光学和原子物理PPT讲稿.ppt

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1、光学和原子物理光学和原子物理第1页，共72页，编辑于2022年，星期五色散色散偏转角折射率n光速v临界角C频率 f波长 光子能量小红光红光紫光紫光红光紫光红光大紫光紫光红光红光紫光红光紫光第2页，共72页，编辑于2022年，星期五全反射全反射发生全放射的条件发生全放射的条件光密到光疏光密到光疏入射角等于或大于临界角入射角等于或大于临界角提示：提示：重点在于落实从一般情况到全反射现象的过程重点在于落实从一般情况到全反射现象的过程第3页，共72页，编辑于2022年，星期五6.6.双双缝缝干涉的条干涉的条纹间纹间距与波距与波长长的关系的关系公式和图像相对应，公式和图像相对应，字母应该由学生来字母应该

2、由学生来标注标注第4页，共72页，编辑于2022年，星期五单缝衍射单缝衍射明显衍射条件：明显衍射条件：缝宽与光的波长差不多，或比光缝宽与光的波长差不多，或比光的波长更短的波长更短衍射条纹的特点衍射条纹的特点小圆孔小圆孔矩形孔矩形孔泊松亮斑泊松亮斑形象的记忆很重要形象的记忆很重要第5页，共72页，编辑于2022年，星期五第6页，共72页，编辑于2022年，星期五光的偏振光的偏振自然光自然光起偏器检偏器光的偏振现象说明：光是横波。第7页，共72页，编辑于2022年，星期五光谱的产生和分类光谱的产生和分类钠蒸汽发光钠蒸汽发光白光通过低温钠蒸汽白光通过低温钠蒸汽第8页，共72页，编辑于2022年，星期

3、五光谱及光谱分析光谱及光谱分析每种元素每种元素的明线光谱或吸收光谱都是的明线光谱或吸收光谱都是不一样不一样的的.所所以以利利用用物物质质产产生生的的明明线线光光谱谱或或吸吸收收光光谱谱可可鉴鉴定定物物质质的的成成份份，这就是光谱分析。，这就是光谱分析。光光谱谱发射发射光谱光谱吸收吸收光谱光谱连续连续光谱光谱明线明线光谱光谱炽热物体发出的光炽热物体发出的光通过温度较低的气通过温度较低的气体体炽热的固体、液体炽热的固体、液体或高压气体或高压气体稀薄气体发光稀薄气体发光太阳光谱是什么光谱？说明哪里的成分？太阳光谱是什么光谱？说明哪里的成分？第9页，共72页，编辑于2022年，星期五例题例题7.下列关

4、于光谱说法正确的是（下列关于光谱说法正确的是（）A.炽热的固体、液体发出的是连续光谱炽热的固体、液体发出的是连续光谱B.气体发出的是明线光谱气体发出的是明线光谱C.利用太阳光谱的暗线可以判断太阳的组成利用太阳光谱的暗线可以判断太阳的组成成份成份D.利用明线光谱和暗线光谱都可以分析物质利用明线光谱和暗线光谱都可以分析物质的组成成份的组成成份第10页，共72页，编辑于2022年，星期五分光镜分光镜第11页，共72页，编辑于2022年，星期五红外线：热效应，夜视仪、遥感（温度、适度）红外线：热效应，夜视仪、遥感（温度、适度）紫外线：消毒、促进钙的吸收、使荧光物质发光紫外线：消毒、促进钙的吸收、使荧光

5、物质发光X射线：透视、探伤射线：透视、探伤射线：探伤、保鲜、杀死不良细胞射线：探伤、保鲜、杀死不良细胞第12页，共72页，编辑于2022年，星期五3、物理光学：粒子性、物理光学：粒子性第十二章 光学第13页，共72页，编辑于2022年，星期五光电效应光电效应1实验现象和原因？实验现象和原因？紫外光照射锌板，静电紫外光照射锌板，静电计的指针立刻张开。计的指针立刻张开。锌板和静电计分别带什锌板和静电计分别带什么电？如何验证？么电？如何验证？都带正电。用带正电的都带正电。用带正电的金属板接触锌板，静电金属板接触锌板，静电计的张角会变大。计的张角会变大。第14页，共72页，编辑于2022年，星期五光电

