光和原子物理
1．命题趋势
几何光学部分的考查，将会以定性为主，难度不会太大，灵活性会有所加强，会更注重对物理规律的理解和对物理现象、物理情景的分析能力的考查。有两点应引起重视：一是对实际生活中常见光现象的认识，二是光路图问题。
光的本性、原子和原子核是高考的必考内容，一般难度不大，以识记、理解为主，常见的题型是选择题。试题较多的以与现代科学技术有着密切联系的近代物理为背景，这类题中对这些知识点本身的考查，难度不大。 2．知识概要
光学分几何光学和光的本性两部分。前者讨论光传播的规律及其应用，主要运用几何作图的方法。后者重在探究“光是什么？”。主要知识如下表：
规律：沿直线传播
同一均匀介质中
小孔成像 现象 本影和半影
日食和月食
几何光学
光的反射 在两种介质的界面
光学
光的折射 反射定律 反射定律的应用 折射定律 光的色散 全反射 折射定律的应用 直进、反射、折射 微粒说 反射、折射 波动说 两面平行的玻璃砖 棱镜 光谱 平面镜 球面镜
光的波粒二象性 光的本性 电磁波速为c 波动说 电磁说 干涉、衍射 能在真空中传播 光电效应 光子说
原子物理的知识难度不太大，但“点多面宽”，复习中应从原子结构三模型的发展过程、原子核反应
的两类反应形式去把握知识体系，具体见下表：
核能 原子核
人工转变 原子和原子核 原子结构：
汤姆生α粒子散射实验 模型 卢瑟福氢原子光谱 模型 原子的稳定性 波尔模型 天然放射性 α衰变 β衰变 γ衰变 质子的发现 中子的发现
原子核的组成，放射性同位素 质能方程式 重核裂变 轻核聚变
3．点拨解疑
【例题1】（2001年高考理综卷）如图所示，两块同样的玻璃直角三棱镜ABC，两者的AC面是平行放置的，在它们之间是均匀的未知透明介质。一单色细光束O垂直于AB面入射，在图示的出射光线中
A．1、2、3（彼此平行）中的任一条都有可能 B．4、5、6（彼此平行）中的任一条都有可能 C．7、8、9（彼此平行）中的任一条都有可能 D．只能是4、6中的某一条 【点拨解疑】
光线由左边三棱镜AB面射入棱镜，不改变方向；接着将穿过两三棱镜间的未知透明介质进入右边的三棱镜，由于透明介质的两表面是平行的，因此它的光学特性相当于一块两面平行的玻璃砖，能使光线发生平行侧移，只是因为它两边的介质不是真空，而是折射率未知的玻璃，因此是否侧移以及侧移的方向无法确定（若未知介质的折射率n与玻璃折射率n玻相等，不侧移；若n>n玻时，向上侧移；若n 点评：平时碰到的两面平行的玻璃砖往往是清清楚楚画出来的，是“有形”的，其折射率大于周围介质的折射率，这时光线的侧移方向也是我们熟悉的。而该题中，未知介质形成的两面平行的“玻璃砖”并未勾勒出来，倒是其两侧的介质（三棱镜）被清楚地勾勒出来了，而且前者的折射率未必大于后者。这就在一定程度上掩盖了两面平行“玻璃砖”的特征。因此我们不仅要熟悉光学元件的光学特征，而且要会灵活地运用，将新的情景转化为我们熟知的模型。 【例题2】氢原子处于基态时，原子能量E1= -13.6eV，已知电子电量e =1.6×10-19C，电子质量m=0.91×10-30kg，氢的核外电子的第一条可能轨道的半径为r1=0.53×10-10m. （1）若要使处于n=2的氢原子电离，至少要用频率多大的电磁波照射氢原子？ （2）氢原子核外电子的绕核运动可等效为一环形电流，则氢原子处于n=2的定态时，核外电子运动的等效电流多大？ （3）若已知钠的极限频率为6.00×1014Hz，今用一群处于n=4的激发态的氢原子发射的光谱照射钠，是通过计算说明有几条谱线可使钠发生光电效应？ 【点拨解疑】 （1）要使处于n=2的氢原子电离，照射光光子的能量应能使电子从第2能级跃迁到无限远处，最小频率的电磁波的光子能量应为：h??0?