光学、原子物理（专题六）2003.4.21
光学从本质上看是一门以观察入手的实验学科，它从很大程度上是以实验事实为依据的。对它的研究可分为二部分：1。几何光学；2。物理光学。这部分的内容具有点多面广，但要求相对较低的特点。因此在复习时要突出对各知识点的理解和识记要求，对每个概念和规律之间的关系要会说、会写、会用。要注意各知识点中的“干”与“支”关系使该部分内容变零散为系统。
原子物理是一门研究物质微观结构及性质的尖端科学，它从量子化的概念和思想入手，复习时要从思想上真正理解玻尔理论的核心内容，而核能是一种新能源，随着科学技术的发展，必将对人类的生存和发展发挥很大的影响作用，应注意核能是一种能量形式，应从能的转化和守恒定律的角度认识理解技能方程的物理意义，学会计算核能的方法。
一．几何光学
由于今年高考取消透镜成像的内容，因此几何光学内容重点应转移为理解各种情况下光的传播规律的讨论及作图
（一）．重点难点分析
1．反射定律：三线共面，两线对称。
2．折射定律：①光从一种介质进入另一种介质时，介质的折射率和对应角（该介质中光线与法线的夹角）的正弦值的乘法相等，即：n1sini＝n2sinr②光从一种介质进入另一种介质时，介质的折射率和光在该介质中的传播速度的乘积是一常数，即：n1v1＝n2v2＝C 3．像的观察视野范围的确定
①先确定物体的像的位置
②再作出物体的每个端点发出的两条射向镜边缘的光线，通过对应的像点确定边缘光线的反射光线（平面镜）或折射光线
③找出眼睛同时看到两个端点的像的范围，即观察到全像的范围
④视野的确定要充分利用光路可逆原理，先假设人眼处有一点光源，利用光路图确定点光源通过平面镜或透镜能照亮的区域，即为人眼所能看到的区域――视野
4．光的本性和光电效应
（二）注意的几个问题
1．光路的可逆性：无论在反射现象还是折射现象中，光路均是可逆的
2．物点与像点的一一对应：由物点发出的光经平面镜反射或折射后，反射光线的反向延长线及折射光线（或其反向延长线）均过像点
3．作图要规范Array 4．在确定观察范围时，抓住边缘光线是解题关键
‘（三）解题方法指导
例1．假设地球表面不存在大气层，那么人们观察到的日出时刻与
实际存在大气层的情况相比（B）
A．将提前B．将延后
C．在某地区将提前，在另一些地区将延后D．不变
命题目的：考查光在由光疏介质射入光密介质时光线的偏折方
向与原方向的关系。解题关键：能正确在画出右图，表示出A 、A ‘的关系。
引伸：若换成观察日落时刻，则情况又将如何？（ A ）
例2．某人站在宽为d ＝0.4m 的平面镜MN 前左侧到镜垂直 距离h ＝2m 的E 处，一个发光点S 位于镜前右侧到镜的垂直距 离H ＝4m 处，如图，当发光点以v ＝0.3m/s 的速度沿平行于 MN 方向向左匀速运动，则人在平面镜内能观察到的发光点的
时间为 4 s 分析：本题关键是作出E 点二条过镜边缘的光线
例3．点光源S 通过带有圆孔的挡板PQ 照射到屏ST 上，形成直径为d 的亮圆。如果在挡板靠近光屏一侧放上一块厚平行透明板，如图所示，这时点光源通
过圆孔和透明板在屏上形成直径为D 的亮圆，则直径D 和d
的大小关系是_D ＜d_（填大于、小于或等于）。在图中画出
入射光线SM 、SN 经透明板折射后射到光屏的光路图。
练习
1．如图所示，一束强光线射到一个直角三角形玻璃棱镜的斜
边上，棱镜的顶角为60O ，折射率为3，光线平行于
底边。求该束光线射入棱镜后在各边可能的出射方向，
并在图中做出这些光线。
2．用折射率为n 的透明物质做成内、外径分别为a 、b
的球壳，球壳的内表面涂有能完全吸光的物质，如图所
示，当一束平行光从左侧射该向该球壳时，
被吸收掉的光束在射进球壳左侧外表面前的
横截面积有多大？
解：如图所示，若光线经球壳折射后恰
与球的内表面相切，则被吸收的光束进入球
壳前的横截面积为 Ｓ＝πＲ２．
由折射定律，有sini ＝nsinr,sini ＝
b R ， sinr ＝b a
得 Ｒ＝ｎａ．
若a ＜b ／n 时，Ｓ＝πn ２a ２；若ａ≥ｂ/ｎ时，进入球壳的光
线全部被吸收，则Ｓ＝πｂ２．
3．如图所示为一根直的均匀的玻璃光学纤维，长为l ，其两端
口是平面，一束激光以对纤维轴AA /成一小角度θ
射入纤维左面，并从右面射出，玻璃纤维对这种激
光的折射率为n ，光在真空中的速度为C ，求激光在玻璃光学纤维中传导所需的时间。
d
M
N
C
解：激光在玻璃中的速度n
c v = 激光由空气进入玻璃后，由折射定律得：r n sin sin θ=
∴n r θsin sin = 则n n n r r θθ22222
sin sin 1sin 1cos -=-=-= 激光在纤维内壁不断反射，沿轴线方向的速度不变：v x ＝vcosr ∴激光在纤维中所走的时间)
sin (sin cos 22222θθ--===n c n l n r v l v l t x 4．如图所示，某同学在用插针法测矩形玻璃砖的折射率的实验中，先
将两针插在P 1P 2位置，使入射角等于600，后来发现在ab 边外侧无法观察到两针重叠的像，而在bc 外侧观察到两针重叠的像与一般情况不
同。插上P 3P 4两针后发现第二次折射角仍为600，出现这种情况的原因
是 光在ab 面上发生全反射 ，该玻璃的折射率n 不得小于 27。 5．如图所示，足够大的方格纸PQ 水平放置，每个方格边长为l ，在其正下方水平放置一个宽度为L 的平面镜MN ，在方格纸上有两个小孔A 和B ，AB 宽度为d ，d 恰好是人两眼的距离，此人通
