高中物理選修3-5知識點整理

1、精選優(yōu)質文檔-傾情為你奉上四、普朗克量子假說 黑體和黑體輻射 一、量子論1.創(chuàng)立標志：1900年普朗克在德國的物理年刊上發(fā)表論正常光譜能量分布定律的論文，標志著量子論的誕生。2.量子論的主要內容：普朗克認為物質的輻射能量并不是無限可分的，其最小的、不可分的能量單元即“能量子”或稱“量子”，也就是說組成能量的單元是量子。物質的輻射能量不是連續(xù)的，而是以量子的整數(shù)倍跳躍式變化的。3.量子論的發(fā)展1905年，愛因斯坦獎量子概念推廣到光的傳播中，提出了光量子論。1913年，英國物理學家玻爾把量子概念推廣到原子內部的能量狀態(tài)，提出了一種量子化的原子結構模型，豐富了量子論。到1925年左右，量子力學最終建

2、立。二、黑體和黑體輻射1熱輻射現(xiàn)象任何物體在任何溫度下都要發(fā)射各種波長的電磁波，并且其輻射能量的大小及輻射能量按波長的分布都與溫度有關。這種由于物質中的分子、原子受到熱激發(fā)而發(fā)射電磁波的現(xiàn)象稱為熱輻射。.物體在任何溫度下都會輻射能量。.物體既會輻射能量，也會吸收能量。物體在某個頻率范圍內發(fā)射電磁波能力越大，則它吸收該頻率范圍內電磁波能力也越大。輻射和吸收的能量恰相等時稱為熱平衡。此時溫度恒定不變。實驗表明：物體輻射能多少決定于物體的溫度（T）、輻射的波長、時間的長短和發(fā)射的面積。2.黑體物體具有向四周輻射能量的本領，又有吸收外界輻射來的能量的本領。黑體是指在任何溫度下，全部吸收任何波長的輻射的

3、物體。3實驗規(guī)律：1）隨著溫度的升高，黑體的輻射強度都有增加；2）隨著溫度的升高，輻射強度的極大值向波長較短方向移動。五、光電效應 1、光電效應光電效應在光（包括不可見光）的照射下，從物體發(fā)射出電子的現(xiàn)象稱為光電效應。光電效應的實驗規(guī)律：裝置：如右圖。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發(fā)生光電效應，低于極限頻率的光不能發(fā)生光電效應。光電子的最大初動能與入射光的強度無關，光隨入射光頻率的增大而增大。大于極限頻率的光照射金屬時，光電流強度（反映單位時間發(fā)射出的光電子數(shù)的多少），與入射光強度成正比。 金屬受到光照，光電子的發(fā)射一般不超過109秒。2、波動說在光電效應上

4、遇到的困難波動說認為：光的能量即光的強度是由光波的振幅決定的與光的頻率無關。所以波動說對解釋上述實驗規(guī)律中的條都遇到困難3、光子說量子論：1900年德國物理學家普朗克提出：電磁波的發(fā)射和吸收是不連續(xù)的，而是一份一份的，每一份電磁波的能量.光子論：1905年愛因斯坦提出：空間傳播的光也是不連續(xù)的，而是一份一份的，每一份稱為一個光子，光子具有的能量與光的頻率成正比。即：. 其中是電磁波的頻率，h為普朗克恒量：h=6.63×10344、光子論對光電效應的解釋金屬中的自由電子，獲得光子后其動能增大，當功能大于脫出功時，電子即可脫離金屬表面，入射光的頻率越大，光子能量越大，電子獲得的能量才能越

5、大，飛出時最大初功能也越大。5光電效應方程：Ek 是光電子的最大初動能，當Ek =0 時，nc為極限頻率，nc=.六、光的波粒二象性 物質波 光既表現(xiàn)出波動性，又表現(xiàn)出粒子性大量光子表現(xiàn)出的波動性強，少量光子表現(xiàn)出的粒子性強；頻率高的光子表現(xiàn)出的粒子性強，頻率低的光子表現(xiàn)出的波動性強實物粒子也具有波動性，這種波稱為德布羅意波，也叫物質波。滿則下列關系：從光子的概念上看，光波是一種概率波.七、原子核式結構模型 1、電子的發(fā)現(xiàn)和湯姆生的原子模型：電子的發(fā)現(xiàn)：1897年英國物理學家湯姆生，對陰極射線進行了一系列研究，從而發(fā)現(xiàn)了電子。電子的發(fā)現(xiàn)表明：原子存在精細結構，從而打破了原子不可再分的觀念。湯姆

6、生的原子模型：1903年湯姆生設想原子是一個帶電小球，它的正電荷均勻分布在整個球體內，而帶負電的電子鑲嵌在正電荷中。2、粒子散射實驗和原子核結構模型粒子散射實驗：1909年，盧瑟福及助手蓋革和馬斯頓完成的.裝置：如右圖?，F(xiàn)象：a. 絕大多數(shù)粒子穿過金箔后，仍沿原來方向運動，不發(fā)生偏轉。b. 有少數(shù)粒子發(fā)生較大角度的偏轉c. 有極少數(shù)粒子的偏轉角超過了90°，有的幾乎達到180°，即被反向彈回。原子的核式結構模型：由于粒子的質量是電子質量的七千多倍，所以電子不會使粒子運動方向發(fā)生明顯的改變，只有原子中的正電荷才有可能對粒子的運動產生明顯的影響。如果正電荷在原子中的分布，像湯姆

