1、word物理選修3-5知識點總結1、 量子理論的建立 黑體和黑體輻射、1、黑體：如果某種物體能夠完全吸收入射的各種波長電磁波而不發生反射，這種物體就是絕對黑體，簡稱黑體。 2、黑體輻射：黑體輻射的規律為：溫度越高各種波長的輻射強度都增加，同時，輻射強度的極大值向波長較短的方向移動。普朗克的能量子理論很好的解釋了這一現象 3、量子理論的建立：1900年德國物理學家普朗克提出振動著的帶電微粒的能量只能是某個最小能量值的整數倍，這個不可再分的能量值叫做能量子 = h h為普朗克常數6.6310-34J.S二、光電效應 光子說 光電效應方程 1、光電效應說明光子具有能量1光的電磁說使光的波動理論開展到

2、相當完美的地步，但是它并不能解釋光電效應的現象。在光包括不可見光的照射下從物體發射出電子的現象叫做光電效應，發射出來的電子叫光電子。2光電效應的研究結果：存在飽和電流，這說明入射光越強，單位時間內發射的光電子數越多；存在遏止電壓：當所加電壓U為0時，電流I并不為0。只有施加反向電壓，也就是陰極接電源正極陽極接電源負極，在光電管兩級形成使電子減速的電場，電流才可能為0。使光電流減小到0的反向電壓Uc稱為遏止電壓Ek=eUc。遏止電壓的存在意味著光電子具有一定的初速度；截止頻率：光電子的能量與入射光的頻率有關，而與入射光的強弱無關，當入射光的頻率高于截止頻率時才能發生光電效應vc=w0/h；光電效

3、應具有瞬時性：光電子的發射幾乎是瞬時的，一般不超過10-9s。規律：任何一種金屬，都有一個極限頻率，入射光的頻率必須大于這個極限頻率，才能產生光電效應；低于這個頻率的光不能產生光電效應；光電子的最大初動能與入射光的強度無關，只隨著入射光頻率的增大而增大；入射光照到金屬上時，光電子的發射幾乎是瞬時的，一般不超過10-9s；當入射光的頻率大于極限頻率時，光電流的強度與入射光的強度成正比。(1)判斷和描述時應理清三個關系：光電效應的實質(單個光子與單個電子間相互作用產生的)光電子的最大初動能的來源(金屬外表的自由電子吸收光子后克服逸出功逸出后具有的動能)入射光強度與光電流的關系(當入射光的頻率大于極

4、限頻率時光電流的強度與入射光的強度成正比)(2)定量分析時應抓住三個關系式：愛因斯坦光電效應方程：EkhW0.最大初動能與遏止電壓的關系：EkeUc.逸出功與極限頻率的關系：W0h 0. 2、 光子說：光本身就是由一個個不可分割的能量子組成的， 頻率為的光的能量子為h。這些能量子被成為光子。3、光電效應方程： EK = h- WO h截止 = WOEk是光電子的最大初動能；W0是逸出功，即從金屬外表直接飛出的光電子克服電荷引力所做的功。三、康普頓效應說明光子具有動量1、1918-1922年康普頓美在研究石墨對X射線的散射時發現：光子在介質中和物質微粒相互作用，可以使光的傳播方向發生改變，這種現

5、象叫光的散射。2、在光的散射過程中，有些散射光的波長比入射光的波長略大，這種現象叫康普頓效應。3、光子的動量： p=h/四、光的波粒二象性 物質波 概率波 不確定關系1、光的波粒二象性：干預、衍射和偏振以無可辯駁的事實說明光是一種波；光電效應和康普頓效應又用無可辯駁的事實說明光是一種粒子，由于光既有波動性，又有粒子性，只能認為光具有波粒二象性。但不可把光當成宏觀觀念中的波，也不可把光當成宏觀觀念中的粒子。少量的光子表現出粒子性，大量光子運動表現為波動性；光在傳播時顯示波動性，與物質發生作用時，往往顯示粒子性；頻率小波長大的波動性顯著，頻率大波長小的粒子性顯著。2、光子的能量E=h，光子的動量p

6、=h/表示式也可以看出，光的波動性和粒子性并不矛盾：表示粒子性的粒子能量和動量的計算式中都含有表示波的特征的物理量頻率和波長。由以上兩式和波速公式c=還可以得出：E = p c。3、物質波：1924年德布羅意法提出，實物粒子和光子一樣具有波動性，任何一個運動著的物體都有一種與之對應的波，波長=h / p這種波叫物質波，也叫德布羅意波。電子的衍射圖樣；電子顯微鏡的分辨率為何遠遠高于光學顯微鏡4、概率波了解：從光子的概念上看，光波是一種概率波。5、不確定關系了解：xp=h/4，x表示粒子位置的不確定量，p表示粒子在x方向上的動量的不確定量。五、原子核式模型機構1、1897年湯姆孫英發現了電子，提出