6、效应光电效应2实验的现象和解释实验的现象和解释饱和电流饱和电流入射光越强，单位时间内发射入射光越强，单位时间内发射出的光电子数越多出的光电子数越多存在遏制电压存在遏制电压光电子的能量只与入射光的频光电子的能量只与入射光的频率有关率有关存在截止频率存在截止频率第15页，共72页，编辑于2022年，星期五存在饱和电流存在饱和电流实验过程实验过程增加两极板的正向电压，电流增加两极板的正向电压，电流表示数增大，但到达某一值后表示数增大，但到达某一值后就不再增加了。就不再增加了。微观解释微观解释第16页，共72页，编辑于2022年，星期五入射光越强，单位时间内发射出的光电子数越多入射光越强，单位时间内发

7、射出的光电子数越多实验过程实验过程增加入射光的强度，电流表的增加入射光的强度，电流表的示数（饱和电流值）越大。示数（饱和电流值）越大。微观解释微观解释第17页，共72页，编辑于2022年，星期五存在遏制电压存在遏制电压实验过程实验过程AK加反向电压，电压越大电加反向电压，电压越大电流表示数越小。当电流表示数流表示数越小。当电流表示数刚好为零时，此时的电压即为刚好为零时，此时的电压即为遏制电压。遏制电压。微观解释微观解释反向电压较大时反向电压较大时当反向电压达到当反向电压达到UC时，最时，最大初速度的光电子也刚大初速度的光电子也刚好无法到达好无法到达A板。板。第18页，共72页，编辑于2022年

8、，星期五光电子的能量只与入射光的频率有关光电子的能量只与入射光的频率有关实验过程实验过程增加入射光的频率，遏制电压越大增加入射光的频率，遏制电压越大微观解释微观解释第19页，共72页，编辑于2022年，星期五在研究光电效应现象时，锌板与不带电的验电器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，则下列现象中会发线照射锌板，发现金箔张开，则下列现象中会发生的是（生的是（）A锌版放出电子而带正电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锌板吸引周围空气中的阳离子而带正电C锌板和验

9、电器的金箔都带正电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锌板带正电，验电器的金箔带负电第20页，共72页，编辑于2022年，星期五某单色光照射某金属时不能产生光电效应某单色光照射某金属时不能产生光电效应,则下述则下述措施中可能使该金属产生光电效应的是措施中可能使该金属产生光电效应的是A.延长光照时间延长光照时间B.增大光的强度增大光的强度C.换用波长较低的光照射换用波长较低的光照射D.换用频率较低的光照射换用频率较低的光照射【C】光电效应条件光电效应条件:0第21页，共72页，编辑于2022年，星期五用绿光照射一光电管用绿光照射一光电管,能产生光电效应能产生光电效应.欲使光

10、电子从阴极欲使光电子从阴极逸出时的最大初动能增大逸出时的最大初动能增大,应应A.改用红光照射改用红光照射B.增大绿光的强度增大绿光的强度C.增大光电管上的加速电压增大光电管上的加速电压D.改用紫光照射改用紫光照射.【D】最大初动能由频率决定最大初动能由频率决定.第22页，共72页，编辑于2022年，星期五用某种单色光照射某种金属表面，发生光电效应用某种单色光照射某种金属表面，发生光电效应.现现将该单色光的光强减弱，则将该单色光的光强减弱，则A.光电子的最大初动能不变光电子的最大初动能不变B.光电子的最大初动能减少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单位时间内产生的光电子数减

