高中高考物理基本知識總結(jié)（光學(xué)與近代物理）

高中物理基本知識總結(jié)（光學(xué)與近代物理）

光學(xué)：美國邁克耳遜用旋轉(zhuǎn)棱鏡法較準(zhǔn)確的測出了光速,

反射定律（物像關(guān)于鏡面對稱）；由偏折程度r［接判斷各色光的

折射定律n.a更■￡■螞空

siny丫介sinC2介

光學(xué)中的一個現(xiàn)象一串結(jié)論

色散現(xiàn)象nV人（波動衍射c性干涉間Y（粒子E一光電效應(yīng)

性）距性）

大

容

易

大

一

圖；小大（明一小小（不明小難

—

??

”）i難4），1

小

您

紫大小大大易

小（不明大（明顯）

顯）

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Ax

（5）光的頻率九頻率大，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）在真空中光的波長人,波長大波動性顯著；

（8）在相同的情況下，雙縫干涉條紋間距x越來越窄

（9）在相同的情況下，衍射現(xiàn)象越來越不明顯

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達(dá)上，可以看到一部分光線從玻璃宜邊

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，將會看到折射光線遠(yuǎn)離

法線，且越來越弱,反射光越來越強(qiáng)，當(dāng)入射角增大到某一角度C板時，折射角達(dá)到90°,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)?0°時的

入射角叫臨界角

應(yīng)用:光纖通信（玻璃si”）內(nèi)窺鏡海市越樓沙膜屈景炎熱夏天柏油路面上的廄景

水中或玻璃中的氣泡看起來很亮，J----------《<\

理解：同種材料對不同色光折射率弛函z遜變至屋襁曲除癌吏<1

幾個結(jié)論：1緊靠點(diǎn)光源向?qū)γ鎵ζ綊伒奈矬w，在對面墻上的影子的運(yùn)動是勻速運(yùn)動。

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，如果入射角。滿足tg9=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，視深若由水面下看水上物體時，視高d'=〃d°

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△x=dsin/（l+/8-）兩反射光間距

7n2-sin2i

dsin2z

Ax

\'n2-sin2/

雙縫干涉：條件f相同，相位差恒定（即是兩光的振動步調(diào)完全一致）當(dāng)其反相時又如何？

亮條紋位置：AS=nx；暗條紋位置：AS■生士Da（n=

2

0,1,2,3,、、、）；

條紋間距：da

L(n-1)

（△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的1/4,即增透膜厚度d=X/4）

衍射:現(xiàn)象，條件單縫圓孔柏松亮斑（來歷）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：單孔衍射（泊松亮斑）中間明而亮，周圍對稱排列亮度減弱,條紋寬變窄的

條紋

干涉、衍射、多普勒效應(yīng)（太陽光譜紅移=宇宙在膨脹）、偏

振都是波的特有現(xiàn)象，證明光具有波動性；衍射表明了光的直線傳播只有一種近似規(guī)律；說

明任何物理規(guī)律都受一定的條件限制的.