过A 、B 孔从平面镜里观察方格纸，两孔的中点O 和平面镜中点O /的连线跟平面镜MN 垂直。
（1）画出光路图，指出人眼能看到方格纸的最大宽度。 （2）计算人眼最多能看到同一直线上多少个方格。 解：（1）如图所示，图中CD 为能看到的最大宽度 （2）设＝ｘ，作BB ′⊥MN ， ∵ △BMF ∽△BC ′B ′，MF/C ′B ′＝BF/BB ′，
∴ 212
222=++d x d L ， ∴ｘ＝2L ＋d ， ｎ＝ｘ/l ＝（2Ｌ＋ｄ）/l ．
例4．一复色可见光射到置于空气中的平板玻璃上，穿过玻璃后从下表面
射出，变为a 、b 两平行单色光，如图所示，对于两单色光来说（ AD
A ． 玻璃对a 光的折射率较大
B ．a 光在玻璃中传播的速度较大
C ．b 光每个光子的能量较大
D ．b 光的波长较大 命题目的：考查光的折射定律及应用v n c =,C=λν，
E ＝νh
4
题关键：（1）利用己知光线确定两光在玻璃中的折射角关系。
（2）能灵活运用v n
c =,C=λν，E ＝νh 作出有关判断。 例5．一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，分别照射到相同的金属板a 、b 、c 上，如图所示。已知b 板有光电子放出，则可知可知 （ D ）
A ．板a 一定不放出光电子
B ．板b 一定放出光电子
C ．板c 一定不放出光电子
D ．板c 一定放出光电子
含信息量较大，应注意：
①不同频率的色光在同一介质中传播时，该介质对频率较高的色光的折射率大，对频率较低的色光的折射率小；同一频率的色光在不同介质中传播时，频率不变，波速改变（v ＝c/n ），波长也随之改变（λ＝λ0/n ，λ0为色光在真空中的波长。） ②光的颜色由光的频率决定，按红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫越来越大。
③频率越大的单色光，光子的能量越大（E ＝h γ），使金属发生光电效应时光电子的最大初动能越大。
④用不同频率的单色光做双缝干涉实验时，相邻的两条明条纹或暗条纹间距不同，频率越大的条纹间距越小。
练习
6．用v 、λ、n 、E 分别表示某一单色光的光速、波长、折射率和光子能量。当此单色光在两种
不同的透明介质中传播时，它们的 ( ACD )
A ．λ不同、E 相同
B ．λ相同、n 不同
C ．λ不同、v/λ相同
D ．
E 相同，n 不同
7．如图是一个实验装置示意图，它是用来（ D ）
A ．演示α粒子散射现象
B ．演示光电效应现象
C ．产生吸收光谱
D ．产生伦琴射线
8．沙尘暴是由于土地沙化引起的一种恶劣的天气现象，
对人类的生存造成极大的危害，发生沙尘暴时能见度只有几十米甚至几米，天空变黄发暗，这是由于这种情况下（ BD ）
A ．只有波长较短的一部分光能到达地面
B ．只有波长较长的一部分光能到达地面
C ．只有频率较高的一部分光能到达地面
D ．只有频率较低的一部分光能到达地面 二、原子物理
（一）重点难点分析
1．原子的能级跃迁：①玻尔理论的量子观点；②玻尔的能级跃迁能量问题；③核外电子的圆周运动
2．原子核的应用
（二）解题方法指导
例6.根据玻尔理论，氢原子的电子由外层轨道跃迁到内层轨道后( D )。
(A)原子的能量增加，电子的动能减少 (B)原子的能量增加，电子的动能增加
a
专题一热学
液体表面张力的日常实例：吹泡泡，小昆虫在水面，荷叶上的水珠、不粘锅等
M N 4图铅柱钩码3 图固体分为晶体和非晶体，基本区别是是否有一定的熔点。 晶体分为单晶体和多晶体。单晶体具有各向异性和规则的外形特征。 晶体有：石英、食盐、萘，冰，各种金属、石墨，金刚石 非晶体：玻璃、沥青、石蜡、橡胶、松香 【高考真题】1、（10年广东）如图是密闭的气缸，外力推动活塞P 压缩气体，对缸内气体做功800J ，同时气体向外界放热200J ，缸内气体的 A ．温度升高，内能增加600J B ．温度升高，内能减少200J C ．温度降低，内能增加600J D ．温度降低，内能减少200J 2、（11年广东）如图3所示,两个接触面平滑的铅柱压紧后悬挂起来,下面的铅柱不脱落,主要原因是 A.铅分子做无规则热运动 B.铅柱受到大气压力作用 C.铅柱间存在万有引力作用 D.铅柱间存在分子引力作用 3、（11年广东）图4为某种椅子与其升降部分的结构示意图,M 、N 两筒间密闭了一定质量的气体，M 可沿N 的内壁上下滑动，设筒内气体不与外界发生热交换，在M 向下滑动的过程中 A.外界对气体做功，气体内能增大 B.外界对气体做功，气体内能减小 C.气体对外界做功，气体内能增大 D.气体对外界做功，气体内能减小 4、（12年广东）清晨 ，草叶上的露珠是由空气中的水汽凝结成德水珠 ，这一物理过程中，水分子间的 A 引力消失 ，斥力增大 B 斥力消失，引力增大 C 引力、斥力都减小 D 引力、斥力都增大 5、（12年广东）.景颇族的祖先发明的点火器如图1所示，用牛角做套筒，木质推杆前端粘着艾绒。猛推推杆，艾绒即可点燃，对同内封闭的气体，再次压缩过程中 A.气体温度升高，压强不变 B.气体温度升高，压强变大 C.气体对外界做正功，其体内能增加 D.外界对气体做正功，气体内能减少 6、（13年广东 双选）图6为某同学设计的喷水装置，内部装有2L 水，上部密封1atm 的空气0.5L ，保持阀门关闭，再充入1atm 的空气0.1L ，设在所有过程中空气可看作理想气体，且温度不变，下列说法正确的有 A.充气后，密封气体压强增加 B.充气后，密封气体的分子平均动能增加 C.打开阀门后，密封气体对外界做正功 D.打开阀门后，不再充气也能把水喷光 7、（10年广东）如图所示，某种自动洗衣机进水时，与洗衣缸相连的细管中会封闭一定质量的空气，通过压力传感器感知管中的空气压力，从而控制进水量。设温度不变，洗衣缸内水位升高，则细管中被封闭的空气