11、少D.可能不发生光电效应可能不发生光电效应【AC】单位时间发射的光电子数跟光的强度成正比单位时间发射的光电子数跟光的强度成正比第23页，共72页，编辑于2022年，星期五电键电键K断开时断开时,用光子能量为用光子能量为2.5eV的一束光照射阴的一束光照射阴极极P,发现电流表读数不为零发现电流表读数不为零.合上电键合上电键,调节滑线变调节滑线变阻器阻器,当电压表读数大于或等于当电压表读数大于或等于0.60V时时,电流表读电流表读数为零数为零.由此可知阴极材料的逸出功为由此可知阴极材料的逸出功为A.1.9eVB.0.6eVC.2.5eV D.3.1eV【A】第24页，共72页，编辑于2022年，星

12、期五（03广广东东）.在右在右图图所示的光所示的光电电管的管的实验实验中，中，发现发现用一定用一定频频率的率的A单单色光照射光色光照射光电电管管时时，电电流表指流表指针针会会发发生偏生偏转转，而用另一，而用另一频频率的率的B单单色光照射色光照射时时不不发发生光生光电电效效应应，那么，那么()光光电电管管电电源源GabA.A光的光的频频率大于率大于B光的光的频频率率B.B光的光的频频率大于率大于A光的光的频频率率C.用用A光照射光光照射光电电管管时时流流过电过电流表流表G的的电电流方向是流方向是a流向流向bD.用用A光照射光光照射光电电管管时时流流过电过电流表流表G的的电电流方向是流方向是b流向

13、流向aA C第25页，共72页，编辑于2022年，星期五偏转角偏转角折射率折射率光速光速临界角临界角频率频率波长波长光子能量光子能量小小红光红光红光红光紫光紫光紫光紫光红光红光紫光紫光红光红光大大紫光紫光紫光紫光红光红光红光红光紫光紫光红光红光紫光紫光第26页，共72页，编辑于2022年，星期五（07四四川川）两两种种单单色色光光a和和b，a光光照照射射某某金金属属时时有有光光电电子逸出，子逸出，b光照射光照射该该金属金属时时没有光没有光电电子逸出，子逸出，则则A在真空中，在真空中，a光的光的传传播速度播速度较较大大B在水中，在水中，a光的波光的波长较长较小小C在真空中，在真空中，b光光子能量

14、光光子能量较较大大D在水中，在水中，b光的折射率光的折射率较较小小B D光电效应光电效应光本性与折射率结合光本性与折射率结合第27页，共72页，编辑于2022年，星期五一细束平行光经玻璃三棱镜折射后分解为互相分一细束平行光经玻璃三棱镜折射后分解为互相分离的三束光离的三束光,分别照射到相同的金属板分别照射到相同的金属板a、b、c上上,如图所示如图所示,已知金属板已知金属板b有光电子放出有光电子放出,则则A.板板a一定不放出光电子一定不放出光电子B.板板a一定放出光电子一定放出光电子C.板板c一定不放出光电子一定不放出光电子D.板板c一定放出光电子一定放出光电子【D】第28页，共72页，编辑于20

15、22年，星期五4、波粒二象性、波粒二象性第十二章 光学第29页，共72页，编辑于2022年，星期五如何从粒子的角度理解干涉和衍射如何从粒子的角度理解干涉和衍射光源很弱时，底片上的结果显示了光的粒子光源很弱时，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。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光源很强时，底片上的结果显示了光的波动性。性。宏观的波动结果代表了微观粒子出现的概率宏观的波动结果代表了微观粒子出现的概率高低。高低。第30页，共72页，编辑于2022年，星期五物理学家做了一个有趣的光学实验，在单孔衍射实验物理学家做了一个有趣的光学实验，在单孔衍射实验中

16、，光屏处放上照像底片，若减弱光流的强度，使光中，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；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：如图所示。对这个实验结果有如下的一些认识：曝光时间不长时，光的能量太小，底片上的条纹看不清楚曝光时间不长时，光的能量太小，底片上的条纹看不清楚单个光子的运动与宏观质点的运动不同，没有确

17、定的轨道单个光子的运动与宏观质点的运动不同，没有确定的轨道出现亮条纹的地方是光子到达机会较多的地方出现亮条纹的地方是光子到达机会较多的地方大量光子的行为表现出波动性大量光子的行为表现出波动性ABCD答案：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。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。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。第31页，共72页，编辑于2022年，星期五电子的干涉和衍射电子的干涉和衍射说明实物粒子也具有波动性第32页，共72页，编辑于2022年，星期五（09江