光的電磁說⑴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

磁波一這就是光的電磁說，赫茲用實(shí)驗(yàn)證明了光的電磁說的正確性。

⑵電磁波譜。波長從大到小排列順序?yàn)椋簾o線電波、紅外線、可見光、紫外線、X射

線、Y射線。各種電磁波中，除可見光以外，相鄰兩個波段間都有重疊。

無線電波1紅外線可見光|紫外線X射線V射線

組成頻率波波長：大-------M、波動性：明顯---------不明顯

頻率：小-------大粒子性：不明顯-------＞明顯

產(chǎn)生機(jī)理在振蕩電路原子的內(nèi)層原子核受到

中，自由電子原子的外層電子受到激發(fā)產(chǎn)生的電子受到激激發(fā)后產(chǎn)生

作周期性運(yùn)發(fā)后產(chǎn)生的的

動產(chǎn)生

⑶紅外線、紫外線、X射線的主要性質(zhì)及其應(yīng)用舉例。

種類產(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VD2

X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

⑷實(shí)驗(yàn)證明：物體輻射出的電磁波中輻射最強(qiáng)的波長入m和物體溫度7之間滿足關(guān)系A(chǔ)m-T=

b（b為常數(shù)）?？梢姼邷匚矬w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。

光五種學(xué)說：原始微粒說（牛頓），波動學(xué)說（惠更斯），電磁學(xué)說（麥克斯韋），

光子說（愛因斯坦），波粒兩相性學(xué)說（德布羅意波）暇率波

各種電磁波產(chǎn)生的機(jī)理，特性和應(yīng)用，光的偏振現(xiàn)象說明光波是橫波,也證明光的波動性.

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，所得巧的規(guī)律（四）愛因斯坦提出光子學(xué)說的背景

愛因斯坦光電效應(yīng)方程:mVm2/2=hf-W。R?金比壬的能量上三hf_（決定了能查發(fā)生光電

效應(yīng)）

光電效應(yīng)規(guī)律:實(shí)驗(yàn)裝置、現(xiàn)象、總結(jié)出四個規(guī)律

①任何一種金屬都有一個極限頻率，入射光的頻率必須大于這個極限頻率，才能產(chǎn)生光電效

應(yīng)；低于這個極限頻率的光不能產(chǎn)生光電效應(yīng)。

②光電子的最大初動能與入射光的強(qiáng)度無關(guān)，只隨入射光頻率的增大

大。

③入射光照到金屬上時，光子的發(fā)射幾乎是瞬時的，一般不超過IOPS

④當(dāng)入射光的頻率大于極限頻率忖，光電流強(qiáng)度與入射光強(qiáng)度成正比。

康普頓效應(yīng)（石墨中的電子對X射線的散射現(xiàn)象）這兩個實(shí)驗(yàn)都證明光具粒子性光波粒二

象性：

?情況體現(xiàn)波動性（大量光子,轉(zhuǎn)播時，人大），

?粒子性光波是概率波（物質(zhì)波）任何運(yùn)動物體都有人與之對應(yīng)（這種波稱為德布羅意波）

《原子、原子核》知識歸類

整個知識體系，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、a粒子、丫光子）；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）。

2光子能量小于電子躍遷到無窮遠(yuǎn)處（電離）需要的能量時，則只有能量等于兩個能級差的光

子才能被吸收.

（受躍遷條件限：力”=￡衽只適用于光于和原于作用使原于在各定態(tài)之間躍遷的情

況）。

⑤氫原子吸收外來電子能量時一一可以部分吸收外來碰撞電子的能量（實(shí)物粒子作用而使原

子激發(fā)）。

因此，能量大于某兩個能級差的電子均可被氫原子吸收，從而使氫原子躍遷。

E5I=13.06E4I=12.75E3I=12.09E2|=10.2；（有規(guī)律可依）

E$2=2.86E42=2.55E32=L89；E$3=0.97￡43=0.66；￡54=0.31

⑶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

功地解釋了氧光譜的規(guī)律。但由于它保留了過多的經(jīng)典物理理論（牛頓第二定律、向心力、

庫侖力等），所以在解釋其他原子的光譜上都遇到很大的困難。

氫原子在n能級的動能、勢能，總能量的關(guān)系是：EP=-2EK，E=EK+EP=-EK。（類似于衛(wèi)星

模型）

由高能級到低能級時，動能增加，勢能降低，且勢能的降低量是動能增加量的2倍，故總能

量（負(fù)值）〃T￡TE"&JpIrT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)象開始衰變（用電磁場研究）:

