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1、物 理 光 学 一、典型例题： 例 1在双缝干涉实验中，以白光为光源，在屏幕上观察到了彩色干涉条纹，若在双缝中 的一缝前放一红色滤光片（只能透过红光），另一缝前放一绿色滤光片（只能透过绿光），这 时（） A、只有红色和绿色的双缝干涉条纹，其他颜色的双缝干涉条纹消失 B、红色和绿色的双缝干涉条纹消失，其他颜色的双缝干涉条纹依然存在 C、任何颜色的双缝干涉条纹都不存在，但屏上仍有光亮 D、屏上无任何光亮 解析 在双缝干涉实验的装置中，缝的宽度跟光的波长相差不多，在双缝分别放上红色和 绿色滤光片之后，由于红光和绿光的频率不相等，在光屏上不可再出现干涉条纹了，但由于 满足产生明显衍射现象的条件，所以在
2、屏上将同时出现红光和绿光的衍射条纹，故正确的选 项为 C。 例 2某金属在一束黄光照射下，恰好能有电子逸出（即用频率小于这种黄光的光线照射 就不可能有电子逸出），在下述情况下，逸出电子的多少和电子的最大初动能会发生什么变 化？ 增大光强而不改变光的频率； 用一束强度更大的红光代替黄光； 用强度相同的紫光代替黄光。 解析 “正好有电子逸出” ，说明此种黄光的频率恰为该种金属的极限频率。 增大光强而不改变光的频率，意味着单 位时间内入射光子数增多而每个光子能量不变， 根据爱因斯坦光电效应方程，逸出的光电子最大初动能不变，但光电子数目增大。 用一束强度更大的红光代替黄光，红光光子的频率小于该金属的极
3、限频率，所以无光 电子逸出。 用强度相同的紫光代替黄光，因为一个紫光光子的能量大于一个黄光光子的能量，而 强度相同，因而单位时间内射向金属的紫光光子数将比原来少，因此，逸出的电子数将减少， 但据爱因斯坦光电效应方程，光电子的最大初动能将增大。 例 3把一个凸透镜的弯曲表面压在另一个玻璃平面上，让光从上方射入（图甲），这时 可 以看到亮暗相间的同心圆（图乙），这个现象是牛顿首先发现的，这些同心圆叫做牛顿环， 解释为什么会出现牛顿环。 解析 凸透镜 的弯曲上表面反射的光和下面的玻璃平面向上反射的光相互叠加，由于来 自这两个面的反射的光的路程差不同，在有些位置相互加强，在有些位置相互削弱，因此出 现
4、了同心圆状的明暗相间的条纹。 例 4把一个平行玻璃板压在另一个平行玻璃板上，一端用薄片垫起，构成空气劈尖，让 单色光从上方射入（如图），这时可以看到亮暗相间的条纹，下面关于条纹的说法中正确的是 （） A、将薄片向着劈尖移动使劈角变大时，条纹变疏 B、将薄片远离劈尖移动使劈角变小时，条纹变疏 C、将上玻璃板平行上移，条纹向着劈尖移动 D、将上玻璃板平行上移，条纹远离劈尖移动 解析 楔形空气层的上下两个表面反射的两列光波发生干涉，空气层厚度相同的地方，两 列波的路程差相同，故如果被测表面是平的，干涉条纹就是一组平行的直线，如上图，当劈 角为 时，相邻两条纹间等于AC ，当劈角增大为时，相邻的条纹左
5、移至A 、 C 处，条纹间 距变为CA。设 CD AB = s， 则 DC AB =s，故 AC = sin s ，CA= sin s 。 因为 ，所以 AC CA，故劈角增大时，条纹变密。 来源 学科网 ZXXK 同理，当上玻璃板平行上移时，易得AC CA 为平行四边形，所以条纹向壁尖移动，且间 距不变，本题选B、C。 二、课堂练习 1、先后用两种不同的单色光，在相同的条件下用同一双缝干涉装置做实验，在屏幕上相 邻的两条亮纹间距不同，其中间距较大的那种单色光比另一种单色光在真空中的波长较短 在玻璃中传播速度较大在玻璃中传播时，玻璃的折射率较大其光子的能量较小 以上说法正确的是（） A、B、C