7、原子的棗糕模型，揭開了研究原子結構的序幕原子可再分。誰發現了陰極射線？是湯姆孫嗎？2、1909年起英國物理學家盧瑟福做了粒子轟擊金箔的實驗，即粒子散射實驗，得到出乎意料的結果：絕大多數粒子穿過金箔后仍沿原來的方向前進，少數粒子卻發生了較大的偏轉，并且有極少數粒子偏轉角超過了90，有的甚至被彈回，偏轉角幾乎到達180。P53 圖3、盧瑟福在1911年提出原子的核式結構學說：在原子的中心有一個很小的核 ，叫做原子核，原子的全部正電荷和幾乎全部質量都集中在原子核里，帶負電的電子在核外空間里繞著核旋轉。按照這個學說，可很好地解釋粒子散射實驗結果，粒子散射實驗的數據還可以估計原子核的大小數量級為10-1

8、5m和原子核的正電荷數。 原子序數=核電荷數=質子數=核外電子數六、氫原子的光譜1、光譜的種類：1發射光譜：物質發光直接產生的光譜。熾熱的固體、液體及高溫高壓氣體發光產生連續光譜；稀薄氣體發光產生線狀譜，不同元素的線狀譜線不同，又稱特征譜線。 2吸收光譜：連續譜線中某些頻率的光被稀薄氣體吸收后產生的光譜，元素能發射出何種頻率的光，就相應能吸收何種頻率的光，因此吸收光譜也可作元素的特征譜線。2、氫原子的光譜是線狀的這些亮線稱為原子的特征譜線，即輻射波長是分立的。3、基爾霍夫開創了光譜分析的方法：利用元素的特征譜線線狀譜或吸收光譜鑒別物質的分析方法。七、原子的能級1、盧瑟福的原子核式結構學說跟經典

9、的電磁理論發生矛盾矛盾為：a、原子是不穩定的；b、原子光譜是連續譜， 1913年玻爾丹麥在其根底上，把普朗克的量子理論運用到原子系統上，提出玻爾理論。2、玻爾理論的假設：1原子只能處于一系列不連續的能量狀態中，在這些狀態中原子是穩定的，電子雖然繞核運動，但并不向外輻射能量，這些狀態叫做定態。氫原子的各個定態的能量值，叫做它的能級。原子處于最低能級時電子在離核最近的軌道上運動，這種定態叫做基態；原子處于較高能級時電子在離核較遠的軌道上運動的這些定態叫做激發態。2原子從一種定態設能量為En躍遷到另一種定態設能量為Em時，它輻射或吸收一定頻率的光子，光子的能量由這兩種定態的能量差決定，即 h = E

10、n - Em能級圖見3-5第58頁3原子的不同能量狀態跟電子沿不同的圓形軌道繞核運動相對應。原子的定態是不連續的，因此電子的可能軌道的分布也是不連續的。3、玻爾計算公式：rn =n2 r1 , En = E1/n2 (n=1,2,3)r1 =0.5310-10 m , E1 = -13.6eV ,分別代表第一條即離核最近的可能軌道的半徑和電子在這條軌道上運動時的能量。4、從高能級向低能級躍遷時放出光子；從低能級向高能級躍遷時可能是吸收光子，也可能是由于碰撞碰撞時實物粒子的動能可全部或局部地被電子吸收；原子從低能級向高能級躍遷時只能吸收一定頻率的光子；而從某一能級到被電離可以吸收能量大于或等于電

11、離能的任何頻率的光子。光電效應5、一群氫原子處于量子數為n的能級時n1，可能輻射出的光譜線條數為N= n(n-1)/2 。6、玻爾模型的成功之處在于它引入了量子概念提出了能級和躍遷的概念，能解釋氣體導電時發光的機理、氫原子的線狀譜，局限之處在于它過多地保存了經典理論經典粒子、軌道等，無法解釋復雜原子的光譜。 7、現代量子理論認為電子的軌道只能用電子云來描述。8、可見光hv能量范圍：紅紫 1.61eV3.10eV，氫原子能級3躍遷到2放出紅光，4躍遷到2放出藍光。八、原子核的組成1、天然放射現象1天然放射現象能夠說明原子核有復雜結構和它的變化規律21896年貝克勒耳發現放射性，在他的建議下，瑪麗