2.各種放射線的性質(zhì)比較

種類本電荷加）頗(c)電離貫穿性

質(zhì)性

a射線氮核4+20.1最強(qiáng)最弱，紙能擋住

B射線電子1/1840-10.99較強(qiáng)較強(qiáng)，穿幾mm鋁

板

丫射線光子001最弱最強(qiáng)，穿幾cm鉛版

三種射線在勻強(qiáng)磁場、勻強(qiáng)電場、正交電場和磁場中的偏轉(zhuǎn)情況比較：

四種核反應(yīng)類型（衰變，人工核轉(zhuǎn)變，重核裂變，輕核驟變）

⑴衰變：a衰變：%u-^T亞凡（實(shí)質(zhì)：核內(nèi)2：H+2：L：HC）C衰變形成外切（同方向旋）,

B衰變：22Th-2；汴&+為（實(shí)質(zhì)：核內(nèi)的中子轉(zhuǎn)變成了質(zhì)子和中子

:nf：H+_；e）B衰變形成內(nèi)切（相反方向旋），且大圓為a、B粒子

徑跡。

+B衰變：Si+；e（核內(nèi):Hf；n+：e）

y衰變：原子核處于較高能級，輻射光子后躍遷到低能級。

⑵人工轉(zhuǎn)變：

=N+；He-]0+；H（發(fā)現(xiàn)質(zhì)子的核反應(yīng)）（盧瑟福）用a粒子轟擊氮核，并預(yù)言中子的存

在

:Be+；He-[C+；n（發(fā)現(xiàn)中子的核反應(yīng)）（查德域克）針產(chǎn)生的a射線轟擊鉞

j；Al+；He-；；P+；nPf：：Si+：e（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）a粒子轟擊鋁箔

⑶重核的裂變：啜Ba+；；Kr+3；n

在一定條件下（超過臨界體積），裂變反應(yīng)會連續(xù)不斷地進(jìn)行下去，這就是鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。

⑷輕核的聚變：；H+：Hf：He+：n（需要幾百萬度高溫，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。）

核能計(jì)算方法有三*①由&&=Amc2（A/n單位為“植”）計(jì)算：

②由△E=93L5△加（△/?單位為）計(jì)算；③借助動量守恒和能量守恒計(jì)算。

2.半衰期

放射性元素的原子核有半數(shù)發(fā)生衰變所需的時間叫半衰期。（對大量原子核的統(tǒng)計(jì)規(guī)律）

計(jì)算式為：乂=乂（;）%表示核的個數(shù)，此式也可以演變成見■性（；,或％

式中m表示放射性物質(zhì)的質(zhì)量，n表示單位時間內(nèi)放出的射線粒子數(shù)。以上各式左邊的量

都表示時間，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

⑴利用其射線：a射線電離性強(qiáng)，用于使空氣電離，將靜電泄出，從而消除有害岸電。丫射線貫

穿性強(qiáng)，可用于金屬探傷，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。

⑵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型，研究生物大分子

結(jié)構(gòu)及其功能。

⑶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。可制成各種形狀，強(qiáng)度容易控制）。

高考對本章的考查：以a粒子散射實(shí)驗(yàn)、原子光譜為實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)的盧瑟福原子核式結(jié)構(gòu)學(xué)說

和玻爾原子理論，各種核變化和與之相關(guān)的核反應(yīng)方程、核能計(jì)算等。

盧瑟福根據(jù)a粒子散射實(shí)驗(yàn)提出了原子的核式結(jié)構(gòu)學(xué)說，玻爾把量子說引入到核式結(jié)構(gòu)

模型之中，建立了以下三個假說為主要內(nèi)容的玻爾理論.認(rèn)識原子核的結(jié)構(gòu)是從發(fā)現(xiàn)天然放射

現(xiàn)象開始的，發(fā)現(xiàn)質(zhì)子的核反應(yīng)是認(rèn)識原子核結(jié)構(gòu)的突破點(diǎn).裂變和聚變是獲取核能的兩個重