18、苏物理江苏物理12.C）（3）试通过分析比较，具有相同动能的中子和电子的物质）试通过分析比较，具有相同动能的中子和电子的物质波波长的大小。波波长的大小。第33页，共72页，编辑于2022年，星期五1、原子结构、原子结构第十三章第十三章 原子物理原子物理第34页，共72页，编辑于2022年，星期五科学进程科学进程原子结构的建立和修正原子结构的建立和修正粒子散射实验第35页，共72页，编辑于2022年，星期五1、汤姆孙的实验、汤姆孙的实验书书3-53-5第第4848页：思考与讨论页：思考与讨论第36页，共72页，编辑于2022年，星期五2、卢瑟福：、卢瑟福：粒子散射实验粒子散射实验实验装置由几部分

19、组成实验装置由几部分组成放射源、金箔、荧光屏放射源、金箔、荧光屏实验的结果：实验的结果：绝大多数绝大多数 粒子基本上仍沿原粒子基本上仍沿原来的方向前进。来的方向前进。少数少数 粒子粒子(约占八千分之一约占八千分之一)发发生了大角度偏转，甚至超过了生了大角度偏转，甚至超过了90o。卢瑟福对实验结果的解释卢瑟福对实验结果的解释核式结构模型核式结构模型核式结构的不足核式结构的不足认为原子寿命的极短认为原子寿命的极短认为原子发射的光谱应该是连认为原子发射的光谱应该是连续的续的第37页，共72页，编辑于2022年，星期五卢瑟福卢瑟福粒子散射实验粒子散射实验利用核式结构解释实验结果利用核式结构解释实验结果

20、电子对电子对 粒子的作用忽略不计。粒子的作用忽略不计。因为原子核很小，大部分因为原子核很小，大部分 粒粒子穿过原子时离原子核很远，子穿过原子时离原子核很远，受到较小的库仑斥力，运动几受到较小的库仑斥力，运动几乎不改变方向。乎不改变方向。极少数极少数 粒子穿过原子时离原粒子穿过原子时离原子核很近，因此受到很强的库子核很近，因此受到很强的库仑斥力，发生大角度散射。仑斥力，发生大角度散射。第38页，共72页，编辑于2022年，星期五例题：关于例题：关于粒子散射实验的结果，下列说法中正确的粒子散射实验的结果，下列说法中正确的是（是（）A.绝大多数绝大多数粒子都被弹回，只有少数粒子都被弹回，只有少数粒子

21、穿过金箔后粒子穿过金箔后按原方向前进，发生了偏转的只是极少数按原方向前进，发生了偏转的只是极少数粒子粒子B.绝大多数绝大多数粒子都被弹回，少数粒子都被弹回，少数粒子穿过金箔后方向粒子穿过金箔后方向发生了偏转，只有极少数几个发生了偏转，只有极少数几个粒子仍按原方向前进粒子仍按原方向前进C.绝大多数绝大多数粒子穿过了金箔且方向发生了较大偏转，少粒子穿过了金箔且方向发生了较大偏转，少数数粒子偏转角超过了粒子偏转角超过了900,有的甚至被弹回，只有极少有的甚至被弹回，只有极少数仍按原方向前进数仍按原方向前进D.绝大多数绝大多数粒子穿过金箔后仍按原方向前进，少数粒子穿过金箔后仍按原方向前进，少数粒子发生

22、了偏转，且有极少数粒子发生了偏转，且有极少数粒子的偏转角超过了粒子的偏转角超过了90，有的甚至被弹回。，有的甚至被弹回。第39页，共72页，编辑于2022年，星期五3、玻尔的原子模型、玻尔的原子模型电子轨道量子化电子轨道量子化电子绕核做圆周运动仍然服从经电子绕核做圆周运动仍然服从经典力学规律。但轨道不是任意的，典力学规律。但轨道不是任意的，且不产生电磁辐射。且不产生电磁辐射。原子能量量子化原子能量量子化电子在不同的轨道，原子具有的能电子在不同的轨道，原子具有的能量不同。量不同。基态、激发态、定态？基态、激发态、定态？原子能量指什么？原子能量指什么？能级？能级？能级图？能级图？服从力学规律的意义

