高考物理知识归纳之七

1、高考物理知识归纳（七）-光、核物理、振动和波1、光学：美国迈克耳逊用旋转棱镜法较准确的测出了光速，反射定律(物像关于镜面对称)；由偏折程度直接判断各色光的n折射定律 光的折射：光从一种介质进入另一种介质并改变了传播方向的现象。1光的折射定律：折射光线在入射光线和法线决定的平面内，且分居在法线的两侧，入射角的正弦与折射角的正弦成正比。2在折射现象中光路可逆。3介质的折射率：n= （对应光从真空进入介质）（1）任何介质的折射率均大于1。（2）n由介质本身的特性及光的频率决定。同种介质对不同频率的光，由于v不同，n就不同，对白光，v红最大， n红最小，所以出现色散现象，当光从一种介质进入另一种介质时

2、f不变，v变。光的颜色 色散含有多种颜色的光被分解为单色光的现象叫做色散。干涉、衍射、折射时都会发生色散。色散现象表明：（1）白光是复色光；（2）当各种色光通过同一介质时，紫光的折射率最大，红光的折射率最小；（3）在同一介质中，红光的传播速度最大，紫光的传播速度最小。折射率与波长之间的关系：波长越短，折射率越大。光的偏振 激光三.光的偏振（1）只有横波才有偏振现象。光的偏振也证明了光是一种波，而且是横波。各种电磁波中电场E的方向、磁场B的方向和电磁波的传播方向之间，两两互相垂直。（2）光波的感光作用和生理作用主要是由电场强度E引起的，因此将E的振动称为光振动。激光的主要特点及应用(1)激光是人

3、工产生的相干光，可应用于光纤通信。 (2)平行度非常好。应用于激光测距雷达，可精确测距(s=ct/2)、测速等。(3)亮度高能量大，应用于切割各种物质、打孔和焊接金属。医学上用激光作“光刀”来做外科手术。 光学中的一个现象一串结论色散现象nv(波动性)衍射C临干涉间距 (粒子性)E光子光电效应红黄紫小大大小大 (明显)小 (不明显)容易难小大大小小 (不明显)大 (明显)小大难易结论：(1)折射率n、； (2)全反射的临界角C； (3)同一介质中的传播速率v； (4)在平行玻璃块的侧移x (5)光的频率,频率大,粒子性明显.； (6)光子的能量E=h则光子的能量越大。越容易产生光电效应现象 (

4、7)在真空中光的波长,波长大波动性显著；(8)在相同的情况下，双缝干涉条纹间距x越来越窄 (9)在相同的情况下，衍射现象越来越不明显全反射现象：让一束光沿半圆形玻璃砖的半径射到直边上,可以看到一部分光线从玻璃直边上折射到空气中,一部分光线反射回玻璃砖内.逐渐增大光的入射角,将会看到折射光线远离法线,且越来越弱.反射光越来越强,当入射角增大到某一角度C临时,折射角达到900,即是折射光线完全消失,只剩下反射回玻璃中的光线.这种现象叫全反射现象.折射角变为900时的入射角叫临界角发生全反射的 条件：（1）光从光密介质射向光疏介质（2）入射角大于临界角临界角：光从光密介质射入光疏介质时，折射角为90

5、时的入射角。临界角C=arcsin应用:光纤通信(玻璃sio2) 内窥镜 海市蜃楼 沙膜蜃景 炎热夏天柏油路面上的蜃景水中或玻璃中的气泡看起来很亮. 理解：同种材料对不同色光折射率不同；同一色光在不同介质中折射率不同。几个结论：1紧靠点光源向对面墙平抛的物体，在对面墙上的影子的运动是匀速运动。2、两相互正交的平面镜构成反射器,任何方向射入某一镜面的光线经两次反射后一定与原入射方向平行反向。3、光线由真空射入折射率为n的介质时，如果入射角满足tan=n，则反射光线和折射光线一定垂直。4、由水面上看水下光源时，视深；若由水面下看水上物体时，视高。5、光线以入射角i斜射入一块两面平行的折射率为n、厚

