光学和原子物理

例题：关于α粒子散射实验的结果，下列说法中正确 的是（ ） A.绝大多数α粒子都被弹回，只有少数α粒子穿过金 箔后按原方向前进，发生了偏转的只是极少数α粒 子 B. 绝大多数α粒子都被弹回，少数α粒子穿过金箔 后方向发生了偏转，只有极少数几个α粒子仍按原 方向前进 C. 绝大多数α粒子穿过了金箔且方向发生了较大偏 转，少数α粒子偏转角超过了900,有的甚至被弹回， 只有极少数仍按原方向前进 D.绝大多数α粒子穿过金箔后仍按原方向前进，少数 α粒子发生了偏转，且有极少数α粒子的偏转角超 过了90°，有的甚至被弹回。
（03广东）. 在右图所示的光电管的实验中， 发现用一定频率的A单色光照射光电管时，电流 表指针会发生偏转，而用另一频率的B单色光照 射时不发生光电效应，那么 ( ) AC
A. A光的频率大于B光的频率 B. B光的频率大于A光的频率 C.用A光照射光电管时流过电流 表G的电流方向是a流向b D.用A光照射光电管时流过电流 表G的电流方向是b流向a
（07四川）两种单色光a和b，a光照射某金属时 有光电子逸出，b光照射该金属时没有光电子逸 出，则 BD A．在真空中，a光的传播速度较大 B．在水中，a光的波长较小 C．在真空中，b光光子能量较大 D．在水中，b光的折射率较小 光电效应 光本性与折射率结合
第十二章 光学
4、波粒二象性
如何从粒子的角度理解干涉和衍射
干涉条件：相干光源
【C】
例题2.用单色光进行双缝干涉实验。如果光屏上P点到 双缝的距离之差2.25μm，则用0.50μm的绿光产生干涉 条纹时，P点出现的是_____条纹。如用波长0.75μm的 红光进行干涉实验，则P点出现的是______条纹。 （填“明”或“暗”） 答案：暗，明
加强、减弱的条件
空间关系
薄膜干涉
形成过程
前表面反射
明
暗
明
后表面反射
• • • •
在肥皂膜中火焰的像是什么样的？（横竖?） 形成这种像的原因是什么？（重力、干涉） 薄膜干涉与双缝干涉的共同点是什么？ 在肥皂膜后面看得见干涉图样吗？为什么？
双缝干涉及薄膜干涉
此处发生 干涉现象
双缝
屏幕
空气
A
S1
S2
b
a
O
S
λ
B
A 薄膜
①曝光时间不长时，光的能量太小，底片上的条纹看不清楚 ②单个光子的运动与宏观质点的运动不同，没有确定的轨道 ③出现亮条纹的地方是光子到达机会较多的地方 ④大量光子的行为表现出波动性 A．①②③ B．①③④ C．②③④ D．③④ 答案：C。解答：单个光子打到哪里是不确定的，其作用表现 出粒子性；大量光子的到达一些地方机会较多，表现出光的波 动性，光是几率波。
电子的干涉和衍射
说明实物粒子也具有波动性