要途徑.裂變和聚變過程中釋放的能量符合愛因斯坦質(zhì)能方程。在核反應(yīng)中遵循電荷數(shù)守恒

和質(zhì)量數(shù)守恒，在微觀世界中動量守恒定律同樣適用。

重要的物理現(xiàn)象或史實(shí)跟相應(yīng)的科學(xué)家

伽利略揭示了力與運(yùn)動的關(guān)系，想實(shí)愛因斯坦（德光電效應(yīng)規(guī)律、提出了光子說：

驗(yàn)法指出在水平面上運(yùn)動的美）圓滿解釋了光電效應(yīng)現(xiàn)象，質(zhì)

物體若沒有摩擦:將保持這個光電效應(yīng)能方程；狹義相對論指出經(jīng)典

速度一直運(yùn)動下去，論證重物力學(xué)不適用于微觀粒子和高速

體不會比輕物體下落得快；運(yùn)動物體；相對論

單擺的等時性

法拉第（英）首先用電場線描述電場；研盧瑟福（英）a粒子散射實(shí)驗(yàn)并提出原子的

究電磁感應(yīng)（磁生電）現(xiàn)象，

核式結(jié)構(gòu)模型；a粒子轟擊氮

電磁感應(yīng)定律：磁場產(chǎn)生電

核，第一次實(shí)現(xiàn)了原子核的人

流的條件和規(guī)律

工轉(zhuǎn)變，發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子，并預(yù)言

中子存在

卡文迪許利用卡文迪許扭秤首測萬惠更斯（荷蘭）單擺的周期公式；光的波動說

（英）有引力恒量

庫侖（法）庫侖定律；利用庫侖扭秤測玻爾（丹麥）關(guān)于原子模型的三個假設(shè)，圓

定靜電力常量滿解釋氫光譜

安培（法）分子電流假說、電流間的相查德威克（英）a粒子轟擊鉞核時發(fā)現(xiàn)中子，

互作用規(guī)律（左右手定則）

由此人們認(rèn)識到原子核的組成

奧斯特（丹發(fā)現(xiàn)電流的磁效應(yīng)（電流周貝克勒爾（法）天然放射性的發(fā)現(xiàn)，說明原子

麥）闈存在磁場）核也力.復(fù)雜的內(nèi)部結(jié)構(gòu)

牛頓（英）牛頓三定律和萬有引力定托馬斯?揚(yáng)光的雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，證實(shí)光具

律，光的色散，牛頓環(huán)、光（英）有波動性

的微粒說

楞次（俄）楞次定律：確定感應(yīng)電流方布朗（英）懸浮在水中的花粉微粒不停地

向的定律做無規(guī)則運(yùn)動的現(xiàn)象一一布朗

運(yùn)動

麥克斯韋建立了電磁場理論；光的電皮埃爾居里發(fā)現(xiàn)放射性元素針、鐳

（英）磁說，預(yù)言了電磁波的存（法）

在O和瑪麗居里

（法）

赫茲（德）用實(shí)驗(yàn)證實(shí)了電磁波的存約里奧居里發(fā)現(xiàn)人工放射性同位素

在，發(fā)現(xiàn)并證實(shí)了電磁波，（法）和伊麗芙

并測定了電磁波的傳播速居里（法）

度等于光速

湯姆生（英）利用陰極射線管發(fā)現(xiàn)電子，普朗克（德）解釋物體熱輻射規(guī)律提出電磁

說明原子可分，有復(fù)雜內(nèi)部波的發(fā)射和吸收不是連續(xù)的，

結(jié)構(gòu)，并提出原子的棗糕模而是一份一份的，把物理學(xué)帶

里進(jìn)了量子世界：

密立根電子電量的測定亨利發(fā)現(xiàn)自感現(xiàn)象

開普勒（德）開普勒三定律倫琴（德）發(fā)現(xiàn)X射線（倫琴射線）

多普勒效應(yīng)由于波源和觀察者之間有康普頓效應(yīng)石墨中的電子對X射線的散射

（奧地利）相對運(yùn)動，使觀察者感到頻現(xiàn)象

率發(fā)生變化的現(xiàn)象一一多

普勒效應(yīng)。

歐姆（德）歐姆定律德布羅意（法）預(yù)言了實(shí)物粒子的波動性

斯涅耳（荷入射角與折射角之間的規(guī)富蘭克林過風(fēng)箏實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證閃電是電的一

