高考物理選修知識(shí)歸納

1、2012高考物理選修知識(shí)歸納（七）-熱、光、核物理、振動(dòng)和波1、光學(xué)：美國(guó)邁克耳遜用旋轉(zhuǎn)棱鏡法較準(zhǔn)確的測(cè)出了光速，反射定律(物像關(guān)于鏡面對(duì)稱)；由偏折程度直接判斷各色光的n折射定律 光學(xué)中的一個(gè)現(xiàn)象一串結(jié)論色散現(xiàn)象nv(波動(dòng)性)衍射c臨干涉間距 (粒子性)e光子光電效應(yīng)紅黃紫小大大小大 (明顯)小 (不明顯)容易難小大大小小(不明顯)大 (明顯)小大難易結(jié)論：(1)折射率n、；(2)全反射的臨界角c；(3)同一介質(zhì)中的傳播速率v；(4)在平行玻璃塊的側(cè)移x(5)光的頻率,頻率大,粒子性明顯.；(6)光子的能量e=h則光子的能量越大。越容易產(chǎn)生光電效應(yīng)現(xiàn)象 (7)在真空中光的波長(zhǎng),波長(zhǎng)大波動(dòng)性顯

2、著；(8)在相同的情況下，雙縫干涉條紋間距x越來(lái)越窄 (9)在相同的情況下，衍射現(xiàn)象越來(lái)越不明顯全反射的條件：光密到光疏；入射角等于或大于臨界角全反射現(xiàn)象：讓一束光沿半圓形玻璃磚的半徑射到直邊上,可以看到一部分光線從玻璃直邊上折射到空氣中,一部分光線反射回玻璃磚內(nèi).逐漸增大光的入射角,將會(huì)看到折射光線遠(yuǎn)離法線,且越來(lái)越弱.反射光越來(lái)越強(qiáng),當(dāng)入射角增大到某一角度c臨時(shí),折射角達(dá)到900,即是折射光線完全消失,只剩下反射回玻璃中的光線.這種現(xiàn)象叫全反射現(xiàn)象.折射角變?yōu)?00時(shí)的入射角叫臨界角應(yīng)用:光纖通信(玻璃sio2) 內(nèi)窺鏡 海市蜃樓 沙膜蜃景 炎熱夏天柏油路面上的蜃景水中或玻璃中的氣泡看起來(lái)

3、很亮. 理解：同種材料對(duì)不同色光折射率不同；同一色光在不同介質(zhì)中折射率不同。幾個(gè)結(jié)論：1緊靠點(diǎn)光源向?qū)γ鎵ζ綊伒奈矬w，在對(duì)面墻上的影子的運(yùn)動(dòng)是勻速運(yùn)動(dòng)。2、兩相互正交的平面鏡構(gòu)成反射器,任何方向射入某一鏡面的光線經(jīng)兩次反射后一定與原入射方向平行反向。3、光線由真空射入折射率為n的介質(zhì)時(shí)，如果入射角滿足tg=n，則反射光線和折射光線一定垂直。4、由水面上看水下光源時(shí)，視深；若由水面下看水上物體時(shí)，視高。5、光線以入射角i斜射入一塊兩面平行的折射率為n、厚度為h的玻璃磚后，出射光線仍與入射光線平行，但存在側(cè)移量 兩反射光間距雙縫干涉: 條件f相同，相位差恒定(即是兩光的振動(dòng)步調(diào)完全一致) 當(dāng)其反相

4、時(shí)又如何?亮條紋位置: sn； 暗條紋位置: （n0,1,2,3,、）； 條紋間距 ： (s :路程差(光程差)；d兩條狹縫間的距離；l：擋板與屏間的距離) 測(cè)出n條亮條紋間的距離a薄膜干涉:由膜的前后兩表面反射的兩列光疊加，實(shí)例：肥皂膜、空氣膜、油膜、牛頓環(huán)、光器件增透膜(厚度是綠光在薄膜中波長(zhǎng)的1/4,即增透膜厚度d/4)衍射:現(xiàn)象,條件 單縫 圓孔 柏松亮斑(來(lái)歷) 任何物體都能使光發(fā)生衍射致使輪廓模糊三種圓環(huán)區(qū)別：?jiǎn)慰籽苌?泊松亮斑) 中間明而亮,周?chē)鷮?duì)稱排列亮度減弱,條紋寬變窄的條紋空氣膜干涉環(huán) 間隔間距等亮度的干涉條紋牛頓環(huán) 內(nèi)疏外密的干涉條紋干涉、衍射、多普勒效應(yīng)(太陽(yáng)光譜紅移宇

