜的上薄下厚的形狀，由干涉原理可知，同一厚度處的干涉條紋在同一級次上，所形成的干涉條紋都是水平的，與金屬線圈在該豎直平面內(nèi)的轉(zhuǎn)動無關(guān)，形成的仍然是水平的干涉條紋，D正確考點三光

13、的衍射現(xiàn)象的理解1衍射與干涉的比較 兩種現(xiàn)象比較項目單縫衍射雙縫干涉不同點條紋寬度條紋寬度不等，中央最寬條紋寬度相等條紋間距各相鄰條紋間距不等各相鄰條紋等間距亮度情況中央條紋最亮，兩邊變暗條紋清晰，亮度基本相等相同點干涉、衍射都是波特有的現(xiàn)象，屬于波的疊加；干涉、衍射都有明暗相間的條紋特別提醒1.白光發(fā)生光的干涉、衍射和光的色散都可出現(xiàn)彩色條紋，但光學本質(zhì)不同2區(qū)分干涉和衍射，關(guān)鍵是理解其本質(zhì)，實際應用中可從條紋寬度、條紋間距、亮度等方面加以區(qū)分2干涉與衍射的本質(zhì)：光的干涉條紋和衍射條紋都是光波疊加的結(jié)果，從本質(zhì)上講，衍射條紋的形成與干涉條紋的形成具有相似的原理在衍射現(xiàn)象中，可以認為從單縫通過

14、兩列或多列頻率相同的光波，它們在屏上疊加形成單縫衍射條紋例3如圖8所示的4種明暗相間的條紋，分別是紅光、藍光通過同一個雙縫干涉儀形成的干涉圖樣和黃光、紫光通過同一個單縫形成的衍射圖樣(黑色部分代表亮紋)，那么1、2、3、4四個圖中亮條紋的顏色依次是()1234圖8A紅黃藍紫 B紅紫藍黃C藍紫紅黃 D藍黃紅紫解析由于雙縫干涉條紋是等間距的，而單縫衍射條紋除中央亮條紋最寬最亮之外，兩側(cè)條紋亮度、寬度都逐漸減小，因此1、3為雙縫干涉條紋，2、4為單縫衍射條紋又雙縫干涉條紋的間距x，在l、d都不變的情況下，干涉條紋間距x與波長成正比，紅光波長比藍光波長長，則紅光干涉條紋間距比藍光干涉條紋間距大，即1、

15、3分別對應紅光和藍光而在單縫衍射中，當單縫寬度一定時，波長越長，衍射越明顯，即中央條紋越寬越亮，黃光波長比紫光波長長，則黃光的中央條紋較寬較亮，故2、4分別對應紫光和黃光綜上所述，1、2、3、4四個圖中亮條紋的顏色依次是紅、紫、藍、黃，選項B正確答案B考點四光的偏振現(xiàn)象的理解1偏振光的產(chǎn)生方式(1)自然光通過起偏器：通過兩個共軸的偏振片觀察自然光，第一個偏振片的作用是把自然光變成偏振光，叫起偏器第二個偏振片的作用是檢驗光是否為偏振光，叫檢偏器(2)自然光射到兩種介質(zhì)的交界面上時，如果光入射的方向合適，使反射光和折射光之間的夾角恰好是90°，反射光和折射光都是偏振光，且偏振方向相互垂直

16、特別提醒不能認為偏振片就是刻有狹縫的薄片，偏振片并非刻有狹縫，而是具有一種特征，即存在一個偏振方向，只讓平行于該方向振動的光通過，其他振動方向的光被吸收了2偏振光的理論意義及應用(1)理論意義：光的干涉和衍射現(xiàn)象充分說明了光是波，但不能確定光波是橫波還是縱波光的偏振現(xiàn)象說明了光波是橫波(2)應用：照相機鏡頭、立體電影、消除車燈眩光等例4如圖10所示，電燈S發(fā)出的光先后經(jīng)過偏振片A和B，人眼在P處迎著入射光方向，看不到光亮，則()圖10A圖中a光為偏振光B圖中b光為偏振光C以SP為軸將B轉(zhuǎn)過180°后，在P處將看到光亮D以SP為軸將B轉(zhuǎn)過90°后，在P處將看到光亮解析自然光沿

