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  太陽是銀河系中極為普通的一顆恒星,劇烈的熱核反應使之不斷地向外輻射能量,太陽輻射的能量絕大部分集中在紫外波段、可見光波段和紅外光波段,它們的能量分別占總輻射量的9%,44%和47%.

  地球的大氣層中,基本不變的成分為氧、氮、氬等,占大氣總量的99.96%,可變氣體成分主要有、水汽和臭氧等,這些氣體的含量極小,但對大氣物理狀況的影響極大.

  大氣臭氧層一般是指高度在離地面10km~15km的大氣層,其中臭氧濃度很低,將它折合成標準狀況,其總累積厚度也不過0.3cm,其含量雖小,但對地球的氣候和生物影響很大,如臭氧層空洞每增加1%,人類患皮膚癌比率將增加2%~3%.

(1)大氣壓強p隨距地面高度h(m)的增大而減小,經驗公式為·,其中為地表的氣壓值,e=2.718.若臭氧層集中在24km的高空處,設在該高度處的溫度為-50℃,試估算臭氧層的厚度.

(2)設地球半徑為R,在離地面20km~30km處的平均溫度為,壓強為,地球表面溫度為2,大氣壓強為1×,請寫出這部分臭氧全部集中在地表的厚度H的表達式.

(3)由于臭氧在紫外光波長200nm~300nm的譜段有強吸收帶,在300nm~340nm的譜段有弱的吸收帶,在440nm~740nm可見光區有吸收帶,所以臭氧層可以大量吸收紫外線和可見光.

①紫外線產生的微觀機理是

[  ]

  A.振蕩電路中自由電子的運動而產生的

  B.原子的外層電子受到激發而產生的

  C.原子的內層電子受到激發而產生的

  D.原子核受到激發而產生的

②氫原子處于基態時能量為=-13.6eV,它從n=2能級向基態躍遷時,發生的紫外線波長為多少?(h=6.63×J·s)

③若用上述兩種波長的紫外光照射銀板,試計算說明哪個譜段的光線可能使銀板產生光電效應.(銀的極限頻率為1.15×Hz)

答案:
解析:

  解:(1)標準狀態指的是壓強為1atm,溫度為273K.

  由題目給出的公式:

  可得h=24km高空處的氣壓=0.05,設為標準大氣壓,據理想氣體狀態方程:

      

其中=1atm,=273K,=0.05=0.05atm,并設臭氧層所在處表面積為S,臭氧層的厚度為D,則=0.3S,=DS,由此可解得在h=24km高空處臭氧層的厚度D=5cm.

  (2)據理想氣體狀態方程有:

  其中代入上式可得:

    

  (3)

    ①B

    ②由=-3.4eV,

  由hv=,v=,得:

        λ==1.m.

    ③銀的極限波長為λ=m=261nm,

  故波長為200~300nm的譜段的紫外光可使銀板產生光電效應.


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