5、宙在膨脹)、偏振都是波的特有現(xiàn)象,證明光具有波動(dòng)性；衍射表明了光的直線傳播只有一種近似規(guī)律；說(shuō)明任何物理規(guī)律都受一定的條件限制的.（1）光的電磁說(shuō)麥克斯韋根據(jù)電磁波與光在真空中的傳播速度相同，提出光在本質(zhì)上是一種電磁波這就是光的電磁說(shuō)，赫茲用實(shí)驗(yàn)證明了光的電磁說(shuō)的正確性。電磁波譜。波長(zhǎng)從大到小排列順序?yàn)椋簾o(wú)線電波、紅外線、可見(jiàn)光、紫外線、x射線、射線。各種電磁波中，除可見(jiàn)光以外，相鄰兩個(gè)波段間都有重疊。無(wú)線電波紅外線可見(jiàn)光紫外線x射線 n射線組成頻率波 波長(zhǎng)：大小 波動(dòng)性：明顯不明顯 頻率：小大 粒子性：不明顯明顯產(chǎn)生機(jī)理在振蕩電路中，自由電子作周期性運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生原子的外層電子受到激發(fā)產(chǎn)生的原子的

6、內(nèi)層電子受到激發(fā)后產(chǎn)生的原子核受到激發(fā)后產(chǎn)生的紅外線、紫外線、x射線的主要性質(zhì)及其應(yīng)用舉例。種 類(lèi)產(chǎn) 生主要性質(zhì)應(yīng)用舉例紅外線一切物體都能發(fā)出熱效應(yīng)遙感、遙控、加熱紫外線一切高溫物體能發(fā)出化學(xué)效應(yīng)熒光、殺菌、合成vd2x射線陰極射線射到固體表面穿透能力強(qiáng)人體透視、金屬探傷實(shí)驗(yàn)證明：物體輻射出的電磁波中輻射最強(qiáng)的波長(zhǎng)m和物體溫度t之間滿足關(guān)系m t = b（b為常數(shù)）。可見(jiàn)高溫物體輻射出的電磁波頻率較高。在宇宙學(xué)中，可根據(jù)接收恒星發(fā)出的光的頻率，分析其表面溫度。(2)光五種學(xué)說(shuō)：原始微粒說(shuō)(牛頓),波動(dòng)學(xué)說(shuō)(惠更斯),電磁學(xué)說(shuō)(麥克斯韋),光子說(shuō)(愛(ài)因斯坦),波粒兩相性學(xué)說(shuō)(德布羅意波)概率波各

7、種電磁波產(chǎn)生的機(jī)理,特性和應(yīng)用,光的偏振現(xiàn)象說(shuō)明光波是橫波,也證明光的波動(dòng)性.激光的產(chǎn)生特點(diǎn)應(yīng)用(單色性,方向性好,亮度高,相干性好) 光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)裝置,現(xiàn)象,所得出的規(guī)律(四)愛(ài)因斯坦提出光子學(xué)說(shuō)的背景 愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程：mvm2/2hfw0一個(gè)光子的能量ehf (決定了能否發(fā)生光電效應(yīng))(3)光電效應(yīng)規(guī)律:實(shí)驗(yàn)裝置、現(xiàn)象、總結(jié)出四個(gè)規(guī)律任何一種金屬都有一個(gè)極限頻率，入射光的頻率必須大于這個(gè)極限頻率，才能產(chǎn)生光電效應(yīng)；低于這個(gè)極限頻率的光不能產(chǎn)生光電效應(yīng)。光電子的最大初動(dòng)能與入射光的強(qiáng)度無(wú)關(guān)，只隨入射光頻率的增大而增大。入射光照到金屬上時(shí)，光子的發(fā)射幾乎是瞬時(shí)的，一般不超過(guò)10-9s當(dāng)入