17、各個方向發(fā)散是均勻分布的，通過偏振片后，透射光是只沿著某一特定方向振動的光從電燈直接發(fā)出的光為自然光，則A錯；它通過A偏振片后，即變?yōu)槠窆猓瑒tB對；設(shè)通過A的光沿豎直方向振動，P點無光亮，則B偏振片只能通過沿水平方向振動的偏振光，將B轉(zhuǎn)過180°后，P處仍無光亮，C錯；若將B轉(zhuǎn)過90°，則該偏振片將變?yōu)槟芡ㄟ^豎直方向上振動的光的偏振片，則偏振光能通過B，即在P處有光亮，D對答案BD偏振片A為起偏器，B為檢偏器，當A、B的透振方向平行時透過B的亮度最大，垂直時沒有光透過突破訓練4光的偏振現(xiàn)象說明光是橫波下列現(xiàn)象中不能反映光的偏振特性的是()A一束自然光相繼通過兩個偏振片，以

18、光束為軸旋轉(zhuǎn)其中一個偏振片，透射光的強度發(fā)生變化B一束自然光入射到兩種介質(zhì)的分界面上，當反射光線與折射光線之間的夾角恰好是90°時，反射光是偏振光C日落時分，拍攝水面下的景物，在照相機鏡頭前裝上偏振濾光片可以使景像更清晰D通過手指間的縫隙觀察日光燈，可以看到彩色條紋答案D解析在垂直于傳播方向的平面上，沿著某個特定方向振動的光是偏振光，A、B選項反映了光的偏振特性，C是偏振現(xiàn)象的應用，D是光的衍射現(xiàn)象.1(2013·大綱全國·14)下列現(xiàn)象中，屬于光的衍射的是()A雨后天空出現(xiàn)彩虹B通過一個狹縫觀察日光燈可看到彩色條紋C海市蜃樓現(xiàn)象D日光照射在肥皂膜上出現(xiàn)彩色條紋答

19、案B解析彩虹是光的色散現(xiàn)象，海市蜃樓是光的折射、全反射現(xiàn)象，肥皂膜上出現(xiàn)彩色條紋是薄膜干涉現(xiàn)象，A、C、D錯誤通過一個狹縫觀察日光燈可看到彩色條紋是單縫衍射現(xiàn)象，B正確2(2012·江蘇·12B(1)如圖11所示，白熾燈的右側(cè)依次平行放置偏振片P和Q，A點位于P、Q之間，B點位于Q右側(cè)旋轉(zhuǎn)偏振片P，A、B兩點光的強度變化情況是()圖11AA、B均不變BA、B均有變化CA不變，B有變化DA有變化，B不變答案C解析白熾燈光包含向各方向振動的光，且同各個方向振動的光強度相等，所以旋轉(zhuǎn)偏振片P時各方向透射光強度相同，故A點光的強度不變；白熾燈光經(jīng)偏振片P后變?yōu)槠窆?，當Q旋轉(zhuǎn)時，只

20、有與P的偏振方向一致時才有光透過Q，因此B點的光強有變化，選項C正確3圖12是雙縫干涉實驗裝置的示意圖，S為單縫，S1、S2為雙縫，P為光屏用綠光從左邊照射單縫S時，可在光屏P上觀察到干涉條紋下列說法正確的是()圖12A減小雙縫間的距離，干涉條紋間的距離減小B增大雙縫到屏的距離，干涉條紋間的距離增大C將綠光換為紅光，干涉條紋間的距離減小D將綠光換為紫光，干涉條紋間的距離增大答案B解析由雙縫干涉條紋間距公式x可知，減小雙縫間的距離d，干涉條紋間的距離x增大，A錯誤；增大雙縫到屏的距離l，干涉條紋間的距離增大，B正確；將綠光換為紅光，入射光的波長增大，干涉條紋間的距離增大，C錯誤；將綠光換為紫光，

