人教版高中物理選修3-5：知識點(diǎn)歸納(圖文并茂)教學(xué)提綱

1、人教版高中物理選修 3-5： 知 識 點(diǎn) 歸 納 （ 圖 文并茂）物理選修3-5知識點(diǎn)總結(jié)一、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(fā)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(guī)律為：溫度越高各種波長的輻射強(qiáng)度都增加 同時(shí),輻射強(qiáng)度的極大值向波長較短的方向移動(dòng) 。（普朗克的能量子理論很好的解釋了這一血西3、量子理論的建立：1900年德國物理學(xué)家普朗克提出振動(dòng)著的帶電微粒的能量只能是某個(gè)最小能量值e的整數(shù)倍，這個(gè)不可再分的能量值e叫做能量子& = h 丫 h為普朗克常數(shù)（6.63 X 10-34J.S ）二、光電效應(yīng)

2、 光子說 光電效應(yīng)方程1、光電效應(yīng)（表明光子具有能量）（1）光的電磁說使光的波動(dòng)理論發(fā)展到相當(dāng)完美的地步，但是它并不能解釋光電效應(yīng)的現(xiàn)象。在光（包括不可見光）的照 射下從物體發(fā)射出電子的現(xiàn)象叫做光電效應(yīng)，發(fā)射出來的電子叫光電子。（2）光電效應(yīng)的研究結(jié)果：存在飽和電流，這表明入射光越強(qiáng)，單位時(shí)間內(nèi)發(fā)射的光電子數(shù)越多；存在遏止電壓：當(dāng)所加電壓U為0時(shí)，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(fù)極，在光電管兩級形成使電子減速的電場，電流才可能為 00使光電流減小到0的反向電壓Uc稱為遏止電壓E=eU。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

3、的頻率有關(guān)，而與入射光的強(qiáng)弱無關(guān)，當(dāng)入射光的頻率高于截止頻率時(shí)才能發(fā)生光電效應(yīng) vc=w/h ；光電效應(yīng)具有瞬時(shí)性：光電子的發(fā)射幾乎是瞬時(shí)的，一般不超過10-9s。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)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)度無關(guān).；只隨著入射光頻率的增大而增大；入射光照到金屬上 時(shí)，光電子的發(fā)射幾乎是瞬時(shí)的.:二股不超過. 10-9s；當(dāng)入射光的頻率大于極限頻率時(shí);光電流的強(qiáng)度與入射光的強(qiáng)度成正比。（1）判斷和描述時(shí)應(yīng)理清三個(gè)關(guān)系：光電效應(yīng)的實(shí)質(zhì)（單個(gè)光子與單個(gè)電子間相互作用產(chǎn)生的）.光電子的最

4、大初動(dòng)能的來源（金屬表面的自由電子吸收光子 后克服逸出功逸出后具有的動(dòng)能）.入射光強(qiáng)度與光電流的關(guān)系（當(dāng)入射光的頻率大于極限頻率 時(shí)光電流的強(qiáng)度與入射光的強(qiáng)度成正比）.（2）定量分析時(shí)應(yīng)抓住三個(gè)關(guān)系式：愛因斯坦光電效應(yīng)方程：巳=h v W最大初動(dòng)能與遏止電壓的關(guān)系：R= eUC.逸出功與極限頻率的關(guān)系： W決h v 0.2、光子說：光本身就是由一個(gè)個(gè)不可分割的能量子組成的， 頻率為v的光的能量子為h v o這些能量子被成為光子。3、光電效應(yīng)方程：Ek = h - Wo圖象名稱圖線形狀由圖線直接（間接）得到的物理量最大初動(dòng)能以叮 入射光頻率的美 系圖線;極限頻率:圖線與T軸交點(diǎn)的橫里標(biāo)4逸山功:

5、圖線與次軸交點(diǎn)的縱坐標(biāo)的俏 明十同二£普朗克常量:圖線的斜率5= A顏色相同、胃度不 同的光* 光電流與 電壓的關(guān)系I-J'X*此 < *1 尹新布（黃）U遏止電壓七詞圖線與橫柏的交點(diǎn) 回懶制光電流幾：電流的最大值 最大初勘能,£b=eVc顏色不1司時(shí)r光電 流與電壓的關(guān)系汨#=器1退出由呸Gr）飽和光電流最大初動(dòng)腑機(jī)L "中心遏止電壓上與入射 光頻率的關(guān)系黑 線jZ截止頻率用圖線與橫軸的交點(diǎn)遏H電油q隨入射光頻率:的增木而增大普朗克常量肥等于圖線的斜率與電子電 埴的乘松，即=加。（注:此時(shí)兩極之畫接 反向電壓）h截止=W （Ek是光電子的最大初動(dòng)能