临沂师范学院物理系 原子物理学期末考试试题（A卷） 一、论述题25分，每小题5分） 1．夫朗克—赫兹实验的原理和结论。 1．原理：加速电子与处于基态的汞原子发生碰撞非弹性碰撞，使汞原子吸收电子转移的的能量跃迁到第一激发态。处第一激发态的汞原子返回基态时，发射2500埃的紫外光。（3分） 结论：证明汞原子能量是量子化的，即证明玻尔理论是正确的。（2分） 2．泡利不相容原理。 2．在费密子体系中不允许有两个或两个以上的费密子处于同一个量子态。（5分） 3．X射线标识谱是如何产生的 3．内壳层电子填充空位产生标识谱。（5分） 4．什么是原子核的放射性衰变举例说明之。 4．原子核自发地的发射 射线的现象称放射性衰变，（4分）例子（略）（1分） 5．为什么原子核的裂变和聚变能放出巨大能量 5．因为中等质量数的原子核的核子的平均结合能约为大于轻核或重核的核子的平均结合能，故轻核聚变及重核裂变时能放出巨大能
量。（5分） 二、（20分）写出钠原子基态的电子组态和原子态。如果价电子被激发到4s态，问向基态跃迁时可能会发出几条光谱线试画出能级跃迁图，并说明之。 二、（20分）（1）钠原子基态的电子组态1s22s22p63s；原子基态为2S1/2。（5分） （2）价电子被激发到4s态向基态跃迁时可发出4条谱线。（6分）（3）依据跃迁选择定则1 0, j 1,± = ? ± ?＝ l（3分）能级跃迁图为（6分） 三、（15 耦合时，（1）写出所有 可能的光谱项符号；（2）若置于磁场中，这一电子组态一共分裂出多少个能级（3）这些能级之间有多少可能的偶极辐射跃迁 三、（15分）（1）可能的原子态为 1P 1，1D 2， 1F 3； 3P 2，1，0， 3D 3，2，1， 3F 4，3，2。 （7分） （2）一共条60条能级。（5分） （3）同一电子组态形成的原子态之间没有电偶极辐射跃迁。（3分）
原子物理学试题（A 卷） 一、选择题（每小题3分，共30分） 1．在同一α粒子源和散射靶的条件下观察到α粒子被散射在90°和60°角方向上单位立体角内的粒子数之比为： A ．4:1 B.2:2 C.1:4 D.1:8 2．欲使处于激发态的氢原子发出αH 线，则至少需提供多少能量（eV ）? A.13.6 B.12.09 C.10.2 D.3.4 3．已知锂原子光谱主线系最长波长为6707埃，辅线系线系限波长为3519埃，则Li 原子的电离电势为： A ．5.38V B.1.85V C.3.53V D.9.14V 4．试判断原子态：1s1s 3S 1,1s2p 3P 2,1s2p 1D 1, 2s2p 3P 2中下列哪组是完全存在的？ A. 1s1s 3S 1 1s2p 3P 2 2s2p 3P 2 B .1s2p 3P 2 1s2p 1D 1 C. 1s2p 3P 2 2s2p 3P 2 D.1s1s 3S 1 2s2p 3P 2 1s2p 1D 1 5．原子在6G 3/2状态,其有效磁矩为： A ． B μ3 15 ； B. 0； C. B μ25； D. B μ215- 6．氖原子的电子组态为1s 22s 22p 6,根据壳层结构可以判断氖原子基态为： Ａ.１Ｐ１； Ｂ.３Ｓ１； Ｃ .１Ｓ０； Ｄ.３ Ｐ０ . 7．原子发射伦琴射线标识谱的条件是： Ａ.原子外层电子被激发；Ｂ.原子外层电子被电离； Ｃ.原子内层电子被移走；Ｄ.原子中电子自旋―轨道作用很强。 8．设原子的两个价电子是p 电子和d 电子,在Ｌ－Ｓ耦合下可能的原子态有： A.4个 ； B.9个 ； C.12个 ； D.15个。 9．发生β+衰变的条件是 A.M (A,Z)＞M (A,Z －1)＋m e ; B.M (A,Z)＞M (A,Z ＋1)＋2m e ; C. M (A,Z)＞M (A,Z －1); D. M (A,Z)＞M (A,Z －1)＋2m e 10．既参与强相互作用，又参与电磁相互作用和弱相互作用的粒子只有： A.强子; B.重子和规范粒子; C.介子和轻子; D.介子和规范粒子 二、填空题（每题4分，共20分） 1．原子核式结构模型的提出是根据α粒子散射实验中α粒子的____________________。 2．夫—赫实验的结果表明___________________________________。 3．如果原子处于2P 1/2态,它的朗德因子g 值为___________。 4．85 36Kr 样品的原子核数N 0在18年中衰变到原来数目的1/3, 再过18年后幸存的原子核数为_________。 5．碳原子基态的电子组态和原子态分别是________________________。 三、（10分）用简要的语言叙述玻尔理论，并根据你的叙述导出氢原子基态能量表达式。 四、（15分）①已知：35.1=?s ,86.0=?p ,01.0=?d ,求钠原子的电离电势.
