本试题 “A.(选修模块3-3)(1)科学家在“哥伦比亚”号航天飞机上进行了一次在微重力条件(即失重状态)下制造泡沫金属的实验.把锂、镁、铝、钛等轻金属放在一个石英...” 主要考查您对超重
失重
横波与纵波
波长、频率和波速
光的折射定律
双缝干涉
光的衍射
氢原子的能级
核反应
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超重:
物体有向上的加速度(向上加速运动时或向下减速运动)称物体处于超重。处于超重的物体对支持面的压力FN(或对悬挂物的拉力)大于物体的重力mg,即FN=mg+ma。
失重:
物体有向下的加速度(向下加速运动或向上减速运动)称物体处于失重。处于失重的物体对支持面的压力FN(或对悬挂物的拉力)小于物体的重力mg,即FN=mg-ma。
完全失重:
当a=g时FN=0,物体处于完全失重。在完全失重状态下,平常由重力产生的一切物理现象都会完全消失,如单摆停止摆动,天平失效,液柱不再产生向下的压强等。
波长:
1.定义:在波动中,振动相位总是相同的两个相邻质点间的距离,叫做波长,通常用λ表示
另一种定义方式:两个相邻的、在振动过程中对平衡位置的位移总是相等的质点间的距离叫波长
2.意义:波长反映了波在空间的周期性
平衡位置相距的质点振动相同,平衡位置相距的质点振动相反(其中n=0,l,2…)
3.备注:①注意定义中两个要素:“总是”,“相邻”
②在横波中两个相邻的波峰(或波谷)间的距离等于波长。在纵波中两个相邻的密部(或疏部)间的距离等于波长。
③在一个周期内机械波传播的距离等于一个波长
周期与频率:
1.概念:在波动中,各个质点的振动周期或频率是相同的,它们都等于波源的振动周期或频率,这个周期或频率也叫做波的周期或频率
2.关系:频率与周期的关系:
3.备注:①波源振动一个周期,被波源带动的质点刚好完成一个全振动,波在介质中传播一个波长
②波的频率等于单位时间内波形成完整波的个数;等于单位时间内通过介质中某点完整波形的个数;等于介质内已开始振动的任一质点在单位时间内完成全振动的次数;等于单位时间内沿波传播方向上传播距离与波长的比值,即传播距离内包含完整波形的个数
③每经历一个周期,波形图重复一次
波速:
1.定义:单位时间内振动向外传播的距离
2.定义式:
3.意义:波速是指振动在介质中传播的快慢程度
4.备注:波速与质点振动速度不同,且与其无关
三者关系:
1.定量关系:经过一个周期T,振动在介质中传播的距离等于一个波长λ,所以
2.决定因素:(1)周期T和频率f取决于波源,与v、λ无关,与介质无关。波从一种介质进人另一种介质时,周期和频率是不变的。
(2)波速v由介质本身性质决定,与f,λ无关。
(3)波长λ决定于v和f(或T),只要v和f其中一个改变,λ就改变
质点振动方向与波的传播方向的互判方法:
已知质点的振动方向可判断波的传播方向;相反,已知波的传播方向可判断质点的振动方向。
1.上下坡法
沿波的传播方向看,“上坡”的点向下振动,“下坡”的点向上振动,简称“上坡下,下坡上”。如图所示。
逆着波的传播方向看,“上坡”的点向上振动,“下坡’’的点向下振动。
2.同侧法
在波的图像上的某一点,沿纵轴方向画出一个箭头表示质点振动方向,并设想在同一点沿x轴方向画一个箭头表示波的传播方向,那么这两个箭头总是在曲线的同侧。如图所示。
3.带动法(特殊点法)
如图所示为一沿x轴正方向传播的横波,根据波的形成,靠近波源的点能带动它邻近的离波源稍远的点,可判断质点的振动方向。在质点P附近靠近波源一方的图线上另找一点P',若P’在P上方,P '带动P向上运动,则P向上运动;若P’在P下方,P带动 P’向下运动,则P’向下运动。
4.微平移法
