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物理学科单元教学设计资源共享记录表
单元内容:
光和原子物理
一知识点归纳
电磁场与电磁波：
电磁场常识性了解，理解c=λf,记住真空中的光速c=3.00×108m/s。
知道光在不同媒质中传播，频率不变，速度和波长改变。
光的性质：
1．光的“波动说”和“微粒说”：
注意相关史实。
惠更斯的波动说，解释光的折射和独立传播。
牛顿的微粒说，弹性小球解释光的直线传播和在介质界面的反射现象，各自的成功和局限。
托马斯•杨的双缝干涉实验和麦克斯韦的电磁波理论，赫兹通过实验计算出电磁波的波长和频率。
爱因斯坦的光子说。
光的波粒二象性。
2．光的干涉：
a.现象：
薄膜干涉（肥皂膜，油膜），双缝干涉。
b.产生的条件：
相干光束（包括产生的方法）
c.条纹的特点：
中心区域条纹间距相等，不同的单色光的条纹宽度不等。
复色光是彩色条纹。
3．光的衍射：
a.现象：
单缝衍射，小孔衍射，泊松亮斑，多缝衍射
（羽毛，CD片，激光防伪图案）
b.产生的条件：
障碍物（或狭缝）的尺寸接近或小于光的波长。
c.条纹的特点：
条纹间距不相等，中间条纹最宽，不同的单色光的中间条纹宽度不等。
白光是彩色条纹，中间条纹是白色。
4．光的电磁说：
常识性了解（红外线，紫外线等）。
为光电效应中的极限频率作准备。
5．光电效应：
a.现象：
实验装置（对照图片）及实验现象，光电子。
b.特点：
瞬时性，极限频率，最大初动能，光电流强度。
c.解释：
光子说。
d.应用：
光电管。
原子物理：
英国剑桥大学卡文迪许实验室
汤姆逊——→从阴极射线发现电子（1897）——→原子可分——→枣糕模型（1904）。
汤姆逊的学生卢瑟福—→α粒子散射实验（1901-1911年）——→核式模型（1911）。
α粒子散射实验：
装置，现象（绝大多数，少数，极少数，个别）。
原子半径：
10-10m，原子核的大小：
10-15m—10-14m。
卢瑟福———→发现质子：
装置，方程。
（预言中子的存在）
卢瑟福的学生查德威克———→发现中子：
方法，方程。
原子的组成：
原子核和电子。
原子核由核子（中子和质子）组成。
贝克勒尔———→发现天然放射现象（1896）———→揭示原子核可分。
三种射线：
本质，性质（速度，电离作用，穿透本领）。
α衰变及衰变方程，β衰变及实质
知道人工转变；理解原子核符号，会计算质子数和中子数；
理解核反应方程，知道质量数守恒和电荷数守恒。
了解部分：
d.应用：
光电管（阴极，阳极），电路连接，工作原理。
E=hυ,玻尔理论（定态和跃迁），物质的波粒二象性；了解半衰期；知道反粒子。
二物理学史资料
惠更斯提出了光的波动说；
牛顿主张光是一种微粒（微粒说）；
伦琴发现了X射线；
麦克斯韦从理论上预言了电磁波的存在，赫兹用实验证实了电磁波的存在；
麦克斯韦从理论上预言了光是一种电磁波；
托马斯·杨的干涉实验,有力地证明了光具有波动性;
爱因斯坦在解释光电效应规律时,提出了光子学说;
汤姆生发现电子表明原子内部是有复杂的结构的
卢瑟福根据α粒子的散射,提出了原子的核式结构学说;
卢瑟福通过人工转变，用α粒子轰击氮核，发现了质子，并预言了中子的存在；
查德威克用α粒子轰击铍核，发现了中子；
首先发现天然放射现象的是贝克勒耳。
居里夫妇用α粒子轰击铝箔时发现了正电子；
三光的波粒二象性知识点复习
1．波动说和微粒说：
荷兰物理学家惠更斯提出了光的波动学说，解释了光的折射和独立传播。
但是著名物理学家牛顿却支持微粒说．微粒说很容易解释光的直进现象，解释光的反射也很容易。
光的微粒说和波动说各有成功的一面，但都不能完满地解释当时知道的各种光现象．
2．光的干涉：
a.现象：
（1）双缝干涉：
英国物理学家托马斯·杨，在实验室里成功地观察到了光的干涉现象．
（2）薄膜干涉（肥皂液薄膜，油膜，增透膜）