6、度为h的玻璃砖后，出射光线仍与入射光线平行，但存在侧移量 双缝干涉: 条件f相同，相位差恒定(即是两光的振动步调完全一致) 当其反相时又如何?SS1S21.产生相干光源的方法（必须保证r相同）。利用激光； 将一束光分为两束。用单色光作光源，产生的干涉条纹是等间距；用白光作光源，产生彩色干涉条纹，中央为白色条纹； 亮条纹位置: Sn； 暗条纹位置: （n0,1,2,3,、）； 条纹间距 ： (S :路程差(光程差)；d两条狭缝间的距离；L：挡板与屏间的距离) 测出n条亮条纹间的距离a薄膜干涉: 由薄膜的前后两个表面反射后产生的两列相干光波叠加形成的干涉现象： 入射光为单色光，可形成明暗相间的干涉

7、条纹 入射光是白光，可形成彩色干涉条纹。利用薄膜前后表面反射光作为相干光波，实例：肥皂膜、空气膜、油膜、牛顿环、光器件增透膜 (厚度是绿光在薄膜中波长的1/4,即增透膜厚度d/4) “用干涉法检查平面”：如图所示，两板之间形成一层空气膜，用单色光从上向下照射，如果被检测平面是光滑的，得到的干涉图样必是等间距的。 如果某处凸起来，则对应明纹(或暗纹)提前出现，如图甲所示；如果某处凹下，则对应条纹延后出现，如图乙所示。 (注：“提前”与“延后”不是指在时间上，而是指由左向右的顺序位置上。 )光的衍射光离开直线路径绕到障碍物阴影里的现象为称光的衍射现象。 *产生明显衍射条件：障碍物或孔的尺寸小于光波

8、波长或和光波波长差不多。 *现象：（）泊松亮斑 （）单缝衍射单色光通过单缝时，形成中间宽且亮的条纹，两侧是明暗相间的条纹，且条纹宽度比中间窄；白光通过单缝时，形成中间宽的白色条纹，两侧是窄且暗的彩色条纹。条件 单缝 圆孔 柏松亮斑(来历) 任何物体都能使光发生衍射致使轮廓模糊三种圆环区别：单孔衍射(泊松亮斑) 中间明而亮,周围对称排列亮度减弱,条纹宽变窄的条纹空气膜干涉环 间隔间距等亮度的干涉条纹 牛顿环 内疏外密的干涉条纹干涉、衍射、多普勒效应(太阳光谱红移宇宙在膨胀)、偏振都是波的特有现象,证明光具有波动性；衍射表明了光的直线传播只有一种近似规律；说明任何物理规律都受一定的条件限制的.光的

9、电磁说麦克斯韦根据电磁波与光在真空中的传播速度相同，提出光在本质上是一种电磁波这就是光的电磁说，赫兹用实验证明了光的电磁说的正确性。电磁波谱。波长从大到小排列顺序为：无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、射线。各种电磁波中，除可见光以外，相邻两个波段间都有重叠。电磁波种类无线电波红外线可见光紫外线伦琴射线射线频率（Hz）1043101210123.910143.910147.510147.5101451016310163102031019以上真空中波长（m）3101410431047.71077.710741074107610910810121011以下观察方法无线电技术利用热效应 激发荧

10、光 利用贯穿本领照相底片感光（化学效应）核技术产生方式LC电路中自由电子的的振荡原子的外层电子受到激发原子的内层电子受到激发原子核受到激发用途通讯，广播，导航加热烘干、遥测遥感，医疗，导向等照明，照相，加热日光灯，黑光灯手术室杀菌消毒，治疗皮肤病等检查探测，透视，治疗等探测，治疗等 3.红外线、紫外线、X射线的性质及应用。种 类产 生主要性质应用举例红外线一切物体都能发出热效应遥感、遥控、加热紫外线一切高温物体能发出化学效应荧光、杀菌、合成VD2X射线阴极射线射到固体表面穿透能力强人体透视、金属探伤实验证明：物体辐射出的电磁波中辐射最强的波长m和物体温度T之间满足关系m T = b（b为常数）

11、。可见高温物体辐射出的电磁波频率较高。在宇宙学中，可根据接收恒星发出的光的频率，分析其表面温度。光谱与光谱分析光谱发射光谱：物体发光直接产生的光谱连续光谱：连续分布，一切波长的光都有，由炽热的固体，液体和高压气体产生。 Ex.电灯丝，炽热的钢水，物质燃烧发出的光。明线光谱：有一些不连续波长的亮线组成的光谱，由稀薄气体或金属的蒸汽发光产生。 Ex.光谱管、霓虹灯、在煤气灯火焰中燃钠、钾的盐类物质发出的光。吸收光谱：连续光谱中某些波长的光被物质吸收后出现一些不连续的暗线所组成，由高温物体发出的白光通过温度较低的气体后产生，如太阳光谱，就是太阳内部发出的强光经过温度比较低的太阳大气层时产生的吸收光谱