将波形沿波的传播方向做微小移动,如图中虚线所示,由于质点仅在y轴方向上振动,所以,即质点运动后的位置,故该时刻A、B沿y轴正方向运动,C、D沿y轴负方向运动。
光的折射定律:
1、光的折射现象:光由一种介质射入另一种介质时,在两种介质的界面上将发生光的传播方向改变的现象叫光的折射。
2、光的折射定律:折射光线、入射光线和法线在同一平面内,折射光线和入射光线分居于法线两侧;入射角的正弦跟折射角的正弦成正比。
3、在折射现象中,光路是可逆的。
折射成像作图法:
1.折射成像画法应用折射定律,确定物点发出的任意两条入射光线的折射光线,即可找到折射所成的像。如图所示。
2.四点提示
(1)光线实际是从哪个物体发出的;
(2)是从光密介质射向光疏介质还是从光疏介质射向光密介质;
(3)必要的时候还需要借助光的可逆性原理;
(4)注意作图时一定要规范,光线与法线、光线的反向延长线要用实线和虚线区分。
光的干涉:
1.定义:在两列光波的叠加区域,某些区域的光被加强,出现亮纹,某些区域的光被减弱,出现暗纹,且加强区域和减弱区域互相间隔的现象叫做光的干涉现象
2.发生干涉的条件:两列光的频率相同、相位差恒定和振动方向相同
能发生干涉的两列波称为相干波。如果两个光源发出的光能够发生干涉,这样的两个光源称为相十光源,相干光源可将同一束光分成两列光而获得
3.明暗条纹的条件:亮纹:
暗纹:
双缝干涉:
①中央为亮纹,两侧是明、暗相间的条纹,且亮纹与亮纹间、暗纹与暗纹问的距离相等。
②相邻两条亮纹(或暗纹)间的距离,其中d为两缝问的距离,L为缝到屏的距离,λ为光的波长。此式表明,相同装置,波长越长,干涉条纹越宽。
③若用白光做实验,则中央亮纹为白色,两侧出现彩色条纹。彩色条纹显示了不同颜色光的于涉条纹间距是不同的
双孔干涉:
中央是一条直亮条纹,两侧是明暗相间的条纹,形状为焦点相同的双曲线,两焦点连线与双孔连线平行
光的衍射:
1.定义:当光照射到小孔或障碍物上时,光离开直线路径绕到孔或障碍物的阴影里去的现象,叫做光的衍射现象
2.明显衍射条件:障碍物或小孔的尺寸跟光的波长相差不多.甚至比光的波长还要小
3.形成原因:光的衍射是相干光波叠加的结果,当光源发出的光照射到小孔或障碍物上时,小孔处可以看成许多点光源,障碍物的边缘也可看成许多点光源(惠更斯原理)。这些点光源是相干光源,发出的光相干涉,在光屏上形成明暗相间的条纹
衍射图样及条纹特征:
单缝衍射 | 圆孔衍射 | 圆板衍射 |
①单缝衍射条纹的分布是不均匀的,中央亮条纹与邻边的亮条纹相比有明显的不同。用单色光照射单缝时,光屏上出现亮、暗相间的衍射条纹,中央亮条纹最宽最亮。用白光照射单缝时,中间是白色亮条纹,两边是彩色条纹,其中最靠近中间的色光是紫光,最远离中间的色光是红光。 ②中央亮条纹的宽度及条纹间距跟入射光的波长及单缝宽度有关,入射光波长越大,单缝越窄,中央亮条纹的宽度及条纹间距就越大。 ③缝变窄,通过的光能变少,而光能分布的范围变宽,所以亮纹的亮度降低 |
①衍射图样中,中央亮圆的亮度最大,外面是亮、暗相间的圆环,但外围亮环的亮度小,用不同的光照射时得到的图样也不一样,如果用单色光照射时,中间为亮圆,外面是亮度越来越暗的亮环。如果用白光照射时,中间亮圆为白色,周围是彩色圆环。 ②中央是大且亮度最大的圆形亮斑,周围分布着明暗相间的同心圆环,且越靠外,圆形亮条纹的亮度越弱,宽度越小。 ③只有圆孔足够小时,才能得到明显的衍射图样。在圆孔由较大直径逐渐减小的过程中,光屏依次得到几种不同的现象——圆形亮斑(光的直线传播)、光源的像(小孔成像)、明暗相间的圆环(衍射图样)、完全黑暗。 ④用不同色光照射圆孔时,得到的衍射图样的大小和位置不同,波长越大,中央圆形亮斑的直径越大。 ⑤白光的圆孔衍射图样中,中央是大且亮的白色光斑,周围是彩色同心圆环。 ⑥圆孔越小,中央亮斑的直径越大,同时亮度越弱 |
