2022年光學與原子核知識歸納總結(jié)

1、學習必備 歡迎下載光學與原子核學問歸納總結(jié) 一 幾何光學 1光的反射及平面鏡成像：光的反射遵守反射定律,平面鏡成成等大正立的虛像,像和物 關(guān)于鏡面對稱；2光的折射和全反射（ 1）光的折射定律：nsin1（1和2分別為入射角和折射角）；sin2（ 2）折射率：當光從真空射人介質(zhì)發(fā)生折射時,入射角的正弦與折射角的正弦的比值,其值仍等于光在真空中傳播速度與介質(zhì)中傳播速度的比值,即nsinic；sinv（ 3）光的色散：把分解為的現(xiàn)象叫光的色散；復色光 色光；-白光通過棱鏡后,被分解為各種單光的顏色由光的頻率打算,各種單色光中,紅光頻率最小,紫光頻率最大；在不同媒質(zhì) 中,光的頻率不變；同種介質(zhì)對不同頻

2、率的光的折射率不同,頻率越高,折射率越大；不同頻率的色光在真空中傳播速度相同為c3108m/s,但在其它媒質(zhì)中速度各不相同,同一種媒質(zhì)中；由于單色光在不同介質(zhì)中傳播時速度要變化,因此波長也要變化；（ 4）全反射：當光從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)時,折射光線消逝,入射光全部反射到原先的 介質(zhì)中,這種現(xiàn)象叫全反射；全反射的條件： （1）光線從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì),（2）入射角大于臨界角；光從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)時,折射角等于900時入射角叫臨界角,Carcsin1；n棱鏡與光的色散1. 棱鏡對光的偏折作用 一般所說的棱鏡都是用光密介質(zhì)制作的；入射光線經(jīng)三棱鏡兩次折射后,射出方向與入射方向相比,向底邊偏折

3、；就結(jié)論相反； ）（如棱鏡的折射率比棱鏡外介質(zhì)小作圖時盡量利用對稱性（把棱鏡中的光線畫成與底邊平行）；由于各種色光的折射率不同,因此一束白光經(jīng)三棱鏡折射后發(fā)生色散現(xiàn)象,在光屏上形成七色光帶（稱光譜） （紅光偏折最小,紫光偏折最大；量的對應關(guān)系如表所示；色光 紅橙黃綠藍靛紫折射率 小 大偏向角 小 大頻率 小 小速度 大 小各光學元件對光路的掌握特點）在同一介質(zhì)中,七色光與下面幾個物理（1）光束經(jīng)平面鏡反射后,其會聚（或發(fā)散）的程度將不發(fā)生轉(zhuǎn)變；這正是反射定律中“ 反射 角等于入射角” 及平面鏡的反射面是“ 平面” 所共同打算的；（2）光束射向三棱鏡,經(jīng)前、后表面兩次折射后,其傳播光路變化的特點

4、是：向著底邊偏折,如光束由復色光組成,由于不同色光偏折的程度不同,將發(fā)生所謂的色散現(xiàn)象；（3）光束射向前、后表面平行的透亮玻璃磚,經(jīng)前、后表面兩次折射后,其傳播光路變化的特 征是；傳播方向不變,只產(chǎn)生一個側(cè)移；（4）光束射向透鏡,經(jīng)前、后表面兩次折射后,其傳播光路變化的特點是：凸透鏡使光束會聚,學習必備 歡迎下載凹透鏡使光束發(fā)散；二 光的本性 1光的波動性：光的干涉、衍射現(xiàn)象說明光具有波動性,光的偏振現(xiàn)象說明光波為橫波,光的電磁說就揭示了光波的本質(zhì) 光是電磁波；（1）光的干涉條件：頻率相同的兩光源發(fā)出的光在空間相遇；雙縫干涉：如用單色光,就在屏上形成明暗相間、等間距的干涉條紋,條紋間距與波長、