(?14E1) 4得 ??8.21?10Hz， （2）氢原子核外电子绕核做匀速圆周运动，库伦力作向心力，有 Ke24?2mr2 ① ?22r2T 其中r2?4r1 根据电流强度的定义I?e ② Te2由①②得I?16?r1K ③ mr1?4将数据代入③得 I?1.3?10A （3）由于钠的极限频率为6.00×1014Hz，则使钠发生光电效应的光子的能量至少为 6.63?10?34?6.00?1014E0?h??eV=2.486 eV 1.6?10?19一群处于n=4的激发态的氢原子发射的光子，要使钠发生光电效应，应使跃迁时两能级的差?E?E0，所以在六条光谱线中有E41、E31、E21、E42四条谱线可使钠发生光电效应。 4【例题3】（200 1年高考理综卷）太阳现正处于主序星演化阶段。它主要是由电子和11H、2He等原4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2e?41H?12He?释放的核能，这些核 能最后转化为辐射能。根据目前关于恒星演化的理论，若由于聚变反应而使太阳中的11H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化阶段。为了简化，假定目前太阳全部由电子和11H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R＝6.4×106 m，地球质量m＝6.0×1024 kg，日地中心的距离r＝1.5×1011 m，地球表面处的重力加速度 g＝10 m/s2 ，1年约为3.2×107 秒，试估算目前太阳的质量M。 （2）已知质子质量mp＝1.6726×1010 ?30 ?27 kg，2He质量mα＝6.6458×10 4?27 kg，电子质量 me＝0.9× kg，光速c＝3×108 m/s。求每发生一次题中所述的核聚变反应所释放的核能。 （3）又知地球上与太阳垂直的每平方米截面上，每秒通过的太阳辐射能w＝1.35×103 W/m2。试估算太阳继续保持在主序星阶段还有多少年的寿命。（估算结果只要求一位有效数字。） 【点拨解疑】（1）要估算太阳的质量M，研究绕太阳运动的任一颗行星的公转均可，现取地球为研究 对象。设T为地球绕日心运动的周期，则由万有引力定律和牛顿定律可知 GmM2?2?m()r ① 2Tr地球表面处的重力加速度 g?Gm ② 2R2?2r3得 M?m()2 ③ TRg以题给数值代入，得 M＝2×1030 kg ④ （2）根据质量亏损和质能公式，该核反应每发生一次释放的核能为 △E＝（4mp＋2me－mα）c2 ⑤ 代入数值，得 △E＝4.2×10-12 J ⑥ （3）根据题给假设，在太阳继续保持在主序星阶段的时间内，发生题中所述的核聚变反应的次数为 N?M?10% ⑦ 4mp因此，太阳总共辐射出的能量为 E＝N·△E 设太阳辐射是各向同性的，则每秒内太阳向外放出的辐射能为 ε＝4πr2w ⑧ 所以太阳继续保持在主星序的时间为 t?E? ⑨ 由以上各式解得 t?0.1M(4mp?2me?m?)c24mp?4?rw2 以题给数据代入，并以年为单位，可得t＝1×1010年＝1百亿年 ⑩ 点评：该题是信息题，关键是在大量的信息中选取有用的信息，而不被其他信息所干扰。如第（1）小题，实际上是万有引力定律在天文学上的应用，与原子核的知识无关。第（3）题，需要构建出太阳各向同性地向周围空间辐射核能（辐向能量流）的物理模型，是考查空间想象能力和建模能力的好题，这种题还会是以后命题的方向。 针对练习 4171．（2003年上海卷）在核反应方程2He?147N?8O?(X)的括弧中，X所代表的粒子（ ） A．1H 1B．1H 2C．?1e 0D．1n 02．（2003年上海卷）爱因斯坦由光电效应的实验规律，猜测光具有粒子性，从而提出光子说，从科学研究的方法来说，这属于 A．等效替代 （ ） B．控制变量 C．科学假说 D．数学归纳 3．（2003年上海卷）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。下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。