①圆板阴影区的中央有个亮斑——泊松亮斑。 ②圆板阴影区的周围有明暗相问的圆形衍射条纹 ③亮环或暗环的间距随半径的增大而减小,即越向外条纹越窄 |
光的干涉和衍射的比较:
氢原子的能级:
1、氢原子的能级图
2、光子的发射和吸收
①原子处于基态时最稳定,处于较高能级时会自发地向低能级跃迁,经过一次或几次跃迁到达基态,跃迁时以光子的形式放出能量。
②原子在始末两个能级Em和En(m>n)间跃迁时发射光子的频率为ν,其大小可由下式决定:hυ=Em-En。
③如果原子吸收一定频率的光子,原子得到能量后则从低能级向高能级跃迁。
④原子处于第n能级时,可能观测到的不同波长种类N为:。
⑤原子的能量包括电子的动能和电势能(电势能为电子和原子共有)即:原子的能量En=EKn+EPn。轨道越低,电子的动能越大,但势能更小,原子的能量变小。
电子的动能:,r越小,EK越大。
氢原子的能级及相关物理量:
在氢原子中,电子围绕原子核运动,如将电子的运动看做轨道半径为r的圆周运动,则原子核与电子之间的库仑力提供电子做匀速圆周运动所需的向心力,那么由库仑定律和牛顿第二定律,有,则
①电子运动速率
②电子的动能
③电子运动周期
④电子在半径为r的轨道上所具有的电势能
⑤等效电流由以上各式可见,电子绕核运动的轨道半径越大,电子的运行速率越小,动能越小,电子运动的周期越大.在各轨道上具有的电视能越大。
原子跃迁时光谱线条数的确定方法:
1.直接跃迁与间接跃迁
原子从一种能量状态跃迁到另一种能量状态时,有时可能是直接跃迁,有时可能是间接跃迁,两种情况辐射(或吸收)光子的频率可能不同。
2.一群原子和一个原子
氧原子核外只有一个电子,这个电子在某个时刻只能处在某一个可能的轨道上,在某段时间内,由某一轨道跃迁到另一个轨道时,可能的情况只有一种,但是如果容器中盛有大量的氢原子,这些原子的核外电子跃迁时就会有各种情况出现了。
3.一群氢原子处于量子数为n的激发态时,可能辐射的光谱线条数
如果氢原子处于高能级,对应量子数为n,则就有可能向量子数为(n一1),(n一2),(n一3)…1诸能级跃迁,共可形成(n一1)条谱线,而跃迁至量子数为(n一 1)的氢原子又可向(n一2),(n一3)…1诸能级跃迁,共可形成(n一2)条谱线。同理,还可以形成(n一3),(n 一4)…1条谱线。将以上分析结果归纳求和,则从量子数为n对应的能级向低能级(n—1),(n一2)…1跃迁可形成的谱线总条数为(n一1)+(n一2)+(n一3)+ …+1=n(n一1)/2。数学表示为
4.一个氢原子处于量子数为n的激发态时,可能辐射的光谱线条数
对于处于量子数为n的一个氢原子,它可能发生直接跃迁,只放出一个光子,也可能先跃迁到某个中间能级上,再跃迁回基态而放出两个光子,也可能逐级跃迁,即先跃迁到n一1能级上,再跃迁到n一2能级上, ……,最后回到基态上,共放出n—1个光子。即一个氢原子在发生能级跃迁时,最少放出一个光子,最多可放出n一1个光子。
利用能量守恒及氢原子能级特征解决跃迁电离等问题的方法:
在原子的跃迁及电离等过程中,总能量仍是守恒的。原子被激发时,原子的始末能级差值等于所吸收的能量,即入射光子的全部能量或者入射粒子的全部或部分能量;原子被电离时,电离能等于原子被电离前所处能级的绝对值,原子所吸收的能量等于原子电离能与电离后电离出的电子的动能之和;辐射时辐射出的光子的能量等于原子的始末能级差。氢原子的能级 F 关系为,第n能级与量子数n2成反比,导致相邻两能级间的能量差不相等,量子数n越大,相邻能级差越小,且第n能级与第n一1能级的差比第n能级与无穷远处的能级差大,即另外,能级差的大小故也可利用光子能量来判定能级差大小。
跃迁与电离:
激发的方式:
与“A.(选修模块3-3)(1)科学家在“哥伦比亚”号航天飞机上进行...”考查相似的试题有: