2022年人教版高中物理选修3-5：知识点归纳

1、人教版高中物理选修3-5 ：学问点归纳 图文并茂 y 物理选修 3-5 学问点总结一、 量子理论的建立 黑体和黑体辐射、1、黑体：假如某种物体能够完全吸取入射的各种波长电磁波而不发生反射,这种物体就是肯定黑体,简称黑体； 2 、黑体辐射： 黑体辐射的规律为：温度越高各种波长的辐射强度都增加,同时, 辐射强度的极大值向波长较短的方向移动；（普朗克的能量子理论很好的说明了这一现象） 3 、量子理论的建立： 1900 年德国物理学家普朗克提出振动着的带电微粒的能量只能是某个最小能量值 的整数倍,这个不行再分的能量值 叫做能量子 = h h 为普朗克常数（6.63 10-34J.S ）二、光电效应光子

2、说光电效应方程1、光电效应（说明光子具有能量）（1）光的电磁说使光的波动理论进展到相当完善的地步,但是它并不能说明光电效应的现象；在光（包括不行见光）的照耀下从物体发射出电 子的现象叫做光电效应,发射出来的电子叫光电子；（2）光电效应的讨论结果：存在饱和电流,这说明入射光越强,单位时间内发射的光电子数越多；存在遏止电压：当所加电压U为 0 时,电流 I 并不为 0；只有施加反向电压,也就是阴极接电源正极阳极接电源负极,在光电管两级形成使电子减速的电场,电流才可能为 0；使光电流减小到 0 的反向电压 Uc称为遏止电压 Ek=eUc；遏止电压的存在意味着光电子具有肯定的初速度；截止频率：光电子的

3、能量与入射光的频率有关,而与入射光的强弱无关,当入射光的频率高于截止频率时才能发生光电效应 v c=w0/h ；光电效应具有瞬时性：光电子的发射几乎是瞬时的,一般不超过 10-9 s；规律： 任何一种金属,都有一个极限频率, 率必需大于这个极限频率,才能产生光电效应；低于这个频率的光不能产生光电效应；光电子的最大初动能与入射光的强度无关,只随着入射光频率的 增大而增大；入射光照到金属上时,光电子的发射几乎是瞬时的,一般不超过 10-9s；当入射光的频率大于极限频率时,光电流的强度与入射光的强度成正比；1 判定和描述时应理清三个关系：光电效应的实质 单个光子与单个电子间相互作用产生的 光电子的最

4、大初动能的来源 金属表面的自由电子吸取光子后克服逸出功逸出后具有的动能 入射光强度与光电流的关系 当入射光的频率大于极限频率时间电流的强度与入射光的强度成正比 2 定量分析时应抓住三个关系式：爱因斯坦光电效应方程：Ekh W0. 最大初动能与遏止电压的关系：Ek eUc. 逸出功与极限频率的关系：W0 h 0 . 2、光子说： 光本身就是由一个个不行分割的能量子组成的,频率为 的光的能量子为 h ；这些能量子被成为光子；3、光电效应方程： EK = h- WO h 截止 = WO（Ek是光电子的 最大初动能 ；W0是逸出功,即从 金属表面直接飞出的光电子克服电荷引力所做的功；）三、康普顿效应（

5、说明光子具有动量）1、1918-1922 年康普顿（美）在讨论石墨对 X射线的散射时发觉：光子在介质中和物质微粒相互作用,可以使光的传播方向发生转变,这种现象叫光的散射 ；2、在光的散射过程中,有些散射光的波长比入射光的波长略 大,这种现象叫 康普顿效应 ；3、光子的动量： p=h/ 四、光的波粒二象性 物质波 概率波 不确定关系1、光的波粒二象性：干涉、衍射和偏振 以无可辩驳的事实说明光是一种波；光电效应和康普顿效应又用无可辩驳的事实说明光是一种粒子,由于光既有波动性,又有粒子性,只能认为光具有波粒二象性；但不行把光当成宏观观念中的波,也不行把光当成宏观观念中的粒子；少量的光子表现出粒子性,