竖立的肥皂液薄膜，由于重力的作用，成了上薄下厚的楔形．酒精灯火焰的光照射到薄膜上时，从膜的前表面和后表面分别反射出来，形成两列波，这两列波的频率相同，所以能产生干涉．在薄膜的某些地方，两列波反射回来时恰是波峰和波峰叠加、波谷和波谷叠加，使光波的振动加强，形成黄色的亮条纹；在另外一些地方，两列波的波峰和波谷叠加，使光波的振动互相抵消，形成暗条纹．
b.产生条件：
相干光束
c.条文特点：
1.在双缝干涉现象里，明条纹或暗条纹之间的距离，总是相等的．
2.在狭缝间的距离和狭缝与屏的距离都不变的条件下，用不同颜色的光做实验．条纹间的间隔是不同的．红光的条纹间隔最大，紫光的条纹间隔最小．
3.用白光照射,看到彩色花纹
d.光的干涉在技术上的应用
1.干涉法检查平整度
2.增透膜
3．光的衍射
a.现象：
光离开直线路径绕到障碍物阴影里去的现象，这种现象叫光的衍射．衍射时产生的明暗条纹或光环，叫衍射图样．
（1）单缝衍射：
（2）小孔衍射：
（3）园盘衍射：
在不透明圆板的阴影中心，有一个亮斑．这就是著名的泊松亮斑．
（4）多缝衍射：
羽毛，CD片，激光防伪图案
b.产生条件：
障碍物（或狭缝）的尺寸接近或小于光的波长
c.条文特点：
（1）条纹间距不相等，中间最宽。
（2）不同的单色光的中间条纹宽度不等，红光最宽，紫光最窄。
（波长越长越容易发生明显的衍射现象。
）
（3）白光是彩色条纹，中间条纹是白色。
4．光的干涉和衍射现象说明光具有波动性。
5．光的电磁说：
麦克斯韦提出光是一种电磁波．赫兹用实验证实了电磁波也跟光波一样具有反射、折射、干涉、衍射等性质．他还通过实验测出了一定频率的电磁波的波长，算出了电磁波的波速，结果跟麦克斯韦关于电磁波的波速等于光速的预言符合得相当好．这就证明了麦克斯韦的光的电磁理论是正确的．波长与频率的乘积等于波速（
），这个关系对于一切波都是适用的．不同色光在真空中的传播速度相同，（光在真空或空气中的传播速度约为3.00×108米/秒）而波长不同，因而它们的频率也不同，波长越长频率越小，波长越短频率越大．
6．电磁波谱 无线电波、红外线、可见光、紫外线、伦琴射线、γ射线合起来，构成了范围非常广阔的电磁波谱
7．
光电效应
a.现象：
把一块擦得很亮的锌板连接在灵敏验电器上，用弧光灯照锌板（图8-14），验电器的指针就张开一个角度，
b.定义：
在光（包括不可见光）的照射下从物体发射出电子的现象叫做光电效应，发射出来的电子叫光电子．
c.特点：
1．任何一种金属，都有一个极限频率，入射光的频率必须大于这个极限频率，才能产生光电效应；低于这个频率的光不能产生光电效应．
2．入射光照到金属上时，光电子的发射几乎是瞬时的——瞬时性
d.解释：
为了解释光电效应的规律，爱因斯坦提出，在空间传播的光也不是连续的，而是一份一份的，每一份叫做一个光子，光子的能量跟它的频率成正比，即E=hv，式中的h就是上面讲的普朗克常量．这个学说后来就叫做光子说．
e.应用：
光电管
光电效应把光信号转变为电信号，动作非常迅速灵敏，因此在科学技术中得到了广泛的应用．光电管就是适应这种需要而制成的．
图8-15甲是一种真空光电管，玻璃泡里的空气已经抽出，有的光电管的玻璃泡里充有少量的惰性气体（如氩、氖、氦等）．泡的内半壁涂有碱金属，例如钠、锂、铯，作为阴极K．泡内另有一阳极A．使用时像图8-15乙那样把它连在电路里，当光照射到光电管的阴极K时，电路里就产生电流，电流的强度取决于照射光的强度．光电管不能用强光照射，否则容易老化失效．光电管产生的电流很弱，应用时可以用放大器把它放大．
8．光的波粒二象性
由于光既有波动性，又有粒子性，我们无法只用其中的一种去说明光的一切行为，只能认为光具有波粒二象性．
四原子和原子核复习
1．汤姆生从阴极射线发现了电子（1897）→原子可分→葡萄干蛋糕模型
2.卢瑟福→α粒子散射实验（1909）→行星模型
实验装置：
在一个小铅盒里放有少量的放射性元素钋，它发出的α粒子从铅盒的小孔射出，形成很细的一束射线射到金箔上（图9-2）．α粒子穿过金箔后，打到荧光屏上产生一个个的闪光，这些闪光可以用显微镜观察到．整个装置放在一个抽成真空的容器里，荧光屏和显微镜能够围绕金箔在一个圆周上转动，如图9-2所示．