5、屏到雙縫的距離和雙縫間距有關(guān),滿意 x L；如用白光,除中心亮條紋為白色外,兩側(cè)為 d 彩色條紋,它是不同波長的光干涉條紋的間距不同而形成的；薄膜干涉：薄膜的前后兩個表面反射的兩列光疊加而成；同一條明條紋（或暗條紋）應 顯現(xiàn)在膜的厚度相同的地方；（ 2）光的衍射：光偏離直線傳播,繞到障礙物后連續(xù)傳播的現(xiàn)象叫做光的衍射,發(fā)生明顯 的衍射現(xiàn)象的條件是障礙物或孔的尺寸比光波波長小或相差不多；單縫衍射：如入射光為單色光,就中心為亮且寬的條紋,兩側(cè)為亮度逐步衰減的明暗相間 條紋；如入射光為白光,就除中心顯現(xiàn)亮且寬的白色條紋外,兩側(cè)顯現(xiàn)亮度逐步衰減的彩色條 紋；（ 3）光的偏振 在與光波傳播方向垂直的平面

6、內(nèi),光振動沿各個方向勻稱分布的光稱為自然光,光振動沿 著特定方向的光即為偏振光；（ 4）光的電磁本性 麥克斯韋的電磁理論預見了電磁波的存在,赫茲用試驗證明白電磁波理論的正確性；光波 為電磁波；在電磁波譜中,各種電磁波產(chǎn)生氣理不同,表現(xiàn)出來的性質(zhì)也不同；電 磁 波 種無線電波紅外線可見光紫外線倫琴射線 射線類104101214 14 3.9 1014 7.5 10 7 7.7 1074 1014 7.5 105 10 1616 3 103 1019頻率（ Hz）3 1012 3.9 1020 3 1010812 10以上真 空 中 波 7 4 106 10 91011以下3 104 10143

7、10 4 77.7 10長（ m）觀看方法無 線 電 技利用熱效應激發(fā)熒光利用貫穿本事原 子 的 內(nèi)核技術(shù)術(shù)照相底片感光（化學效應）產(chǎn)生方式原 子 核 受LC 電路中原子的外層電子受到激發(fā)用途自 由 電 子加熱烘干、照 明 , 照日光燈, 黑層 電 子 受到激發(fā)的的振蕩到激發(fā)探測,治療通 訊 , 廣檢查探測,播,導航遙測遙感,相,加熱光 燈 手 術(shù)透視,治療等醫(yī)療, 導向室 殺 菌 消等等毒,治療皮膚病等4.紅外線、紫外線、X 射線的性質(zhì)及應用；主要性質(zhì)應用舉例V D2種類產(chǎn)生紅外線一切物體都能發(fā)出熱效應遙感、遙控、加熱紫外線一切高溫物體能發(fā)出化學效應熒光、殺菌、合成X 射線陰極射線射到固體表

8、面穿透才能強人體透視、金屬探傷2光的粒子性 光子說1光電效應規(guī)律中（1 極限頻率 0 光的強度由光波的振幅學習必備歡迎下載1）、（2）、（4）條是經(jīng)典的光的波動理論不能說明的,A 打算,跟頻率無關(guān),只要入射光足夠強或照耀時間足夠長,就應當能發(fā)生光電效應2 光電子的最大初動能與光強無關(guān),10-9s 3波動理論仍說明不了光電效應發(fā)生的時間之短能量積存是需要時間的2光子說卻能很好地說明光電效應光子說認為：（ 1）空間傳播的光不是連續(xù)的,而是一份一份的,每一份叫做一個光子（ 2）光子的能量跟它的頻率成正比,即 Eh hc 式中的 h 叫做普朗克恒量,hs661034J愛因斯坦利用光子說說明光電效應過程