光学 一、光的折射 1．折射定律：2．光在介质中的光速： 3．光射向界面时，并不是全部光都发生折射，一定会有一部分光发生反射。 4．真空/空气的n等于1，其它介质的n都大于1。 5．真空/空气中光速恒定，为，不受光的颜色、参考系影响。光从真空/空气中进入介质中时速度一定变小。 6．光线比较时，偏折程度大（折射前后的两条光线方向偏差大）的光折射率n大。 二、光的全反射 1．全反射条件：光由光密（n大的）介质射向光疏（n小的）介质；入射角大于或等于临界角C，其求法为。 2．全反射产生原因：由光密（n大的）介质，以临界角C射向空气时，根据折射定律，空气中的sin角将等于1，即折射角为90°；若再增大入射角，“sin空气角”将大于1，即产生全反射。 3．全反射反映的是折射性质，折射倾向越强越容易全反射。即n越大，临界角C越小，越容易发生全反射。 4．全反射有关的现象与应用：水、玻璃中明亮的气泡；水中光源照亮水面某一范围；光导纤维（n大的内芯，n小的外套，光在内外层界面上全反射） 三、光的本质与色散 1．光的本质是电磁波，其真空中的波长、频率、光速满足（频率也可能用表示），来源于机械波中的公式。 2．光从一种介质进入另一种介质时，其频率不变，光速与波长同时变大或变小。 3．将混色光分为单色光的现象成为光的色散。不同颜色的光，其本质是频率不同，或真空中的波长不同。同时，不同颜色的光，其在同一介质中的折射率也不同。 4．色散的现象有：棱镜色散、彩虹。
5．红光和紫光的不同属性汇总如下： 频率f(或ν) 真空中里的 波长λ 折射率n 同一介质中 的光速 偏折程度临界角C 红光大大大紫光大大大 原因 n越大偏折 越厉害 发生全反射光子能量发生光电效应 双缝干涉时的 条纹间距Δx 发生明显衍 射 红光大容易紫光容易大容易 原因临界角越小 越容易发生 全反射 波长越大越 有可能发生 明显衍射 四、光的干涉 1．只有频率相同的两个光源才能发生干涉。 2．光的干涉原理（同波的干涉原理）： 真空中某点到两相干光源的距离差即光程差Δs。 当时，即光程差等于半波长的奇数倍时，由于两光源对此点的作用总是步调相反，叠加后使此点振动减弱； 当时，即光程差等于波长的整数倍，半波长的偶数倍时，由于两光源对此点的作用总是步调一致，叠加后使此点振动加强。 3．杨氏双缝干涉：单色光源经过双缝形成相干光，在屏上形成明暗相间的等间距条纹。双缝间距离d、双缝到屏的距离L、光的波长λ、条纹间距Δx的关系为。 4．双缝干涉的条纹间距指的是两条相邻的明条纹中心的距离。其它条件相同时，光的波长越大，条纹间距越大，明、暗条纹本身也越粗。 5．若使用白光做双缝干涉实验，会得到彩色的条纹，中央明纹为白色。 6．薄膜干涉：光射向薄膜时，在膜的外、内表面各反射一次，两束反射光在外表面相遇发生干涉。若叠加后振动加强，则会使反射光增强，透射光减弱；若叠加后振动减弱，则会使反射光减弱，透射光增强。 7．薄膜干涉的现象与应用：彩色肥皂泡、彩色油膜；增透膜、增反膜、检查工件平整度。 五、光的衍射
新题型2 原子与原子物理之多项选择题 （2016·天津卷）物理学家通过对实验的深入观察和研究，获得正确的科学认知，推动物理学的发展。下列说法符合事实的是 A．赫兹通过一系列实验，证实了麦克斯韦关于光的电磁理论 B．查德威克用α粒子轰击14 7N获得反冲核17 8 O，发现了中子 C．贝克勒尔发现的天然放射性现象，说明原子核有复杂结构D．卢瑟福通过对阴极射线的研究，提出了原子核式结构模型
A ．爱因斯坦在光的粒子性的基础上，建立了光电效应方程 B ．康普顿效应表明光子只具有能量，不具有动量 C ．玻尔的原子理论成功地解释了氢原子光谱的实验规律 D ．德布罗意指出微观粒子的动量越大，其对应的波长就越长 2．现用某一光电管进行光电效应实验，当用某一频率的光入射时，有光电流产生。下列说法正确的是 A ．保持入射光的频率不变，入射光的光强变大，饱和光电流变大 B ．入射光的频率变高，饱和光电流变大 C ．入射光的频率变高，光电子的最大初动能变大学，科。网、 D ．保持入射光的光强不变，不断减小入射光的频率，始终有光电流产生 3．一静止的铝原子核2713Al 俘获一速度为71.010?m/s 的质子p 后，变为处于激发态的硅原子核28* 14Si ，下 列说法正确的是 A ．核反应方程为2728*1314p Al Si +→ B ．核反应方程过程中系统动量守恒 C ．核反应过程中系统能量不守恒 D ．核反应前后核子数相等，所以生成物的质量等于反应物的质量之和 4．下列说法中正确的是 A ．随着温度的升高，各种波长的辐射强度都在增加，同时辐射强度的极大值向波长较短的方向移动 B ．在康普顿效应中，当入射光子与晶体中的电子碰撞时，把一部分动量转移给电子，因此光子散射后 波长变短 C ．放射性元素原子核的半衰期长短与原子所处的化学状态和外部条件有关 D ．β衰变所释放的电子是原子核内的中子转变为质子时所产生的 5．以下是有关近代物理内容的若干叙述，其中正确的是 A ．一束光照射到某种金属上不能发生光电效应，改用波长较长的光照射该金属可能 B ．氡222的半衰期为3.8天，则质量为4 g 的氡222经过7.6天还剩下1 g 的氡222 C ．玻尔理论解释了氢原子发射出来的光子其谱线为什么是不连续的 D ．重核裂变为几个中等质量的核，其平均核子质量会增加 6．氢原子的能级如图所示，现有处于4n =能级的大量氢原子向低能级跃迁，下列说法正确的是 A ．这些氢原子可能发出6种不同频率的光 B ．已知钾的逸出功为2.22eV ，则从3n =能级跃迁到2n =能级释放的光子可 以从金属钾的表面打出光电子 C ．氢原子从2n =能级跃迁到1n =能级释放的光子能量最小 D ．氢原子由4n =能级跃迁到3n =能级时，氢原子能量减小，电子动能增加
2009—2010学年第2学期《原子物理学》试卷 答案及评分标准 专业班级 姓名 学号 开课系室应用物理系 考试日期2010年6月26日10:00-12:00
一、（共20分）电子、光子、相对论、波粒二象性等概念。 1、（本小题10分）若电子的动能和光子的能量等于电子的静止能量，求（1）电子的运动速度v 为多少倍光速c ，（2）电子的德布罗意波长 λe （nm ）（3）光的波长λγ（nm ），（4）电子与光子的动量之比。 答：（1）电子的动能2k 0E 0.511MeV m c ==总能量 220202MeV 511.0MeV 511.0mc c m c m E E k ==+=+=，得出02m m = …..2分 因为)1(/2 20c m m υ-=，所以电子运动速度2/3c =υ（或0.866c ） …..2分 （2）电子的德布罗意波长 nm 0014.0eV 10511.0732.1nm eV 124032 32//62 00=???== ? = ==c m hc c m h m h p h e υλ .…2分 （3）光的波长61240eV nm 0.0024nm 0.51110eV e c hc h λν ν?