第四部分：光学、原子物理一、知识结构(一)光学1.懂得光的直线传播的性质，并能据此解释有关的自然现象。
2.掌握平面镜成像的特点，并利用它解决实际问题。
3.掌握光的折射规律及其应用；了解全反射的条件及临界角的计算，理解棱镜的作用原理。
4.明确透镜的成像原理和成像规律，能熟练应用三条特殊光线的作用和物像的对应关系作图，正确理解放大率的概念和光路可逆的问题。
注意光斑和像的区别和联系。
5.了解光的干涉现象和光的衍射现象及加强、减弱的条件。
6.掌握光的电磁学说的内容；明确不同电磁波产生的机理和各种射线的特点和作用。
理解光谱的概念和光谱分析的原理。
7.掌握光电效应规律，理解光电效应四个实验的结论，了解光的波粒二象性的含义。
(二)原子物理1.掌握卢瑟福核式结构模型及其意义。
2.了解玻尔的三个量子化假设。
3.掌握α、β、γ射线的本质和本领。
4.了解放射性元素的半衰期及其应用。
二、例题解析例1 下列成像中，能满足物像位置互换(即在成像处换上物体，则在原物体处一定成像)的是( )A.平面镜成像B.置于空气中的玻璃凹透镜成像C.置于空气中的玻璃凸透镜成实像D.置于空气中的玻璃凸透镜成虚像【解析】由光路可逆原理，本题的正确选项是C例2 在“测定玻璃的折射率”实验中，已画好玻璃砖界面两直线aa′与bb′后，不小心误将玻璃砖向上稍平移了一点，如下图左所示，若其它操作正确，则测得的折射率将( )A.变大B.变小C.不变D.变大、变小均有可能【解析】要解决本题，一是需要对测折射率的原理有透彻的理解，二是要善于画光路图。
设P1、P2、P3、P4是正确操作所得到的四枚大头针的位置，画出光路图后可知，即使玻璃砖向上平移一些，如上图右所示，实际的入射角没有改变。
实际的折射光线是O1O′1，而现在误把O2O′2作为折射光线，由于O1O′1平行于O2O′2，所以折射角没有改变，因此折射率不变。
例3 如右图所示，折射率为n ＝2的液面上有一点光源S ，发出一条光线，垂直地射到水平放置于液体中且距液面高度为h 的平面镜M 的O 点上，当平面镜绕垂直于纸面的轴O 以角速度ω逆时针方向匀速转动时，液面上的观察者跟踪观察，发现液面上有一光斑掠过，且光斑到P 点后立即消失，求：(1)光斑在这一过程的平均速度。
(2)光斑在P 点即将消失时的瞬时速度。
【解析】光线垂直于液面入射，平面镜水平放置时反射光线沿原路返回，平面镜绕O逆时针方向转动时经平面镜的反射，光开始逆时针转动，液面上的观察者能得到由液面折射出去的光线，则看到液面上的光斑，从P 处向左再也看不到光斑，说明从平面镜反射P 点的光线在液面产生全反射，根据在P 处产生全反射条件得：︒90sin sin θ＝n 1＝21 sin θ＝22，θ＝45° (1)因为θ＝45°，PA ＝OA ＝h ，t ＝ω8π＝ω8π -V ＝ω8πh ＝πh ω8 (2)光斑转到P 位置的速度是由光线的伸长速度和光线的绕O 转动的线速度合成的，光斑在P 位置的线速度为22ωh ，所以光斑沿液面向左的速度v ＝v 线/cos45°＝22ωh/cos45°＝4ωh 。
例4 如右图为查德威克发现中子的实验示意图，其中①为 ，② ，核反应方程为 。
【解析】有关原子物理的题目每年高考都有题，但以选择题和填空题为主，要求我们复习时注意有关的理论提出都是依据实验结果的，因此要注意每个理论的实验依据答案：中子流 质子流 94Be+ 42He 126C+ 10n 。