9、：入射光照到金 屬上,有些光子被電子吸取,有些沒有被電子吸??；吸取了 b g 光子的電子（a、b、c、e、g）動能變大,可能向各個方向運 c f 動；有些電子射出金屬表面成為光電子（b、c、g）,有些沒 a d e 射出（ a、e）；射出金屬表面的電子克服金屬中正電荷引力做 的功也不相同；只有從金屬表面直接飛出的光電子克服正電荷引力做的功最少（g）,飛出時動能最大；假如入射光子的能量比這個功的最小值仍小,那就不能發(fā)生光電效應；這就說明白極限頻率的存在；由于光電效應是由一個個光子單獨引起的,因此從有光照耀到有光電子飛出的時間 與照耀光的強度無關(guān),幾乎是瞬時的；這就說明白光電效應的瞬時性；（ 3）

10、愛因斯坦光電效應方程：E k=h W（Ek 是光電子的最大初動能；W 是逸出功,既從金屬表面直接飛出的光電子克服正電荷引力所做的功；）說明：（ 1）光電效應現(xiàn)象是金屬中的自由電子吸取了光子的能量后,其動能足以克服金屬離子 的引力而逃逸出金屬表面,成為光電子不要將光子和光電子看成同一粒子（ 2）對肯定的金屬來說,逸出功是肯定的照耀光的頻率越大,光子的能量越大,從金屬 中逸出的光電子的初動能就越大假如入射粒子的頻率較低,它的能量小于金屬的逸出功,就 不能產(chǎn)生光電效應,這就是存在極限頻率的緣由1.光電效應：在光的照耀下,從物體發(fā)射出電子（光電子）的現(xiàn)象；其規(guī)律是：任何金屬 在極限頻率, 只有用高于極

11、限頻率的光照耀金屬,才會發(fā)生光電效應現(xiàn) 象；在入射光的頻率大于金屬極限頻率的情形下,從光照耀到逸出光電子,幾乎是瞬時的；光電子的最大初動能隨入射光頻率的增大而增大,與光強無關(guān)；單位時間內(nèi)逸出的光電子數(shù)與入射光的強度成正比；2. 光子說：即空間傳播的光是一份一份地進行的,每一份的能量 等于 h（為光子的頻率） ,每一份叫做一個光子；光子說能說明光電效應現(xiàn)象；愛因斯坦光電方程 1 mvm 2 h W 2 3光的波粒二象性：光的干涉、衍射說明光具有波動性,光電效 應現(xiàn)象說明光具有粒子性,因此光具有波粒二象性；【例題解析】例 1 從桌面上有一倒立的玻璃圓錐,其頂點恰好與桌面接觸,圓 錐的軸（圖中虛線）

12、與桌面垂直,過軸線的截面為等邊三角形,如圖所示,有一半徑為 r 的圓柱形平行光速垂直入射到圓錐的底面上,光束的中心軸與圓錐的軸重合；已知玻璃的折射率為1.5,就光束在桌面上形成的光斑半徑為（）ArB1.5rC 2rD2.5r學習必備歡迎下載.866,解析：由于 n 1 . 5,就臨界角 C 有 sin C 1 0 . 666；而入射角為 60 ,0sin 60 00n所以有 C）；以下結(jié)論中正確選項（）A光束 b 的頻率比光束a 低B在水中的傳播速度,光束a 比光束 b 小C水對光束a 的折射率比水對光束b 的折射率小D如光束從水中射向空氣,就光束b 的臨界角比光束a 的臨界角大2圖示為始終角

13、棱鏡的橫截面,bac90,abc60；一平行細光束從于 bc 面的方向射入棱鏡；已知棱鏡材料的折射率n=2 ,如不考慮原入射光在bc 面上的反射光,就有光線（）A從 ab 面射出B從 ac 面射出C從 bc面射出,且與 bc 面斜交D從 bc面射出,且與 bc 面垂直3現(xiàn)有 a 、 b 、 c 三束單色光,其波長關(guān)系為 a b c,用 b 光束照耀某種金屬時,恰能發(fā)生光電效應；如分別用 a 光束和 c 光束照耀該金屬,就可以肯定（）A a 光束照耀時,不能發(fā)生光電效應學習必備 歡迎下載B c 光束照耀時,不能發(fā)生光電效應 C a 光束照耀時,釋放出的光電子數(shù)目最多 D c 光束照耀時,釋放出的

