1、光學原子物理光的反射和折射1. 光的直線傳播,本影和半影；2. 光的反射,反射定律,平面鏡成像的作圖法；*3. 光的折射,折射定律,折射率,全反射和臨界角；4. 光導纖維；5. 棱鏡,光的色散；光的直線傳播光的直線傳播- 同一種均勻介質(zhì)中宏觀上沿直線傳播（不考慮光的衍射）；本影- 光線完全照射不到的區(qū)域；半影- 部分光線照射不到的區(qū)域；光的反射光的反射-光照射到物體表面的時候,總有一部分光被反射回去的現(xiàn)象；反射定律-三線共面,法線居中,反射角等于入射角（傳播方向確定變化,傳播速度一定不變）；平面鏡成像的作圖法-利用光的反射定律,虛像和物體關(guān)于平面鏡為對稱；光的折射光的折射-光從一種介質(zhì)進入另一

2、種介質(zhì)中時,傳播方向通常發(fā)生轉(zhuǎn)變的現(xiàn)象（垂直入 射除外）折射定律-三線共面,法線居中；垂直入射時,折射角等于入射角等于 0斜射時,入射角的正弦與折射角的正弦成正比；度；折射率- 光從真空中射入介質(zhì)中時,入射角的正弦與折射角的正弦的比值,叫這種介質(zhì)的折射率；運算：nsini c 真空sinr v 介質(zhì)全反射全反射- 光從光密質(zhì)n 大的）射入光疏質(zhì)（n 小的）時,光全部反射（沒有折射）的 現(xiàn)（象；條件- （1）光從密質(zhì)進入疏質(zhì)；（2）入射角i 大于臨界角C；臨界角- 剛好發(fā)生全反射時的入射角,此時折射角等于90 度；運算- C arcsin 1narcsin v c arcsin 介質(zhì)真空應用-

3、蜃景,光導纖維；光的色散全反射棱鏡-截面為等腰直角三角形的棱鏡；光的色散-緣由棱鏡材料對不同色光的的折射率不同；對紅光的折射率最小- 偏折較少；對紫光的折射率最大-偏折較多；紅橙黃綠藍靛紫七色光的頻率越來越大；光的波動性和微粒性第 1 頁,共 5 頁1. 光的本性說的進展簡史；2. 光的干涉現(xiàn)象,雙縫干涉,薄膜干涉,雙縫干涉的條紋間距與波長的關(guān)系；3. 光的衍射；4. 光的偏振現(xiàn)象；5. 光譜和光譜分析,紅外線,紫外線,電磁波譜；X 射線, 射線以及它們的應用,光的電磁本性,6. 光電效應,光子,愛因斯坦光電效應方程；* 7. 光的波粒二象性,物質(zhì)波；8. 激光的特性及應用；光的本性說的進展簡

4、史 17 世紀- 牛頓：光的微粒說；惠更斯：光的波動 說；1801 英國的托馬斯楊- 光的干涉試驗成功；19 世紀60 歲月- 邁克斯韋的電磁波的預言；19 世紀80 歲月末- 赫茲驗證了電磁波的存在；19 世紀末- 光電效應；20 世紀初- 愛因斯坦的光子 說；光即具有波動性,又具有粒 子性；光的干涉 光的干涉現(xiàn)象- 相干光在屏上顯現(xiàn)的明暗相間的條紋；雙縫干涉-光線通過單縫,再通過雙縫（相干光源）在屏上顯現(xiàn)明暗相間的條紋；干涉相長-亮條紋 =n ；干涉相消-暗條紋 =（2n+1） /2 ；條紋寬度- x=L /d 薄膜干涉-透亮物體兩個反射面的反射光線的疊加成干涉圖樣；薄膜干涉應用：檢查物體

5、表面的光滑程度；增透膜；光的衍射 定義- 光繞過障礙物傳播的現(xiàn)象；明顯衍射的條件- 障礙物或小孔的尺寸與光的波長差不多,或比光的波長小；現(xiàn)象- 透過紗巾看,通過狹縫觀看,光學顯微鏡,泊松亮斑；光的偏振現(xiàn)象 現(xiàn)象- 教材第三冊光的偏振圖片；結(jié)論- 光是一種橫波；應用- 偏振鏡頭,運算器等等；電磁波譜光譜和光譜分析- 用來分析物體的組成成分（原子光譜中意- hEm En E -明顯光譜,暗線光譜）6 紅外線- 波長在770nm10 nm 之間；一切物體都向外輻射紅外線,它是熱傳遞的一種式；溫度高,顏色深輻射力強；紅外遙感,遙控,紅外線頻率根接近物體分子的固有頻 方率,所以可以用來加熱物體,主要表達

