光的本性
一、 基本概念
（一） 光的干涉
條件：頻率相同, 振動方向相同，相位差恆定。
現象：兩個相干光源發出的光在相遇的空間相互疊加時，形成明暗相間的條紋。
1．雙縫干涉相干光源的獲取：採用「分光」的透射法。
當這兩列光源到達某點的路程差：
δγ＝kk=0,1,2……)出現亮條紋
δγ＝（2k＋１）λ／2 (k=0,1,2……)暗條紋
條紋間距 δx=(l/d) λ（明紋和暗紋間距）
·用單色光作光源，產生的干涉條紋是等間距；
·用白光作光源，產生彩色干涉條紋，**為白色條紋；
2．薄膜干涉：相干光源的獲取，採用「分光」的反射法
由薄膜的前後兩個表面反射後產生的兩列相干光波疊加形成的干涉現象：
·入射光為單色光，可形成明暗相間的干涉條紋
·入射光是白光，可形成彩色干涉條紋。
3．光的干涉在技術上的應用
（1） 用干涉法檢查平面（等間距的平行線）
（2） 透鏡和稜鏡表面的增透膜，增透膜的厚度等於入射光在薄膜中波長的1/4
（二） 光的衍射
光離開直線路徑繞到障礙物陰影裡的現象為稱光的衍射現象。
*產生明顯衍射條件：障礙物或孔的尺寸小於光波波長或和光波波長差不多。
*現象：（１）泊松亮斑 （２）單縫衍射
·單色光通過單縫時，形成中間寬且亮的條紋，兩側是明暗相間的條紋，且條紋寬度比中間窄；
·白光通過單縫時，形成中間寬的白色條紋，兩側是窄且暗的彩色條紋。
（三） 光的電磁說
1． 電磁波譜
a．將無線電波，紅外線、可見光、紫外線、倫琴射線、γ射線按頻率由小到大（或波長從長到短）的順序排列起來，組成電磁波譜；
b．·無線電波是lc振盪電路中自由電子週期性運動產生
·紅外線、可見光、紫外線是原子的外層電子受激發後產生；
·倫琴射線是原子的內層電子受到激發後產生；
·γ射線是原子核受到激發後產生。
2． 光譜與光譜分析
*由於每種元素都有自己的特徵譜線，明線光譜或吸收光譜都含有這些特徵譜線，故可根據明線光譜或吸收光譜分析，鑑別物質或確定它的化學組成。
（四） 光電效應，光子
1． 光電效應：在光的照射下（可見光或不可見光），物體發射電子的現象，發射出的電子叫光電子。
2． 光電效應的規律
a．極限頻率：任何一種金屬，都有乙個極限頻率，入射光的頻率必須大於這個極限頻率，才能發生光電效應。
b．最大初動能：光電子的最大初動能，與入射光的強度無關，只隨入射光的頻率增大而增大。
c．瞬時性：光電效應的產生幾乎是瞬時的，一般不超過10-9s
d．光電流強度：當入射光的頻率大於極限頻率時，光電流的強度與入射光的強度成正比
3． 愛因斯坦的光子說
光是乙份乙份地不連續傳播的，每乙份叫做乙個光子，光子的能量與它的頻率成正比: e=hυ, k光譜朗克常數=6.63×10-34j·s
(hυ=ek+w=ek+ hυ0) υ0 ：極限頻率
注意：光的強度是指光束的能量; 若單位時間**到金屬表面單位面積上的頻率為υ，光子數為n，則光強為nhυ。
4． 光的波粒二象性
*大量的光子運動規律表現出波動性，個別光子運動表現出粒子性;
*光的波長越長，波動性越明顯，越容易觀察到光的干涉和衍射，光頻率越高，粒子性越明顯，貫穿本領越強;
*光速v，頻率υ，波長λ的關係v=λυ 光子能量 e=hυ=hc/λ0=hv/λ
*光從真空射入介質中，頻率不變，故光的顏色和光子能量不變，但波長和光速發生變化。
二、 基本實驗
1． 能敘述光電效應的實驗過程及相關結論
2． 會用卡尺（或小孔）觀察光的單縫衍射現象
原子物理學
二、基本實驗
1． α粒子散射實驗的裝置及發生的現象（見p83 圖28-13）
2． 盧瑟福發現質子的實驗裝置、過程及結論（見p101 圖29-7、8、9）
3． 查德威克發現中子的實驗示意圖（見p103圖29-10）
原子和原子核
一、 基本概念和基本知識
（一） 原子的核式結構
1． α粒子散射現象
用放射源產生的α粒子轟擊金箔，其實驗結果：
①大多數α粒子穿過金箔後仍能沿原來的方向步進；