8、射光的頻率大于極限頻率時(shí)，光電流強(qiáng)度與入射光強(qiáng)度成正比。(4)康普頓效應(yīng)(石墨中的電子對(duì)x射線的散射現(xiàn)象)這兩個(gè)實(shí)驗(yàn)都證明光具粒子性 光波粒二象性:情況體現(xiàn)波動(dòng)性(大量光子,轉(zhuǎn)播時(shí),大),粒子性 光波是概率波(物質(zhì)波) 任何運(yùn)動(dòng)物體都有與之對(duì)應(yīng)(這種波稱為德布羅意波)2、原子、原子核知識(shí)歸類(lèi)整個(gè)知識(shí)體系，可歸結(jié)為：兩模型(原子的核式結(jié)構(gòu)模型、波爾原子模型)；六子(電子、質(zhì)子、中子、正電子、粒子、光子)；四變(衰變、人工轉(zhuǎn)變、裂變、聚變)；兩方程(核反應(yīng)方程、質(zhì)能方程)。4條守恒定律(電荷數(shù)守恒、質(zhì)量數(shù)守恒、能量守恒、動(dòng)量守恒)貫串全章。1.湯姆生模型(棗糕模型) 湯姆生發(fā)現(xiàn)電子，使人們認(rèn)識(shí)到原

9、子有復(fù)雜結(jié)構(gòu)。從而打開(kāi)原子的大門(mén).2.盧瑟福的核式結(jié)構(gòu)模型（行星式模型）盧瑟福粒子散射實(shí)驗(yàn)裝置,現(xiàn)象,從而總結(jié)出核式結(jié)構(gòu)學(xué)說(shuō)粒子散射實(shí)驗(yàn)是用粒子轟擊金箔，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：結(jié)果是絕大多數(shù)粒子穿過(guò)金箔后基本上仍沿原來(lái)的方向前進(jìn),但是有少數(shù)粒子發(fā)生了較大的偏轉(zhuǎn).這說(shuō)明原子的正電荷和質(zhì)量一定集中在一個(gè)很小的核上。盧瑟福由粒子散射實(shí)驗(yàn)提出：在原子的中心有一個(gè)很小的核，叫原子核，原子的全部正電荷和幾乎全部質(zhì)量都集中在原子核里，帶負(fù)電的電子在核外空間運(yùn)動(dòng)。由粒子散射實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)還可以估算出原子核大小的數(shù)量級(jí)是10-15m。而核式結(jié)構(gòu)又與經(jīng)典的電磁理論發(fā)生矛盾原子是否穩(wěn)定,其發(fā)出的光譜是否連續(xù)3.玻爾模型(引入量

10、子理論，量子化就是不連續(xù)性，整數(shù)n叫量子數(shù))玻爾補(bǔ)充三條假設(shè)定態(tài)-原子只能處于一系列不連續(xù)的能量狀態(tài)(稱為定態(tài)),電子雖然繞核運(yùn)轉(zhuǎn),但不會(huì)向外輻射能量. 。(本假設(shè)是針對(duì)原子穩(wěn)定性提出的)躍遷-原子從一種定態(tài)躍遷到另一種定態(tài),要輻射(或吸收)一定頻率的光子(其能量由兩定態(tài)的能量差決定)(本假設(shè)針對(duì)線狀譜提出)能量和軌道量子化-定態(tài)不連續(xù),能量和軌道也不連續(xù);(即原子的不同能量狀態(tài)跟電子沿不同的圓形軌道繞核運(yùn)動(dòng)相對(duì)應(yīng),原子的定態(tài)是不連續(xù)的,因此電子的可能軌道分布也是不連續(xù)的)氫原子的能級(jí)圖n e/ev 01 -13.62 -3.43 -1.514 -0.853e1e2e3 (針對(duì)原子核式模型提出

