2022年人教版高中物理選修3-5：知識(shí)點(diǎn)歸納

1、人教版高中物理選修3-5 ：學(xué)問點(diǎn)歸納 圖文并茂 y 物理選修 3-5 學(xué)問點(diǎn)總結(jié)一、 量子理論的建立 黑體和黑體輻射、1、黑體：假如某種物體能夠完全吸取入射的各種波長(zhǎng)電磁波而不發(fā)生反射,這種物體就是肯定黑體,簡(jiǎn)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(zhǎng)的輻射強(qiáng)度都增加,同時(shí), 輻射強(qiáng)度的極大值向波長(zhǎng)較短的方向移動(dòng)；（普朗克的能量子理論很好的說明了這一現(xiàn)象） 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 的整數(shù)倍,這個(gè)不行再分的能量值 叫做能量子 = h h 為普朗克常數(shù)（6.63 10-34J.S ）二、光電效應(yīng)光子

2、說光電效應(yīng)方程1、光電效應(yīng)（說明光子具有能量）（1）光的電磁說使光的波動(dòng)理論進(jìn)展到相當(dāng)完善的地步,但是它并不能說明光電效應(yīng)的現(xiàn)象；在光（包括不行見光）的照耀下從物體發(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)的討論結(jié)果：存在飽和電流,這說明入射光越強(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(jí)形成使電子減速的電場(chǎng),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肯定的初速度；截止頻率：光電子的

3、能量與入射光的頻率有關(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) v c=w0/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 10-9 s；規(guī)律： 任何一種金屬,都有一個(gè)極限頻率, 率必需大于這個(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,一般不超過 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 判定和描述時(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取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)間電流的強(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：Ekh W0. 最大初動(dòng)能與遏止電壓的關(guān)系：Ek eUc. 逸出功與極限頻率的關(guān)系：W0 h 0 . 2、光子說： 光本身就是由一個(gè)個(gè)不行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(yīng)方程： EK = h- WO h 截止 = WO（Ek是光電子的 最大初動(dòng)能 ；W0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)（

5、說明光子具有動(dòng)量）1、1918-1922 年康普頓（美）在討論石墨對(duì) X射線的散射時(shí)發(fā)覺：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)生轉(zhuǎn)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(zhǎng)比入射光的波長(zhǎng)略 大,這種現(xiàn)象叫 康普頓效應(yīng) ；3、光子的動(dòng)量： p=h/ 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)說明光是一種波；光電效應(yīng)和康普頓效應(yīng)又用無可辯駁的事實(shí)說明光是一種粒子,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；但不行把光當(dāng)成宏觀觀念中的波,也不行把光當(dāng)成宏觀觀念中的粒子；少量的光子表現(xiàn)出粒子性,

6、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(zhǎng)大的波動(dòng)性顯著,頻率大波長(zhǎng)小的粒子性顯著；2、光子的能量 E=h , 光子的動(dòng)量 p=h/ 表示式也可以看出,光的波動(dòng)性和粒子性并不沖突：表示粒子性的粒子能量和動(dòng)量的運(yùn)算式中都含有表示波的特點(diǎn)的物理量頻率 和波長(zhǎng) ；由以上兩式和波速公式 c= 仍可以得出：E = p c ；3、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(duì)應(yīng)的波,波長(zhǎng) =h / p 這種波叫物質(zhì)波,也叫德布羅意波；（電子的衍射圖樣；電子顯微鏡的辨論率為何遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于光學(xué)顯微鏡）

7、4、概率波（明白）： 從光子的概念上看,光波是一種概率波；5、不確定關(guān)系（明白）： x p=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(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)覺了電子 ,提出原子的棗糕模型,掀開了討論 原子結(jié)構(gòu)的序幕（原子可再分）；（誰發(fā)覺了陰極射線？是湯姆孫嗎？）2、1909 年起英國物理學(xué)家盧瑟福做了 粒子轟擊金箔的試驗(yàn),即 粒子散射試驗(yàn),得到出乎意料的結(jié)果：絕大多數(shù) 粒子穿過金箔后仍沿原先的方向前進(jìn), 少數(shù) 粒子卻發(fā)生了較大的偏轉(zhuǎn),并且有極少數(shù) 粒子偏轉(zhuǎn)角超過了 90 ,有的 甚至被彈回 ,偏轉(zhuǎn)角幾乎達(dá)到 180 ；（P53

8、 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1 人教版高中物理選修3-5 ：學(xué)問點(diǎn)歸納 圖文并茂 y 里,帶負(fù)電的電子在核外空間里圍著核旋轉(zhuǎn)；根據(jù)這個(gè)學(xué)說,可很好地說明 粒子散射試驗(yàn)結(jié)果, 粒子散射試驗(yàn)的數(shù)據(jù)仍可以估量原子核的大?。〝?shù)量級(jí)為10-15m）和原子核的正電荷數(shù)；原子序數(shù) =核電荷數(shù) =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；酷熱的固體、液體及高溫高壓氣體發(fā)光產(chǎn)生連續(xù)光譜；淡薄氣體發(fā)光產(chǎn)生線狀譜,不同元素的線狀譜線不同,又