21、入射光的波長變短，干涉條紋間的距離減小，D錯誤4某同學使用激光器做光源，在不透光的擋板上開一條縫寬為0.05 mm的窄縫，進行光的衍射實驗，如圖13所示，則他在光屏上看到的條紋是下圖中的()圖13答案D解析因為衍射條紋與單縫平行，條紋中間寬，兩邊窄，故D正確5下列說法正確的是()A無影燈利用的是光的衍射原理B全息照片用激光來拍攝，主要是利用了激光的相干性C拍攝玻璃櫥窗內(nèi)的物品時，在鏡頭前加一個偏振片可以減小反射光的強度D在光的雙縫干涉實驗中，將入射光由紅光改為紫光，則條紋間距變寬答案BC解析無影燈是利用光的直線傳播原理，選項A錯誤拍攝玻璃櫥窗內(nèi)的物品時，在鏡頭前加一個偏振片可以減小反射光的強度

22、，選項C正確在光的雙縫干涉實驗中，將入射光由紅光改為紫光，波長變短，則條紋間距變窄，選項D錯誤B項的敘述是正確的一、黑體輻射與能量子1黑體與黑體輻射(1)黑體：是指能夠完全吸收入射的各種波長的電磁波而不發(fā)生反射的物體(2)黑體輻射的實驗規(guī)律一般材料的物體，輻射的電磁波除與溫度有關(guān)外，還與材料的種類及表面狀況有關(guān)黑體輻射電磁波的強度按波長的分布只與黑體的溫度有關(guān)a隨著溫度的升高，各種波長的輻射強度都增加b隨著溫度的升高，輻射強度的極大值向波長較短的方向移動2能量子(1)定義：普朗克認為，帶電微粒輻射或者吸收能量時，只能輻射或吸收某個最小能量值的整數(shù)倍即能量的輻射或者吸收只能是一份一份的這個不可再

23、分的最小能量值叫做能量子(2)能量子的大小：h，其中是電磁波的頻率，h稱為普朗克常量h6.63×1034 J·s.二、光電效應1光電效應現(xiàn)象光電效應：在光的照射下金屬中的電子從金屬表面逸出的現(xiàn)象，叫做光電效應，發(fā)射出來的電子叫做光電子2光電效應規(guī)律(1)每種金屬都有一個極限頻率(2)光子的最大初動能與入射光的強度無關(guān)，只隨入射光的頻率增大而增大(3)光照射到金屬表面時，光電子的發(fā)射幾乎是瞬時的(4)光電流的強度與入射光的強度成正比3愛因斯坦光電效應方程(1)光子說：空間傳播的光的能量是不連續(xù)的，是一份一份的，每一份叫做一個光子光子的能量為h，其中h是普朗克常量，其值為6.6

24、3×1034 J·s.(2)光電效應方程：EkhW0.其中h為入射光的能量，Ek為光電子的最大初動能，W0是金屬的逸出功4遏止電壓與截止頻率(1)遏止電壓：使光電流減小到零的反向電壓Uc.(2)截止頻率：能使某種金屬發(fā)生光電效應的最小頻率叫做該種金屬的截止頻率(又叫極限頻率)不同的金屬對應著不同的極限頻率(3)逸出功：電子從金屬中逸出所需做功的最小值，叫做該金屬的逸出功三、光的波粒二象性與物質(zhì)波1光的波粒二象性(1)光的干涉、衍射、偏振現(xiàn)象證明光具有波動性(2)光電效應說明光具有粒子性(3)光既具有波動性，又具有粒子性，稱為光的波粒二象性2物質(zhì)波(1)概率波光的干涉現(xiàn)象是大

25、量光子的運動遵守波動規(guī)律的表現(xiàn)，亮條紋是光子到達概率大的地方，暗條紋是光子到達概率小的地方，因此光波又叫概率波(2)物質(zhì)波任何一個運動著的物體，小到微觀粒子大到宏觀物體都有一種波與它對應，其波長，p為運動物體的動量，h為普朗克常量.考點一對光電效應實驗規(guī)律的理解光電效應實驗規(guī)律可理解為1放不放光電子，看入射光的最低頻率2放多少光電子，看光的強度3光電子的最大初動能大小，看入射光的頻率4要放光電子，瞬時放例11905年是愛因斯坦的“奇跡”之年，這一年他先后發(fā)表了三篇具有劃時代意義的論文，其中關(guān)于光量子的理論成功的解釋了光電效應現(xiàn)象關(guān)于光電效應，下列說法正確的是()A當入射光的頻率低于極限頻率時，