23、？服从力学规律的意义？第40页，共72页，编辑于2022年，星期五玻尔的原子模型玻尔的原子模型频率条件频率条件吸收光子(单击)放出光子(单击)吸收光子放出光子第41页，共72页，编辑于2022年，星期五 玻尔在他提出的原子模型中所做的假设有玻尔在他提出的原子模型中所做的假设有 A A、原原子子处处于于称称为为定定态态的的能能量量状状态态时时，虽虽然然电电子做加速运动，但并不向外辐射能量子做加速运动，但并不向外辐射能量 B B、原原子子的的不不同同能能量量状状态态与与电电子子沿沿不不同同的的圆圆轨轨道道绕绕核核运运动动相相对对应应，而而电电子子的的可可能能轨轨道道的的分分布布是是不连续的不连续的

24、 C C、电电子子从从一一个个轨轨道道跃跃迁迁到到另另一一轨轨道道时时，辐辐射射（或吸收）一定频率的光子（或吸收）一定频率的光子 D D、电电子子跃跃迁迁时时辐辐射射的的光光子子的的频频率率等等于于电电子子绕绕核做圆周运动的频率核做圆周运动的频率答案：答案：ABC第42页，共72页，编辑于2022年，星期五氢原子的核外电子由一个轨道跃迁到另一轨道氢原子的核外电子由一个轨道跃迁到另一轨道时，可能发生的情况有：时，可能发生的情况有：A A、放出光子，电子动能减小，原子能量增加；、放出光子，电子动能减小，原子能量增加；B B、放出光子，电子动能增加，原子能量减少；、放出光子，电子动能增加，原子能量减

25、少；C C、吸收光子，电子动能减小，原子能量增加；、吸收光子，电子动能减小，原子能量增加；D D、吸收光子，电子动能增加，原子能量减小。、吸收光子，电子动能增加，原子能量减小。第43页，共72页，编辑于2022年，星期五原子光谱和波尔理论的联系原子光谱和波尔理论的联系因为能级是不因为能级是不连续的，所以连续的，所以原子谱线是不原子谱线是不连续的。连续的。第44页，共72页，编辑于2022年，星期五例例1.如图给出了氢原子的最低的四个能级如图给出了氢原子的最低的四个能级,氢原子在这些氢原子在这些能级之间跃迁能级之间跃迁,所辐射的光子的频率最多几种所辐射的光子的频率最多几种?其中最小频其中最小频率

26、是多少率是多少?最小波长又是多少最小波长又是多少?1 12 23 34 4-13.6eV-3.4eV-1.51eV-0.85eV(1)6(1)6种种(2)最小频率对应能级差最小最小频率对应能级差最小(3)最小波长对应最大能量最小波长对应最大能量=9.7510-8m目的：目的：能根据能级图画出辐射光子的多种可能，并能根据能能根据能级图画出辐射光子的多种可能，并能根据能级差判断出光子波长的大小级差判断出光子波长的大小第45页，共72页，编辑于2022年，星期五例例题题2（2004北北京京）氦氦原原子子被被电电离离一一个个核核外外电电子子，形形成成类类氢氢结结构构的的氦氦离离子子。已已知知基基态态的

27、的氦氦离离子子能能量量为为E1=54.4eV，氦氦离离子子能能级级的的示示意意图图如如图图所所示示。在在具具有有下下列列能能量量的的光光子子中中，不不能能被基被基态态氦离子吸收而氦离子吸收而发发生生跃跃迁的是迁的是A 40.8eVB 43.2eV C 51.0eV D 54.4eVB目的：目的：不符合不符合hv=E初初-E终终的光子是不能被吸收的的光子是不能被吸收的第46页，共72页，编辑于2022年，星期五例题例题4：处于基态的的氢原子在某单色光的照射：处于基态的的氢原子在某单色光的照射下下,只能发出频率为只能发出频率为1 2 3的三种频率的光，且的三种频率的光，且123，则该照射光的光子的