9、稱特點(diǎn)譜線；（2）吸取光譜：連續(xù)譜線中某些頻率的光被淡薄氣體吸取后產(chǎn)生的光譜,元素能發(fā)射出何種頻率的光,就相應(yīng)能吸取何種頻率的光,因此吸取光譜也可作元素的特點(diǎn)譜線；2、氫原子的光譜是線狀的（這些亮線稱為原子的特點(diǎn)譜線）,即輻射波長(zhǎng)是分立 的；3、基爾霍夫開創(chuàng)了光譜分析的方法： 利用元素的特點(diǎn)譜線（線狀譜或吸取光譜）鑒別物質(zhì)的分析方法；七、原子的能級(jí) 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)生沖突（沖突為：a、原子是不穩(wěn)固的；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

10、量狀態(tài)中,在這些狀態(tài)中原子是穩(wěn)固的,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(jí)；原子處于最低能級(jí)時(shí)電子在離核最近的軌道上運(yùn)動(dòng),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)；這種定態(tài)叫做 基態(tài)；原子處于較高能級(jí)時(shí)電（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?。┛隙l率的光子,光子的能量由這兩種定態(tài)的能量差打算,即 h = E n E m（能級(jí)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(duì)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

11、爾運(yùn)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(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)可能是吸取光子,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?。?；原子從低能級(jí)向高能級(jí)躍遷時(shí)只能吸取肯定頻率的光子；而從某一能級(jí)到被電離可以吸取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(jí)時(shí)（ n1）,可能輻射出的光譜線條數(shù)為N= nn-1/2

12、 ；6、玻爾模型的勝利之處在于它引入了量子概念（提出了能級(jí)和躍遷的概念,能說明氣體導(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）,無法說明復(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 能量范疇：紅 紫 1.61eV 3.10eV ,氫原子能級(jí) 八、原子核的組成 1、自然放射現(xiàn)象（1）自然放射現(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)覺放射性,在他的建議下,3 躍遷到 2 放出紅光, 4 躍遷到 2 放出藍(lán)光；瑪麗 居里和皮埃爾 居里經(jīng)過討論發(fā)覺了新元素釙和鐳；三種射線在磁場(chǎng),電場(chǎng)中的

13、運(yùn)動(dòng)軌跡（3）三種射線的性質(zhì) 射線帶正電, 粒子就是高速（0.1C）的氦原子核,貫穿本事很小,電離作用很強(qiáng)； 射線帶負(fù)電,是高速（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； 射線中電中性的,是波長(zhǎng)極短的電磁波,貫穿本事最強(qiáng)（幾厘米的鉛板）,電離作用很?。?、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?；在衰變中電荷?shù)和質(zhì)量數(shù)都是守恒的（留意：質(zhì)量并不守恒；）； 射線是伴隨 射線或 射線產(chǎn)生的,沒有單獨(dú)的 衰變（ 衰變：處于 較高能級(jí) ,輻射光子后躍遷到低能級(jí)；）； 衰變 ：核內(nèi) 2 個(gè)中子和 2 個(gè)質(zhì)子能特別緊密地結(jié)合在一起,在肯定

14、條件下它們會(huì)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 衰變；例：238 92 U234 90 Th4 2 He本質(zhì)方程：21 0 n1 2 1 H4He234 90 Th234Pa0e本質(zhì)方程：1n1H0e2 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；例：911011（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)部本身的因素打算,與原子所處的物理狀態(tài)或化學(xué)狀態(tài)無關(guān),它是對(duì)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)

15、中電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)都是守恒的； ba、1919 年盧瑟福用 粒子轟擊氮原子核發(fā)覺質(zhì)子 即氫原子核；核反應(yīng)方程（第一次實(shí)現(xiàn)人工轉(zhuǎn)變）、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)過討論發(fā)覺中子,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 粒子轟擊鋁箔時(shí),除探測(cè)到預(yù)料中的中子外,仍探測(cè)到了 正電子 ；核反應(yīng)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

16、優(yōu)點(diǎn)： a、人工放射性同位素的放射強(qiáng)度簡(jiǎn)潔掌握； b、半衰期比自然放射性物質(zhì)短得多,廢料簡(jiǎn)潔處理2 人教版高中物理選修3-5 ：學(xué)問點(diǎn)歸納 圖文并茂 b、醫(yī)療上放射治療；c、照耀種子,使y 放射性同位素的應(yīng)用： 利用它的射線（貫穿本事、電離作用、物理和化學(xué)效應(yīng)）a、工業(yè)探傷,測(cè)厚度；遺傳基因變異,培養(yǎng)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,其作用范疇為 1.5 10-15m,0.8 10-15m 內(nèi)為表現(xiàn)為引力, 0.8 10-15m 外表現(xiàn)為斥力,超出 1.5

