《近代物理》ppt课件

1、量子论初步原子核相对论经典物理与近代物理 多看教材，看图说话，该记的记住知道总比不知道好！光电效应光子说光 具 有波 粒 二象性粒子性原子的核式构造 粒 子散射原子核的人工转变、三种射线原 子 核的衰变原子核的组成天然放射景象原子核量子论初步玻 尔 原 子模型 能级光的动摇性物质波核能质能联络方程 E=mc2质量亏损轻核聚变重核裂变第二十一章 量子论初步一、光电效应1.景象：在光的照射下从物体外在光的照射下从物体外表发射出电子的景象表发射出电子的景象 例1. 实验中，在弧光灯与锌板间参与一块厚的透明玻璃板时，发现验电器指针不会发生偏转，那么根据所学知识，他对于该实验能作出的推断是 A用可见光照

2、射锌板，验电器指针会发生偏转 B用弧光灯照射锌板时，使锌板产生光电效应的是其中的紫外线成份 C厚的透明玻璃板能吸收紫外线 D使验电器指针发生偏转的是正电荷2.光电效应的规律： 任何一种金属都有一个极限频率0； 光电子的最大初动能只随入射光的频率的增大而增大； 光电子的发射几乎是瞬时的，普通不超越10-9s； 当0时，光电流的强度与入射光的强度成正比 实验研讨阐明 hE 光电效应方程：光电效应方程：WhEK式中KE光电子的最大初动能光电子的最大初动能 W表示某种金属逸出功表示某种金属逸出功 KE0W0W0例 如图21-4所示，当开关S断开时，用光子能量为2.5eV的一束光照射阴极K，发现电流表读

3、数不为零，合上开关，调理滑动变阻器，发现当电压表读数小于0.6V时，电流表读数仍不为零；当电压表读数大于或等于0.60V时，电流表读数为零由此可知阴极资料的逸出功为 (A)1.9eV (B)0.6 eV (C) 2.5 eV (D) 3.1 eVSEVAhE ph康普顿效应：康普顿效应：碰撞前碰撞前碰撞后碰撞后电子电子hhA. = . 83 都有放射性都有放射性 Z83有的也具有放射性有的也具有放射性Aa为为射线、射线、b为为射线射线Ba为为射线、射线、b为为射线射线Cb为为射线、射线、c为为射线射线Db为为射线、射线、c为为射线射线种类种类组成组成粒子粒子衰变方程衰变方程出射出射速度速度贯穿

4、贯穿身手身手电离电离才干才干射线射线氦核氦核约约c/10弱弱很强很强射射线线电子电子接近接近c较强较强较弱较弱射射线线光子光子伴随伴随或或射线射线产生产生c最强最强很小很小eYX01A1ZAZHeYX424A2ZAZ三种不同射线性质的比较： 原子核由于放出原子核由于放出粒子或粒子或粒子而粒子而转变为新核的变化叫做原子核的衰变转变为新核的变化叫做原子核的衰变电荷数电荷数质量数质量数守恒守恒2原子核衰变原子核衰变 的半衰期的半衰期 某种放射性元素的原子核有半数发生衰某种放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间，称为这种元素的半衰期变所需的时间，称为这种元素的半衰期衰变规律可用如下公式表示：衰变规

5、律可用如下公式表示：tNN)21(0或或 tmm)21(0 半衰期是一个对放射性元素的大量原子核而半衰期是一个对放射性元素的大量原子核而言的统计概念言的统计概念 半衰期的长短由核内部的要素决议半衰期的长短由核内部的要素决议,跟原跟原子所处的物理或化学形状无关子所处的物理或化学形状无关3放射性的运用与防护放射性的运用与防护运用：运用： 1利用它放射出的射线，利用它放射出的射线， 如如射线探伤等射线探伤等 2做为示踪原子，如确定做为示踪原子，如确定肿瘤的部位和范围肿瘤的部位和范围过量的放射性对人体有损伤，过量的放射性对人体有损伤，应把放射源放在重金属箱内，应把放射源放在重金属箱内，尽能够远离放射源

6、尽能够远离放射源防护：防护：放射性物质的放射性物质的国际通用标志国际通用标志三、核反响三、核反响 核能核能1核反响核反响原子核在其他粒子的轰击下产生新原子核原子核在其他粒子的轰击下产生新原子核的过程，称为核反响的过程，称为核反响质量数和核电荷数守恒质量数和核电荷数守恒nCHeBe101264294发现中子发现中子HOHeN1117842147发现质子发现质子2核能核能 核反响中放出的能量称为核能核反响中放出的能量称为核能.如如 HnH211011光子能量光子能量2.2MeV质量亏损质量亏损 DnPmmmm)(质能方程质能方程 Emc2 Emc2 释放核能释放核能 释放核能的有效途径？释放核能的

