:光学和近代物理初步
板块Ⅵ
光学和近代物理初步
【知识特点】这部分知识包括了最古老的光的传播(几何光学),也包括较近代的对光的本性(物理光学)的研究内容。还有由两个发现——电子的发现和天然放射性现象的发现,引发了对原子结构乃至原子核的深入认识,对核能的开发利用。
【知识结构】
一、光的传播(一遇界面分两线)
二、光的本性(两种争论归一统)
三、原子物理(两个发现剖原子)
【例3】太阳现在处于主序星演化阶段。它主要是由电子和、等原子核组成。维持太阳辐射的是它内部的核聚变反应,核反应方程是,这些核能最后转化为辐射能。根据目前关于恒星演变的理论,若由于聚变反应而使太阳中的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变阶段。为了简化,假定目前太阳全部由电子和核组成。
(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,地球质量,日地中心的距离,地球表面处的重力加速度,1年约为。试估算太阳的质量M。
(2)已知质子的质量,的质量,电子质量,光速。求每发生一次题中所述的核聚变反应所释放的核能。
(3)又知地球上与太阳光垂直的每平方米截面上,每秒通过的太阳辐射能。试估算太阳继续保持在主序星阶段还有多少年的寿命。(题中,光速,估算结果只要求一位有效数字。)
解析:(1)根据题目提供的数据,可以地球绕太阳公转(视为匀速圆周运动)来推算太阳的质量M。根据万有引力定律和匀速圆周运动公式,
可得①在地球表面处,有则②由①②可得太阳的质量
(2)根据爱因斯坦质能方程
(3)太阳每秒钟辐射的能量太阳中的核数减少10%可辐射的能量那么太阳保持在主序星的时间(即100亿年)
[解后评析]本题是一道估算题,应注意一些计算技巧,如、可约略取10;位数的取法可根据题目中所给数据的有效数字最少者而定,若题目有规定,就按规定取有效数字。
[练习题]
1、关于红外线、紫外线和伦琴射线的产生及其特性的下列说法正确的是
A、一切物质都能发出红外线,一切高温物体都能发出紫外线,受激发的原子核能发出伦琴射线
B、红外线有显著的化学作用,紫外线有显著的热作用,伦琴射线有很强的贯穿性
C、红外线、紫外线和伦琴射线都是由原子的外层电子跃迁产生的
D、高速电子流打击到固体物质上能产生伦琴射线
2、氢原子的核外电子由内层轨道转移到外层轨道的过程中
A、电势能减少而电子动能增加,原子的能量增加
B、电势能减少而电子动能增加,原子的能量减少
C、电势能增加而电子动能减少,原子的能量增加
D、电势能增加而电子动能减少,原子的能量减少
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