28、能量为则该照射光的光子的能量为C C目的：目的：利用能级图帮助学利用能级图帮助学生理解吸收光子和生理解吸收光子和辐射光子的关系辐射光子的关系第47页，共72页，编辑于2022年，星期五2、原子核、原子核第十三章第十三章 原子物理原子物理第48页，共72页，编辑于2022年，星期五第49页，共72页，编辑于2022年，星期五带电带电性性氦核流氦核流穿透穿透能力能力构成构成速度速度实质实质名称名称正正强强弱弱C/10电离电离能力能力负负弱弱强强0.990.99C电子流电子流中中最弱最弱极强极强光子光子C光子流光子流1、天然放射射线及特点、天然放射射线及特点第50页，共72页，编辑于2022年，星期

29、五衰变的本质衰变的本质1为什么说射线都来自于从原子核内部？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说，射线来自原子核。这说明原子核内部是有结构的

30、。构的。第51页，共72页，编辑于2022年，星期五衰变的本质衰变的本质2衰变衰变衰变：衰变：在发生在发生衰变和衰变和衰变时，若新核处于能量较高的激发衰变时，若新核处于能量较高的激发态，这时它就要向低能级越强，这能量就以态，这时它就要向低能级越强，这能量就以光子形光子形式向外辐射出来。式向外辐射出来。原子核衰变过程，电荷数、质量数守恒。注意注意第52页，共72页，编辑于2022年，星期五半衰期半衰期何为何为“半衰期半衰期”？放射性元素的原子核有半数发生衰变需要的时间。第53页，共72页，编辑于2022年，星期五例例：一一个个原原子子核核经经过过2次次衰衰变变和和3次次衰衰变变后后变成稳定的原子

31、核变成稳定的原子核。其中。其中a、c的关系的关系a=_，b、d的关系是的关系是b=_。第54页，共72页，编辑于2022年，星期五例题例题1：在匀强磁场中的：在匀强磁场中的A点，有一个静止的原子核，当它点，有一个静止的原子核，当它发生发生 衰变时，射出的粒子及新核的运动轨迹如图所衰变时，射出的粒子及新核的运动轨迹如图所示。在示。在A点发生衰变时，新核的运动方向是点发生衰变时，新核的运动方向是 。衰变后，。衰变后，新核按新核按 时针方向沿图中的轨道时针方向沿图中的轨道 运动。若两圆的运动。若两圆的半径之比为半径之比为44:1,那末衰变前原子核内的质子数为那末衰变前原子核内的质子数为 。A第55页

32、，共72页，编辑于2022年，星期五关于半衰期，以下说法正确的是：关于半衰期，以下说法正确的是：A同种放射性元素在化合物中的半衰期比单同种放射性元素在化合物中的半衰期比单质中长。质中长。B升高温度可以使半衰期缩短。升高温度可以使半衰期缩短。C氡的半衰期为氡的半衰期为3.8天，若有四个氡原子核，天，若有四个氡原子核，经过经过7.6天就只剩下一个。天就只剩下一个。D氡的半衰期为氡的半衰期为3.8天，天，4克氡原子核，经过克氡原子核，经过7.6天就只剩下天就只剩下1克。克。第56页，共72页，编辑于2022年，星期五核核反反应应的的类类型型人人工工核核反反应应天然放射性衰变天然放射性衰变质子的发现质