26、不能發(fā)生光電效應B光電子的最大初動能與入射光的頻率成正比C光電子的最大初動能與入射光的強度成正比D某單色光照射一金屬時不發(fā)生光電效應，改用波長較短的光照射該金屬可能發(fā)生光電效應解析根據(jù)光電效應現(xiàn)象的實驗規(guī)律，只有入射光頻率大于極限頻率才能發(fā)生光電效應，故A、D正確根據(jù)光電效應方程，最大初動能與入射光頻率為線性關(guān)系，但非正比關(guān)系，B錯誤；根據(jù)光電效應現(xiàn)象的實驗規(guī)律，光電子的最大初動能與入射光強度無關(guān)，C錯誤答案AD突破訓練1用光照射某種金屬，有光電子從金屬表面逸出，如果光的頻率不變，而減弱光的強度，則()A逸出的光電子數(shù)減少，光電子的最大初動能不變B逸出的光電子數(shù)減少，光電子的最大初動能減小C逸

27、出的光電子數(shù)不變，光電子的最大初動能減小D光的強度減弱到某一數(shù)值，就沒有光電子逸出了答案A解析光的頻率不變，表示光子能量不變，仍會有光電子從該金屬表面逸出，逸出的光電子的最大初動能也不變；而減弱光的強度，逸出的光電子數(shù)就會減少，選項A正確考點二對光電效應方程的應用和Ek圖象的考查1愛因斯坦光電效應方程EkhW0h：光電子的能量W0：逸出功，即從金屬表面直接飛出的光電子克服正電荷引力所做的功Ek：光電子的最大初動能2由Ek圖象(如圖1)可以得到的信息(1)極限頻率：圖線與軸交點的橫坐標c.(2)逸出功：圖線與Ek軸交點的縱坐標的絕對值EW0.(3)普朗克常量：圖線的斜率kh. 圖1例2如圖2所示

28、是用光照射某種金屬時逸出的光電子的最大初動能隨入射光頻率的變化圖線(直線與橫軸的交點坐標為4.27，與縱軸交點坐標為0.5)由圖可知()圖2A該金屬的截止頻率為4.27×1014 HzB該金屬的截止頻率為5.5×1014 HzC該圖線的斜率表示普朗克常量D該金屬的逸出功為0.5 eV解析圖線在橫軸上的截距為截止頻率，A正確，B錯誤；由光電效應方程EkhW0可知圖線的斜率為普朗克常量，C正確；金屬的逸出功為W0hc eV1.77 eV，D錯誤答案AC突破訓練2(2011·新課標全國·35)在光電效應實驗中，某金屬的截止頻率相應的波長為0，該金屬的逸出功為_

29、若用波長為(<0)的單色光做該實驗，則其遏止電壓為_已知電子的電荷量、真空中的光速和普朗克常量分別為e、c和h.答案解析由光電效應方程知，光電子的最大初動能EkhW0，其中金屬的逸出功W0h0，又由c知W0，用波長為的單色光照射時，其Ekhc.又因為eUEk，所以遏止電壓U.考點三對光的波粒二象性、物質(zhì)波的考查光既具有波動性，又具有粒子性，兩者不是孤立的，而是有機的統(tǒng)一體，其表現(xiàn)規(guī)律為：(1)個別光子的作用效果往往表現(xiàn)為粒子性；大量光子的作用效果往往表現(xiàn)為波動性(2)頻率越低波動性越顯著，越容易看到光的干涉和衍射現(xiàn)象；頻率越高粒子性越顯著，越不容易看到光的干涉和衍射現(xiàn)象，而貫穿本領(lǐng)越強(