= = ==? …..2分 （4 ）电子与光子的动量之比 //e e e p h p h p p γ γγλλ=== …..2分 2、（本小题10分）在康普顿散射中，若入射光子的能量等于电子的静止能量，试求在散射 角度θ=120°方向探测散射光子的能量E γ'（MeV ），以及对应的反冲电子的动量e p （以电子的静止质量m 0和光速c 表示）。 答：入射光子的能量200/E hc m c νλ== ………… …1分 康普顿散射后波长改变量00(1cos )h m c λλλθ'?=-=- 散射光子的能量为： 02 00200///(1cos )1(1cos120)/2 0.40.511MeV 0.2044MeV 1(10.5)5 hc hc E hc h hc m c m c hc m c νλλλθλ''== =+ -+ -?= ==?=++ …… ………4分 电子获得的动能来源于光子能量的减少，电子动能2 2 2 0002/53/5m c m c m c -= ……2分 根据相对论效应：2 2 2 2 2 2 24 000(3/5)E m c m c c p m c =+=+ ……………2分 得电子的动量为0p c = ……………1分
光学、原子物理知识总结
光学 一、光的折射： 1、折射定律：折射光线与入射光线、发现处在同一平面内，折射光线与入射光线分别位于法线的两侧。入射角的正弦与折射角的正弦成正比。 表达式：r i n sin sin = 2、折射现象中，光路可逆。 3、折射率： 物理意义：反应介质的光学特性，折射率大，说明光从真空射入到该介质时，偏折大。 （1）r i n sin sin = 为比值定义。由介质本身的光学性质和光的频率决定。 （2）v c n =，任何介质的折射率总大于1。 （3）r i n sin sin =中i 总是真空中光线与法线的夹角。 4、几个典型的折射光路 （1）平行玻璃砖的光路 两面平行的玻璃砖，出射光线和入射光线平行，且光线发生了侧移。 （2）球形玻璃砖的光路 （3）平行玻璃砖的光的侧移距离 如图所示，由题意可知，O 2A 为偏移距离Δx ，有：Δx ＝d cos r ·sin(i －r ) n ＝sin i sin r 若为同一单色光，即n 值相同．当i 增大时，r 也增大，但i 比r 增大得快， sin(i －r )＞0且增大，d cos r ＞0且增大。 若入射角相同，则：Δx ＝d sin i (1－cos i n 2－sin 2i )即当n 增大，Δx 也增大 结论： （1）同种单色光的侧移距离随入射角的增大而增大 （2）不同种单色光的折射率大的侧移距离大 二、全反射 1、条件：① 光从光密介质射入光疏介质。 ② 入射角大于等于临界角。 2、临界角：n C 1 sin = ，C 为折射角为900时的入射角。 B A i 30° 120° r ′ O A E B C D O ′ 60° M
原子物理学试题汇编 1 临沂师范大学物理系 原子物理期末考试(卷一) (1)弗兰克-赫兹实验的原理和结论。 1.原理:加速电子与基态汞原子之间的碰撞非弹性碰撞，使汞原子吸收4.9电子伏特的电子转移能量并跃迁到第一激发态。当处于第一激发态的汞原子回到基态时，它会发出2500埃的紫外光。(3分) 结论:证明汞原子的能量是量子化的意味着证明玻尔的理论是正确的。(2分) 2.泡利不相容原理。 2.在费米子系统中，两个或更多的费米子不允许处于相同的量子态。(5分) 3.x光识别光谱是如何产生的？ 3.内壳中的电子填充空位产生识别光谱。(5分)4。什么是原子核的放射性衰变？举个例子。 4.原子核的自发发射？？？辐射现象称为放射性衰变，(4分)例(略)(1分) 5.为什么核裂变和核聚变会释放巨大的能量？ 5.因为中等质量数的原子核的平均结合能比轻或重原子核的平均结合能大约8.6兆电子伏，所以轻核聚变和重核裂变可以释放出大量的能量。
2 巨大的能量。(5分) 第二，(20分)写下钠原子基态的电子构型和原子态。如果价电子被激发到4s态，在跃迁到基态的过程中会发射出多少条谱线？试着画一个能级转换图并解释它。 (2)、(20分钟)(1)钠原子基态的电子组态1 s22s 22p 63s；原子基态是2S1/2。(5分) (2)当价电子被激发从4s态跃迁到基态时，它们可以发射4条谱线。(6分)(3分)根据过渡选择规则？l=？1，？j。0，？1 (3分) 能级跃迁图为(6分) 42S1/2 32P3/2 32P1/2 32S1/2 (3)、(15)对于电子构型3p4d，(1)当ls耦合时，写下所有可能的光谱项符号；(2)如果放在磁场中，这个电子构型会分裂成多少能级？(3)在这些能级之间有多少可能的偶极辐射跃迁？三，(15点)(1)可能的原子状态是 1 P1，1D2，1F 3；3P2，1，0，3D3，2，1，3F4，3，2 .(7 点数) (2)总共60个能级。(5分) (3)由相同电子构型形成的原子态之间没有偶极辐射跃迁。(3分) 2
重要概念和规律 1．原子核式结构学说（卢瑟福） 实验基础α粒子散射实验——用放射源发出的α粒子穿过金箔，发现绝大多数α粒子按原方向前进，少数α粒子发生较大的偏转。极少数发失大角度偏转。个别被弹回．基本内容在原子中心有一个带正电的核（半径约10-15～10-14m），集中了几乎全部原子质量、带负电的电子在核外绕核旋转（原子半径约10-10m）。困难问题按经典理论，电子绕核旋转将辐射电磁波，能量会逐渐减小，电子运行的轨道半径不断变小，大量原子发出的光谱应该是连续光谱。 2．玻尔理论（玻尔）实验基础氢光谱规律的研究。基本内容（三点假设）（1）原子只能处于一系列不连续的、稳定的能量状态（定态），其总能量En（包括动能和电势能）与基态总能量量的关系为En=E1/n2（n＝1、2、3……）。（2）原子在两个定态之间跃迁时，将辐射（或吸收）一定频率时光子；光子的能量为hν=E初-E终。（3）电子绕核运行的可能轨道是不连续的。各可能轨道的半径rn=n2r1基态轨道半径r1。（n=1、2、3……）。困难问题无法解释复杂原子的光谱． 3. 放射现象（贝克勒尔） 三种射线（1）α射线氦原子核流。v≈c/10。贯穿本领很小。电离作用很强。 （2）β射线高速电子流。v≈c。贯穿本领强，电离作用弱。 （3）γ射线波长很短的电磁波。v=c。贯穿本领很强，电离作用很弱。 衰变规律遵循电量、质量（和能量）守恒。 α衰变、β衰变、γ衰变（γ衰变是伴随着α衰变或β衰变同时发生的）。 半衰期放射性元素的原子读有半数发生衰变所需要的时间。由核内部本身因素决定．跟原子所处的物理状态或化学状态无关．公式 4．原子核的组成 实验基础 （1）质子发现（1919年，卢瑟福） 147N + 24He → 817O + 11H （2）中子发现（1932年，查德威克） 49Be + He → 612C + 01n 基本内容原子核由质子和中子（统称核子）组成．原子核的质量数等于质子数与中子数之和．原子核的电荷数等于质子数。各核子间依靠强大的核力来集在核内。 5．放射性同位素质子数相同、中子数不同，具有放射性的原子。 实验基础用α粒子盖击铝核首先实现用人工方法得到放出性同位素磷（1934年，约里奥?