6、、D、 2、a、b 是两束相互平行的单色可见光，当它们从空气射入水中时各自发生如图所示的折 射现象，已知折射角r1r2，由此可以判定（） a 光光子能量小；在水中b 光波长长一些；让它们在同一双缝上发生干涉，所得相 邻两条干涉条纹间距xaxb； a、b 从水中射入空气时，则a 光的临界角小一些。 A、只有B、只有 C、只有D、只有 3、下列说法正确的是： A、光波是一种概率波B、光波是一种电磁波 C、单色光从密介质进入光疏介质时，光子的能量改变 D、单色光从光密介质进入光疏介质时，光的波长不变 4、神光“ II”装置是我国规模最大、国际上为数不多的高功率固体激光系统，利用它可 获得能量为240
7、0J、波长 为 0.35 m 的紫外激光。已知普朗克恒星h=6.6310 34Js，则该 紫外激光所含光子数为多少个。（取两位有效数字） 来源 学&科&网 Z&X&X&K 5、太阳光垂直射到地面上时，1m 2 地面接受的太阳光的功率为1.4kW，其中可见光部分 约占 45%。 假如认为可见光的波长约为0.55m，日地间距离R=1.510 11m，普朗克恒量 h=6.6 10 34Js，估算太阳每秒辐射出的可见光光子为多少。 若已知地球的半径r=6.4106m，估算地球接受的太阳光的总功率。 6、已知锌板的极限波长O=372nm，氢原子的基态能量为13.6eV，若氢原子的核外电 子从量子数n=2
8、 跃迁到 n=1 时所发出的光子照射到该锌板上，此时能否产生光电效应？若能， 光电子的最大初动能是多少电子伏？（真空中光速c=3108m/s， 普朗克常量 h=6.63 10 34J s， 电子电荷量e=1.610 19C） 课堂练习答案： 1、B 2、B 3、A、B 4、4.2 10 21 5、 4.9 10 14 个1.81017W 6、能。 6.86eV 原子和原子结构 来源 学 科 网 一、典型例题： 例 1氢原子的核外电子从距核较近的轨道跃迁到距核较远的轨道的过程中（） A、原子要吸收光子，电子的动能增大，原子的电势能增大 B、原子要放出光子，电子的动能减小，原子的电势能减小 C、原
9、子要吸收光子，电子的动能增大，原子的电势能减小 D、原子要吸收光子，电子的动能减小，原子的电势能增大 解析 根据玻尔理论，氢原子核外电子在离核越远的轨道上运动能量越大，必须吸收一定 能量的光子后，电子才能从离核较近的轨道跃迁到离核较远的轨道，故B错。 氢原子核外电子绕核做圆周运动，由原子核对电子的库仑力提供其向心力，即 k 2 2 r e =m r v 2 ，又 Ek= 2 1 mv 2，ke2/2r= 2 1 mv 2，即 E k= r ke 2 2 。 由此式可知：电子离核越远，r 越大时，则电子的动能越小，故A、C 错。 由于 r 变大时，库仑力对核外电子做负功，因此电势能增大，从而判断
10、D 正确。 例 2 90 232 Th（钍）经过一系列和衰变，变成 82 208Pb（铅） ，下列说法正确的是： A、铅核比钍核少8 个质子 B、铅核比钍核少16 个中子 C、共经过4 次 衰变和 6 次 衰变 D、共经过6 次 衰变和 4 次 衰变 解析 由于 衰变不会引起质量数的减少，故可先根据质量数的减少确定衰变的次数 为： x= 4 208232 =6 再结合核电荷数的变化情况和衰变规律来判定衰变的次数y 应满足： 2xy=9082=8 所以 y=2x8=4 即答案 D 是正确的。 例 3氢原子从能级A 跃迁到能级B 时，辐射出波长为 1的光子， 从能级 A 跃迁到能级 C 时，辐射出
11、波长为2的光子，若 12，则氢原子从能级B跃迁到能级C时，将吸收还是发 射光子，光子的波长为多少？ 解析 因为 EAEB=h 1 c ，EAEC=h 2 c ，而 12，所以 EBEC。 于是从 B能级跃迁到C 能级时，应辐射光子。 EBEC=（EAEC）（ EAEB） =hc（ 2 1 1 1 ）=h BC c 所以 BC= 21 21 。 例 4已知氘核 质量为 2.0136u，中子质量为1.0087u， 2 3 He 核的质量为3.0150u。 来源:Zxxk.Com 写出两个氘核聚变成 2 3 He的核反应方程； 计算上述核反应中释放的核能； 若两氘核以相等的动能0.35MeV 做对心