h
h p
从光的衍射上认识不确定关系
高三复习
Rwr 20100106
第十三章 原子物理
第十三章 原子物理
1、原子结构
科学进程——原子结构的建立和修正
金属片
n=
影子
n=4 n=3
0 -0.85eV -1.51eV
-3.4eV
n=2
n=1
-13.6eV
增透膜
暗
• 例题5.薄膜材料的折射率n=1.5 , 可见光的频率为5.5×1014Hz,那 么照相机前面”增透膜”的厚 度至少是多少?
暗 暗
目的： 薄膜应用，理解产生薄膜干涉的原因
单缝衍射
• 明显衍射条件：
– 缝宽与光的波长差不多，或比光 的波长更短
• 衍射条纹的特点
小圆孔
泊松亮斑
矩形孔
形象的记忆很重要
存在遏制电压
• 实验过程
– AK加反向电压，电压越大电 流表示数越小。当电流表示数 刚好为零时，此时的电压即为 遏制电压。
• 微观解释 _
+
A
当反向电压达到UC时， 最大初速度的光电子也 刚好无法到达A板。
eUC 0 EK max
反向电压较大时 反向电压不足时
光电子的能量只与入射光的频率有关
频率条件hv吸收光子单击放出光子单击136ev吸收光子放出光子42玻尔在他提出的原子模型中所做的假设有a原子处于称为定态的能量状态时虽然电子做加速运动但并不向外辐射能量b原子的不同能量状态与电子沿不同的圆轨道绕核运动相对应而电子的可能轨道的分布是不连续的c电子从一个轨道跃迁到另一轨道时辐射或吸收一定频率的光子d电子跃迁时辐射的光子的频率等于电子绕核做圆周运动的频率答案
E h
pk n h
n 1.4 1019 个 / s
光电效应1
• 实验现象和原因？
– 紫外光照射锌板，静电 计的指针立刻张开。
• 锌板和静电计分别带什 么电？如何验证？
– 都带正电。用带正电的 金属板接触锌板，静电 计的张角会变大。
光电效应2
• 实验的现象和解释
– 饱和电流 – 入射光越强，单位时间内发射 出的光电子数越多 – 存在遏制电压 – 光电子的能量只与入射光的频 率有关 – 存在截止频率
荧光
1、汤姆孙的实验
E
书3-5第48页：思考与讨论
证明了射线带负电
E B
E v B
qvB qE
B
v2 qvB m R
q v m BR
q E 2 m B R
2、卢瑟福：α粒子散射实验
• 实验装置由几部分组成
– 放射源、金箔、荧光屏
• 实验的结果：
– 绝大多数α 粒子基本上仍沿原 来的方向前进。 – 少数 α 粒子(约占八千分之一) 发生了大角度偏转，甚至超过 了90o。 – 核式结构模型
光束 P
第十二章 光学
3、物理光学：粒子性
能量子的提出
辐射强度（T）
瑞利-金斯线
普朗克线
维恩线
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
/μm
（09年海南）已知：功率为 100W灯泡消耗的电能的5% 转化为所发出的可见光的能 量，光速c，普朗克常量h， 假定所发出的可见光的波长 都是560nm，计算灯泡每秒内 发出的光子数。
最大初动能由频率决定.
【D】
用某种单色光照射某种金属表面，发生光电 效应.现将该单色光的光强减弱，则 A.光电子的最大初动能不变 【AC】 B.光电子的最大初动能减少 C.单位时间内产生的光电子数减少 D.可能不发生光电效应 单位时间发射的光电子数跟光的强度成正比
电键K断开时,用光子能量为2.5eV的一束光照 射阴极P,发现电流表读数不为零.合上电键,调 节滑线变阻器, 当电压表读数大于或等于 0.60V时,电流表读数为零.由此可知阴极材料 【A】 的逸出功为 A.1.9eV B.0.6eV C.2.5eV D.3.1eV
例题3.用单色光照射竖直放置的肥皂薄膜（ ） A.看到的干涉图样是明暗相间的条纹; B.从光源发出的光与肥皂膜表面反射的光发生干涉， 形成干涉图样。 C.一束入射光从薄膜的前表面和后表面分别反射出来， 形成两列波,这两列波频率相同,所以可以产生干涉; D.若改用白光照射则看不到干涉条纹。
目的： 加强薄膜干涉产生原因的理解 答案：AC
• 实验过程
– 增加入射光的频率，遏制电压越大
• 微观解释
h EK max W0
eUC 0 EK max
在研究光电效应现象时，锌板与不带电的验电器的金属 杆之间用导线相连。现用一定强度的紫外线照射锌板， 发现金箔张开，则下列现象中会发生的是（ ） A．锌版放出电子而带正电 B．锌板吸引周围空气中的阳离子而带正电 C．锌板和验电器的金箔都带正电 D．锌板带正电，验电器的金箔带负电 分析：紫外线照射锌板时，会发生光电效应。光电子逸 出锌板（不是沿导线流向验电器），使锌板带正电。从 而使得与之相连的验电器的金箔也带上正电而张开。 解答：选项AC正确．
第十三章 原子物理
2、原子核
1、天然放射射线及特点
名称 带电 性
电离 能力 强 弱 最弱
穿透 能力 弱 强 极强
构成
4 2
速度 C/10 0.99C C
实质 氦核流 电子流 光子流