14、光電子的最大初動能最小4以下關(guān)于光的說法正確選項（）A光纖通信利用了全反射的原理B無色肥皂液吹出的肥皂泡呈彩色是由于光照時發(fā)生了薄膜干涉C人們瞇起眼睛看燈絲時看到的彩色條紋是光的衍射圖樣D麥克斯韋提出光是一種電磁波并通過試驗證明白電磁波的存在5兩種單色光a 和 b , a 光照耀某金屬時有光電子逸出,b 光照耀該金屬時沒有光電子逸出,就A在真空中 , a 光的傳播速度較大 C在真空中, b 光光子的能量較大B在水中, a 光的波長較小 D在水中, b 光的折射率較小6 如圖, P 是一偏振片, P 的振動方向（用帶有箭頭的實線表示）為豎直方向；以下四種入射光束中, 哪幾種照耀 P 時能在 P

15、的另一側(cè)觀看到透射光？A 太陽光5 A 6ABD B 沿豎直方向振動的光C 沿水平方向振動的光D 沿與豎直方向成45 角振動的光【參考答案】1C2 BD3 A4 A B C原子和原子核1原子的結(jié)構(gòu)模型（ 1）湯姆生的 “ 棗糕 ” 式模型；（ 2）盧瑟福的原子核式結(jié)構(gòu)模型：即認為原子的中心有一個很小的核 原子核,原子核集中了原子中全部的正電荷及幾乎全部的質(zhì)量,電子就在核外繞核高速運轉(zhuǎn)；原子的核式結(jié)構(gòu)可勝利地說明 粒子散射現(xiàn)象；（ 3）玻爾的原子結(jié)構(gòu)模型：玻爾理論的主要內(nèi)容：原子只能處于一系列不連續(xù)的能量狀態(tài)中,在這些狀態(tài)中原子是穩(wěn)固的,電子雖然繞核運動,但并不向外輻射能量,這種狀態(tài)叫定態(tài)；原子

16、從一種定態(tài)躍遷到另一種定態(tài)時,它輻射或吸取肯定頻率的光子,光子的能量由這兩種定態(tài)的能量差打算,即hEmEn；原子的不同能量狀態(tài)跟電子沿不同的圓形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半徑也是不連續(xù)的；2原子核（1）自然放射現(xiàn)象和元素的衰變原子序數(shù)大于 83 的全部元素都具有放射性；放射線的有三種：帶正電的 射線,其實質(zhì)為高速運動的氦核流；帶負電的 射線,其實質(zhì)為高速電子流；不帶電的 射線,其實質(zhì)為波長很短的電磁波；射線電離本事最強,射線貫穿本事最強；某種元素的原子核放出 或 射線后會變成新的原子核,即發(fā)生衰變；不同元素衰變的快慢不同,原子核半數(shù)發(fā)生衰變經(jīng)過的時間叫做半衰期

17、,半衰期反映元素衰變的快慢程度；（2）原子核的組成、同位素原子核由質(zhì)子和中子組成,質(zhì)子和中子統(tǒng)稱為核子；具有相同的質(zhì)子數(shù)和不同的中子數(shù)的原子互稱為同位素；（3）三種射線的本質(zhì)和特性1 射線：速度約為光速 110 的氦核流,貫穿作用很弱,電離作用很強2 射線：速度約為光速非常之幾的電子流,貫穿作用很強,電離作用較弱3 射線：波長極短的電磁波,貫穿作用最強,電離作用最弱種類本質(zhì)質(zhì)量學習必備歡迎下載度電離貫 穿 性電荷速 射線氦核（u）（e）（c）性最弱,紙能攔住4 +2 0.1 最強 射線電子1/1840 -1 0.99 較強較強, 穿幾 mm鋁板 射線光子0 0 1 最弱最強, 穿幾 cm鉛版三