30、3)光在傳播過程中往往表現(xiàn)出波動性；在與物質(zhì)發(fā)生作用時，往往表現(xiàn)為粒子性例3關(guān)于物質(zhì)的波粒二象性，下列說法中不正確的是()A不僅光子具有波粒二象性，一切運動的微粒都具有波粒二象性B運動的微觀粒子與光子一樣，當它們通過一個小孔時，都沒有特定的運動軌道C波動性和粒子性，在宏觀現(xiàn)象中是矛盾的、對立的，但在微觀高速運動的現(xiàn)象中是統(tǒng)一的D實物的運動有特定的軌道，所以實物不具有波粒二象性解析光具有波粒二象性是微觀世界具有的特殊規(guī)律，大量光子運動的規(guī)律表現(xiàn)出光的波動性，而單個光子的運動表現(xiàn)出光的粒子性光的波長越長，波動性越明顯，光的頻率越高，粒子性越明顯而宏觀物體的德布羅意波的波長太小，實際很難觀察到波動性

31、，不是不具有波粒二象性一、原子的核式結(jié)構(gòu)1粒子散射實驗的結(jié)果絕大多數(shù)粒子穿過金箔后，基本上仍沿原來的方向前進，但少數(shù)粒子發(fā)生了大角度偏轉(zhuǎn)，極少數(shù)粒子的偏轉(zhuǎn)超過了90°，有的甚至被撞了回來，如圖1所示圖12盧瑟福的原子核式結(jié)構(gòu)模型在原子的中心有一個很小的核，叫原子核，原子的所有正電荷和幾乎所有質(zhì)量都集中在原子核里，帶負電的電子在核外繞核旋轉(zhuǎn)二、玻爾理論1定態(tài)：原子只能處于一系列不連續(xù)的能量狀態(tài)中，在這些能量狀態(tài)中原子是穩(wěn)定的，電子雖然繞核運動，但并不向外輻射能量2躍遷：原子從一種定態(tài)躍遷到另一種定態(tài)時，它輻射或吸收一定頻率的光子，光子的能量由這兩個定態(tài)的能量差決定，即hEmEn.(h是

32、普朗克常量，h6.63×1034 J·s)3軌道：原子的不同能量狀態(tài)跟電子在不同的圓周軌道繞核運動相對應原子的定態(tài)是不連續(xù)的，因此電子的可能軌道也是不連續(xù)的4氫原子的能級、能級公式(1)氫原子的能級圖(如圖2所示)圖2(2)氫原子的能級和軌道半徑氫原子的能級公式：EnE1(n1,2,3，)，其中E1為基態(tài)能量，其數(shù)值為E113.6 eV.氫原子的半徑公式：rnn2r1(n1,2,3，)，其中r1為基態(tài)半徑，又稱玻爾半徑，其數(shù)值為r10.53×1010 m.三、天然放射現(xiàn)象、原子核的組成1天然放射現(xiàn)象(1)天然放射現(xiàn)象元素自發(fā)地放出射線的現(xiàn)象，首先由貝克勒爾發(fā)現(xiàn)天然

33、放射現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)，說明原子核還具有復雜的結(jié)構(gòu)(2)放射性和放射性元素物質(zhì)發(fā)射射線的性質(zhì)叫放射性具有放射性的元素叫放射性元素2原子核(1)原子核的組成原子核由中子和質(zhì)子組成，質(zhì)子和中子統(tǒng)稱為核子原子核的核電荷數(shù)質(zhì)子數(shù)，原子核的質(zhì)量數(shù)中子數(shù)質(zhì)子數(shù)X元素原子核的符號為X，其中A表示質(zhì)量數(shù)，Z表示核電荷數(shù)(2)同位素：具有相同質(zhì)子數(shù)、不同中子數(shù)的原子核，因為在元素周期表中的位置相同，同位素具有相同的化學性質(zhì)3三種射線的比較種類射線射線射線組成高速氦核流高速電子流光子流(高頻電磁波)帶電荷量2ee0質(zhì)量4mp(mp1.67×1027 kg)靜止質(zhì)量為零符號Hee速度0.1c0.99cc在電磁場中

34、偏轉(zhuǎn)與射線反向偏轉(zhuǎn)不偏轉(zhuǎn)貫穿本領(lǐng)最弱，用紙能擋住較強，穿透幾毫米的鋁板最強，穿透幾厘米的鉛板和幾十厘米厚的混凝土對空氣的電離作用很強較弱很弱四、原子核的衰變和半衰期1原子核的衰變(1)原子核放出粒子或粒子，變成另一種原子核的變化稱為原子核的衰變(2)分類衰變：XYHe衰變：XYe2半衰期：放射性元素的原子核有半數(shù)發(fā)生衰變所需的時間半衰期由核內(nèi)部自身的因素決定，跟原子所處的物理或化學狀態(tài)無關(guān)考點一氫原子能級及能級躍遷對原子躍遷條件的理解(1)原子從低能級向高能級躍遷，吸收一定能量的光子只有當一個光子的能量滿足hE末E初時，才能被某一個原子吸收，使原子從低能級E初向高能級E末躍遷，而當光子能量h大