练习六习题1-2解 6-1 某一X 射线管发出的连续X 光谱的最短波长为0.0124nm ，试 问它的工作电压是多少?解：依据公式 答：它的工作电压是100kV . 6-2莫塞莱的实验是历史上首次精确测量原子序数的方法．如测得某元素的K α )(10Z ；将值代入上式， 10 246.0101010 )??= = =1780 Z =43 即该元素为43号元素锝(Te). 第六章习题3,4 6-3 钕原子(Z=60)的L 吸收限为0.19nm ，试问从钕原子中电离一个K 电子需作多少功? 6-4 证明：对大多数元素K α1射线的强度为K α2射线的两倍． 第六章习题5,6参考答案 6-5 已知铅的K 吸收限为0.014 1nm,K 线系各谱线的波长分别为：0.016 7nm(K α)；0.0146nm(K β)；0.0142nm(K γ),现请： (1) 根据这些数据绘出有关铅的X 射线能级简图； (2) 计算激发L 线系所需的最小能量与L α线的波长． 分析要点:弄清K 吸收限的含义. K 吸收限指在K 层产生一个空穴需要能量. 即K 层电子的结合能或电离能.
解: (1)由已知的条件可画出X 射线能级简图. K K α L α K β K γ (2) 激发L 线系所需的能量: K 在L 壳层产生一个空穴所需的能量 E LK = φK -φL φL =φK - E LK =87.94 keV -84.93keV=3.01 keV φ为结合能. 或
即有 m 即L α线的波长为0.116nm. 6-6 一束波长为0.54 nm 的单色光入射到一组晶面上，在与入射束偏离为120?的方向上产生一级衍射极大，试问该晶面的间距为多大? ?的方向上产生一级衍射极大sin θ n =1 解得 d =0.312 nm 第六章习题8参考答案 6-7 在康普顿散射中，若入射光子的能量等于电子的静止能，试求散射光子的最小能量及电子的最大动量． 6-8 在康普顿散射中，若一个光子能传递给一个静止电子的最大能量为10 keV ，试求入射光子的能量． （1）其中c m 光子去的能量为电子获得的能量 k E h h ='-νν 依题意，如果电子获得最大能量，则出射光子的能量为最小，（1）式E 由此可算出： ν γγh E E 22=+
一、原子的核式结构 卢瑟福根据α粒子散射实验观察到的实验现象推断出了原子的核式结构．α粒子散射实验的现象是：①绝大多数α粒子穿过金箔后基本上仍沿原来的方向前进；②极少数α粒子则发生了较大的偏转甚至返回．注意，核式结构并没有指出原子核的组成． 二、波尔原子模型 玻尔理论的主要内容： 1．“定态假设”：原子只能处于一系列不连续的能量状态中，在这些状态中，电子虽做变速运动，但并不向外辐射电磁波，这样的相对稳定的状态称为定态． 定态假设实际上只是给经典的电磁理论限制了适用范围：原子中的电子绕核转动处于定态时不受该理论的制约． 2．“跃迁假设”：电子绕核转动处于定态时不辐射电磁波，但电子在两个不同定态间发生跃迁时，却要辐射(吸收)电磁波(光子)，其频率由两个定态的能量差值决定hν＝E m －E n ． 3．“能量量子化假设”和“轨道量子化假设”：由于能量状态的不连续，因此电子绕核转动的轨道半径也不能任意取值． 三、原子核的衰变及三种射线的性质 1．α衰变与β衰变方程 α衰变：X A Z →42Y A Z --＋42He β衰变：X A Z →1Y A Z +＋01e - 2．α和β衰变次数的确定方法 先由质量数确定α衰变的次数，再由核电荷数守恒确定β衰变的次数． 3．半衰期(T )：放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间． 4．特征：只由核本身的因素所决定，而与原子所处的物理状态或化学状态无关． 5．规律：N ＝N 01()2 t T ． 6．三种射线 射线 α射线 β射线 γ射线 物质微粒 氦核 42He 电子01e - 光子γ 带电情况 带正电(2e ) 带负电(－e ) 不带电 速度 约为110 c 接近c c 贯穿本领 小(空气中飞行几厘米) 中(穿透几毫米厚的铝板) 大(穿透几厘米厚的铅板) 电离作用 强 次 弱 四、核能 1．爱因斯坦质能方程：E ＝mc 2． 2．核能的计算 (1)若Δm 以千克为单位，则： ΔE ＝Δmc 2． (2)若Δm 以原子的质量单位u 为单位，则： ΔE ＝Δm ×931.5 MeV ． 3．核能的获取途径 (1)重核裂变：例如 235 92U ＋10n →13654Xe ＋9038Sr ＋1010n (2)轻核聚变：例如 2 1H ＋31H →42He ＋10n 聚变的条件：物质应达到超高温(几百万度以上)状态，故聚变反应亦称热核反应． 二、考查衰变、裂变、聚变以及人工转变概念 ●例2 现有三个核反应： ①24 11Na →2412Mg ＋____； ②23592U ＋10n →14156Ba ＋9236Kr ＋____；③21H ＋31H →42He ＋____． 完成上述核反应方程，并判断下列说法正确的是( ) A ．①是裂变，②是β衰变，③是聚变
高校原子物理学试题 试卷 一、选择题 1.分别用１MeV的质子和氘核（所带电荷与质子相同，但质量是质子的两倍）射向金箔，它们与金箔原子核可能达到的最小距离之比为： Ａ.1/4; Ｂ.1/2; Ｃ.１; Ｄ.２. 2.处于激发态的氢原子向低能级跃适时，可能发出的谱总数为： A.4; B.6; C.10; D.12. 3.根据玻尔－索末菲理论，n=4时氢原子最扁椭圆轨道半长轴与半短轴之比为： A.1； B.2; C.3; D.4. 4.f电子的总角动量量子数j可能取值为： A.1/2，3/2; B.3/2，5/2; C.5/2，7/2; D.7/2，9/2. 5.碳原子（C，Z＝6）的基态谱项为 A.3P O ; B.3P 2 ; C.3S 1 ; D.1S O . 6.测定原子核电荷数Z的较精确的方法是利用 A.α粒子散射实验; B. x射线标识谱的莫塞莱定律; C.史特恩－盖拉赫实验； D.磁谱仪. 7.要使氢原子核发生热核反应，所需温度的数量级至少应为（K） A.107; B.105; C.1011; D.1015. 8.下面哪个粒子最容易穿过厚层物质？ A.中子； B.中微子； C.光子； D.α粒子 9.在（1）α粒子散射实验，（2）弗兰克－赫兹实验，（3）史特恩－盖拉实验，（4）反常塞曼效应中，证实电子存在自旋的有： A.（1），（2）; B.（3）,（4）; C.（2）,（4）; D.（1）,（3）. 10.论述甲：由于碱金属原子中，价电子与原子实相互作用，使得碱金属原子的能级对角量子数l的简并消除. 论述乙：原子中电子总角动量与原子核磁矩的相互作用，导致原子光谱精细结构. 下面判断正确的是： A.论述甲正确，论述乙错误; B.论述甲错误，论述乙正确; C.论述甲，乙都正确，二者无联系； D.论述甲，乙都正确，二者有联系. 二、填充题（每空2分，共20分） 1．氢原子赖曼系和普芳德系的第一条谱线波长之比为（）. 2．两次电离的锂原子的基态电离能是三次电离的铍离子的基态电离能的（）倍. 3．被电压100伏加速的电子的德布罗意波长为（）埃. 4．钠D 1 线是由跃迁（）产生的. 5．工作电压为50kV的X光机发出的X射线的连续谱最短波长为（）埃. 6．处于4D 3/2 态的原子的朗德因子g等于（）. 7．双原子分子固有振动频率为f，则其振动能级间隔为（）. 8．Co原子基态谱项为4F 9/2 ，测得Co原子基态中包含8个超精细结构成分，则Co核自旋I=（）. 9．母核A Z X衰变为子核Y的电子俘获过程表示（）。 10．按相互作用分类， 粒子属于（）类.
