: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