问题 问答题

(1)地球获得的太阳能来自太阳内部的反应:太阳内部存在大量的质子(氢核),这些质子不断地进行着4个聚变为1个氦核的热核反应,伴随着热核反应放出大量的能量,这些能量辐射到地球就是我们平常所说的太阳能.请写出这个核反应方程并求出这一核反应所释放的能量.(已知质子的质量mp=1.672118×10-27kg,电子质量me=9.13×10-31kg,氦核的质量mHe=6.6429×10-27kg,h=6.63×10-34J•S.)

(2)理论和实验均指出氢原子处于一系列不连续的能量状态中,基态的能量为E1=-13.6eV.当处于不同激发态的氢原子向基态跃迁时产生的光线是紫外线,属于赖曼系;而处于更高能级的氢原子向n=2的能级跃迁时产生的光线是可见光,属于巴耳末系.求:

①巴耳末系光线中最长的波长是多少?

②若用此光线作为光源做双缝干涉实验,双缝的距离为d=10μm,双缝到屏的距离为L=0.02m,则干涉条纹的宽度是多少?

答案

(1)核反应方程为4

 11
H→
 42
He+2
 01
e.

质量亏损△m=4mP-mHe-2me=4.316×10-29kg.  

释放的能量△E=△mc2=4.316×10-29×(3×1082J=4×10-12

(2)根据能级公式En=

E1
n2

得   (

1
m2
-
1
n2
)E1=hv=h
c
λ

巴耳末系中最长的波长

λ=

hcm2n2
(n2-m2)E1
=
6.63×10-34×3×108×33×22
(22-32)×(-13.6×1.6×10-19)
=6.571×10-7m.

干涉条纹的宽度  △x=

L
d
λ=
0.02
10×10-6
×6.571×10-7m=1.314mm.

答:(1)核反应方程为4

 11
H→
 42
He+2
 01
e.核反应所释放的能量4×10-12J.

(2)①巴耳末系光线中最长的波长6.571×10-7m.

②干涉条纹的宽度是1.314mm

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