6、；W是逸出功，即從 金屬表面直接飛出的光電子克服電荷引力所做的功。）三、康普頓效應(yīng)（表明光子具有動(dòng)量）1、1918-1922年康普頓（美）在研究石墨對 X射線的散射時(shí)發(fā)現(xiàn):光子在介質(zhì)中和物質(zhì)微粒相互作用，可以使光的傳播方向 發(fā)生改變，這種現(xiàn)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 K .這種現(xiàn)象叫康普頓效應(yīng)。3、光子的動(dòng)量：p=h/入四、光的波粒二象性 物質(zhì)波概率波不確定關(guān)系1、光的波粒二象性：干涉、衍射和偏振 以無可辯駁的事實(shí)表明光是一種波； 光電效應(yīng)和康普頓效應(yīng) 又用無可辯駁的事實(shí)表明 光是一種粒子，由于光既有波動(dòng)性，又有粒子性，只能認(rèn)為光具有波粒二象性。但不可

7、把光當(dāng)成宏觀觀念中的波，也不可 把光當(dāng)成宏觀觀念中的粒子。 少量的光子表現(xiàn)出粒子性，大量光子運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)為波動(dòng)性；光在傳播時(shí)顯示波動(dòng)性，與物質(zhì)發(fā) 生作用時(shí)，往往顯示粒子性；頻率小波長大的波動(dòng)性顯著，頻率大波長小的粒子性顯著。2、光子的能量E=hv ,光子的動(dòng)量p=h/入表示式也可以看出，光的波動(dòng)性和粒子性并不矛盾：表示粒子性的粒子能量和動(dòng)量的 計(jì)算式中都含有表示波的特征的物理量一一頻率v和波長入。由以上兩式和波速公式c=v還可以得出：E = p c o3、物質(zhì)波：1924年德布羅意（法）提出，實(shí)物粒子和光子一樣具有波動(dòng)性，任何一個(gè)運(yùn)動(dòng)著的物體都有一種與之對應(yīng)的波，波長入=h / p這種波叫物質(zhì)波，

8、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沅遠(yuǎn)高于光學(xué)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(guān)系（了解）：xzp=h/4jt, Ax表示粒子位置的不確定量， p表示粒子在x方向上的動(dòng)量的不確定量。五、原子核式模型機(jī)構(gòu)1、1897年湯姆孫（英），發(fā)現(xiàn)了電子，提出原子的棗糕模型，揭開了研究 原子結(jié)構(gòu)的序幕（原子可再分）。（誰發(fā)現(xiàn)了陰極射 線？是湯姆孫嗎？）2、1909年起英國物理學(xué)家盧瑟福做了 a粒子轟擊金箔的實(shí)驗(yàn)，即a粒子散射實(shí)驗(yàn)，得到出乎意料的結(jié)果：絕大多數(shù)a粒子穿過金箔后仍沿原來的方向前進(jìn)， 少數(shù)a粒子卻發(fā)生了較大的偏轉(zhuǎn)，并且有極少數(shù)a粒子偏

9、轉(zhuǎn)角超過了90° ,有的甚至被彈回，偏轉(zhuǎn)角幾乎達(dá)到180°。（P53圖）3、盧瑟福在1911年提出原子的核式結(jié)構(gòu) 學(xué)說：在原子的中心有一個(gè)很小的核，叫做原子核，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里繞著核旋轉(zhuǎn)。按照這個(gè)學(xué)說，可很好地解釋a粒子散射實(shí)驗(yàn)結(jié)果，a粒子散射實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)還可以估計(jì)原子核的大?。〝?shù)量級為10-15m和原子核的正電荷數(shù)。原子序數(shù)=核電荷數(shù)二質(zhì)子數(shù)=核外電子數(shù)六、氫原子的光譜1、光譜的種類：（1）發(fā)射光譜：物質(zhì)發(fā)光直接產(chǎn)生的光譜。熾熱的固體、液體及高溫高壓氣體發(fā)光產(chǎn)生連續(xù)光譜；稀薄氣體 發(fā)光產(chǎn)生線狀譜，不同元素的線狀譜線不