18、種射線在勻強磁場、勻強電場、正交電場和磁場中的偏轉(zhuǎn)情形比較：O 原子核的衰變規(guī)律（1） 衰變的一般方程為 ZA XZA 42 Y4 2He 每發(fā)生一次 衰變,新元素與原元素相比較,核電荷數(shù)減小 2,質(zhì)量數(shù)削減 4 衰變的實質(zhì)是某元素的原子核同時放出由兩個質(zhì)子和兩個中子組成的粒子（即氦核） （核內(nèi) 2 1 1 H 2 0 1 n 2 4 He）（2） 衰變的一般方程為 ZA XZ 1A Y01e每發(fā)生一次 衰變,新元素與原元素相比較,核電荷數(shù)增加 1,質(zhì)量數(shù)不變 衰變的實質(zhì)是元素的原子核內(nèi)的一個中子變成質(zhì)子時放射出一個電子（核內(nèi) 01n 11H01 e ）, + 衰變：15 30P 14 30S

19、i 01 e（核內(nèi) 1 1H 0 1n 01 e）（3） 射線是相伴 衰變或 衰變同時產(chǎn)生的、 射線不轉(zhuǎn)變原子核的電行數(shù)和質(zhì)量數(shù)其實質(zhì)是放射性原子核在發(fā)生 衰變或 衰變時,產(chǎn)生的某些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（4）半衰期A意義：放射性元素的原子核有半數(shù)發(fā)生衰變需要的時間用希臘字母 表示公式：N余N原1i/,m 余m 原1t/22B半衰期由放射性元素的原子核內(nèi)部本身的因素打算,跟原子所處的物理狀態(tài)（如任強、溫度 等）或化學狀態(tài)（如單質(zhì)或化合物）無關(guān)（3）核力與核能1核力：原子核的半徑很小,其中的質(zhì)子之間的庫侖力很大,受到這么大的庫侖斥力卻能是穩(wěn)定狀態(tài),肯定仍有另外一種力把

20、各核子緊緊地拉在一起這種力叫做核力核力是很強的力核力作用范疇小,只在 20 1015 m 短距離內(nèi)起作用 每個核子只跟它相鄰的核子間才有核力作用2核能（1）結(jié)合能：核子結(jié)合成原子核時放出肯定的能量,原子核分解成核子時吸取肯定能量,這種能量叫結(jié)合能（2）質(zhì)量虧損： 核子結(jié)合生成原子核,所生成的原子核的質(zhì)量比生成它的核子的總質(zhì)量要小些,這種現(xiàn)象叫做質(zhì)量虧損；也可以認為在核反應中,參與核反應的總質(zhì)量 / m=m 一 mm 和核反應后生成的核總質(zhì)量m/之差：（3）愛因斯坦質(zhì)能方程：愛因斯坦的相對論指出：物體的能量和質(zhì)量之間存在著親密的聯(lián)系,它們的關(guān)系是：E = mc 2,這就是愛因斯坦的質(zhì)能方程；質(zhì)能

21、方程的另一個表達形式是： E= mc 2；學習必備歡迎下載 m 的單位為千克,C 的（4）核能運算：2 時應選用國際單位,即 EM 的單位為焦耳,應用公式 E= mc單位為米秒27kg ,lMev= l06 ev,leV1u 相當于 9315MeV ,其中 u 為原子質(zhì)量單位：16 1019J 1u=1660566 10應用公式 E=9315 m 時, E 的單位為兆電子伏（.重核的裂變與輕核的聚變 1重核的裂變 所謂重核即為質(zhì)量數(shù)很大的原子核MeV ）, m 的單位為原子質(zhì)量單位重核俘獲一個中子后分裂為兩個或幾個中等質(zhì)量數(shù)的原子核的反應過程叫重核的裂變；在裂 變的同時,仍會放出幾個中子和大量