6、大量光子运动表现为波动性；光在传播时显示波动性,与物质发生作用时,往往显示粒子性；频率小波长大的波动性显著,频率大波长小的粒子性显著；2、光子的能量 E=h , 光子的动量 p=h/ 表示式也可以看出,光的波动性和粒子性并不冲突：表示粒子性的粒子能量和动量的运算式中都含有表示波的特点的物理量频率 和波长 ；由以上两式和波速公式 c= 仍可以得出：E = p c ；3、物质波： 1924 年德布罗意 （法）提出,实物粒子和光子一样具有波动性,任何一个 运动着的物体都有一种与之对应的波,波长 =h / p 这种波叫物质波,也叫德布罗意波；（电子的衍射图样；电子显微镜的辨论率为何远远高于光学显微镜）

7、4、概率波（明白）： 从光子的概念上看,光波是一种概率波；5、不确定关系（明白）： x p=h/4 ,x 表示粒子位置的不确定量,p 表示粒子在x 方向上的动量的不确定量；五、原子核式模型机构1、1897 年汤姆孙（英）发觉了电子 ,提出原子的枣糕模型,掀开了讨论 原子结构的序幕（原子可再分）；（谁发觉了阴极射线？是汤姆孙吗？）2、1909 年起英国物理学家卢瑟福做了 粒子轰击金箔的试验,即 粒子散射试验,得到出乎意料的结果：绝大多数 粒子穿过金箔后仍沿原先的方向前进, 少数 粒子却发生了较大的偏转,并且有极少数 粒子偏转角超过了 90 ,有的 甚至被弹回 ,偏转角几乎达到 180 ；（P53

8、 图）3、卢瑟福在 1911 年提出 原子的核式结构 学说：在原子的中心有一个很小的核,叫做原子核,原子的 全部正电荷 和几乎全部质量 都集中在原子核1 人教版高中物理选修3-5 ：学问点归纳 图文并茂 y 里,带负电的电子在核外空间里围着核旋转；根据这个学说,可很好地说明 粒子散射试验结果, 粒子散射试验的数据仍可以估量原子核的大小（数量级为10-15m）和原子核的正电荷数；原子序数 =核电荷数 =质子数 =核外电子数 六、氢原子的光谱 1、光谱的种类： （1）发射光谱：物质发光直接产生的光谱；酷热的固体、液体及高温高压气体发光产生连续光谱；淡薄气体发光产生线状谱,不同元素的线状谱线不同,又

9、称特点谱线；（2）吸取光谱：连续谱线中某些频率的光被淡薄气体吸取后产生的光谱,元素能发射出何种频率的光,就相应能吸取何种频率的光,因此吸取光谱也可作元素的特点谱线；2、氢原子的光谱是线状的（这些亮线称为原子的特点谱线）,即辐射波长是分立 的；3、基尔霍夫开创了光谱分析的方法： 利用元素的特点谱线（线状谱或吸取光谱）鉴别物质的分析方法；七、原子的能级 1、卢瑟福的原子核式结构学说跟经典的电磁理论发生冲突（冲突为：a、原子是不稳固的；b、原子光谱是连续谱）, 1913 年玻尔（丹麦）在其基础上,把普朗克的量子理论运用到原子系统上,提出玻尔理论；2、玻尔理论的假设：（1）原子只能处于一系列不连续的能

10、量状态中,在这些状态中原子是稳固的,电子虽然绕核运动,但并不向外辐射能量,这些状态叫做定态；氢原子的各个定态的能量值,叫做它的能级；原子处于最低能级时电子在离核最近的轨道上运动,子在离核较远的轨道上运动的这些定态叫做激发态；这种定态叫做 基态；原子处于较高能级时电（2）原子从一种定态（设能量为 En）跃迁到另一种定态（设能量为 Em）时,它辐射（或吸取）肯定频率的光子,光子的能量由这两种定态的能量差打算,即 h = E n E m（能级图见 3-5 第 58 页）（3）原子的不同能量状态跟电子沿不同的圆形轨道绕核运动相对应；原子的定态是 不连续的,因此电子的可能轨道的分布也是 不连续的；3、玻

11、尔运算公式： r n =n 2 r 1 , E n = E 1/n 2 n=1,2,3 r 1 =0.53 10-10 m , E 1 = -13.6eV , 分别代表第一条（即 离核最近的 ）可能轨道的半径和电子在这条轨道上运动时的能量；4、从高能级向低能级跃迁时放出光子；从低能级向高能级跃迁时可能是吸取光子,也可能是由于碰撞（碰撞时实物粒子的动能可全部或部分地被电子吸取）；原子从低能级向高能级跃迁时只能吸取肯定频率的光子；而从某一能级到被电离可以吸取能量大于或等于电离能的任何频率的光子；（光电效应）5、一群氢原子处于量子数为n 的能级时（ n1）,可能辐射出的光谱线条数为N= nn-1/2