10、同，又稱特征譜線。（2）吸收光譜：連續(xù)譜線中某些頻率的光被稀薄氣體吸收后產(chǎn)生的光譜，元素能發(fā)射出何種頻率的光，就相應(yīng)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(chuàng)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(zhì)的分析方法。七、原子的能級1、盧瑟福的原子核式結(jié)構(gòu)學(xué)說跟經(jīng)典的電磁理論發(fā)生矛盾（矛盾為：a、原子是不穩(wěn)定的；b、原子光譜是連續(xù)譜），1913年玻爾（丹麥）在其基礎(chǔ)上，把普朗克的量子理論運(yùn)用到原子系統(tǒng)上，提出玻爾理論。2、玻爾理論的假設(shè)：（1）原子只能處于一系列不連續(xù)的能量狀

11、態(tài)中,在這些狀態(tài)中原子是穩(wěn)定的，電子雖然繞核運(yùn)動(dòng)，但并不向外輻射能量， 這些狀態(tài)叫做定態(tài)。氫原子的各個(gè)定態(tài)的能量值,叫做它的能級。原子處于最低能級時(shí)電子在離核最近的軌道上運(yùn)動(dòng)，這 種定態(tài)叫做基態(tài);原子處于較高能級時(shí)電子在離核較遠(yuǎn)的軌道上運(yùn)動(dòng)的這些定態(tài)叫做激發(fā)態(tài)。（2）原子從一種定態(tài)（設(shè)能量為 En）躍遷到另一種定態(tài)（設(shè)能量為 Em）時(shí)，它輻射（或吸收）一定頻率的光子，光子的能 量由這兩種定態(tài)的能量差決定，即h = E n Em （能級圖見3-5第58頁）（3）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)相對應(yīng)。原子的定態(tài)是不連續(xù)的，因此電子的可能軌道的分布也是不連續(xù)的。3、玻爾計(jì)算公式：r

12、n=n2 r1 , E n = E 1/n2 （n=1,2,3）r 1 =0.53 10-10 m , E 1 = -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(yùn)動(dòng)時(shí)的能量。4、從高能級向低能級躍遷時(shí)放出光子；從低能級向高能級躍遷時(shí)可能是吸收光子，也可能是由于碰撞（碰撞時(shí)實(shí)物粒子的動(dòng) 能可全部或部分地被電子吸收）；原子從低能級向高能級躍遷時(shí)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離能的任何頻率的光子。（光電效應(yīng)）5、一群氫原子處于量子數(shù)為n的能級時(shí)（n>1）,可能輻射出的光譜線條數(shù)為 N= n（n-1）/2。6、玻爾模型

13、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(dǎo)電時(shí)發(fā)光的機(jī)理、氫原子的線狀 譜），局限之處在于它過多地保留了經(jīng)典理論（經(jīng)典粒子、軌道等）、無法解釋復(fù)雜原子的光譜。7、現(xiàn)代量子理論認(rèn)為電子的軌道只能用電子云來描述。8、可見光hv能量范圍：紅一紫1.61eV-3.10eV,氫原子能級3躍遷到2放出紅光，4躍遷到2放出藍(lán)光三種射線在磁場，電場中的運(yùn)動(dòng)軌跡八、原子核的組成1、天然放射現(xiàn)象（1）天然放射現(xiàn)象能夠說明原子核有復(fù)雜結(jié)構(gòu)和它的變化規(guī)律（2） 1896年貝克勒耳發(fā)現(xiàn)放射性，在他的建議下，瑪麗居里和皮埃爾居里經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)了新元素針和鐳。（3）三種射線的性質(zhì)238 234 49

14、2U 90 Th 2Hea射線帶正電，a粒子就是高速（0.1C）的氯原子核，貫穿本領(lǐng)很小，電離作用很強(qiáng)；B射線帶負(fù)電、是高需1H 0e （0.99C）電子流，貫穿本領(lǐng)很強(qiáng)（幾毫米的鋁板），電離作用較弱；丫射線中電中性的，是波長極短的電磁波，°貫穿11本領(lǐng)最強(qiáng)（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(zhuǎn)變?yōu)樾潞说淖兓凶鲈雍说乃プ儭?在衰變中電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)都是守恒的（注意：質(zhì)量并不 守恒。）。丫射線是 伴隨a射線或B射線產(chǎn)生的，沒有單獨(dú)的丫衰變（Y衰變:原子核處于較高能級，輻射光子后躍遷到a衰變：核內(nèi)2個(gè)中子和2個(gè)質(zhì)子能十分緊密地結(jié)合在一起