11、，是能級(jí)假設(shè)的補(bǔ)充)光子的發(fā)射與吸收(特別注意躍遷條件):原子發(fā)生定態(tài)躍遷時(shí),要輻射(吸收)一定頻率的光子:hfe初-e末軌道量子化rn=n2r1 r1=0.5310-10m 能量量子化： e1=-13.6ev原子在兩個(gè)能級(jí)間躍遷時(shí)輻射或吸收光子的能量h=em-en從高能級(jí)向低能級(jí)躍遷時(shí)放出光子；從低能級(jí)向高能級(jí)躍遷時(shí)可能是吸收光子，也可能是由于碰撞（用加熱的方法，使分子熱運(yùn)動(dòng)加劇，分子間的相互碰撞可以傳遞能量）。原子從低能級(jí)向高能級(jí)躍遷時(shí)只能吸收一定頻率的光子；而從某一能級(jí)到被電離可以吸收能量大于或等于電離能的任何頻率的光子。（如在基態(tài)，可以吸收e 13.6ev的任何光子，所吸收的能量除用于

12、電離外，都轉(zhuǎn)化為電離出去的電子的動(dòng)能）。玻爾理論的局限性。由于引進(jìn)了量子理論（軌道量子化和能量量子化），玻爾理論成功地解釋了氫光譜的規(guī)律。但由于它保留了過(guò)多的經(jīng)典物理理論（牛頓第二定律、向心力、庫(kù)侖力等），所以在解釋其他原子的光譜上都遇到很大的困難。氫原子的激發(fā)態(tài)和基態(tài)的能量(最小)與核外電子軌道半徑間的關(guān)系是:en=e1/n2，rn=n2r1，其中e1=13.6ev, r1=5.31010m,(大量)處于n激發(fā)態(tài)原子躍遷到基態(tài)時(shí)的所有輻射方式共有=n (n1)/2種e51=13.06 e41=12.75 e31=12.09 e21=10.2； (有規(guī)律可依)e52=2.86 e42=2.55

13、 e32=1.89； e53=0.97 e43=0.66； e54=0.31氫原子在n能級(jí)的動(dòng)能、勢(shì)能，總能量的關(guān)系是：ep=2ek，e=ek+ep=ek。(類(lèi)似于衛(wèi)星模型)由高能級(jí)到低能級(jí)時(shí)，動(dòng)能增加，勢(shì)能降低，且勢(shì)能的降低量是動(dòng)能增加量的2倍，故總能量(負(fù)值)降低。量子數(shù)天然放射現(xiàn)象1.天然放射現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)，使人們認(rèn)識(shí)到原子核也有復(fù)雜結(jié)構(gòu)。核變化從貝克勒耳發(fā)現(xiàn)天然放射現(xiàn)象開(kāi)始衰變(用電磁場(chǎng)研究)：2.各種放射線的性質(zhì)比較種 類(lèi)本 質(zhì)質(zhì)量（u）電荷（e）速度（c）電離性貫穿性射線氦核4+20.1最強(qiáng)最弱，紙能擋住射線電子1/1840-10.99較強(qiáng)較強(qiáng)，穿幾mm鋁板射線光子001最弱最強(qiáng)，穿幾

14、cm鉛版三種射線在勻強(qiáng)磁場(chǎng)、勻強(qiáng)電場(chǎng)、正交電場(chǎng)和磁場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)情況比較：四種核反應(yīng)類(lèi)型(衰變,人工核轉(zhuǎn)變,重核裂變,輕核驟變)衰變： 衰變：(實(shí)質(zhì)：核內(nèi))衰變形成外切(同方向旋)， 衰變：(實(shí)質(zhì)：核內(nèi)的中子轉(zhuǎn)變成了質(zhì)子和中子)衰變形成內(nèi)切(相反方向旋)，且大圓為、粒子徑跡。 +衰變：（核內(nèi)） 衰變：原子核處于較高能級(jí)，輻射光子后躍遷到低能級(jí)。人工轉(zhuǎn)變：(發(fā)現(xiàn)質(zhì)子的核反應(yīng))(盧瑟福)用粒子轟擊氮核,并預(yù)言中子的存在 (發(fā)現(xiàn)中子的核反應(yīng))(查德威克)釙產(chǎn)生的射線轟擊鈹 (人工制造放射性同位素)正電子的發(fā)現(xiàn)(約里奧居里和伊麗芙居里夫婦)粒子轟擊鋁箔重核的裂變： 在一定條件下(超過(guò)臨界體積)，裂變反應(yīng)會(huì)

