高中物理奧賽專(zhuān)題十六 物理光學(xué) 原子物理

專(zhuān)題十六物理光學(xué)

原子物理一光光在介質(zhì)中傳播的路程L該介質(zhì)的折射率的積nL稱(chēng)為光程，即nL.光在傳播過(guò)程中其位相變?chǔ)う蹬c程的關(guān)系是

。式中λ為光在真空中的波長(zhǎng)。在空中或空氣中n=1，光傳播的路程就等于光程。二半損光由光疏介質(zhì)射向光密介質(zhì)在兩介質(zhì)分界面上發(fā)生反射時(shí)的相位要發(fā)生180°的變化，相當(dāng)于有半個(gè)波長(zhǎng)的光程差，稱(chēng)為半波損失當(dāng)由光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)在分界面上發(fā)生反射時(shí)，其相位不發(fā)生變化，因此，這時(shí)沒(méi)有半波損失。三玻的子論定態(tài)理論（量子化能級(jí)子能處于一系列不連續(xù)的能量狀態(tài)中，在這些狀態(tài)中原子是穩(wěn)定的，電子雖做加速運(yùn)動(dòng)，但并不向外輻射能量，這些狀態(tài)叫做定態(tài)。躍遷假設(shè)：原子從一種定態(tài)（能量E）遷到另一種定態(tài)（能量）時(shí)，要輻射（或mn吸收）一定頻率的光子，光子能量hv）由這兩個(gè)定態(tài)的能量決定的。即=E-E。m軌道假設(shè)（量子化軌道子不同能量狀態(tài)跟電子沿不同的圓形軌道繞核運(yùn)動(dòng)相對(duì)應(yīng)。原子的定態(tài)（能量）是不連續(xù)的，與它相對(duì)應(yīng)的電子軌道分布也是不連續(xù)的。只有滿(mǎn)足軌道半徑跟電子動(dòng)量乘積等于

h2

的整數(shù)倍，才是可能軌道，即：

h

其中正整數(shù)叫做量子數(shù)。玻爾模型中的氫和類(lèi)氫原子半徑和電子在每一個(gè)軌道上的總能量。四原核結(jié)能每核平結(jié)能

234-3234-3例題1第十三屆全國(guó)物理競(jìng)初賽題）一臺(tái)二氧化碳?xì)怏w激光器發(fā)生的激光功率為N=1000W出射的光束截面積為A=1.00mm.試問(wèn):當(dāng)光束垂直入射到一物體平面上,能產(chǎn)生的光壓的最大值為多?這光垂直射到溫度為厚為2.00cm的板上如果有80%光束能量被激光照射到的那一部分鐵板所吸收并使其熔化成為光束等截面積直圓柱形孔,這需多長(zhǎng)時(shí)已知:對(duì)于波長(zhǎng)λ的光,每一個(gè)光子的動(dòng)量為k=h/,式中h為朗克常量鐵的有關(guān)參數(shù)為:熱容量C·密度ρ×10L×10J/mol,爾質(zhì)μ=56×10kg/mol.m

3

kg/m,熔點(diǎn)熔熱m例題2三全國(guó)物理競(jìng)賽決賽由陰極K發(fā)的電子(量為m電量e設(shè)其初速度為零經(jīng)加速極加后垂直射向一開(kāi)有兩條平行狹縫的電自狹縫出射后打到一熒光屏上如圖所.由于電子具有波動(dòng),熒光屏將出現(xiàn)明暗相間的條.加速極與極K之的電壓為U兩平行狹縫間的距離為d試:(1)在整個(gè)裝置的軸線與熒光屏的點(diǎn)O處將現(xiàn)暗條紋還是明條?設(shè)位于軸線外側(cè)的第一條亮條紋出現(xiàn)在熒光屏θ角處,出θ的示(以,,及其他有關(guān)

狹縫恒量表示)

K

A

θE

++++-19-27-19-27-31++++-19-27-19-27-31例題3屆國(guó)物理競(jìng)賽年人從高度H的樓上向地面上發(fā)射頻率為

0

的γ光并在地面測(cè)量接收到γ光子的頻率測(cè)得的υ與

0

不同與理論預(yù)計(jì)一致,試從理論上求出(υ)/υ的0例題4十屆全國(guó)物理競(jìng)賽）基態(tài)

的電離能為E=54.4eV.(1)為了使處于基態(tài)的進(jìn)激發(fā)入光子所需的最小能量應(yīng)為多?從述最低發(fā)態(tài)躍遷回基態(tài)時(shí)考該離子的反沖不考慮反沖時(shí)比所發(fā)射的光子波長(zhǎng)變化的百分比有多離He的級(jí)E與的系和氫原子級(jí)公式類(lèi)電n子電荷取1.60×10質(zhì)和中子質(zhì)量均取1.67,計(jì)算中可采用合理近似例題5十屆全國(guó)物理競(jìng)賽）有兩個(gè)處于基態(tài)的氫原子、，A靜止,B以度0與之發(fā)生碰.已:碰撞后兩者的速度和在條直線上碰撞過(guò)程中部分動(dòng)能被某一氫AB原子吸收從而該原子由基態(tài)躍遷到激發(fā)后,原子向低能級(jí)躍遷發(fā)出光子.欲碰后發(fā)出一光子,論證:速度v至需要多(以表)?已知電子電量×0

C,質(zhì)子質(zhì)量為=1.673kg.子質(zhì)量為m=0.911kg.原子的基態(tài)能量為=-13.58eV.e

例題6十屆全國(guó)物理預(yù)）一個(gè)氫放電管發(fā)光，在其光譜中測(cè)得一條譜線的波長(zhǎng)為

4.86

。試計(jì)算這是