15、，在一定條件下它們會作為一個(gè)整體從較大的原子核中被拋射出來，于是，放射性元素就發(fā)生了 a衰變。例：2；n 211H 24He 本質(zhì)方程：B衰變：核內(nèi)的中子轉(zhuǎn)化成了一個(gè)質(zhì)子和一個(gè)電子，電子放射到核外，質(zhì)子留在新核中290例：294Pa 0e本質(zhì)方（2）半衰期：放射性元素的原子核有半數(shù)發(fā)生衰變 需要的時(shí)間。放射性元素衰變的快慢是由 核內(nèi)部本身的因素決定，與原子所處的物理狀態(tài)或化學(xué)狀態(tài)無關(guān)，它是對大量原子的統(tǒng)計(jì)規(guī)律3、原子核的人工轉(zhuǎn)變原子核在其他粒子的轟擊下產(chǎn)生新核的過程，稱為核反應(yīng)（原子核的人工轉(zhuǎn)變）。在核反應(yīng)中電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)都是守恒Ia、1919年盧瑟福用a粒子轟擊氮原子核 發(fā)現(xiàn)質(zhì)子即氫原子核。

16、核反應(yīng)方程 （第一次實(shí)現(xiàn)人工轉(zhuǎn) 變）b、盧瑟福預(yù)想到原子內(nèi)存在質(zhì)量跟質(zhì)子相等的不帶電的中性粒子，即 中子。查德威克經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)中子，核反應(yīng)方程c、質(zhì)子和中子統(tǒng)稱核子，原子核的電荷數(shù)等于其質(zhì)子數(shù)，原子核的質(zhì)量數(shù)等于其質(zhì)子數(shù)與中子數(shù)的和。具有相同質(zhì)子數(shù)的原子屬于同一種元素；具有相同的質(zhì)子數(shù)和不同的中子數(shù)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a粒子轟擊鋁箔時(shí)，除探測到預(yù)料中的中子外,還探測到了正電子。核反應(yīng)方喀Al T HeW p +； n 型 f Si十：e（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(yōu)點(diǎn)：a、人工放射性同位素的放射強(qiáng)度容易控制。b、半衰

17、期比天然放射性物質(zhì)短得多，廢料容易處理放射性同位素的應(yīng)用：利用它的射線（貫穿本領(lǐng)、電離作用、物理和化學(xué)效應(yīng)）a、工業(yè)探傷，測厚度；b、醫(yī)療上放射治療；c、照射種子，使遺傳基因變異，培育優(yōu)良品種；d、做示蹤原子。4、核力與結(jié)合能質(zhì)量虧損A、原子核能夠存在是由于核子間存在著強(qiáng)大的核力核力的特點(diǎn)：核力是強(qiáng)相互作用，在原子尺度內(nèi)，核力比庫侖力大得多核力是短程力，其作用范圍為1.5X10-15ml0.8 X10-15m內(nèi)為表現(xiàn)為引力，0.8 M0-15m外表現(xiàn)為斥力，超出1.5 M0-15m急劇下降。每個(gè)核子只跟鄰近的核子發(fā)生核力作用B、自然界中較輕的原子核，質(zhì)子數(shù)與中子數(shù)大致相等，對于較重的原子核，中

18、子數(shù)大于質(zhì)子數(shù)，越重的元素，兩者相差越多。G結(jié)合能：核子結(jié)合為原子核時(shí)釋放的能量或原子核分解為核子時(shí)吸收的能量叫原子核的結(jié)合能（核能）D比結(jié)合能：結(jié)合能與核子數(shù)之比。比結(jié)核能越大,原子核中核子結(jié)合的越牢固，原子核越穩(wěn)定F、我們把核子結(jié)合生成原子核，所生成的原子核的質(zhì)量比生成它的核子的總質(zhì)量要小些，這種現(xiàn)象叫做質(zhì)量虧損。愛因斯坦在相對論中得出物體的質(zhì)量和能量間的關(guān)系式 E=mc就是著名的質(zhì)能方程。5、重核的裂變輕核的聚變1、產(chǎn)蔓魅的核反應(yīng)都有質(zhì)量虧損。核子組成不同的原子核時(shí)，平均每個(gè)核子的質(zhì)量虧損是不同 四種核反蟹?施貼即加子核中核子的平均質(zhì)量不同。核子平均質(zhì)量小的，每個(gè)核子平均放的能多。鐵原子