6、熱效應；電磁波譜紫外線- 波長在400nm5nm 之間；有熒光作用,促進人體合成維生素 D,消毒殺菌；第 2 頁,共 5 頁X 射線-波長比紫外線仍短；德國物理學家倫 1895 年發(fā)覺的；穿透才能強,穿透物質(zhì)琴 厚度跟物質(zhì)的密度有關(guān),工業(yè)上檢查金屬內(nèi)部是否有砂眼,裂紋等缺陷,在醫(yī)學上透視 的人體內(nèi)的病變及骨骼； 射線- 波長在10-10nm 以下,電離作用特殊小,貫穿本領(lǐng)很強,甚至能穿透幾厘米厚的鉛板；光的電磁本性- 光是一種電磁波；電磁波譜-頻率從低到高的次序為：無線電波, 射線；光電效應微波,紅外線,可見光,紫外線,x 射 線,光電效應-在光的照射下物體發(fā)射電子的現(xiàn)象,叫做光電效應；波動說

7、遇到的困惑- 1.極限頻率的問題,光電效應的條件是入射光的頻率高于極限頻率,而不是和入射光的強 度有關(guān)；2.光電效應的瞬時性,不超過 10-9 3.光電子的最大初動能只與入射光的頻率有關(guān),而與入射光的強度無關(guān)；光子說光子說-愛因斯坦（1879 1955）于1905 年提出,在空間傳播的光不是連續(xù)的,而是 一份一份的,每一份叫做一個光量子,它的能量跟光的頻率成正比且中意- -34 E=h 其中 10 js- 普朗克常量 愛因斯坦光電效應方程：Ek=h W - 其中Ek為光電子的最大初動 W 為金屬的逸出 能；逸出功-是電子脫離某種金屬所做功的最小值；功；光的波粒二象性光的波粒二象性- 光是一種波

8、,同時也是一種粒子,光具有波粒二象性；概率波 光子在空間各點顯現(xiàn)的可能性的大小（概率）可用波動規(guī)律來描述；物質(zhì)波-1924 年法國物理學家德布羅意（1892 1987）任何一個運動的物體,小到電子,質(zhì)子,大到星星,太陽都有一種波與它對應,波長是- = h / p 物理學把物質(zhì)分為兩大類- 實物和場；激光激光的特性-1.激光是一種人 工產(chǎn)生的相干光-可調(diào)制用來傳遞信息；2.平行度特殊好- 遠距離傳播仍能保持確定強度可以用來測遠距離,雷達,跟蹤運動目標 測速度；3.聚到很小的一點-讀光盤；4.高能量-切割物體,焊接（工業(yè),醫(yī)學）；5.產(chǎn)生高壓-引起核聚變（小顆粒的核燃料用激光從各個方向進行照射）；

9、原子和原子核1. 粒子散射試驗,原子的核式結(jié)構(gòu)；2. 氫原子的能級結(jié)構(gòu),光子的發(fā)射和吸取；* 3. 氫原子的電子云；4. 原子核的組成,自然放射現(xiàn)象, 射線, 射線, 射線,衰變,半衰期；5. 原子核的人工轉(zhuǎn)變,核反應方程,放射性同位素及其應用；6. 放射性污染和防護；第 3 頁,共 5 頁7. 核能,質(zhì)量虧損,愛因斯坦質(zhì)能方程；* 8. 重核的裂變,鏈式反應,核反應堆；9. 輕核的聚變,可控熱核反應；10. 人類對物質(zhì)結(jié)構(gòu)的熟識；原子的核式結(jié)構(gòu) 粒子散射試驗- 裝置及試驗 現(xiàn)象- 絕大多數(shù) 粒子穿過金箔后基本上仍沿原路的方向前進,但是有少數(shù) 粒子發(fā)生 了較大的偏轉(zhuǎn),極少數(shù)發(fā)生大角度散射甚至達