35、于或小于E末E初時都不能被原子吸收(2)原子從高能級向低能級躍遷，以光子的形式向外輻射能量，所輻射的光子能量恰等于發(fā)生躍遷時的兩能級間的能量差關(guān)于能級躍遷的說明(1)當光子能量大于或等于13.6 eV時，也可以被處于基態(tài)的氫原子吸收，使氫原子電離；當處于基態(tài)的氫原子吸收的光子能量大于13.6 eV，氫原子電離后，電子具有一定的初動能(2)當軌道半徑減小時，庫侖引力做正功，原子的電勢能減小，電子動能增大，原子能量減小反之，軌道半徑增大時，原子電勢能增大，電子動能減小，原子能量增大例1如圖3所示為氫原子能級示意圖，現(xiàn)有大量的氫原子處于n4的激發(fā)態(tài)，當向低能級躍遷時輻射出若干不同頻率的光，下列說法正

36、確的是()A這些氫原子總共可輻射出3種不同頻率的光B由n2能級躍遷到n1能級產(chǎn)生的光頻率最小C由n4能級躍遷到n1能級產(chǎn)生的光最容易表現(xiàn)出衍射現(xiàn)象圖3D用n2能級躍遷到n1能級輻射出的光照射逸出功為6.34 eV的金屬鉑能發(fā)生光效應解析這些氫原子向低能級躍遷時可輻射出C6種光子，選項A錯誤；由n4能級躍遷到n3能級產(chǎn)生的光子能量最小，所以頻率最小，選項B錯誤；由n4能級躍遷到n1能級產(chǎn)生的光子能量最大，頻率最大，波長最小，最不容易表現(xiàn)出衍射現(xiàn)象，選項C錯誤；從n2能級躍遷到n1能級輻射出的光子能量為10.20 eV>6.34 eV，所以能使金屬鉑發(fā)生光電效應，選項D正確答案D1.一個原子

37、和一群原子的區(qū)別：一個氫原子只有一個電子，在某個時刻電子只能在某一個可能的軌道上，當電子從一個軌道躍遷到另一個軌道上時，可能情況有多種C，但產(chǎn)生的躍遷只有一種而如果是一群氫原子，這些原子的核外電子躍遷時就會出現(xiàn)所有的可能情況2入射光子和入射電子的區(qū)別：若是在光子的激發(fā)下引起原子躍遷，則要求光子的能量必須等于原子的某兩個能級差；若是在電子的碰撞下引起的躍遷，則要求電子的能量必須大于或等于原子的某兩個能級差兩種情況有所區(qū)別突破訓練1已知金屬鈣的逸出功為2.7 eV，氫原子的能級圖如圖4所示，一群氫原子處于量子數(shù)n4能級狀態(tài)，則()圖4A氫原子可能輻射6種頻率的光子B氫原子可能輻射5種頻率的光子C有

38、3種頻率的輻射光子能使鈣發(fā)生光電效應D有4種頻率的輻射光子能使鈣發(fā)生光電效應答案AC解析從n4能級躍遷可能產(chǎn)生的光子為6種，選項A正確若要使鈣產(chǎn)生光電效應，則光子的能量需要大于2.7 eV，此時只有第4能級躍遷到第1能級、第3能級躍遷到第1能級、第2能級躍遷到第1能級3種頻率的光子滿足條件，選項C正確考點二原子核和原子核的衰變1衰變規(guī)律及實質(zhì)(1)兩種衰變的比較衰變類型衰變衰變衰變方程XYHeX AZ1Ye衰變實質(zhì)2個質(zhì)子和2個中子結(jié)合成一個整體射出中子轉(zhuǎn)化為質(zhì)子和電子2H2nHenHe衰變規(guī)律質(zhì)量數(shù)守恒、電荷數(shù)守恒(2)射線：射線經(jīng)常是伴隨著衰變或衰變同時產(chǎn)生的其實質(zhì)是放射性原子核在發(fā)生衰變