12、 ；6、玻尔模型的胜利之处在于它引入了量子概念（提出了能级和跃迁的概念,能说明气体导电时发光的机理、氢原子的线状谱）,局限之处在于它过多地保留了经典理论（经典粒子、轨道等）,无法说明复杂原子的光谱；7、现代量子理论认为电子的轨道只能用电子云来描述；8、可见光 hv 能量范畴：红 紫 1.61eV 3.10eV ,氢原子能级 八、原子核的组成 1、自然放射现象（1）自然放射现象能够说明 原子核有复杂结构和它的变化规律（2）1896 年贝克勒耳发觉放射性,在他的建议下,3 跃迁到 2 放出红光, 4 跃迁到 2 放出蓝光；玛丽 居里和皮埃尔 居里经过讨论发觉了新元素钋和镭；三种射线在磁场,电场中的

13、运动轨迹（3）三种射线的性质 射线带正电, 粒子就是高速（0.1C）的氦原子核,贯穿本事很小,电离作用很强； 射线带负电,是高速（0.99C ）电子流,贯穿本领很强（几毫米的铝板）,电离作用较弱； 射线中电中性的,是波长极短的电磁波,贯穿本事最强（几厘米的铅板）,电离作用很小；2、原子核的衰变、半衰期（1）原子核由于放出某种粒子而转变为新核的变化叫做原子核的衰变；在衰变中电荷数和质量数都是守恒的（留意：质量并不守恒；）； 射线是伴随 射线或 射线产生的,没有单独的 衰变（ 衰变：处于 较高能级 ,辐射光子后跃迁到低能级；）； 衰变 ：核内 2 个中子和 2 个质子能特别紧密地结合在一起,在肯定

14、条件下它们会作为一个整体从较大的原子核中被抛射出来,于是,放射性元素就发生了 衰变；例：238 92 U234 90 Th4 2 He本质方程：21 0 n1 2 1 H4He234 90 Th234Pa0e本质方程：1n1H0e2 衰变 ：核内的中子转化成了一个质子和一个电子,电子放射到核外,质子留在新核中；例：911011（2）半衰期： 放射性元素的 原子核有半数发生衰变需要的时间；放射性元素衰变的快慢是由核内部本身的因素打算,与原子所处的物理状态或化学状态无关,它是对大量原子的统计规律；3、原子核的人工转变 原子核在其他粒子的轰击下产生新核的过程,称为核反应（原子核的人工转变）；在核反应

15、中电荷数和质量数都是守恒的； ba、1919 年卢瑟福用 粒子轰击氮原子核发觉质子 即氢原子核；核反应方程（第一次实现人工转变）、卢瑟福预想到原子内存在质量跟质子相等的不带电的中性粒子,即中子 ；查德威克经过讨论发觉中子,核反应方程 c、质子和中子统称核子 ,原子核的电荷数等于其质子数,原子核的质量数等于其质子数与中子数的和；具有相同质子数的原子属于同一种元素；具有相同的质子数和不同的中子数的原子互称同位素；d、1934 年,约里奥 居里和伊丽芙 居里夫妇在用 粒子轰击铝箔时,除探测到预料中的中子外,仍探测到了 正电子 ；核反应方程：（这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

16、优点： a、人工放射性同位素的放射强度简洁掌握； b、半衰期比自然放射性物质短得多,废料简洁处理2 人教版高中物理选修3-5 ：学问点归纳 图文并茂 b、医疗上放射治疗；c、照耀种子,使y 放射性同位素的应用： 利用它的射线（贯穿本事、电离作用、物理和化学效应）a、工业探伤,测厚度；遗传基因变异,培养优良品种；d、做示踪原子；4、核力与结合能质量亏损A、原子核能够存在是由于核子间存在着强大的核力核力的特点：核力是强相互作用,在原子尺度内,核力比库仑力大得多核力是短程力,其作用范畴为 1.5 10-15m,0.8 10-15m 内为表现为引力, 0.8 10-15m 外表现为斥力,超出 1.5