蘭）律----折射定律種形式，把天電與地電統(tǒng)一起

來，并發(fā)明避雷針

洛侖茲（荷提出運(yùn)動電荷產(chǎn)生了磁場昂尼斯大多數(shù)金屬在溫度降到某一值

蘭）和磁場對運(yùn)動電荷有作用時，都會出現(xiàn)電阻突然降為零

力（洛侖茲力）的觀點(diǎn)的現(xiàn)象一一超導(dǎo)現(xiàn)象

泊松（法）用波動理論推理到光的圓焦耳一楞次先后各自獨(dú)立發(fā)現(xiàn)電流通過導(dǎo)

板衍射一泊松亮斑定律休時產(chǎn)生熱效應(yīng)的規(guī)律

機(jī)械振動、機(jī)械波：

基本的概念，簡諧運(yùn)動中的力學(xué)運(yùn)動學(xué)條件及位移，回復(fù)力，振幅，周期，頻率及在一次全

振動過程中各物理量的變化規(guī)律。

簡諧振動：回復(fù)力：F=-KX加速度：a=-KX/m

單擺：T=2區(qū)（與擺球質(zhì)量，振幅無關(guān)）*彈簧振子T=2

%

等效擺長、等效的重力加速度影響重力加速度有：W

①緯度，離地面高度w

②在不同星球上不同，與萬有引力圓周運(yùn)動規(guī)律（或其它運(yùn)動規(guī)律）結(jié)合考查

③系統(tǒng)的狀態(tài)（超、失重情況）

④所處的物理環(huán)境有關(guān)，有電磁場時的情況

⑤靜止于平衡位置時等于擺線張力與球質(zhì)量的比值

注意等效單搓（即是受力環(huán)境與單擺的情況相同）

4/L

=>g=-r—應(yīng)用：Ti=2兀

T2

沿光滑弦cda卜,滑時間t|=toa=2R=&iR

沿cde圓弧下滑t2或弧中點(diǎn)下滑t3：..T比R兀R

2"，=4=4Vg

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)：傳播的是振動形式和能量，介質(zhì)的各質(zhì)點(diǎn)只在平衡位置附近振動并不隨波遷移。

①各質(zhì)點(diǎn)都作受迫振動，②起振方向與振源的起振方向相同，③離源近的點(diǎn)先振動，

④沒波傳播方向上兩點(diǎn)的起振時間差=波在這段距西內(nèi)傳播的時間⑤波源振幾個周期波就

向外傳幾個波長

波長的說法：①兩個相鄰的在振動過程中對平衡位置“位移”總相等的質(zhì)點(diǎn)間的距禹

②一個周期內(nèi)波傳播的距離③兩相鄰的波峰（或谷）間的距離

④過波上任意一個振動點(diǎn)作橫軸平行線，該點(diǎn)與平行線和波的圖象的第二個交點(diǎn)之間的距離

為一個波長

波從一種介質(zhì)傳播到另一種介質(zhì),頻率不改變，波長、波速、頻率的關(guān)系：V=Af=彳（適用

于一切波）

波速與振動速度的區(qū)別波動與振動的區(qū)別：

研究的對象：振動是一個點(diǎn)隨時間的變化規(guī)律，波動是大量點(diǎn)在同一時刻的群體表現(xiàn)，

圖象特點(diǎn)和意義聯(lián)系：

波的傳播方向=質(zhì)點(diǎn)的振動方向（同側(cè)法、帶動法、上下波法、平移法）

磁場能t-磁感線密度ff磁感強(qiáng)度Bf一線圈中電流it

（2）電磁振蕩的產(chǎn)生過程