39、或衰變的過程中，產(chǎn)生的新核由于具有過多的能量(核處于激發(fā)態(tài))而輻射出光子2原子核的人工轉(zhuǎn)變用高能粒子轟擊靶核，產(chǎn)生另一種新核的反應過程(1)盧瑟福發(fā)現(xiàn)質(zhì)子的核反應方程為：NHeOH.(2)查德威克發(fā)現(xiàn)中子的核反應方程為：BeHeCn.(3)居里夫婦發(fā)現(xiàn)放射性同位素和正電子的核反應方程為：AlHePn.PSie.3確定衰變次數(shù)的方法因為衰變對質(zhì)量數(shù)無影響，先由質(zhì)量數(shù)的改變確定衰變的次數(shù)，然后再根據(jù)衰變規(guī)律確定衰變的次數(shù)4半衰期(1)公式：N余N原()t/，m余m原()t/(2)影響因素：放射性元素衰變的快慢是由原子核內(nèi)部自身因素決定的，跟原子所處的物理狀態(tài)(如溫度、壓強)或化學狀態(tài)(如單質(zhì)、化合

40、物)無關(guān)例2(1)Th(釷)經(jīng)過一系列衰變和衰變，變成Pb(鉛)以下說法中正確的是()A鉛核比釷核少8個質(zhì)子B鉛核比釷核少16個中子C共經(jīng)過4次衰變和6次衰變D共經(jīng)過6次衰變和4次衰變(2)約里奧·居里夫婦因發(fā)現(xiàn)人工放射性元素而獲得了1935年的諾貝爾化學獎，他們發(fā)現(xiàn)的放射性元素P衰變成Si的同時放出另一種粒子，這種粒子是_.P是P的同位素，被廣泛應用于生物示蹤技術(shù)，1 mg P隨時間衰變的關(guān)系如圖5所示，請估算4 mg的P經(jīng)多少天的衰變后還剩0.25 mg?圖5解析(1)設(shè)衰變次數(shù)為x，衰變次數(shù)為y，由質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒得2322084x90822xy解得x6，y4，C錯，D對

41、鉛核、釷核的質(zhì)子數(shù)分別為82、90，故A對鉛核、釷核的中子數(shù)分別為126、142，故B對(2)寫出衰變方程PSie，故這種粒子為e(正電子)由mt圖知P的半衰期為14天，由m余m原()得，025 mg4 mg×()，故t56天答案(1)ABD(2)正電子(e)56天突破訓練2核電站泄漏的污染物中含有碘131和銫137.碘131的半衰期約為8天，會釋放射線；銫137是銫133的同位素，半衰期約為30年，發(fā)生衰變時會輻射射線下列說法正確的是()A碘131釋放的射線由氦核組成B銫137衰變時輻射出的光子能量小于可見光光子能量C與銫137相比，碘131衰變更慢D銫133和銫137含有相同的質(zhì)

42、子數(shù)答案D解析射線的本質(zhì)是電子，并非氦核，A項錯；光子的頻率大于可見光光子的頻率，由Eh可知光子的能量大于可見光光子的能量，B項錯；半衰期越小表示元素衰變越快，C項錯；同位素含有相同的質(zhì)子數(shù)但中子數(shù)不同，故D項正確考點三核反應類型及核反應方程的書寫類型可控性核反應方程典例衰變衰變自發(fā)UThHe衰變自發(fā)ThPae人工轉(zhuǎn)變?nèi)斯た刂芅HeOH(盧瑟福發(fā)現(xiàn)質(zhì)子)HeBe6Cn(查德威克發(fā)現(xiàn)中子)AlHePn約里奧·居里夫婦發(fā)現(xiàn)放射性同位素，同時發(fā)現(xiàn)正電子PSie重核裂變比較容易進行人工控制UnBaKr3nUnXeSr10n輕核聚變除氫彈外無法控制HHHen例3(1)現(xiàn)有三個核反應方程：NaMg01e；UnBaKr3