实验现象：
绝大多数α粒子穿过金箔后仍沿原来的方向前进，少数α粒子却发生了较大的偏转，并且有极少数α粒子偏转角超过了90°，有的甚至被弹回，偏转角几乎达到180°．这种现象叫做α粒子的散射．
实验结论：
（1）从α粒子散射实验的数据还可以估计出原子核的大小约为10-15～10-14米．原子半径大约是10-10米，所以原子核的半径只相当于原子半径的万分之一到十万分之一。
（2）原子核虽小，却集中着原子的几乎全部的质量，因为核外电子的质量跟原子的质量比较起来是很微小的．
（3）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里绕着核旋转．
3．贝克勒尔→发现天然放射现象（1896）→揭示原子核可分
（1）三种射线：
α射线（带正电）——α粒子——就是氦原子核（性质：
α粒子射出的速度约为光速的十分之一，但是贯穿物质的本领很小；不过它有很强的电离作用，很容易使空气电离，使照相底片感光的作用也很强．）
β射线（带负电）——高速运动的电子流（性质：
β射线的贯穿本领较强，但它的电离作用比较弱．）
γ射线（不带电）——光子流（性质：
β射线的贯穿本领很强，但它的电离作用很弱．）
（2）放射性元素的衰变（简称：
衰变）原子核由于放出某种粒子而转变为新核的变化叫做原子核的衰变．
例如铀核，放出一个α粒子后，就变成了新的原子核（铀238核放出α粒子变成钍234核的衰变）就是α衰变；放出β粒子的衰变叫做β衰变．
4．原子核的人工转变
（1）卢瑟福→发现质子（就是氢原子核）
方法——用α粒子轰击氮原子核的实验；预言——中子的存在
（2）查德威克——发现中子（不带电）
方法——α射线轰击铍核
5．原子的组成——原子核+电子
原子核的组成——质子+中子
6．原子核的表示：
A—核子数（=质量数）；Z—质子数（=核电荷数=原子序数）；X—元素符号。
核子数=质子数+中子数
7．核能；重核的裂变铀核在俘获一个中子后，发生了一个重核分裂成两个中等质量的核的反应过程——重核裂变．铀核裂变的产物是多种多样的，有时裂变为氙（Xe）和锶（Sr），有时裂变为钡（Ba）和氪（Kr）或锑（Sb）和铌（Nb），同时放出2～3个中子．
8．链式反应 铀核裂变时，同时放出2～3个中子，如果这些中子再引起其他铀235核裂变，就可使裂变反应不断地进行下去．这种反应叫做链式反应（图9-16）．为了使裂变的链式反应容易发生，最好是利用纯铀235．
五部分高考试题
4一置于铅盒中的放射源发射的α、β和γ射线，由铅盒的小孔射出，在小孔外放一铝箔后，铝箔后的空间有一匀强电场。
进入电场后，射线变为a、b两束，射线a沿原来方向行进，射线b发生了偏转，如图所示，则图中的射线a为_____γ____射线，射线b为______β_______射线。
（2007年高考试题）
6．
U衰变为
Rn要经过m次α衰变和n次β衰变，则m，n分别为（B）
（A）2，4。
（B）4，2。
（C）4，6。
（D）16，6。
（2007年高考试题）
8．光通过各种不同的障碍物后会产生各种不同的衍射条纹，衍射条纹的图样与障碍物的形状相对应，这一现象说明（BC）
（A）光是电磁波。
（B）光具有波动性。
（C）光可以携带信息。
（D）光具有波粒二象性。
（2007年高考试题）
高三物理练习（光的本性、原子物理）
一单选题
1.在用α粒子轰击金箔的实验中，卢琴福观察到的α粒子的运动情况是：
（）
A.全部α粒子穿过金箔后仍按原来的方向前进
B.绝大多数α粒子穿过金箔后仍按原来的方向前进，少数发生较大偏转，极少数甚至被弹回
C.少数α粒子穿过金箔后仍按原来的方向前进，绝大多数发生较大偏转，甚至被弹回
D.全部α粒子都发生很大偏转
2．下列现象中，与原子核内部变化有关的是（）
A．α粒子散射 B光电效应 C天然放射现象 D 原子发光现象
3.天然放射性元素放出的α粒子是（）
A.
