单元总览

核物理与量子物理

IB 物理 SL· 5 分钟阅读 📊 占考试总分的19-21%

1. 单元概览

我们从物质最小的基本构成逐步推进到大规模能源应用，循序渐进构建概念。你将先掌握原子与原子核结构，然后研究自发放射性衰变，之后再学习人工诱发核反应。接下来我们会介绍定义现代物理学的核心量子概念，最后详细讲解用于能源生产的核裂变与核聚变。

请按顺序学习以下子主题：

涵盖揭示现代原子模型的原子核构成、同位素和卢瑟福散射实验。

★★⏱ 8 min

讲解衰变类型、衰变常数、半衰期计算和放射性样品的活度。

★★★⏱ 10 min

涵盖质量亏损、结合能，以及配平核反应方程所需的守恒定律。

★★★⏱ 9 min

介绍光电效应、光子性质、波粒二象性和德布罗意假说。

★★★★⏱ 12 min

比较裂变与聚变过程、能量释放，以及它们在商业发电中的应用。

★★★⏱ 10 min

错误做法:

混淆质量亏损与结合能

原因:

质量亏损是质量差值，而结合能是该差值对应的能量当量

正确做法:

使用 $E = Δ m c^{2}$ 将质量亏损转换为结合能

错误做法:

将光子仅视为波或仅视为粒子

原因:

波粒二象性意味着所有量子物体都同时具有两种性质

正确做法:

接受两种性质都会根据实验设计被观测到

错误做法:

预测单个原子核的衰变时间

原因:

放射性衰变是随机过程，我们只能对大量原子核群体计算概率

正确做法:

使用半衰期和衰变定律预测大样品的总活度

从本单元第一个子主题「原子结构」开始学习，构建核构成的基础知识，后续所有核物理与量子概念都以此为基础。请按顺序学习每个子主题，因为理解后续的核能、量子行为等主题需要先掌握前面的概念。完成本单元后，即可进入IB物理SL大纲的下一单元学习。