22、能量裂變方程式例舉：235 92 U1n90Sr136Xe101n235 核裂變,就可使裂變038540鈾 235 裂變時,同時放出2 3 個中子,假如這些中子再引起其他鈾反應不斷地進行下去,這種反應叫鏈式反應鈾 做它的臨界體積核反應堆的構(gòu)造：235 核能夠發(fā)生接式反應的鈾塊的最小體積叫235A.核燃料用鈾棒（含 92 U 3%-4%的濃縮鈾）；B減速劑用石墨、重水或一般水（23592 U 只吸取慢中子） ；C掌握棒用鎘做成（鎘吸取中子的才能很強）；D冷卻劑用水或液態(tài)鈉（把反應堆內(nèi)的熱量傳遞出去）2輕核的聚變所謂輕核是指質(zhì)量數(shù)很小的原子核,如氫核、氘核等某些輕核結(jié)合成質(zhì)量數(shù)較大的原子核的反應過

23、程叫做輕核的聚變,同時放出大量的能量輕核聚變方程例舉2 1H1 1H4 2He1 0n 經(jīng)核聚變只能發(fā)生在超高溫（需要幾百萬度高溫）條件下,故輕核聚變也叫做熱核反應1；把握典型的反應方程衰變： 衰變：23892 U 23490 Th 42 He（核內(nèi) 2 11 H 2 0 1n 42 He） 衰變：23490 Th 23491 Pa 01 e（核內(nèi) 0 1 n 11 H 01 e）30 30 0 1 1 0+ 衰變：15 P 14 Si 1 e（核內(nèi) 1 H 0 n 1 e） 衰變：原子核處于較高能級,輻射光子后躍遷到低能級；14 4 17 1人工轉(zhuǎn)變：7 N 2 He 8 O 1 H（發(fā)覺質(zhì)

24、子的核反應）94 Be 42 He 126 C 0 1 n（發(fā)覺中子的核反應）27 4 30 1 30 30 013 Al 2 He 15 P 0 n 15 P 14 Si 1 e（人工制造放射性同位素）重核的裂變：23592 U 0 1 n 14156 Ba 9236 Kr 3 10 n 在肯定條件下（超過臨界體積） ,裂變反應會連續(xù)不斷地進行下去,這就是鏈式反應；輕核的聚變：2H3H4He1n（需要幾百萬度高溫,所以又叫1120熱核反應）例 1 氫原子的能級如下列圖,已知可見的光的光子能量范疇約為1.62eV 3.11 eV ；以下說法錯誤選項（）1 13.6 A處于 n = 3 能級的氫

25、原子可以吸取任意頻率的紫外線,并發(fā)發(fā)電離B大量氫原子從高能級向 n = 3 能級躍遷時,發(fā)出的光具有顯著的熱效應C大量處于 n = 4 能級的氫原子向低能級躍遷時,可能發(fā)出 6 種不同頻率的光D大量處于 n = 4 是能級的氫原子向低能級躍遷時,可能發(fā)出 3 種不同頻率的可見光學習必備 歡迎下載解析：大量處于 n 4 能級的氫原子向低能級躍遷時,共可發(fā)出 6 種頻率的光,其中在可見光范疇內(nèi)的有 n4 到 n2 和 n3 到 n2 兩種,故 D 選項錯誤,選 C 選項正確, n 3 能級能量為 -1.5leV,因紫外線能量大于 1.51eV,故紫外線可使處于 n =3 能級的氫原子電離,n4能級躍遷到 n3 能級釋放能量為 0.66eV1.62eV ,此光為紅外線具有顯著熱效應,故 A B 項不選,所以此題應選 D；點撥：一群氫原子處于量子數(shù)為 n 的激發(fā)態(tài)時,可能發(fā)出 N C