②少數α粒子發生較大偏轉；
③極少數α粒子偏轉超過900，有的甚至幾乎達到1800，為了解釋此現象盧瑟福提出原子的核式結構模型。
2． 原子的核式結構模型：在原子的中心有乙個很小的核叫做原子核，原子的全部正電荷和幾乎全部質量都集中在原子核裡，帶負電的電子在核外空間裡繞核旋轉。
*原子核所帶的正電荷數=核外的電子數=原子序數；
*電子繞核旋轉所需要的向心力就是核對它的庫侖引力；
*原子的半徑大約是10-10m； 原子核的大小約是10-1５m～10-14m
（二） 玻爾的原子理論（3條假設）
1.能量量子化：: 原子只能處在一系列不連續的能量狀態中（定態），電子雖然繞核作加速運動，但不輻射能量，原子是穩定的。
2.能級躍遷：原子從一種定態（e初）躍遷到另一種定態（e末）時，要輻射（或吸收）一定頻率（或波長）的光子，光子的能量hυ=hc/λ=e初-e末。
3.軌道量子化：由於繞核旋轉的軌道半徑是不連續的，每一條可能軌道與原子的乙個定態相對應。
（三） 氫原子的能級
1． 定態能量公式en=e1/n2n=1,2,3…)
2． 軌道半徑公式rn=n2 r1n=1,2,3…)
e1，γ1是一條可能軌道的半徑和能量，n是量子數, e1=-13.6 ev； γ1=0.53×10-10m
（四） 依玻爾理論進行分析的方法
*氫原子各個定態的能量等於電子在不同軌道上繞核作勻速圓周運動的動能和系統的電勢能之和，即：en=ekn+epn
*氫原子核外電子繞核作勻速圓周運動的速度、週期、動能與軌道半徑的光系
由於庫侖力提供向心力電子的速度運動週期電子的動能:
所以當氫原子從低能級向高能級躍遷時: n↑→rn↑→νn↓→tn↑→ekn↓
*系統的電勢能變化可以從兩方面判斷:
（1） 依庫侖力做功的正負來判斷定：庫侖力做正功，系統的電勢能減少，反之系統的電勢能增加
（2） 依各定態的能量en=ekn+epn判定：當氫原子從低能級向高能級躍遷時，n↑→en ↑→ekn↓→epn↑
（3） 一群氫原子處於量子數為n的激發態時，可能輻射出的光譜或條數為：n=n(n-1)/2
（五） 原子核
1． 天然放射現象： 2023年貝克勒耳發現了天然放射現象，揭示了原子核具有複雜的結構。
2． 放射線的種類和性質： α射線：氦核42he流，其電離本領最強，貫穿本領很小，υ=0.1c
射線：電子0-1e高速電子流，電離本領較強，貫穿本領較強，υ=0.9c
射線：光子γ，高頻電磁波電離本領很小，貫穿本領最強，υ=c
3． 原子核衰變的規律： 原子核自發地放出某種粒子而轉變為新核的變化
α衰變衰變
γ衰變時伴隨α衰變或β衰變同時產生的。
在原子核的衰變中，要遵守電荷數和質量數守恆的規律。
半衰期τ：放射性元素的原子核有半數發生衰變需要的時間叫放射性元素的半衰期。
4． 原子核的人工轉變
盧瑟福用α粒子轟擊氮核發現質子11h查德威克用α粒子轟擊鈹和發現中子10n:
約里奧居里夫婦用α粒子轟擊鋁發現放射性同位素和正電子01e
同位素：具有相同質子數和不同中子數的原子互稱同位素。
5． 確定衰變次數的方法
核反應方程：
質量數守恆：m=m1+4n n為α衰變次數
電荷數守恆：z=z1+2n-m m為β衰變次數
6． 核能
a.核能：核子結合為原子核時釋放的能量或原子核分解為核子時吸收的能量叫原子核的結合能，亦稱核能。
b.核子結合成原子核時，減少的質量叫質量虧損δm
依定義依質能方程求依反應前後質量求
c.核能的計算：愛因斯坦方程：δe=δmc2 luc2=931.5 mev
d.獲得核能的途徑：
重核的裂變：重核獲得乙個中子後**為n個中子質量的核的反應。
輕核的聚變：氫核結合成質量較大的核的反應，反應條件：很高的溫度（幾百萬度）。
常見的核反應分為衰變、人工轉變、裂變、聚變等幾種型別。
原子物理學複習
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