12、居里和皮埃爾居里經過研究發現了新元素釙和鐳。 三種射線在磁場，電場中的運動軌跡3三種射線的性質射線帶正電，粒子就是高速0.1C的氦原子核，貫穿本領很小，電離作用很強；射線帶負電，是高速0.99C電子流，貫穿本領很強幾毫米的鋁板，電離作用較弱；射線中電中性的，是波長極短的電磁波，貫穿本領最強幾厘米的鉛板，電離作用很小。 2、原子核的衰變、半衰期1原子核由于放出某種粒子而轉變為新核的變化叫做原子核的衰變。在衰變中電荷數和質量數都是守恒的注意：質量并不守恒。射線是伴隨射線或射線產生的，沒有單獨的衰變衰變：原子核處于較高能級，輻射光子后躍遷到低能級。 衰變：核內2個中子和2個質子能十分緊密地結合在一起

13、，在一定條件下它們會作為一個整體從較大的原子核中被拋射出來，于是，放射性元素就發生了衰變。 例： 本質方程： 衰變：核內的中子轉化成了一個質子和一個電子，電子放射到核外，質子留在新核中。例： 本質方程：2半衰期：放射性元素的原子核有半數發生衰變需要的時間。放射性元素衰變的快慢是由核內部本身的因素決定，與原子所處的物理狀態或化學狀態無關，它是對大量原子的統計規律。3、原子核的人工轉變 原子核在其他粒子的轟擊下產生新核的過程，稱為核反響原子核的人工轉變。在核反響中電荷數和質量數都是守恒的。a、1919年盧瑟福用粒子轟擊氮原子核發現質子即氫原子核。核反響方程 第一次實現人工轉變 b、盧瑟福預想到原子

14、內存在質量跟質子相等的不帶電的中性粒子，即中子。 查德威克經過研究發現中子，核反響方程 c、質子和中子統稱核子，原子核的電荷數等于其質子數，原子核的質量數等于其質子數與中子數的和。具有相同質子數的原子屬于同一種元素；具有相同的質子數和不同的中子數的原子互稱同位素。d、1934年，約里奧居里和伊麗芙居里夫婦在用粒子轟擊鋁箔時，除探測到預料中的中子外，還探測到了正電子。 核反響方程：這是第一次用人工方法得到放射性同位素。 人工放射性同位素的優點：a、人工放射性同位素的放射強度容易控制。b、半衰期比天然放射性物質短得多，廢料容易處理 放射性同位素的應用：利用它的射線貫穿本領、電離作用、物理和化學效應

15、a、工業探傷，測厚度；b、醫療上放射治療；c、照射種子，使遺傳基因變異，培育優良品種；d、做示蹤原子。4、核力與結合能 質量虧損A、原子核能夠存在是由于核子間存在著強大的核力核力的特點：核力是強相互作用，在原子尺度內，核力比庫侖力大得多核力是短程力，其作用范圍為1.510-15m，0.810-15m內為表現為引力，0.810-15m外表現為斥力，超出1.510-15m急劇下降。每個核子只跟鄰近的核子發生核力作用B、自然界中較輕的原子核，質子數與中子數大致相等，對于較重的原子核，中子數大于質子數，越重的元素，兩者相差越多。C、結合能：核子結合為原子核時釋放的能量或原子核分解為核子時吸收的能量叫原

16、子核的結合能核能D、比結合能：結合能與核子數之比。比結核能越大，原子核中核子結合的越牢固，原子核越穩定。F、我們把核子結合生成原子核，所生成的原子核的質量比生成它的核子的總質量要小些，這種現象叫做質量虧損。愛因斯坦在相對論中得出物體的質量和能量間的關系式E=mc2，就是著名的質能方程。5、重核的裂變 輕核的聚變1、但凡釋放核能的核反響都有質量虧損。核子組成不同的原子核時，平均每個核子的質量虧損是不同的，所以各種原子核中核子的平均質量不同。核子平均質量小的，每個核子平均放的能多。鐵原子核中核子的平均質量最小，所以鐵原子核最穩定。但凡由平均質量大的核，生成平均質量小的核的核反響都是釋放核能的。2、

17、1938年德國化學家哈恩和斯特拉斯曼發現重核裂變，即一個重核在俘獲一個中子后，分裂成幾個中等質量的核的反響過程,這個發現為核能的利用開辟了道路。鈾核裂變的核反響方程：UnBaKr3n。 3、由于中子的增殖使裂變反響能持續地進行的過程稱為鏈式反響。為使其容易發生，最好使用純鈾235。因為原子核非常小，如果鈾塊的體積不夠大， 中子從鈾塊中通過時，可能還沒有碰到鈾核就跑到鈾塊外面去了，因此存在能夠發生鏈式反響的鈾塊的最小體積，即臨界體積、臨界質量。發生鏈式反響的條件是裂變物的體積大于臨界體積，并有中子進入。 4、核反響堆 核燃料：鈾235； 慢化劑：石墨、重水、普通水輕水，使快中子減速變成熱中子慢中子適于引發核裂變； 鎘棒控制棒：對