19、核中核子的籌購質(zhì)量最邠，所以鐵原彈核最穩(wěn)順 凡是由平均質(zhì)量大的核，生成平均質(zhì)量小的核的核反制臭例應(yīng)都是黏放蔽能的自我空U7：Th+：He- 飛旺隊(duì) I2、1938期物化號松哈恩和斯特拉斯用誓典重單裂變，即一個(gè)重核在俘獲一個(gè)中子軌序嘴鐘中等質(zhì)量的核的反應(yīng)過程"，這個(gè)發(fā)現(xiàn)為核能的利用開辟了道路。鈾核裂變的核反應(yīng)施臼加字屈2十八- 156怎+32心+3%。癥制 甘；2小小磯3、由于中子的增殖使裂變反應(yīng)能持凌城龍錯(cuò)蜃f程稱為鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。為使其容易然乍i最蝦使用純鈾3235f因?yàn)樵雍朔浅Ｐ?，如果鈾塊的體積不夠大，中子從鈾塊申通出泊可能還沒有碰到鈾核就跑到鈾瓜夕卜而去堂2網(wǎng)此存在掂夠公生制

20、9;式反應(yīng)的鈾塊的最小體積，艮人向界體機(jī)工臨界質(zhì)量噂啜鴕錐要呵的條件是裂變物的林嘛帆于臨界體積，并有中子進(jìn)入。4、核反應(yīng)堆變核燃料涮 鈾235;慢化劑：石撮里逋水、普通水聊出過，程便映理餅減翅變藏燃甲萬程颼即呼靜強(qiáng)承朗國核裂，不能 變；鎘棒（控制棒）：對中子片摘很強(qiáng)的吸收能力里利厝李控制核疫陰陵。核裂變的應(yīng)用有原子彈、核反應(yīng)堆Si+注放射性同位（2核反應(yīng)的生成物一定要以實(shí)驗(yàn)為基襁憑空只依據(jù)兩個(gè)守恒規(guī)律杜撰出生成物來寫核反應(yīng)方程。5、輕核結(jié)合成質(zhì)量較大的核叫聚變。例：2H 41Hr2He + on爰m題睡!附睥蒯!隨WO掖唧甲平愀糜遵熨曄質(zhì)量一購皴謨勺太陽的能量產(chǎn)生于熱核反應(yīng)，可以用原子彈來引起

21、熱核反應(yīng)。核聚變應(yīng)用般!改產(chǎn)得泗陽11° 。6、核聚變的優(yōu)點(diǎn)：a、輕核聚變產(chǎn)能效率高；b、地球上聚變?nèi)剂系膬α控S富；c、輕核聚變更為安全、清潔(1)103 +4He->VN+()(2)9Be+()->16C + 0n(3)27Al + ()->27Mg+1H(4)174N + 4He> 170+()(5)292iU->234Th + ()(6)23Na+()->24Na+1H(7)27Al+4He->0n+();10P->3°Si + ()蓑3密立粗前涉1953英國揚(yáng)帽臥1的¥1的0構(gòu)成的原子是一種最后的不可分割的物

22、質(zhì)微粒道爾顆17M 1844古希臘哲學(xué)家德謨克利特提出：世間萬物是由原子占需國圣學(xué)家柿說憑利科 灼前藥D-前門了口英國場婚孫18571孰0田-工中,1897年英國物理學(xué)家J.J湯姆孫通過對陰極射線的研究發(fā)現(xiàn)電子。電子小單位，探索原子結(jié)構(gòu)1910年美國科學(xué)家密立的發(fā)現(xiàn)，人類意識到原 子并不是組成物質(zhì)的最的序幕由此拉開 （3）原子的不同能量狀態(tài)對應(yīng)于電子的不同運(yùn)動(dòng)軌道。由于原子的能量狀態(tài)是不連續(xù)的，因此電子的可能軌道也是不連續(xù)的rnn2ri r1 0.53 1010m1898年湯姆孫提出“棗糕”原子模型:原子是一個(gè)球體，正電荷均勻分布在 整個(gè)球體內(nèi)，電子“浸浮”其中。18世紀(jì)下半葉英國化學(xué)1913年丹麥物理學(xué)家玻爾在盧瑟福學(xué)說的基礎(chǔ)上，把普朗克的量子理論運(yùn)用到原子系統(tǒng)上，提出了新的原子理論。（1）原子只處于一系列不連續(xù)的能量狀態(tài)中,在這些狀態(tài)中原子是穩(wěn)定的，電子雖然做加速運(yùn)動(dòng)，但并不向外輻射能量。這些狀態(tài)叫做定態(tài)。En E1 n2 E113.6ev（2）原子從一種定態(tài)（設(shè)能量為 日）躍遷到另一種定態(tài)（設(shè)能