第四节光学、原子物理 一、知识结构 (一)光学 1. 2. 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 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 5. 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 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) 1. 2. 3.掌握α、β、γ 4. 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. 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. 【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O 2O ′2作为折射光线，由于O 1O ′1平行于O 2O ′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 (1) (2)光斑在P 【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 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 (一)
原 子 物 理 一、卢瑟福的原子模型——核式结构 1.1897年,_________发现了电子.他还提出了原子的 ______________模型. 2.物理学家________用___粒子轰击金箔的实验叫 __________________。 3. 实验结果:绝大部分α粒子穿过金箔后________;少数α粒子发生了较大的偏转;极少数的α粒子甚至被____. 4. 实验的启示：绝大多数α粒子直线穿过，说明原子内部存在很大的空隙； 少数α粒子较大偏转，说明原子内部集中存 在着对 α粒子有斥力的正电荷； 极个别α粒子反弹，说明个别粒子正对着质量比 α粒子大很多的物体运动时，受到该物体很大的斥 力作用． 5.原子的核式结构: 卢瑟福依据α粒子散射实验的结果，提出了原子的核式结构：在原子中心有一个很小 的核，叫 ________， 原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里，带负电的电子在核外空间绕核旋 转． 例1:在α粒子散射实验中,卢瑟福用α粒子轰击金箔,下列四个选项中哪一项属于实验得到的正确结果: A.α粒子穿过金箔时都不改变运动方向 B . 极少数α粒子穿过金箔时有较大的偏转 ,有的甚至被反 弹 C.绝大多数α粒子穿过金箔时有较大的 偏转 D. α粒子穿过金箔时都有较大的偏转. 例2:根据α粒子散射实验，卢瑟福提出了原子的核式结构模 型。如图 1-1所示表示了 原子核式结构模型的 α粒子散射图景。图中实 线表示 α粒子的运动轨迹。其中一个 c α粒子在从a 运动到b 、再运动到c 的过程中（α粒子在b 点时距原子核最近），下 列判断正确的是 （ ） a b A ．α粒子的动能先增大后减小 原子核 B ．α粒子的电势能先增大后减小 C ．α粒子的加速度先变小后变大 α粒子 D ．电场力对α粒子先做正功后做负功 图1-1 二玻尔的原子模型 能级 1．玻尔提出假说的背景——原子的核式结构学说与经典物理学的矛盾：⑴按经典物理学理论，核外电子绕核运动时，要不断地辐射电磁波，电子能量减小，其轨道半径将不断减小，最终落于原子核上，即核式结构将是不稳定的，而事实上是稳定的．⑵电子绕核运动时辐射出的电磁波的频率应等于电子绕核运动的频率，由于电子轨道半径不断减小，发射出的电磁波的频率应是连续变化的，而事实上，原子辐射的电磁波的频率只是某些特定值。 为解决原子的核式结构模型与经典电磁理论之间的矛盾，玻尔提出了三点假设，后人称之为玻尔模型． 2．玻尔模型的主要内容： ⑴定态假说：原子只能处于一系列 __________的能量状态中，在 这些状态中原子是 _______的，电子虽然绕核运动， 但不向外辐射能量．这些状态叫做 ________． ⑵跃迁假说：原子从一种定态跃迁到另一种定态时，它辐射（或吸收）一定频率的光子，光子的能量由这两定态的能量差决定，即________________. ⑶轨道假说：原子的不同能量状态对应于 ______子的不同轨道 .原子的定态是不连续的，因此电子的可能轨道也是不 连续的． 3．氢原子的能级公式和轨道 公式 原子各定态的能量值叫做原子的能级，对于氢原子，其能级 公式为 :______________； 对应的轨道公式为： r n n 2 r 1。其中n 称为量子数，只能取正.E1=-13.6eV ，r1=0.53×10-10m ．
1 宁夏师范学院学院2012——2013学年 《原子物理学》复习试题（F 卷） 说明：（1）本试题共3 页 三 大题，适用于 物理与电子工程学院 物理学专业。 （2）常数表： h = 6.626 ?10-34J ?s = 4.136?10-15eV ?s ；R ∝ = 1.097?107m -1；e = 1.602 ? 10-19C ； N A = 6.022?1023mol -1； hc = 1240eV ?nm ；k = 1.380?10-23J ?K -1 = 8.617?10-5eV ?K ； m e = 9.11?10-31kg = 0.511Mev/c 2 ；m p = 1.67?10-27kg = 938MeV/c 2；a 0 = 0.529?10-10m ； m p = 1.67?10-27kg = 938MeV/c 2 ；μB = 9.274?10-24J ?T -1 = 5.788?10-5eV ?T -； u = 1.66?10-27kg = 931MeV/c 2； e 20 4πε = 1.44eV ?nm 考试时间：120分钟 一、填空题（每小题 3 分，共 21 分） 1．提出电子自旋概念的主要实验事实是_________________________________ 和_________________________________ 。 2．已知He 原子1P 1→1S 0跃迁的光谱线在磁场中分裂为三条光谱线。若其波数间 距为?~v ，则此磁场的磁感应强度B = 。今测得?~.v =-04671cm ， 则B = 特斯拉。 3．二次电离的碳离子（C ++）按其能级和光谱的特点，应属于类 离子；其基态原 子态是_______________；由2s3p P 3 210,,态向2s3s S 31态跃迁可产生 条光谱线。 