三、能力训练(一)选择题1.红色、绿色和黄色的三束平行光分别沿主光轴射向同一个玻璃凸透镜，通过透镜折射后会聚到主轴上，会聚点到光心的距离分别是f 红、f 黄、f 绿，则 ( )A.f 红=f 绿=f 黄B.f 红＜f 黄＜f 绿C.f绿＜f黄＜f红D.f红＞f绿＞f黄2.如图所示，OO′为透镜的主光轴，当将点光源置于A点时，其像位置在B点，则 ( )A.当将点光源置于B点时，则像必成在A点B.当将点光源置于B点时，则像一定不会成在A点C.该透镜是凸透镜D.该透镜是凹透镜3.如图所示，一条光线射到凸透镜上，某人画出了该光线经透镜折射后的光路，其中肯定不正确的是 ( )A.①光线B.②光线C.③光线D.④光线4.如图所示，a、b、c是三块折射率不同的透明介质平板玻璃，彼此平行放置，且有n a ＜n b＜n c,一束单色光线由空气中以入射角i射到介质a中，当光线由介质c射到空气中时，折射角为r，则有( )A.i＞rB.i=rC.i＜rD.无法确定5.照相机的镜头相当于一个凸透镜，如果不慎在镜头上染上一个小墨点，则照出的相片上 ( )A.有一个放大的墨影B.有一个缩小的墨影C.一片漆黑D.基本正常6.一种电磁波入射到一个直径为1m的圆孔上，所观察到的衍射现象是明显的，这种波属于电磁波谱中的哪个区域( )A.r射线B.可见光C.x射线D.无线电波7.肥皂泡呈现的彩色，露珠呈现的彩色，通过狭缝看到的白光光源的彩色条纹，它们分别属于( )A.光的色散、干涉、衍射现象B.光的干涉、色散、衍射现象C.光的干涉、衍射、色散现象D.光的衍射、色散、干涉现象8.在演示光电效应的实验中，原来不带电的一块锌板与灵敏验电器相连，用弧光灯照射锌板时，验电器的指针就张开一个角度(如图)，这时 ( )A.锌板带正电，指针带负电B.锌板带正电，指针带正电C.锌板带负电，指针带正电D.锌板带负电，指针带负电9.某单色光在真空中的波长为λ，光速为c，普朗克常量为h.现光以入射角i由真空射入水中，折射角为r，则( )A.i＜rB.光在水中的波长为λ1=(sini/sinr)λC.每个光子在水中的能量E=(hcsinr) /(λsini)D.每个光子在水中的能量E=(hc)/λ10.右图所示是用干涉法检查某块厚玻璃的上表面是否平整的装置，检查中所观察到的干涉条纹如图乙所示，则 ( )A.产生干涉的两列光波分别是由a的上表面和b的下表面反射的B.产生干涉的两列光波分别是由a的下表面和b的上表面反射的C.被检查的玻璃表面有凸起D.被检查的玻璃表面有凹陷11.一束单色光照射到处于基态的一些氢原子上。
氢原子吸收光子后能辐射出频率v1、v2、v3三种不同光子，且v1＜v2＜v3。
则入射的单色光的频率是( )A.v1B.v2C.v3D.v1+v2+v312.如图，在遮光板中央挖一圆洞，嵌入一块与圆洞等大的透镜，一束平行光垂直照射到透镜上，在遮光板后与板平行的屏上呈现一个直径2倍于透镜直径的圆形光斑，若屏与遮光板相距为d，则透镜的焦距的大小可能为 ( )A.d/4B.d/3C.d/2D.d13.如图所示，在凸透镜主光轴上放一点光源P成像于A点，OP＜OA，A处有垂直于主轴的平面镜，通过透镜的光经平面镜反射后 ( )A.可在OP之间成像B.可在P点成像C.向右移动透镜，可能在P点成像D.向左移动透镜，可能在P点成像14.下列斜述正确的是( )A.要使照像机底片上的人像大一些，必须把照像机移向被照人，且把暗箱拉长B.放映幻灯时，幻灯片总是倒立的C.用放大镜观察物体时，物距总小于焦距D.放大镜是凸透镜15.如图所示，两束单色光a、b自空气射入玻璃，经折射形成复合光束c，则下列说法中正确的是 ( )A.a光光子的能量比b光光子的能量大B在空气中，a光的波长比b光的波长短C.在玻璃中，a光的光速小于b光的光速D.玻璃对a光的临界角大于对b光的临界角16.如图所示，A是直径为10cm的发光球，B是直径为5cm的遮光圆板，C是光屏，三者中心共轴，AB相距200cm，当B的本影在C上消失时，BC的距离及此时半影环的半径分别是 ( )A.100cm、10cmB.100cm、20cmC.200cm、20cmD.200cm、10cm17.