正 负 中
He e
0 1
光子
衰变的本质1
• 为什么说射线都来自于从原子核内部？
– 实验发现，如果一种元素具有放射性，那么，无 论它是以单质存在，还是以化合物形式存在，都 具有放射性。放射性的强度也不受温度，外界压 强的影响。由于元素的化学性质决定于原子核外 的电子，这就说明射线与这些电子无关，也就是 说，射线来自原子核。这说明原子核内部是有结 构的。
某单色光照射某金属时不能产生光电效应,则 下述措施中可能使该金属产生光电效应的是 A.延长光照时间 B.增大光的强度 C.换用波长较低的光照射 【C】 D.换用频率较低的光照射
光电效应条件:>0
用某种单色光照射某种金属表面，发生光电 效应.现将该单色光的光强减弱，则 A.光电子的最大初动能不变 【AC】 B.光电子的最大初动能减少 C.单位时间内产生的光电子数减少 D.可能不发生光电效应 单位时间发射的光电子数跟光的强度成正比
光的偏振
起偏器 自然光 检偏器
光的偏振现象说明：光是横波。
例题6.(07全国Ⅱ)如图，P是一偏振片，P的透振 方向（用带箭头的实线表示）为竖直方向。下 列四种入射光束中哪几种照射P时能在P的另一 侧观察到透射光？ A、太阳光 B、沿竖直方向振动的光 C、沿水平方向振动的光 D、沿与竖直方向成450角振动的光 ABD
• 光源很弱时，底片上的结果显示了光的粒子 性。光子出现的位置是随机的。 • 光源很强时，底片上的结果显示了光的波动 性。 • 宏观的波动结果代表了微观粒子出现的概率 高低。
物理学家做了一个有趣的光学实验，在单孔衍射 实验中，光屏处放上照像底片，若减弱光流的强 度，使光子只能一个一个地通过小孔。实验结果 表明，如果曝光时间不够长，底片上只出现一些 不规则分布的点子；如果曝光时间足够长，底片 上出现了规则的衍射条纹，如图所示。对这个实 验结果有如下的一些认识：
光电管
电源
a
G
b
（07四川）两种单色光a和b，a光照射某金属时 有光电子逸出，b光照射该金属时没有光电子逸 高三复习 出，则 BD Rwr 20100106 A．在真空中，a光的传播速度较大 B．在水中，a光的波长较小 C．在真空中，b光光子能量较大 D．在水中，b光的折射率较小 光电效应 光本性与折射率结合
例题4.图中所示是用干涉法检查某块厚玻璃板的上表面 是否平的装置.所用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? 【C】 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 a D. a的下表面和b的下表面 b 目的： 薄膜应用，理解“薄”的意义
第二级亮纹 ４
| S1 P S2 P | 2n 2 | S1 P S2 P | (2n 1) 2
6.双缝干涉的条纹间距与波长的关系
L x d
x
d
x
L
公式和图像相对 应，字母应该由 学生来标注
例题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 光片另一缝前放一绿色滤光片,这时 A.只有红色和绿色的双缝干涉条纹,其它颜色的双缝干 涉条纹消失 B.红色和绿色的双缝干涉条纹消失,其它颜色的双缝干 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
第十二章 光学
2、物理光学：波动性
从波的角度认识：光的干涉
1.为什么屏上可以得到 明暗相间的条纹？ 2.单缝和双缝的作用 3.条纹的特点？ 4.条纹的名称以及产生明暗条纹 的条件 5.将屏幕左右挪动后条纹的变化
红光
２ 第一级亮纹 ２ ２ 中央亮纹 ０ ２ 第一级亮纹 ２ ２ 第二级亮纹 ４ ２
• 卢瑟福对实验结果的解释 • 核式结构的不足
– 认为原子寿命的极短 – 认为原子发射的光谱应该是连 续的
卢瑟福 α粒子散射实验
• 利用核式结构解释实验结果
– 电子对α 粒子的作用忽略不计。 – 因为原子核很小，大部分α 粒 子穿过原子时离原子核很远， 受到较小的库仑斥力，运动几 乎不改变方向。 – 极少数α 粒子穿过原子时离原 子核很近，因此受到很强的库 仑斥力，发生大角度散射。
存在饱和电流
• 实验过程
– 增加两极板的正向电压，电流 表示数增大，但到达某一值后 就不再增加了。
• 微观解释




A
A
A
不加电压
电压较小
电压较大
入射光越强，单位时间内发射出的光电子数越多
• 实验过程
– 增加入射光的强度，电流表的 示数（饱和电流值）越大。
• 微观解释




Aห้องสมุดไป่ตู้
A
电压较大
电压较大
某单色光照射某金属时不能产生光电效应,则 下述措施中可能使该金属产生光电效应的是 A.延长光照时间 B.增大光的强度 C.换用波长较低的光照射 【C】 D.换用频率较低的光照射
光电效应条件:>0
用绿光照射一光电管,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.增大绿光的强度 C.增大光电管上的加速电压 D.改用紫光照射.