4.光的电磁说:

　　 ⑴麦克斯韦根据电磁波与光在真空中的传播速度相同，提出光在本质上是一种电磁波--这就是光的电磁说，赫兹用实验证明了光的电磁说的正确性。

⑵电磁波谱。波长从大到小排列顺序为：无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线。各种电磁波中，除可见光以外，相邻两个波段间都有重叠。

各种电磁波的产生机理分别是：无线电波是振荡电路中自由电子的周期性运动产生的；红外线、可见光、紫外线是原子的外层电子受到激发后产生的；伦琴射线是原子的内层电子受到激发后产生的；γ射线是原子核受到激发后产生的。

⑶红外线、紫外线、X射线的主要性质及其应用举例。

例4 为了转播火箭发射现场的实况，在发射场建立了发射台，用于发射广播电台和电视台两种信号。其中广播电台用的电磁波波长为550m，电视台用的电磁波波长为0.566m。为了不让发射场附近的小山挡住信号，需要在小山顶上建了一个转发站，用来转发_____信号，这是因为该信号的波长太______，不易发生明显衍射。

解：电磁波的波长越长越容易发生明显衍射，波长越短衍射越不明显，表现出直线传播性。这时就需要在山顶建转发站。因此本题的转发站一定是转发电视信号的，因为其波长太短。

例5. 右图是伦琴射线管的结构示意图。电源E给灯丝K加热，从而发射出热电子，热电子在K、A间的强电场作用下高速向对阴极A飞去。电子流打到A极表面，激发出高频电磁波，这就是X射线。下列说法中正确的有　　　　　　　　　　　　　　

　　 A.P、Q间应接高压直流电，且Q接正极　　　

　　 B.P、Q间应接高压交流电

　　 C.K、A间是高速电子流即阴极射线，从A发出的是X射线即一种高频电磁波

　　 D.从A发出的X射线的频率和P、Q间的交流电的频率相同　

解：K、A间的电场方向应该始终是向左的，所以P、Q间应接高压直流电，且Q接正极。从A发出的是X射线，其频率由光子能量大小决定。若P、Q间电压为U，则X射线的频率最高可达Ue/h。本题选AC。

3.光谱:

光谱分析可用原子光谱，也可用吸收光谱。太阳光谱是吸收光谱，由太阳光谱的暗线可查知太阳大气的组成元素。

2.光的衍射：

注意关于衍射的表述一定要准确。(区分能否发生衍射和能否发生明显衍射)

⑴各种不同形状的障碍物都能使光发生衍射。

⑵发生明显衍射的条件是：障碍物(或孔)的尺寸可以跟波长相比，甚至比波长还小。

(3)衍射现象：明暗相间的条纹或彩色条纹。

(与干涉条纹相比，中央亮条纹宽两边窄，是不均匀的。若为白光，存在一条白色中央亮条纹)

例3. 平行光通过小孔得到的衍射图样和泊松亮斑比较，下列说法中正确的有　　　　

A.在衍射图样的中心都是亮斑　　　　

B.泊松亮斑中心亮点周围的暗环较宽

C.小孔衍射的衍射图样的中心是暗斑，泊松亮斑图样的中心是亮斑

D.小孔衍射的衍射图样中亮、暗条纹间的间距是均匀的，泊松亮斑图样中亮、暗条纹间的间距是不均匀的　　　

解：从课本上的图片可以看出：A、B选项是正确的，C、D选项是错误的。

1.光的干涉：两列光波在空中相遇时发生叠加,在某些区域总加强,某些区域减弱,相间的条纹或者彩色条纹的现象.

(1)　 光的干涉的条件：是有两个振动情况总是相同的波源，即相干波源。(相干波源的频率必须相同)。

(2)　 形成相干波源的方法有两种：

①利用激光(因为激光发出的是单色性极好的光)。

②设法将同一束光分为两束(这样两束光都来源于同一个光源，因此频率必然相等)。

(3) 杨氏双缝实验：

亮纹：屏上某点到双缝的光程差等于波长的整数倍，即δ= nλ(n=0，1，2，……)

暗纹：屏上某点到双缝的光程差等于半波长的奇数倍，即δ=(n=0，1，2，……)