可以用来说明光具有波粒二象性的现象是( )A.光的色散和光的衍射B.光的干涉和光电效应C.连续光谱的产生和红外线的热作用D.放射性现象和阴极射线18.如图所示，与主轴距离相等的单色光A和B，平行于主光轴射向凹透镜，经折射后其反向延长线交于P点，由此可得出 ( )A.A光在透镜玻璃中的速度比B光小B.透镜玻璃对A光的折射率比B光小C.在真空中B光的波长比A光小D.B光的光子能量比A光小19.放射性元素的半衰期是指 ( )A.原了核有半数发生衰变所用的时间B.原子核有半数发生衰变所需的时间的一半C.原子核的核子数减少一半所需的时间D.原子核的中子数减少一半所需的时间20.如图所示为发生月食时，太阳光照射光线的示意图，当月球进入图中哪个区域时，在地球上处于夜晚地区的观察者可以看到月食 ( )A.全部进入区域ⅠB.全部进入区域Ⅱ和ⅣC.全部进入区域ⅢD.部分进入区域Ⅰ21.中子和质子结合成氘核，同时放出γ光子，核反应方程是11H+10n→21H+γ，以下说法中正确的是( )A.反应后氘核的质量一定小于反应前质子和中子的总质量B.反应前后质量数不变，因而质量不变C.由核子组成原子核一定向外释放能量D.光子所具有的能量为△mc2，△m为反应中的质量亏损，c为光速22.如图所示，是两个同种玻璃制成的棱镜，顶角α1略大于α2，两束单色光A和B分别垂直入射于三棱镜后，出射光线与第二界面的夹角β1=β2，则 ( )A.A光束的频率比B光束高B.在棱镜中A光束的波长比B光束的短C.在棱镜中B光束的传镜速度比A光束的大D.把两束光由水中射向空气，产生全反射，A光的临界角比B的临界角大(二)填空题1.现在，科学家们正在设法探寻“反物质”。
所谓“反物质”是由“反粒子”构成的，“反粒子”与其对应的正粒子具有相同的质量和相同的电量，但电荷的符号相反，据此，若有反α粒子，它的质量数为，电荷数为 .2.已知每秒钟从太阳射到地球的辐射能为1.4×103J/m2,其中可见光部分约占45%，假如A，太阳向各个方向的辐射是均匀的，日地间距离R=1.5×1011m,认为可见光的波长约为5500.普朗克常量h=6.63×10-34J·s,由此可估算出太阳每秒钟辐射出的可见光的光子数约为个。
(取一位有效数字)3.在池塘水面下的一条鱼，当鱼看到很远处在池塘岸边坐着的一个渔夫时，鱼的视线和竖直方向的夹角大约是 .(已知水的折射率是4/3)4.某同学在做测定玻璃折射率的实验，将玻璃砖放在白纸上，然后用笔直接贴着玻璃砖画出了两个界面，由于笔头较粗，使得画出的两个界面都向外出现了一小段距离，如图所示，之后，他没有移动玻璃砖，直接插针做完了实验，他实验结果测得的折射率将 .(填偏大，偏小，不变)5.在测定凸透镜焦距的实验中，试说明发生以下现象的原因(1)在光具座上无论怎样移动小灯，光屏与透镜都找不到像，而且光屏上只有在靠近透镜时有光，原因是 .(2)在光具座上固定好灯与透镜位置后，无论怎样移动光屏，屏上始终有光，但不能成像，原因是 .(3)在光具座上固定好灯与透镜位置后，把光屏移到最远时，屏上才能出现非常模糊的像，原因是 .6.一对正、负电子相遇发生湮灭，转化为一对频率相同的光子，已知电子质量为0.91×10-30kg,普朗克恒量h=6.63×10-34J·s,那幺两个光子的频率为 .(三)论述和计算1.在广口瓶中盛满水，如图那样把直尺AB紧挨着广口瓶瓶口的C点竖直插入瓶内，这时，在直尺对面的P点观察水面，能同时看到直尺在水中的部分和露出水面的部分在水中的像，读出你看到的直尺水下部分最低点的刻度S1以及跟这个刻度相重合的水上部分的刻度S2的像S′2，量出广口瓶的瓶口内径d，就能算出水的折射率。