板块Ⅵ光学和近代物理初步.DOC

板块Ⅵ 光学和近代物理初步 【知识特点】这部分知识包括了最古老的光的传播（几何光学），也包括较近代的对光的本性（物理光学）的研究内容。还有由两个发现——电子的发现和天然放射性现象的发现，引发了对原子结构乃至原子核的深入认识，对核能的开发利用。 【知识结构】 光的传播（一遇界面分两线） 光的本性（两种争论归一统） 原子物理（两个发现剖原子） ［例题选讲］ 【例1】某三棱镜的横截面为一直角三角形，如图所示，∠A = 90°，∠B = 30°，∠C = 60°，棱镜材料的折射率为n，底面BC涂黑，入射光沿平行于底面BC的方向射向AB面，经AB面和AC面折射后出射。 （1）求出出射光线和入射光线延长线的夹角δ。 （2）为使上述入射光线能从AC面出射，折射率n的最大值为多少？ 解析： （1）设光在AB面上入射角为，折射角为，在AC面上入射角为α，折射角为β。由光的折射定律有 而，可得 又，故 由光的折射定律，得 ∴夹角 （2）要使光从AC面出射，应有＜1 即＜1 解得＜ ［解题关键］光的反射和折射俗称几何光学，此题的解题过程充分体现了这一点：如：的推算，的来由，的得出，无一不是几何知识的应用。 【例2】一群处于基态的氢原子受激发后，可发射出6种频率的光子。那么这些氢原子受激 发后可跃迁到最高能级为 ；其中最易发生干涉的是 的能级跃迁到 的能级的光子；而能使某种金属发生光电效应的有三种光子，其中最接近这种金属极限频率的光子能量为 J。（氢原子的基态能量，电子电量） 解析：根据如图所示的能级图可分析，可发射6种光子的最高能级为；根据，可知由能级跃迁到能级发生的光子的频率γ最低，则最易发生干涉现象。 而三种能使某金属发射光电效应的光子中，频率最低即最接近该金属极限频率的是由能级跃迁到基态的光子。其能量为。 故答案为： 4 ； 4 3 ； 。 【例3】太阳现在处于主序星演化阶段。它主要是由电子和、等原子核组成。维持太阳辐射的是它内部的核聚变反应，核反应方程是，这些核能最后转化为辐射能。根据目前关于恒星演变的理论，若由于聚变反应而使太阳中的核数目从现有数减少10％，太阳将离开主序星阶段而转入红巨星的演变阶段。为了简化，假定目前太阳全部由电子和核组成。 （1）为了研究太阳演化进程，需知道目前太阳的质量M。已知地球半径，地球质量，日地中心的距离，地球表面处的重力加速度，1年约为。试估算太阳的质量M。 （2）已知质子的质量，的质量，电子质量，光速。求每发生一次题中所述的核聚变反应所释放的核能。 （3）又知地球上与太阳光垂直的每平方米截面上，每秒通过的太阳辐射能。试估算太阳继续保持在主序星阶段还有多少年的寿命。（题中，光速，估算结果只要求一位有效数字。） 解析：（1）根据题目提供的数据，可以地球绕太阳公转（视为匀速圆周运动）来推算太阳的质量M。根据万有引力定律和匀速圆周运动公式， 可得 ① 在地球表面处，有 　　　　　　　 则 　　　　　　　　　　　② 由①②可得太阳的质量 （2）根据爱因斯坦质能方程 （3）太阳每秒钟辐射的能量 太阳中的核数减少10％可辐射的能量 那么太阳保持在主序星的时间 （即100亿年） ［解后评析］本题是一道估算题，应注意一些计算技巧，如、可约略取10；位数的取法可根据题目中所给数据的有效数字最少者而定，若题目有规定，就按规定取有效数字。 ［练习题］ 关于红外线、紫外线和伦琴射线的产生及其特性的下列说法正确的是 A、一切物质都能发出红外线，一切高温物体都能发出紫外线，受激发的原子核能发出伦琴射线 B、红外线有显著的化学作用，紫外线有显著的热作用，伦琴射线有很强的贯穿性 C、红外线、紫外线和伦琴射线都是由原子的外层电子跃迁产生的 D、高速电子流打击到固体物质上能产生伦琴射线 氢原子的核外电子由内层轨道转移到外层轨道的过程中 A、电势能减少而电子动能增加，原子的能量增加 B、电势能减少而电子动能增加，原子的能量减少 C、电势能增加而电子动能减少，原子的能量增加 D、电势能增加而电子动能减少，原子的能量减少 如图所示 ，一束太阳光通过三棱镜后，在光屏MN上形成彩色光带ad，今将一温度计放在屏上不同的位置，其中温度计的示数升高最快的区域是 A、Ma B、ab