10、到了 180 度；結(jié)論- 原子的核式結(jié)構(gòu)：在原子的中心有一個很小的核,叫原子核,原子的全部正電和 幾乎全部的質(zhì)量都集中在原子核里,帶負電的電子在核外的空間運動；原子核：組成- 質(zhì)子：帶正電1.6 10 -19 c；質(zhì)量為 10 -27 kg 中子：不帶電,質(zhì)量比質(zhì)子稍大；統(tǒng)稱為核子；大小- 10 -15 m 氫原子的能 級結(jié)構(gòu),光子的發(fā)射和吸取能級- 各狀 態(tài)對應的能量也是不連續(xù)的；基態(tài)- 能 量的最低狀態(tài)；激發(fā)態(tài)- 其他能量狀態(tài)；各能級的能量關(guān)系-En =E 1/n 2光子的發(fā)射和吸取- h =E m En 原子光譜- 光譜和光譜分析-用來分析物體的組成成分（原子光譜-明顯光譜,暗線光譜）波

11、爾理論的局限性- 經(jīng)典電磁學理論的制約；氫原子的電子云對于宏觀質(zhì)點,假如知道它在某一時刻的位置,速度和受力情形,就可以用牛頓運動定 律算出以后任意時刻的位置和速度；對于電子等微觀粒子,由于不能用確定的坐標描述它們在原子中的位置,因此軌道的說法毫無意義,我們只能知道電子在原子和鄰近各點顯現(xiàn)概率的大小,用疏密不同的點表示顯現(xiàn)的概率- 稱為電子云（教材圖）； 射線, 射線, 射線 實質(zhì)分別為- 氦核,高速電子流,電磁波；電離才能由強到弱- 射線, 射線, 射線；4 2 He - mX nm 1Y 0 1 e 穿透才能由弱到強- 射線, 射線, 射線；在真空中的傳播速度分別為-0.1c ,接近c ,c

12、 ； 衰變的實質(zhì)- 原子核失去一個氦核- mX m 4 n 2Y n 衰變的實質(zhì)- 原子核的一個中子變成質(zhì)子同時釋放一個電子n衰變- 原子核放出 或 粒子就變成新核；半衰期- 放射性元素的原子核有半數(shù)發(fā)生衰變所需的時間；放射性污染和防護應用- 射線：可以用 射線探傷, 射線排除靜電,儲存食物,育種（使DNA 發(fā)生突變）,放療,利用半衰期不隨物理化學性質(zhì)而轉(zhuǎn)變的特點進行考古,示蹤原子；污染-1945 年廣島,長崎兩枚原子彈；1987 年切爾諾貝利核電站泄9 月2日開頭的 “小漏；小鑰匙鏈放倒13 人”；和防護- 核電站的厚厚水泥墻；核廢料防災很厚很厚的金屬箱內(nèi),并埋在深海里；加強第 4 頁,共

13、5 頁防范意識；核不擴散；核反應方程原子核的人工轉(zhuǎn)變- 1919 年盧瑟福用 粒子轟擊氮核產(chǎn)生氧17 和質(zhì)子- 14 7 N 4 2 He 17 18 O 1 H 中子的發(fā)覺- 9 44 Be 2 He 12 6 C 1 0 n 核反應方程-表示原子核反應的方程質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)都守恒；核能,質(zhì)量虧損,愛因斯坦質(zhì)能方程 核能- 核反應中釋放出來的能量；質(zhì)量虧損- - 核反應中釋放出能量筒是質(zhì)量削減；質(zhì)能方程- E=mc 2質(zhì)能方程演化為- E= mc 2裂變定義- 把重核分裂成質(zhì)量較小的核,釋放出核能的反應；鈾核的裂變- 235 92 U1 0 n 141 56 Ba 92 136 Kr 30 n 鏈式反應- 一般說來,鈾核的裂變時總是要放出23 個中子這些種子又會引起其他的鈾核裂變,這樣裂變就會不斷地進行下去,釋放出越來越多的能量；核電站- 把握核裂變的速度（臨界體積）；聚變定義- 把輕核合成質(zhì)量較大的核,釋放出核能的反應- 2H 3H 4He 1n 1120熱核反應- 使輕核發(fā)生聚變時,必需使它們的距離特殊接近,達到10-15m 的近距離；