12、碰撞即可发生上述核反应，且释放的核能全部 转化为机械能，则反应中生成的 2 3 He 核和中子的动能各是多少？ 解析 应用质量数守恒和核电荷数守恒不难写出核反应方程为： 1 2 H+ 1 2 H 2 3 He+0 1 n 由题给条件可求出质量亏损为： m=2.0136u2（ 3.0150+1.0087）u=0.0035u 所以释放的核能为 E= mc2=931.50.0035MeV=3.26 MeV 。 因为该反应中释放的核能全部转化为机械能即转化为He 核和中子的动能。 若设 2 3 He 核和中子的质量分别为m1、m2，速度分别为 1、2，则由动量守恒及能的转化和守恒定律， 得 m11m2
13、2=0 Ek1+ Ek2=2 Ek0+E 解方程组，可得： Ek1= 4 1 （ 2Ek0+E）= 4 1 （ 20.35+3.26）MeV=0.99 MeV ， Ek2= 4 3 （ 2Ek0+E）= 4 3 （ 20.35+3.26）MeV=2.97 MeV 。 二、课堂练习 1、氦原子被电离一个核外电子，形成类氢结构的氦离子，已知基态的氦离子能量为E1= 54.4eV，氦离子能级的示意图如下所示，在具有下列能量的光子中，不能 被基态氦离子吸收 而发生跃迁的是（） A、40.8eV B、43.2eV C、 51.0 eV D、54.4 eV 2、氢原子能级图的一部分如图所示，a、b、c 分
14、别表示氢原子在不同能级之间的三种跃 迁途径，设在a、b、c 三种跃迁过程中，放出光子的能量和波长分别是Ea、Eb、EC和 a、b、 c，则： b=a+ c b 1 = a 1 + c 1 b= ac Eb=Ea+EC 以上关系正确的是（） A、B、C、只有D、 3、匀强磁场中有一个静止的氮核 7 14 N，被与磁场方向垂直、速度为的粒子击中形成 复合核，然后沿相反方向释放出一个速度也为的质子，则以下说法正确的是（） 质子与反冲核的动能之比为17： 25 质子与反冲核的动量大小之比为1：5 质子与反冲核的动量大小之比为8：17 质子与反冲核在磁场中旋转频率之比为17：8 A、B、C、D、 4、有
15、一群氢原子处于n=4 的能级上，已知氢原子的基态能量E1= 13.6 eV，普朗克常量 h=6.6310 34Js，求： 这群氢原子的光谱共有几条谱线？ 这群氢原子发出的光子的最大频率是多少？ 5、科学家发现太空中的射线都是从很远的星球发射出来的。当射线爆发时，在数秒 钟内所产生的能量，相当于太阳在过去一百亿年内所发出的能量总和的一千倍左右，大致相 当于太阳质量全部亏损得到的能量，科学家利用超级计算机对射线的爆发状态进行模拟， 发现 射线能量爆发是起源于一个垂死的星球“坍塌”的过程，只有星球“坍塌”时，才能 释放这么巨大的能量，已知太阳光照射到地球所需要时间为t，地球公转周期为T，真空中的 光
16、速为 c，万有引力常量为G，试推算出一次射线爆发所产生的能量。 6、为确定爱因斯坦质能联系方程E= mc 2 的正确性，设计了如下实验：用动能为 E1=0.9MeV 的质子去袭击静止的锂核 3 7 Li，生成两个 粒子，测得这两个粒子的动能之和为 E=19.9MeV。 写出该核反应方程； 计算核反应过程中释放出的能量E； 通过计算说明E=mc2的正确性。（计算中质子、粒子和锂核 3 7 Li 的质量分别取： mp=1.0073u， ma=4.0015u，mLi=7.0160u） 课堂练习答案： 1、B 2、B 来源 学 科 网 Z.X.X.K 3、A 4、6 条3.110 15HZ 5、 2 222 4 GT tC 6、 1 1 H+ 3 7 Li2 2 4 He 18.9MeV 略