7、有效途径？重核裂变重核裂变 轻核聚变轻核聚变nKBnUra14156102359210923630ZA核子平均质量核子平均质量BCFED重核裂变重核裂变轻核聚变轻核聚变nHHHe42312110经典物理与近代物理经典物理与近代物理 物理学研讨的对象：物理学研讨的对象： 思思想想方方法法物质物质根本构造根本构造相互作用相互作用运动规律运动规律实实验验手手段段高中物理课程高中物理课程 近代物理初步近代物理初步 力学力学 热学热学 电磁学电磁学 光学光学经典物理经典物理19世纪以前世纪以前 宏观宏观低速低速 相对论量子论量子论 原子核原子核19世纪末世纪末20世纪初世纪初微观微观高速高速 实际和实际

8、阐明：实际和实际阐明：但守恒定律依然适用，如动量守恒、能但守恒定律依然适用，如动量守恒、能量守恒、电荷守恒等量守恒、电荷守恒等在高中物理中，作为一些特例，在经典实际在高中物理中，作为一些特例，在经典实际中的一些物理模型在微观领域仍近似有中的一些物理模型在微观领域仍近似有效如效如粒子散射实验、原子核衰变等。实践粒子散射实验、原子核衰变等。实践就是讨论带电粒子在电磁场中的运动。就是讨论带电粒子在电磁场中的运动。经典物理实际在微观领域不适用经典物理实际在微观领域不适用例例4、一个铀核衰变为钍核时释放出一个、一个铀核衰变为钍核时释放出一个粒子知铀核的质量为粒子知铀核的质量为3.85313110-25千

9、克，千克，钍核的质量为钍核的质量为3.78656710-25千克，千克，粒子的粒子的质量为质量为6.6467210-27千克千克1在这个衰变过程中释放出的能量等于多在这个衰变过程中释放出的能量等于多少焦？少焦？(保管两位数字保管两位数字)2设上述衰变是在一边境为圆形的半径设上述衰变是在一边境为圆形的半径R=0.2m的匀强磁场中发生的，且衰变前铀核的匀强磁场中发生的，且衰变前铀核静止于圆心，衰变过程中释放出的能量都转化静止于圆心，衰变过程中释放出的能量都转化为动能欲使衰变产物钍核和为动能欲使衰变产物钍核和粒子均不飞出粒子均不飞出磁场，那么该磁场的磁感强度磁场，那么该磁场的磁感强度B至少多大？至少

10、多大？ JmcE1321078. 解：解：1 设钍核质量为设钍核质量为M，粒子的质量为粒子的质量为m，由动量守恒和能量守恒得由动量守恒和能量守恒得 222121MVmvEMVmvEmMMmv221m/sv710601 .vVTrRqBmvrrvmqvB245290qqrrTTTqRmvBqBmvRr3322.通常发生通常发生衰变时还伴随着放出光子，这样衰变衰变时还伴随着放出光子，这样衰变发生时发生时粒子与反冲核的动量大小相等，方向相粒子与反冲核的动量大小相等，方向相反就不成立，衰变时由于质量亏损而释放的核能反就不成立，衰变时由于质量亏损而释放的核能也不仅是转化为也不仅是转化为粒子与反冲核的动能

11、，由于光粒子与反冲核的动能，由于光子也具有能量和动量因此上述计算只是近似的子也具有能量和动量因此上述计算只是近似的简化处置简化处置题后评说：题后评说： 例6、两氘核发生聚变反响：n10e322121HHH知：mD=2.0u，mHe=3.0150u，mn=1.0087u(1)求核反响中释放的核能(2)假设两氘核以相等的动能0.35MeV进展对心碰撞，假设核能全部转化为粒子的动能，求反响中产生的中子和氦核的动能(3假设反响中产生的氦核沿直线向原子来静止的碳核 接近，受库仑力的影响，当它们间隔最近时，两个原子核的动能各是多少？C126质量1u对应的能量为931.5MeV解：n10e322121HHH

12、氘核氘核p p+氦核中子+碳核nHeDmmmm2MeV26. 32mcE0HennnvmvmMeV26. 3MeV35. 0221212nn2HeHevmvmMeV1kHeEMeV0 . 3knE+设最接设最接近时共近时共同速度同速度为为V+碳核氦核中子+HeHeHe)(vmVmmCHe51vV MeV04. 021251212HeHe2HevmVmMeV16. 021254212HeHe2CvmVm 例5、太阳现正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响，核反响方程是 释放的核能，这些核能最后转化为辐射能根据目前关于恒星演化的实际，假设由于聚变反响而使太阳中的 核数目从现有数减少10，太阳将分开主序星阶段而转入红巨星的演化阶段为了简化，假定目前太阳全部由电子和 核组成，太阳的质量M21030 kg He42H11H11H11 1知质子质量mp1.67261027 k