33、子的发现中子的发现中子的发现 人工放射性同位素人工放射性同位素轻核的聚变轻核的聚变重核的裂变重核的裂变人教版人教版教科版教科版人教版人教版第57页，共72页，编辑于2022年，星期五2、人工放射性的应用、人工放射性的应用人工放射性同位素的特点人工放射性同位素的特点放射强度容易控制放射强度容易控制制成需要的各种形状制成需要的各种形状半衰期短半衰期短有何应用？有何应用？第58页，共72页，编辑于2022年，星期五3、结合能、结合能分散的核子结合成原子核的过分散的核子结合成原子核的过程中所释放出来的能量被称之程中所释放出来的能量被称之为为结合能结合能氢核的聚变、重核的裂变都会氢核的聚变、重核的裂变都

34、会释放核能释放核能第59页，共72页，编辑于2022年，星期五（05北京）为纪念爱因斯坦对物理学的巨大贡献，联合北京）为纪念爱因斯坦对物理学的巨大贡献，联合国将国将2005。年定为。年定为“国际物理年国际物理年。对。对于爱因斯坦提出于爱因斯坦提出的质能方程的质能方程E=mc2，下列说法中不正确的是，下列说法中不正确的是AE=mc2表明物体具有的能量与其质量成正比表明物体具有的能量与其质量成正比B根据根据E=mc2可以计算核反应中释放的核能可以计算核反应中释放的核能C一个中子和一个质子结合成氘核时，释放出核能，一个中子和一个质子结合成氘核时，释放出核能，表明此过程中出现了质量亏损表明此过程中出现

35、了质量亏损DE=mc2中的中的E是发生核反应中释放的核能是发生核反应中释放的核能D第60页，共72页，编辑于2022年，星期五（08北京）北京）14一个质子和一个中子聚变结合一个质子和一个中子聚变结合成一个氘核，同时辐射一个光子成一个氘核，同时辐射一个光子。已知质子、。已知质子、中子、氘核的质量分别为中子、氘核的质量分别为m1、m2、m3,普朗克常普朗克常量为量为h,真空中的光速为真空中的光速为c。下列说法正确的是。下列说法正确的是B第61页，共72页，编辑于2022年，星期五核能的计算核能的计算 由于原子核及核子的质量大小可用国际单位中的由于原子核及核子的质量大小可用国际单位中的“kg”作单

36、位，也能用原子质量单位作单位，也能用原子质量单位“u”来表示。这来表示。这样，也就有了两种方法计算核能。样，也就有了两种方法计算核能。第62页，共72页，编辑于2022年，星期五例：例：一个铀核衰变为钍核时释放出一个一个铀核衰变为钍核时释放出一个粒子，粒子，已知铀核质量已知铀核质量m1=3.85313110-25kg，钍核质量，钍核质量m2=3.78656710-25kg，粒子的质量粒子的质量m3=6.6467210-27kg，在这个衰变过程中释放出，在这个衰变过程中释放出的能量是多少？（保留两位有效数字）的能量是多少？（保留两位有效数字）解析：铀核衰变成钍核时的质量亏损m=m1(m2+m3)

37、=（3.8531313.7865670.0664672）10-25=9.610-30kg所释放的能量根据爱因斯坦质能方程：E=mc2=9.610-30(3108)2=8.710-13J根据E=mc2计算核能第63页，共72页，编辑于2022年，星期五例：假设两个氘核在一直线上相碰发生聚变反应生例：假设两个氘核在一直线上相碰发生聚变反应生成氦的同位素和中子，已知氘核的质量是成氦的同位素和中子，已知氘核的质量是2.0136u，中子的质量是中子的质量是1.0087u,氦核同位素的质量是氦核同位素的质量是3.0150u，则聚变的核反应方程是则聚变的核反应方程是 ，在聚变核反应中释放，在聚变核反应中释放

38、的能量为的能量为 Mev。(保留两位有效数字，保留两位有效数字，1u相当相当于于931.5MeV)解：m=2mH（mHe+mn）=22.0136u(3.0150+1.0087)u=3.510-3u E=3.510-3931.5Mev=3.3 Mev第64页，共72页，编辑于2022年，星期五例题例题3：已知一个氘核和一个氚核聚变成氦原子核已知一个氘核和一个氚核聚变成氦原子核时放出时放出17.6 Mev的能量的能量,问问4g氘氘 和和6g氚在聚变时总共氚在聚变时总共可放出多少能量可放出多少能量.解：解：由氘核由氘核21H和氚核和氚核31H的质量数的质量数(核子数核子数)可知可知,氘的摩尔质量氘的