12、。*由于每种元素都有自己的特征谱线，明线光谱或吸收光谱都含有这些特征谱线，故可根据明线光谱或吸收光谱分析，鉴别物质或确定它的化学组成。 (2)光五种学说：原始微粒说(牛顿),波动学说(惠更斯),电磁学说(麦克斯韦),光子说(爱因斯坦),波粒两相性学说(德布罗意波)概率波各种电磁波产生的机理,特性和应用,光的偏振现象说明光波是横波,也证明光的波动性.激光的产生特点应用(单色性,方向性好,亮度高,相干性好) 光电效应实验装置,现象,所得出的规律(四)爱因斯坦提出光子学说的背景 爱因斯坦光电效应方程：mVm2/2hfW0一个光子的能量Ehf (决定了能否发生光电效应)(3)光电效应规律:实验装置、现

13、象、总结出四个规律 = 1 * GB3 任何一种金属都有一个极限频率，入射光的频率必须大于这个极限频率，才能产生光电效应；低于这个极限频率的光不能产生光电效应。 = 2 * GB3 光电子的最大初动能与入射光的强度无关，只随入射光频率的增大而增大。 = 3 * GB3 入射光照到金属上时，光子的发射几乎是瞬时的，一般不超过10-9s = 4 * GB3 当入射光的频率大于极限频率时，光电流强度与入射光强度成正比。(4)康普顿效应(石墨中的电子对x射线的散射现象)这两个实验都证明光具粒子性 光波粒二象性:?情况体现波动性(大量光子,转播时,大),?粒子性 光波是概率波(物质波) 任何运动物体都有

14、与之对应(这种波称为德布罗意波)(5)爱因斯坦的光子说光是一份一份地不连续传播的，每一份叫做一个光子，光子的能量与它的频率成正比: E=h, K光谱朗克常数=6.6310-34JS (h=Ek+W=Ek+ h0) 0 ：极限频率注意：光的强度是指光束的能量; 若单位时间内射到金属表面单位面积上的频率为，光子数为n，则光强为nh。光的波粒二象性 *大量的光子运动规律表现出波动性，个别光子运动表现出粒子性; *光的波长越长，波动性越明显，越容易观察到光的干涉和衍射，光频率越高，粒子性越明显，贯穿本领越强; *光速v，频率，波长的关系v= 光子能量 E=h=hc/0=hv/ *光从真空射入介质中，频

15、率不变，故光的颜色和光子能量不变，但波长和光速发生变化。2、原子、原子核知识归类整个知识体系，可归结为：两模型(原子的核式结构模型、波尔原子模型)；六子(电子、质子、中子、正电子、粒子、光子)；四变(衰变、人工转变、裂变、聚变)；两方程(核反应方程、质能方程)。4条守恒定律(电荷数守恒、质量数守恒、能量守恒、动量守恒)贯串全章。1.汤姆生模型(枣糕模型) 汤姆生发现电子，使人们认识到原子有复杂结构。从而打开原子的大门.2.卢瑟福的核式结构模型（行星式模型）卢瑟福粒子散射实验装置,现象,从而总结出核式结构学说粒子散射实验是用粒子轰击金箔，实验现象：结果是绝大多数粒子穿过金箔后基本上仍沿原来的方向

16、前进,但是有少数粒子发生了较大的偏转.这说明原子的正电荷和质量一定集中在一个很小的核上。卢瑟福由粒子散射实验提出：在原子的中心有一个很小的核，叫原子核，原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里，带负电的电子在核外空间运动。由粒子散射实验的实验数据还可以估算出原子核大小的数量级是10-15m。而核式结构又与经典的电磁理论发生矛盾 = 1 * GB3 原子是否稳定, = 2 * GB3 其发出的光谱是否连续3.玻尔模型(引入量子理论，量子化就是不连续性，整数n叫量子数)玻尔补充三条假设定态-原子只能处于一系列不连续的能量状态(称为定态),电子虽然绕核运转,但不会向外辐射能量. 。(本假设是针