15、連續(xù)不斷地進(jìn)行下去，這就是鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。輕核的聚變：（需要幾百萬(wàn)度高溫，所以又叫熱核反應(yīng)）所有核反應(yīng)的反應(yīng)前后都遵守：質(zhì)量數(shù)守恒、電荷數(shù)守恒。（注意：質(zhì)量并不守恒。）2.半衰期放射性元素的原子核有半數(shù)發(fā)生衰變所需的時(shí)間叫半衰期。（對(duì)大量原子核的統(tǒng)計(jì)規(guī)律）計(jì)算式為：n表示核的個(gè)數(shù) ，此式也可以演變成 或，式中m表示放射性物質(zhì)的質(zhì)量，n 表示單位時(shí)間內(nèi)放出的射線粒子數(shù)。以上各式左邊的量都表示時(shí)間t后的剩余量。半衰期(由核內(nèi)部本身的因素決定,與物理和化學(xué)狀態(tài)無(wú)關(guān))、 同位素等重要概念 放射性標(biāo)志3.放射性同位素的應(yīng)用利用其射線：射線電離性強(qiáng),用于使空氣電離,將靜電泄出,從而消除有害靜電。射線貫穿性強(qiáng),可

16、用于金屬探傷,也可用于治療惡性腫瘤。各種射線均可使dna發(fā)生突變,可用于生物工程，基因工程。作為示蹤原子。用于研究農(nóng)作物化肥需求情況，診斷甲狀腺疾病的類(lèi)型，研究生物大分子結(jié)構(gòu)及其功能。進(jìn)行考古研究。利用放射性同位素碳14，判定出土木質(zhì)文物的產(chǎn)生年代。一般都使用人工制造的放射性同位素（種類(lèi)齊全，各種元素都有人工制造的放射性同位。半衰期短，廢料容易處理?？芍瞥筛鞣N形狀，強(qiáng)度容易控制）。3、機(jī)械振動(dòng)、機(jī)械波：基本的概念，簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)中的力學(xué)運(yùn)動(dòng)學(xué)條件及位移，回復(fù)力，振幅，周期，頻率及在一次全振動(dòng)過(guò)程中各物理量的變化規(guī)律。簡(jiǎn)諧振動(dòng)： 回復(fù)力： f = 一kx 加速度：a =一kx/m單擺：t= 2(與擺球

17、質(zhì)量,振幅無(wú)關(guān)) *彈簧振子t= 2(與振子質(zhì)量有關(guān),與振幅無(wú)關(guān)) 等效擺長(zhǎng)、等效的重力加速度 影響重力加速度有：緯度,離地面高度在不同星球上不同,與萬(wàn)有引力圓周運(yùn)動(dòng)規(guī)律（或其它運(yùn)動(dòng)規(guī)律）結(jié)合考查系統(tǒng)的狀態(tài)(超、失重情況)所處的物理環(huán)境有關(guān),有電磁場(chǎng)時(shí)的情況靜止于平衡位置時(shí)等于擺線張力與球質(zhì)量的比值 注意等效單擺(即是受力環(huán)境與單擺的情況相同)t=2 g= 應(yīng)用：t1=2 沿光滑弦cda下滑時(shí)間t1=toa= 沿cde圓弧下滑t2或弧中點(diǎn)下滑t3： 共振的現(xiàn)象、條件、防止和應(yīng)用機(jī)械波:基本概念,形成條件、特點(diǎn)：傳播的是振動(dòng)形式和能量,介質(zhì)的各質(zhì)點(diǎn)只在平衡位置附近振動(dòng)并不隨波遷移。各質(zhì)點(diǎn)都作受迫振動(dòng)， 起振方向與振源的起振方向相同， 離源近的點(diǎn)先振動(dòng)，沒(méi)波傳播方向上兩點(diǎn)的起振時(shí)間差=波在這段距離內(nèi)傳播的時(shí)間 波源振幾個(gè)周期波就向外傳幾個(gè)波長(zhǎng)波長(zhǎng)的說(shuō)法：兩個(gè)相鄰的在振動(dòng)過(guò)程中對(duì)平衡位置“位移”總相等的質(zhì)點(diǎn)間的距離一個(gè)周期內(nèi)波傳