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。

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 点后立即消失，求：

(1)光斑在这一过程的平均速度。

(2)光斑在P 点即将消失时的瞬时速度。

【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 ，所以光斑沿液面向左的速度

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 。

三、能力训练

(一)选择题

1.红色、绿色和黄色的三束平行光分别沿主光轴射向同一个玻璃凸透镜，通过透镜折射

后会聚到主轴上，会聚点到光心的距离分别是f 红、f 黄、f 绿，则 ( )

A.f 红=f 绿=f 黄

B.f 红＜f 黄＜f 绿

C.f绿＜f黄＜f红

D.f红＞f绿＞f黄

2.如图所示，OO′为透镜的主光轴，当将点光源置于A点时，其像位置在B点，则 ( )

A.当将点光源置于B点时，则像必成在A点

B.当将点光源置于B点时，则像一定不会成在A点

C.该透镜是凸透镜

D.该透镜是凹透镜

3.如图所示，一条光线射到凸透镜上，某人画出了该光线经透镜折射后的光路，其中肯定不正确的是 ( )

A.①光线

B.②光线

C.③光线

D.④光线

4.如图所示，a、b、c是三块折射率不同的透明介质平板玻璃，彼此平行放置，且有n a ＜n b＜n c,一束单色光线由空气中以入射角i射到介质a中，当光线

由介质c射到空气中时，折射角为r，则有

( )

A.i＞r

B.i=r

C.i＜r

D.无法确定

5.照相机的镜头相当于一个凸透镜，如果不慎在镜头上染上一个小墨点，则照出的相片上 ( )

A.有一个放大的墨影

B.有一个缩小的墨影

C.一片漆黑

D.基本正常

6.一种电磁波入射到一个直径为1m的圆孔上，所观察到的衍射现象是明显的，这种波属于电磁波谱中的哪个区域

( )

A.r射线

B.可见光

C.x射线

D.无线电波

7.肥皂泡呈现的彩色，露珠呈现的彩色，通过狭缝看到的白光光源的彩色条纹，它们分别属于( )

A.光的色散、干涉、衍射现象

B.光的干涉、色散、衍射现象

C.光的干涉、衍射、色散现象

D.光的衍射、色散、干涉现象

8.在演示光电效应的实验中，原来不带电的一块锌板与灵敏

验电器相连，用弧光灯照射锌板时，验电器的指针就张开一个角

度(如图)，这时 ( )

A.锌板带正电，指针带负电

B.锌板带正电，指针带正电

C.锌板带负电，指针带正电

D.锌板带负电，指针带负电

9.某单色光在真空中的波长为λ，光速为c，普朗克常量为h.现光以入射角i由真空射入水中，折射角为r，则( )

A.i＜r

B.光在水中的波长为λ1=(sini/sinr)λ

C.每个光子在水中的能量E=(hcsinr) /(λsini)

D.每个光子在水中的能量E=(hc)/λ

10.右图所示是用干涉法检查某块厚玻璃的上表面是否平整的装置，检查中所观察到的干涉条纹如图乙所示，则 ( )