HeB.
HC.
nD.
e
4.关于γ射线下列说法正确的是（）
A.它是波长极短的电磁波B.它是高速运动的电子流
C.它的贯穿本领比β射线弱D.它对空气的电离作用比α射线强
5.碳的一种同位素
C具有放射性，它的原子核放出一个β粒子（
e）后，衰变成（）
A.
NB.
BC.
CD.
C
6.α粒子击中氮14核后放出一个质子，转变为氧17核（
O）。
在这个氧原子核中有（）
A.8个正电子B.17个电子C.9个中子D.8个质子
7.某种放射性元素的原子核放出一个α粒子（
He）后，变成新原子核。
新核与原核比较（）
A.质量数少4，电荷数少2B.质量数少4，电荷数多2
C.质量数少2，电荷数少2D.质量数少2，电荷数多2
8.在水面的油膜上常常看到彩色花纹，这是光的（）
A.干涉现象B.衍射现象C.全反射现象D.色散现象
9.关于光的本性，以下说法中正确的是（）
A.光既具有波动性，又具有粒子性B.光的波长越大，光子的能量越大
C.光的颜色与光的频率无关D.某些物体是不辐射红外线的
10．下列说法符合史实的是（ ）
A 卢瑟福最早发现了电子 B汤姆孙最早发现了电子
C爱因斯坦发现了核式结构模型 D 卢瑟福建立了枣糕模型
二、多选题
11.关于光电效应，下列说法中正确的是（）
A.光电效应说明光具有粒子性
B.光电效应说明光不具有位子性
C.当红光照射某种材料发生光电效应时，紫光一定能使这种材料发生光电效应
D.当紫光刚好使某种材料发生光电效应时，红光也能使这种材料发生光电效应
12.证明具有波动性的实验现象有（）
A.光的干涉B.光的衍射
C.白光通过三棱镜发生色散D.光电效应
13.卢瑟福α粒子散射实验的结果表明（）
A.可以用人工方法直接观察原子核的结构
B.质子比电子轻
C.原子的全部正电荷集中在很小的体积内
D.原子核内存在中子
14．在电磁波谱中，红外线、可见光和伦琴射线三个波段的频率大小关系是（）
A.红外线的频率最大，可见光的频率最小
B.伦琴射线频率最大，红外线的频率最小
分类具体内容应编写的环境影响评价文件C.可见光的频率最大，红外线的频率最小
D.伦琴射线频率最大，可见光的频率最小
3.不同等级的环境影响评价要求三、填空题 （20分）
15.光子的能量是由光的__________决定的，可见光中光子能量最大的是________色光。
D.环境影响研究报告16.真空中波长为3.0×10-7m的紫外线的频率是_______Hz，这种紫外线的光子打到金属钠的表面时__________发生光电效应（填“能”或“不能”）。
已知钠的极限频率是6.0×1014Hz。
17.完成下列核反应方程：
（一）环境影响经济损益分析概述
N+
He→
O+_______。
Be+
He→
C+_______。
U→
Th+_______；
Ar+
He→
Ca+________。
18.
Ra核衰变为
Pb要经过_________次α衰变各和_________次β衰变。
（4）根据评价的目的、要求和评价对象的特点、工艺、功能或活动分布，选择科学、合理、适用的定性、定量评价方法对危险、有害因素导致事故发生的可能性及其严重程度进行评价。
参考答案
1.B2.C3.A4.A5.A6.D7.A8.A9.A10.B11.AC12.AB13.ACD14.AB
15.频率、紫
（1）建设项目概况。
16.1.0×1015Hz，能
（6）对建设项目实施环境监测的建议。
17.完成下列核反应方程：
一、环境影响评价的发展与管理体系、相关法律法规体系和技术导则的应用
N+
He→
O+
H
Be+
He→
C+
n
（3）评价单元划分应考虑安全预评价的特点，以自然条件、基本工艺条件、危险、有害因素分布及状况便于实施评价为原则进行。
U→
Th+
He
Ar+
He→
Ca+
n
安全预评价方法可分为定性评价方法和定量评价方法。
18.
Ra核衰变为
Pb要经过__5_______次α衰变各和____4_____次β衰变。
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