17、10-15m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(duì)于較重的原子核,中子數(shù)大于質(zhì)子數(shù),越重的元素,兩者相差越多；C、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)吸取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)合的越堅(jiān)固,原子核越穩(wěn)固；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(duì)論中得出物體的質(zhì)量和能量間的關(guān)系式 E=mc 2,就是聞名的質(zhì)能方程；5、重核的裂變 輕核的聚變1、凡是釋放核能的核反應(yīng)都有質(zhì)

18、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)量虧損是不同的,所以各種原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；鐵原子核中核子的平均質(zhì)量最小,所以鐵原子核最穩(wěn)固； 凡是由平均質(zhì)量大的核,生成平均質(zhì)量小的核的核反應(yīng)都是釋放核能的；2、1938 年德國化學(xué)家哈恩和斯特拉斯曼發(fā)覺 重核裂變 ,即一個(gè)重核在俘獲一個(gè)中子后,分裂成幾個(gè)中等質(zhì)量的核的反應(yīng)過程 , 這個(gè)發(fā)覺為核能的利用開創(chuàng)了道路；鈾核裂變的核反應(yīng)方程：235 92U10n141 56 Ba92 36Kr3 10n； 3 、由于中子的增殖使裂變反應(yīng)能連續(xù)地進(jìn)行的過程稱為鏈?zhǔn)椒磻?yīng)；為使其簡(jiǎn)潔發(fā)生,最好使用純鈾 23

19、5；由于原子核特別小,假如鈾塊的體積不夠大,中子從鈾塊中通過時(shí),可能仍沒有遇到鈾核就跑到鈾塊外面去了,因此存在能夠發(fā)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的鈾塊的最小體積,即 臨界體積、臨界質(zhì)量；發(fā)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的條件是裂變物的體積大于臨界體積,并有中子進(jìn)入； 4 、核反應(yīng)堆核燃料 ：鈾 235； 慢化劑 ：石墨、 重水、 一般水 （輕水） ,使快中子減速變成熱中子（慢中子） 適于引發(fā)核裂變；鎘棒 （掌握棒） ：對(duì)中子具有很強(qiáng)的吸取才能,可用于掌握核反應(yīng)快慢；核裂變的應(yīng)用有原子彈、核反應(yīng)堆； 5 、輕核結(jié)合成質(zhì)量較大的核叫聚變； 例：2 1H3 1H4 2He1 0n 發(fā)生聚變的條件是：超高溫（幾百萬度以上）,因此聚變又叫

20、熱核反應(yīng) ；太陽的能量產(chǎn)生于熱核反應(yīng),可以用原子彈來引起熱核反應(yīng)；核聚變應(yīng)用有氫彈、可控?zé)岷朔磻?yīng)；四種核反應(yīng)類型的區(qū)分與典例 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?chǔ)量豐富；c、輕核聚變更為安全、清潔；特殊提示1核反應(yīng)過程一般都是不行逆的,所以核反應(yīng)方程只能用單向箭頭“ ” 連接并表示反應(yīng)方向,不能用等號(hào)連接；2核反應(yīng)的生成物肯定要以試驗(yàn)為基礎(chǔ),不能憑空只依據(jù)兩個(gè)守恒規(guī)律杜撰誕生成物來寫核反應(yīng)方程；3核反應(yīng)遵循質(zhì)量數(shù)守恒而不是質(zhì)量守恒,核反應(yīng)過程中反應(yīng)前后的總質(zhì)量一般會(huì)發(fā)生變化；4核反應(yīng)遵循電荷數(shù)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 古希臘哲學(xué)家德謨克利特人教版高中物理選修3-5 ：學(xué)問點(diǎn)歸納 圖文并茂 粒y 19091911 年英國物理學(xué)家盧瑟福和蓋革等進(jìn)行了提出：世間萬物是由原子子散射試驗(yàn),為其提出“ 核式結(jié)構(gòu)模型”奠定試驗(yàn)基礎(chǔ)構(gòu)成的 原子是一種最終的不行分割的物質(zhì)微粒 粒子轟擊金箔被金箔向各個(gè)方向散射的試驗(yàn)現(xiàn)象：絕大多數(shù) ：沿原方向前進(jìn)或發(fā)生很小偏轉(zhuǎn),有些 發(fā)生較大偏轉(zhuǎn),偏角超過 900,極個(gè)別的 偏轉(zhuǎn)角接近 18001911 年盧瑟福據(jù) 粒子散射試驗(yàn)現(xiàn)象18 世紀(jì)下半葉英國化學(xué) 提出“ 核式結(jié)構(gòu)模型” ：在原子的中家提出：每種化學(xué)元素都 心有一個(gè)很小的核,叫做原子核原有它對(duì)應(yīng)的原子原子 子的全部正電荷和 幾乎全部質(zhì)量 都集是最微小的不行分割的 中在原子核里帶負(fù)電的電子在核外實(shí)心球體 空間圍著核旋轉(zhuǎn)；（行星模型）1897年英國物理學(xué)家 J.J.湯姆孫通過對(duì)陰極射線 的討論發(fā)覺電子；電子的 發(fā)覺,人類意識(shí)到 原子并 不是組成物質(zhì)的最小單 位 ,探究原子結(jié)構(gòu)的序幕 由此拉開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