39、摩尔质量为为2 g,氚的摩尔质量为氚的摩尔质量为3g,所以所以4g氘氘 和和6g氚的摩尔数都为氚的摩尔数都为2,参参加核反应的氘核和氚核的数目相同加核反应的氘核和氚核的数目相同,为为n=2NA=12.041023(个个)第65页，共72页，编辑于2022年，星期五例题例题2.已知氘核的质量是已知氘核的质量是2.0136u,中子的质量是中子的质量是1.0087u,氦核氦核同位素的质量是同位素的质量是3.0150u（1）写出两个氘核变成）写出两个氘核变成32He的核反应方程的核反应方程（2）计算上述核反应中释放的核能）计算上述核反应中释放的核能（3）若两个氘核以相等的动能）若两个氘核以相等的动能0

40、.35MeV作对心碰撞即可发生上作对心碰撞即可发生上述核反应，且释放的核能全部转化成动能，则反应中生成的述核反应，且释放的核能全部转化成动能，则反应中生成的32He核和中子的动能各是多少？核和中子的动能各是多少？解析解析:根据题意可知，核反应方程为：根据题意可知，核反应方程为：21H+21H 32 He+10n核反应过程中的质量亏损核反应过程中的质量亏损m=2mH（mHe+mn）=22.0136u(3.0150+1.0087)u=3.510-3u由于由于1 u的质量与的质量与931.5Mev的能量相对应，所以氘核聚变时放出的能量的能量相对应，所以氘核聚变时放出的能量E=3.510-3931.5

41、Mev=3.26 Mev第66页，共72页，编辑于2022年，星期五第67页，共72页，编辑于2022年，星期五4、聚变和裂变、聚变和裂变三重核的裂变核裂变：核裂变：铀核在俘获一个中子后，发生了一个重核分铀核在俘获一个中子后，发生了一个重核分裂成两个中等质量的核的反应过程裂成两个中等质量的核的反应过程核反应方程核反应方程链式反应链式反应:铀核裂变时铀核裂变时,同时放出几个中子同时放出几个中子,这些中子再引起这些中子再引起其它铀核裂变其它铀核裂变,就可以使裂变过程不断地进行就可以使裂变过程不断地进行下去下去,这种反应过程叫链式反应这种反应过程叫链式反应4.临界体积临界体积:能够发生链式反应的铀块

42、的最小体积能够发生链式反应的铀块的最小体积第68页，共72页，编辑于2022年，星期五核反应堆核反应堆铀棒：天然铀或浓缩铀组成铀棒：天然铀或浓缩铀组成减速剂：减速剂：石墨或重水、普通水石墨或重水、普通水作用：作用：裂变产生的速度很大裂变产生的速度很大的中子跟这些物质相碰后，速的中子跟这些物质相碰后，速度很慢，变成容易被铀度很慢，变成容易被铀235吸吸收的慢中子收的慢中子控制棒：控制棒：镉棒镉棒作用：作用：镉棒吸收中子的能力很镉棒吸收中子的能力很强，通过棒的深、浅吸收中子，强，通过棒的深、浅吸收中子，控制反应速度控制反应速度。第69页，共72页，编辑于2022年，星期五四、轻核的聚变1、定义：、定义：轻核结合成质量较大的核叫核聚变轻核结合成质量较大的核叫核聚变2、热核反应：、热核反应：通过加热使轻核在碰撞中达到近距离，通过加热使轻核在碰撞中达到近距离，实现核聚变实现核聚变太阳释放的能量主要来自热核反应太阳释放的能量主要来自热核反应3、氢弹：、氢弹：第70页，共72页，编辑于2022年，星期五答案：答案：BD第71页，共72页，编辑于2022年，星期五红外线、可红外线、可见光、紫外见光、紫外线、线、x光光第72页，共72页，编辑于2022年，星期五