17、对原子稳定性提出的)跃迁-原子从一种定态跃迁到另一种定态,要辐射(或吸收)一定频率的光子(其能量由两定态的能量差决定)氢原子的能级图n E/eV 01 -13.62 -3.43 -1.514 -0.853E1E2E3(本假设针对线状谱提出)能量和轨道量子化-定态不连续,能量和轨道也不连续;(即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分布也是不连续的) (针对原子核式模型提出，是能级假设的补充)光子的发射与吸收(特别注意跃迁条件):原子发生定态跃迁时,要辐射(吸收)一定频率的光子:hfE初-E末轨道量子化rn=n2r1 r1=0.5310-

18、10m 能量量子化： E1=-13.6eV原子在两个能级间跃迁时辐射或吸收光子的能量h=Em-En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收光子，也可能是由于碰撞（用加热的方法，使分子热运动加剧，分子间的相互碰撞可以传递能量）。原子从低能级向高能级跃迁时只能吸收一定频率的光子；而从某一能级到被电离可以吸收能量大于或等于电离能的任何频率的光子。（如在基态，可以吸收E 13.6eV的任何光子，所吸收的能量除用于电离外，都转化为电离出去的电子的动能）。玻尔理论的局限性。由于引进了量子理论（轨道量子化和能量量子化），玻尔理论成功地解释了氢光谱的规律。但由于它保留了过多的经典物理理

19、论（牛顿第二定律、向心力、库仑力等），所以在解释其他原子的光谱上都遇到很大的困难。氢原子的激发态和基态的能量(最小)与核外电子轨道半径间的关系是:En=E1/n2，rn=n2r1，其中E1=13.6eV, r1=5.31010m,(大量)处于n激发态原子跃迁到基态时的所有辐射方式共有=n (n1)/2种E51=13.06 E41=12.75 E31=12.09 E21=10.2； (有规律可依)E52=2.86 E42=2.55 E32=1.89； E53=0.97 E43=0.66； E54=0.31氢原子在n能级的动能、势能，总能量的关系是：EP=2EK，E=EK+EP=EK。(类似于卫星

20、模型)由高能级到低能级时，动能增加，势能降低，且势能的降低量是动能增加量的2倍，故总能量(负值)降低。量子数天然放射现象1.天然放射现象的发现，使人们认识到原子核也有复杂结构。核变化从贝克勒耳发现天然放射现象开始衰变(用电磁场研究)：2.各种放射线的性质比较种 类本 质质量（u）电荷（e）速度（c）电离性贯穿性射线氦核4+20.1最强最弱，纸能挡住射线电子1/1840-10.99较强较强，穿几mm铝板射线光子001最弱最强，穿几cm铅版三种射线在匀强磁场、匀强电场、正交电场和磁场中的偏转情况比较：四种核反应类型(衰变,人工核转变,重核裂变,轻核骤变)衰变： 衰变：(实质：核内)衰变形成外切(同

21、方向旋)， 衰变：(实质：核内的中子转变成了质子和中子)衰变形成内切(相反方向旋)，且大圆为、粒子径迹。 +衰变：（核内） 衰变：原子核处于较高能级，辐射光子后跃迁到低能级。人工转变：(发现质子的核反应)(卢瑟福)用粒子轰击氮核,并预言中子的存在 (发现中子的核反应)(查德威克)钋产生的射线轰击铍 (人工制造放射性同位素)正电子的发现(约里奥居里和伊丽芙居里夫妇)粒子轰击铝箔重核的裂变： 在一定条件下(超过临界体积)，裂变反应会连续不断地进行下去，这就是链式反应。轻核的聚变：（需要几百万度高温，所以又叫热核反应）所有核反应的反应前后都遵守：质量数守恒、电荷数守恒。（注意：质量并不守恒。）2.半

22、衰期放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间叫半衰期。（对大量原子核的统计规律）计算式为：N表示核的个数 ，此式也可以演变成 或，式中m表示放射性物质的质量，n 表示单位时间内放出的射线粒子数。以上各式左边的量都表示时间t后的剩余量。半衰期(由核内部本身的因素决定,与物理和化学状态无关)、 同位素等重要概念 放射性标志3.放射性同位素的应用利用其射线：射线电离性强,用于使空气电离,将静电泄出,从而消除有害静电。射线贯穿性强,可用于金属探伤,也可用于治疗恶性肿瘤。各种射线均可使DNA发生突变,可用于生物工程，基因工程。作为示踪原子。用于研究农作物化肥需求情况，诊断甲状腺疾病的类型，研究生物大分