相邻亮纹(暗纹)间的距离。用此公式可以测定单色光的波长。用白光作双缝干涉实验时，由于白光内各种色光的波长不同，干涉条纹间距不同，所以屏的中央是白色亮纹，两边出现彩色条纹。

(4) 薄膜干涉：

应用：

① 使被检测平面和标准样板间形成空气薄层,用单色光照射,入射光在空气薄层上下表面反射出两列光波,在空间叠加。干涉条纹均匀：表面光滑；不均匀：被检测平面不光滑。

②　　 增透膜：镜片表面涂上的透明薄膜的厚度是入射光在薄膜中波长的，在薄膜的两个表面上反射的光，其光程差恰好等于半个波长，相互抵消，达到减少反射光增大透射光强度的作用。

③　　 其他现象：阳光下肥皂泡所呈现的颜色。

例1. 用绿光做双缝干涉实验，在光屏上呈现出绿、暗相间的条纹，相邻两条绿条纹间的距离为Δx。下列说法中正确的有　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　

A.如果增大单缝到双缝间的距离，Δx 将增大

B.如果增大双缝之间的距离，Δx 将增大

C.如果增大双缝到光屏之间的距离，Δx将增大

D.如果减小双缝的每条缝的宽度，而不改变双缝间的距离，Δx将增大

解：公式中l表示双缝到屏的距离，d表示双缝之间的距离。因此Δx与单缝到双缝间的距离无关，于缝本身的宽度也无关。本题选C。

例2. 登山运动员在登雪山时要注意防止紫外线的过度照射，尤其是眼睛更不能长时间被紫外线照射，否则将会严重地损坏视力。有人想利用薄膜干涉的原理设计一种能大大减小紫外线对眼睛的伤害的眼镜。他选用的薄膜材料的折射率为n=1.5，所要消除的紫外线的频率为8.1×10¹⁴Hz，那么它设计的这种“增反膜”的厚度至少是多少？

解：为了减少进入眼睛的紫外线，应该使入射光分别从该膜的前后两个表面反射形成的光叠加后加强，因此光程差应该是波长的整数倍，因此膜的厚度至少是紫外线在膜中波长的1/2。紫外线在真空中的波长是λ=c/ν=3.7×10^-7m，在膜中的波长是λ^/=λ/n=2.47×10^-7m，因此膜的厚度至少是1.2×10^-7m。

4.释放核能的途径

凡是释放核能的核反应都有质量亏损。核子组成不同的原子核时，平均每个核子的质量亏损是不同的，所以各种原子核中核子的平均质量不同。核子平均质量小的，每个核子平均放的能多。铁原子核中核子的平均质量最小，所以铁原子核最稳定。凡是由平均质量大的核，生成平均质量小的核的核反应都是释放核能的。

例8. 一个氢原子的质量为1.6736×10^-27kg，一个锂原子的质量为11.6505×10^-27kg，一个氦原子的质量为6.6467×10^-27kg。一个锂核受到一个质子轰击变为2个α粒子，⑴写出核反应方程，并计算该反应释放的核能是多少？⑵1mg锂原子发生这样的反应共释放多少核能？

解：⑴H+Li →2He　 反应前一个氢原子和一个锂原子共有8个核外电子，反应后两个氦原子也是共有8个核外电子，因此只要将一个氢原子和一个锂原子的总质量减去两个氦原子的质量，得到的恰好是反应前后核的质量亏损，电子质量自然消掉。由质能方程ΔE=Δmc²得释放核能ΔE=2.76×10^-12J

⑵1mg锂原子含锂原子个数为10^-6÷11.6505×10^-27，每个锂原子对应的释放能量是

=2.76×10^-12J，所以共释放2.37×10⁸J核能。

例9. 静止的氡核Rn放出α粒子后变成钋核Po，α粒子动能为E_α。若衰变放出的能量全部变为反冲核和α粒子的动能，真空中的光速为c，则该反应中的质量亏损为　　

　　 A.　 　　　　B. 0　　 　　　C. 　　　　D.

解：由于动量守恒，反冲核和α粒子的动量大小相等，由，它们的动能之比为4∶218，因此衰变释放的总能量是，由质能方程得质量亏损是。

例10. 静止在匀强磁场中的一个B核俘获了一个速度为向v =7.3×10⁴m/s的中子而发生核反应，生成α粒子与一个新核。测得α粒子的速度为2×10⁴ m/s，方向与反应前中子运动的方向相同，且与磁感线方向垂直。求：⑴写出核反应方程。⑵画出核反应生成的两个粒子的运动轨迹及旋转方向的示意图(磁感线方向垂直于纸面向外)。⑶求α粒子与新核轨道半径之比。⑷求α粒子与新核旋转周期之比。　 　　