4．按照电子的壳层结构， 原子中 相同的电子构成一个壳层； 同一壳层中 相同的电子构成一个支壳层。第一、三、五壳层 分别用字母表示应依次是 、 、 。 5．钾原子的电离电势是4.34V ，其主线系最短波长为 nm 。 6．泡利不相容原理的内容表示为： 。 7．α衰变的表达式为： ; α衰变发生的条 件为： 。 二、选择题（每小题 3 分，共 27 分） 1．碱金属原子能级的双重结构是由于下面的原因产生：( ) A. 相对论效应; B. 原子实极化; C. 价电子的轨道贯穿; D. 价电子自旋与轨道角动量相互作用。 2．由状态2p3p 3 P 到2s2p 3 P 的辐射跃迁：( ) A. 可产生9条谱线； B. 可产生7条谱线； C. 可产生6条谱线； D. 不能发生。 3．对氢原子,考虑精细结构之后,其赖曼系一般结构的每一条谱线应分裂为：（ ） A. 2条; B. 3条; C. 5条; D. 不分裂。 4．卢瑟福由α粒子散射实验得出原子核式结构模型时，所依据的理论基础是：（ ） A. 普朗克能量子假设; B. 爱因斯坦的光量子假设; C. 狭义相对论; D. 经典理论。 5．原子中轨道磁矩μL 和轨道角动量L 的关系应为：（ ） A .;μL e e m = L B .;μL e e m = 2L C .;μL e e m =-2L D ..μL e e m =-L 。
第六章X 射线 6.1.The minimum wavelength of the continuous x-ray spectra from an x-ray tube is 0.124A .What is its working potential? 某一X 射线发出的连续X 光谱的最短波长为0.0124nm ，它的工作电压是多少？解：依据公式()min 1.24nm V kV λ= ，得到工作电压为：() min 1.24 1.24 1000.0124 V nm kV λ===6.3.The L absorption edge of a neodymium atom(Z=60)is 1.9A .How much work is required to ionize a K electron from a neodymium atom? 钕原子(Z=60)的L 吸收限为0.19nm ，从钕原子中电离一个K 电子需作多少功？解：L 吸收限指的是在L 层产生一个空穴需要能量，即电离一个L 电子的能量： ,(1) L L L L hc E E E hv λ∞?=-== K 吸收限是指在K 层产生一个空穴需要能量,即电离一个K 电子的能量： ,(2) K k K K hc E E E hv λ∞?=-== 式（1）代入式（2）有：,(3) K L K L hc E E E λ?=-+ 由莫塞莱公式有：()2111,(4) K L K E E E hRc Z α? ??=-=-- ??? 式（4）代入式（3）得电离一个K 电子的能量为： ()()32 2213 1.24101113.660142.024 0.19K L hc E hRc Z keV λ?? ??=--+≈?-+= ???6.5.Prove that for most of the elements,the intensities of the 1K αx-rays are double the intensities of the 2K αx-rays. 证明：对大多数元素，1K α射线的强度为2K α射线的两倍。 K 系激发机理：K 层电子被击出时，K 壳层形成空位，原子系统能量由基态升到K 激发态， 原子系统能量升高，使体系处于不稳定的激发态，按能量最低原理，L 、M 、N 层中的电子会跃迁到K 层的空位，为保持体系能量平衡，在跃迁的同时，这些电子会将多余的能量以X 射线光量子的形式释放。高能级电子向K 层空位填充时产生K 系辐射，L 层电子填充空位时，产生K α辐射，M 层电子填充空位时产生K β辐射。
第十三章物质专题内容知识点学习水平说明 物质原子的核式结构A 物质的放射性A 原子核的组成A 重核的裂变链式 反应 A 放射性元素的衰变B只要求写出简单的 核反应方程，不涉 及衰变定律。 原子核的人工转变B 核能的应用核电 站 A 我国核工业发展A 宇宙的基本结构A 天体的演化A 一．原子
1．1897年英国物理学家汤姆生发现电子，说明原子是可分的。 2．英国物理学家卢瑟福做了用放射性元素放出的α粒子轰击金箔的实验。 α粒子散射实验结果：绝大多数α粒子穿过金箔后仍沿原来方向前进，少数α粒子发生了较大的偏转，极少数α粒子的偏转超过了90°，有的甚至几乎达到180°，象是被金箔弹了回来。 3．为了解释实验结果，卢瑟福提出了如下的原子的核式结构学说：在原子的中心有一个很小的核，叫做原子核，原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里，带负电的电子在核外空间绕着核旋转。 原子的半径大约是10－10米，原子核的大小约为10－15～10－14米。 α粒子散射实验
【典型例题】 1．下面有关物理史实及物理现象的说法中，正确的是（）
（A）卢瑟福的原子核式结构学说完全能解释α粒子散射现象 （B）麦克斯韦用实验的方法证实了电磁波的存在，并预言光是电磁波（C）双缝干涉图样的中央明纹又宽又亮 （D）用紫光照射某金属表面能产生光电效应，那么用红光照射该金属也可能发生光电效应 2．（1994上海）提出原子核式结构模型的科学家是（） （A）汤姆生（B）玻尔（C）卢瑟福（D）查德威克 3．（2003上海）卢瑟福通过实验，发现了原子中间有一个很小的核，并由此提出了原子的核式结构模型，右面平面示意图中的四条线表示α粒子运动的可能轨迹，在图中完成中间两条α粒子的运动轨迹。 4．（1997全国）在卢瑟福的α粒子散射实验中，有少数α粒子发生大角度偏转，其原因是（ ） （A）原子的正电荷和绝大部分质量集中在一个很小的核上 （B）正电荷在原子中是均匀分布的 （C）原子中存在着带负电的电子 （D）原子只能处于一系列不连续的能量状态中 5．（1992全国）卢瑟福α粒子散射实验的结果（） （A）证明了质子的存在 （B）证明了原子核是由质子和中子组成的 （C）说明原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在一个很小的核上（D）说明原子中的电子只能在某些不连续的轨道上运动 6．（2006上海）卢瑟福通过对α粒子散射实验结果的分析，提出（） （A）原子的核式结构模型 （B）原子核内有中子存在