17、10-15m急剧下降；每个核子只跟 邻近 的核子发生核力作用B、自然界中较轻的原子核,质子数与中子数大致相等,对于较重的原子核,中子数大于质子数,越重的元素,两者相差越多；C、结合能 ：核子结合为原子核时释放的能量或原子核分解为核子时吸取的能量叫原子核的结合能（核能）D、比结合能 ：结合能与核子数之比；比结核能越大,原子核中核子结合的越坚固,原子核越稳固；F、我们把核子结合生成原子核,所生成的原子核的质量比生成它的核子的总质量要小些,这种现象叫做质量亏损；爱因斯坦在相对论中得出物体的质量和能量间的关系式 E=mc 2,就是闻名的质能方程；5、重核的裂变 轻核的聚变1、凡是释放核能的核反应都有质

18、量亏损； 核子组成不同的原子核时,平均每个核子的质量亏损是不同的,所以各种原子核中核子的平均质量不同；核子平均质量小的,每个核子平均放的能多；铁原子核中核子的平均质量最小,所以铁原子核最稳固； 凡是由平均质量大的核,生成平均质量小的核的核反应都是释放核能的；2、1938 年德国化学家哈恩和斯特拉斯曼发觉 重核裂变 ,即一个重核在俘获一个中子后,分裂成几个中等质量的核的反应过程 , 这个发觉为核能的利用开创了道路；铀核裂变的核反应方程：235 92U10n141 56 Ba92 36Kr3 10n； 3 、由于中子的增殖使裂变反应能连续地进行的过程称为链式反应；为使其简洁发生,最好使用纯铀 23

19、5；由于原子核特别小,假如铀块的体积不够大,中子从铀块中通过时,可能仍没有遇到铀核就跑到铀块外面去了,因此存在能够发生链式反应的铀块的最小体积,即 临界体积、临界质量；发生链式反应的条件是裂变物的体积大于临界体积,并有中子进入； 4 、核反应堆核燃料 ：铀 235； 慢化剂 ：石墨、 重水、 一般水 （轻水） ,使快中子减速变成热中子（慢中子） 适于引发核裂变；镉棒 （掌握棒） ：对中子具有很强的吸取才能,可用于掌握核反应快慢；核裂变的应用有原子弹、核反应堆； 5 、轻核结合成质量较大的核叫聚变； 例：2 1H3 1H4 2He1 0n 发生聚变的条件是：超高温（几百万度以上）,因此聚变又叫

20、热核反应 ；太阳的能量产生于热核反应,可以用原子弹来引起热核反应；核聚变应用有氢弹、可控热核反应；四种核反应类型的区分与典例 6、核聚变的优点：a、轻核聚变产能效率高；b、地球上聚变燃料的储量丰富；c、轻核聚变更为安全、清洁；特殊提示1核反应过程一般都是不行逆的,所以核反应方程只能用单向箭头“ ” 连接并表示反应方向,不能用等号连接；2核反应的生成物肯定要以试验为基础,不能凭空只依据两个守恒规律杜撰诞生成物来写核反应方程；3核反应遵循质量数守恒而不是质量守恒,核反应过程中反应前后的总质量一般会发生变化；4核反应遵循电荷数守恒；110 5 B4 2He13 7 N 29 4Be12 6 C1 0

21、n 327 13Al 27 12Mg1 1H 414 7 N42He17 8 O 30 15P5238 92 U234 90 Th 623 11Na24 11Na11H 727 13Al 4 2He1 0n；30 14Si 3 古希腊哲学家德谟克利特人教版高中物理选修3-5 ：学问点归纳 图文并茂 粒y 19091911 年英国物理学家卢瑟福和盖革等进行了提出：世间万物是由原子子散射试验,为其提出“ 核式结构模型”奠定试验基础构成的 原子是一种最终的不行分割的物质微粒 粒子轰击金箔被金箔向各个方向散射的试验现象：绝大多数 ：沿原方向前进或发生很小偏转,有些 发生较大偏转,偏角超过 900,极个别的 偏转角接近 18001911 年卢瑟福据 粒子散射试验现象18 世纪下半叶英国化学 提出“ 核式结构模型” ：在原子的中家提出：每种化学元素都 心有一个很小的核,叫做原子核原有它对应的原子原子 子的全部正电荷和 几乎全部质量 都集是最微小的不行分割的 中在原子核里带负电的电子在核外实心球体 空间围着核旋转；（行星模型）1897年英国物理学家 J.J.汤姆孙通过对阴极射线 的讨论发觉电子；电子的 发觉,人类意识到 原子并 不是组成物质的最小单 位 ,探究原子结构的序幕 由此拉开1913 年丹麦物理学家玻尔在卢瑟福学说的基础 上,把普朗克的量子理论运用到原子系统上