解：⑴由质量数守恒和电荷数守恒得：B+n→He+Li

⑵由于α粒子和反冲核都带正电，由左手定则知，它们旋转方向都是顺时针方向，示意图如右。

⑶由动量守恒可以求出反冲核的速度大小是10³m/s方向和α粒子的速度方向相反，由带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的半径公式可求得它们的半径之比是120∶7

⑷由带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的周期公式可求得它们的周期之比是6∶7

3.质能方程

爱因斯坦的相对论指出：物体的能量和质量之间存在着密切的联系，它们的关系是：

E = mc²，这就是爱因斯坦的质能方程。

质能方程的另一个表达形式是：ΔE=Δmc²。

以上两式中的各个物理量都必须采用国际单位。

在非国际单位里，可以用1u=931.5MeV。它表示1原子质量单位的质量跟931.5MeV的能量相对应。

在有关核能的计算中，一定要根据已知和题解的要求明确所使用的单位制。

2.质量亏损

核子结合生成原子核，所生成的原子核的质量比生成它的核子的总质量要小些，这种现象叫做质量亏损。

1.核能

核反应中放出的能叫核能。

3.放射性同位素的应用

⑴利用其射线：α射线电离性强，用于使空气电离，将静电泄出，从而消除有害静电。γ射线贯穿性强，可用于金属探伤，也可用于治疗恶性肿瘤。各种射线均可使DNA发生突变，可用于生物工程，基因工程。

⑵作为示踪原子。用于研究农作物化肥需求情况，诊断甲状腺疾病的类型，研究生物大分子结构及其功能。

⑶进行考古研究。利用放射性同位素碳14，判定出土木质文物的产生年代。

一般都使用人工制造的放射性同位素(种类齐全，半衰期短，可制成各种形状，强度容易控制)。

例4. 近年来科学家在超重元素的探测方面取得了重大进展。科学家们在观察某两个重离子结合成超重元素的反应时，发现所生成的超重元素的核X经过6次α衰变后成为Fm，由此可以判定该超重元素的原子序数和质量数依次是　　　　　　 　　　　　　　　

A.124，259　　　 B.124，265　　　 C.112，265　　　 D.112，277

解：每次α衰变质量数减少4，电荷数减少2，因此该超重元素的质量数应是277，电荷数应是112，选D。

例5. 完成下列核反应方程，并指出其中哪个是发现质子的核反应方程，哪个是发现中子的核反应方程。

⑴N+n →C+_____ 　　　　　　⑵ N+He →O+_____

⑶ B+n →_____+He　　　　　 ⑷Be+He →_____+n

⑸Fe+H →Co+_____

解：根据质量数守恒和电荷数守恒，可以判定：⑴H，⑵H，发现质子的核反应方程 ⑶Li，⑷C，发现中子的核反应方程 ⑸n

例7. 关于放射性同位素应用的下列说法中正确的有　　　　　　　　　　　　　　

A.放射线改变了布料的性质使其不再因摩擦而生电，因此达到消除有害静电的目的

B.利用γ射线的贯穿性可以为金属探伤，也能进行人体的透视

C.用放射线照射作物种子能使其DNA发生变异，其结果一定是成为更优秀的品种

D.用γ射线治疗肿瘤时一定要严格控制剂量，以免对人体正常组织造成太大的危害

解：利用放射线消除有害静电是利用放射线的电离性，使空气分子电离成为导体，将静电泄出。γ射线对人体细胞伤害太大，不能用来进行人体透视。作物种子发生的DNA突变不一定都是有益的，还要经过筛选才能培育出优秀品种。用γ射线治疗肿瘤对人体肯定有副作用，因此要科学地严格控制剂量。本题选D。

2.半衰期

放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间叫半衰期。(对大量原子核的统计规律)

半衰期只与元素本身有关，与元素所处的物理、化学状态及周围环境、温度都无关