23、子结构及其功能。进行考古研究。利用放射性同位素碳14，判定出土木质文物的产生年代。一般都使用人工制造的放射性同位素（种类齐全，各种元素都有人工制造的放射性同位。半衰期短，废料容易处理。可制成各种形状，强度容易控制）。重要的物理现象或史实跟相应的科学家单摆的等时性 伽利略单摆的周期公式 惠更斯电流的磁效应 奥斯特电磁感应定律 法拉第首先用电场线描述电场 法拉第电子电量的测定 密立根分子电流假说 安培预言了电磁波的存在 麦克斯韦建立了电磁场理论 麦克斯韦用实验证实了电磁波的存在 赫兹光的微粒说 牛顿光的波动说 惠更斯光的电磁说 麦克斯韦光的干涉现象 杨氏电子的发现 汤姆生中子的发现 查德威克质子的

24、发现 卢瑟福人工放射性同位素发现 小居里夫妇a粒子散射实验 卢瑟福圆满解释氢光谱 玻尔原子的核式结构模型 卢瑟福天然放射性的发现 贝克勒耳光电效应规律光子说 爱因斯坦质能方程 爱因斯坦相对论 爱因斯坦3、机械振动、机械波：基本的概念，简谐运动中的力学运动学条件及位移，回复力，振幅，周期，频率及在一次全振动过程中各物理量的变化规律。简谐振动： 回复力： F = 一KX 加速度：a =一KX/m单摆：T= 2(与摆球质量,振幅无关) 弹簧振子T= 2(与振子质量有关,与振幅无关) 等效摆长、等效的重力加速度 影响重力加速度有： = 1 * GB3 纬度,离地面高度 = 2 * GB3 在不同星球上

25、不同,与万有引力圆周运动规律（或其它运动规律）结合考查 = 3 * GB3 系统的状态(超、失重情况) = 4 * GB3 所处的物理环境有关,有电磁场时的情况 = 5 * GB3 静止于平衡位置时等于摆线张力与球质量的比值 注意等效单摆(即是受力环境与单摆的情况相同)T=2 g= 应用：T1=2 沿光滑弦cda下滑时间t1=toa= 沿cde圆弧下滑t2或弧中点下滑t3： 共振的现象、条件、防止和应用机械波:基本概念,形成条件、特点：传播的是振动形式和能量,介质的各质点只在平衡位置附近振动并不随波迁移。 = 1 * GB3 各质点都作受迫振动， = 2 * GB3 起振方向与振源的起振方向相

26、同， = 3 * GB3 离源近的点先振动， = 4 * GB3 没波传播方向上两点的起振时间差=波在这段距离内传播的时间 = 5 * GB3 波源振几个周期波就向外传几个波长波长的说法： = 1 * GB3 两个相邻的在振动过程中对平衡位置“位移”总相等的质点间的距离 = 2 * GB3 一个周期内波传播的距离 = 3 * GB3 两相邻的波峰(或谷)间的距离 = 4 * GB3 过波上任意一个振动点作横轴平行线，该点与平行线和波的图象的第二个交点之间的距离为一个波长波从一种介质传播到另一种介质,频率不改变, 波长、波速、频率的关系： V=f =(适用于一切波) 波速与振动速度的区别 波动与

27、振动的区别：研究的对象：振动是一个点随时间的变化规律，波动是大量点在同一时刻的群体表现，图象特点和意义 联系：波的传播方向质点的振动方向（同侧法、带动法、上下波法、平移法）知波速和波形画经过（t）后的波形（特殊点画法和去整留零法）波的几种特有现象：叠加、干涉、衍射、多普勒效应，知现象及产生条件电磁波：LC振荡电路：产生高频率的交变电流. T2 电场能电场线密度电场强度E 电容器极板间电压u 电容器带电量q磁场能磁感线密度磁感强度B线圈中电流i(2)电磁振荡的产生过程放电过程：在放电过程中，q、u、E电场能i、B、E磁场能，电容器的电场能逐渐转变成线圈的磁场能。放电结束时，q=0， E电场能=0，i最大，E磁场能最大，电场能完全转化成磁场能。充电过程：在充电过程中，q、u、E电场能I、B、E磁场能，线圈的磁场能向电容器的电场能转化。充电结束时，q、E电场能增为最大，i、E磁场能均减小到零，磁场能向电场能转化结束。反向放电过程: q、u