7、生模型那模均勻分布，穿過金箔的粒了所受正電荷的作用力在各方向平衡，粒了運動將不發(fā)生明顯改變。散射實驗現(xiàn)象證明，原子中正電荷不是均勻分布在原子中的。1911年，盧瑟福通過對粒子散射實驗的分析計算提出原子核式結構模型：在原子中心存在一個很小的核，稱為原子核，原子核集中了原子所有正電荷和幾乎全部的質量，帶負電荷的電子在核外空間繞核旋轉。原子核半徑約為10-15m，原子軌道半徑約為10-10m。光譜觀察光譜的儀器，分光鏡 光譜的分類，產生和特征發(fā) 射 光 譜連 續(xù) 光 譜產 生特 征由熾熱的固體、液體和高壓氣體發(fā)光產生的由連續(xù)分布的，一切波長的光組成明 線 光 譜由稀薄氣體發(fā)光產生的由不連續(xù)的一些亮線

8、組成吸 收 光 譜高溫物體發(fā)出的白光，通過物質后某些波長的光被吸收而產生的在連續(xù)光譜的背景上，由一些不連續(xù)的暗線組成的光譜 光譜分析：一種元素，在高溫下發(fā)出一些特點波長的光，在低溫下，也吸收這些波長的光，所以把明線光波中的亮線和吸收光譜中的暗線都稱為該種元素的特征譜線，用來進行光譜分析。八、氫原子光譜 氫原子是最簡單的原子，其光譜也最簡單。1885年，巴耳末對當時已知的，在可見光區(qū)的14條譜線作了分析，發(fā)現(xiàn)這些譜線的波長可以用一個公式表示： n=3，4，5，式中R叫做里德伯常量，這個公式成為巴爾末公式。除了巴耳末系，后來發(fā)現(xiàn)的氫光譜在紅外和紫個光區(qū)的其它譜線也都滿足與巴耳末公式類似的關系式。

9、410.29397.12 434.17 486.27 656.47 nmH H H H H氫原子光譜是線狀譜，具有分立特征，用經典的電磁理論無法解釋。九、原子的能級 玻爾的原子模型原子核式結構模型與經典電磁理論的矛盾（兩方面）a電子繞核作圓周運動是加速運動，按照經典理論，加速運動的電荷，要不斷地向周圍發(fā)射電磁波，電子的能量就要不斷減少，最后電子要落到原子核上，這與原子通常是穩(wěn)定的事實相矛盾。b電子繞核旋轉時輻射電磁波的頻率應等于電子繞核旋轉的頻率，隨著旋轉軌道的連續(xù)變小，電子輻射的電磁波的頻率也應是連續(xù)變化，因此按照這種推理原子光譜應是連續(xù)光譜，這種原子光譜是線狀光譜事實相矛盾。玻爾理論上述兩

10、個矛盾說明，經典電磁理論已不適用原子系統(tǒng)，玻爾從光譜學成就得到啟發(fā)，利用普朗克的能量量了化的概念，提了三個假設：定態(tài)假設：原子只能處于一系列不連續(xù)的能量狀態(tài)中，在這些狀態(tài)中原子是穩(wěn)定的，電子雖然做加速運動，但并不向外在輻射能量，這些狀態(tài)叫定態(tài)。躍遷假設：原子從一個定態(tài)（設能量為Em）躍遷到另一定態(tài)（設能量為En）時，它輻射成吸收一定頻率的光子，光子的能量由這兩個定態(tài)的能量差決定，即 hv=EmEn軌道量子化假設，原子的不同能量狀態(tài)，跟電子不同的運行軌道相對應。原子的能量不連續(xù)因而電子可能軌道的分布也是不連續(xù)的。玻爾的氫子模型：氫原子的能級公式和軌道半徑公式：玻爾在三條假設基礎上，利用經典電磁理

11、論和牛頓力學，計算出氫原子核外電子的各條可能軌道的半徑，以及電子在各條軌道上運行時原子的能量，（包括電子的動能和原子的熱能。）氫原子的能級圖：氫原子的各個定態(tài)的能量值，叫氫原子的能級。按能量的大小用圖開像的表示出來即能級圖。其中n=1的定態(tài)稱為基態(tài)。n=2以上的定態(tài)，稱為激發(fā)態(tài)。十、原子核的組成 原子核1、天然放射現(xiàn)象天然放射現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)：1896年法國物理學，貝克勒耳發(fā)現(xiàn)鈾或鈾礦石能放射出某種人眼看不見的射線。這種射線可穿透黑紙而使照相底片感光。放射性：物質能發(fā)射出上述射線的性質稱放射性放射性元素：具有放射性的元素稱放射性元素天然放射現(xiàn)象：某種元素自發(fā)地放射射線的現(xiàn)象，叫天然放射現(xiàn)象。這表明原

12、子核存在精細結構，是可以再分的。放射線的成份和性質：用電場和磁場來研究放射性元素射出的射線，在電場中軌跡，如：圖1射 線 種 類射 線 組 成性 質電 離 作 用貫 穿 能 力射線氦核組成的粒子流很 強很 弱射線高速電子流較 強較 強射線高頻光子很 弱很 強2、原子核的組成原子核的組成：原子核是由質子和中子組成，質子和中子統(tǒng)稱為核子在原子核中有：質子數(shù)等于電荷數(shù)、核子數(shù)等于質量數(shù)、中子數(shù)等于質量數(shù)減電荷數(shù)十一、原子核的衰變 半衰期 衰變：原子核由于放出某種粒子而轉變成新核的變化稱為衰變在原子核的衰變過程中，電荷數(shù)和質量數(shù)守恒衰 變 類 型衰 變 方 程衰 變 規(guī) 律 衰 變新 核 衰 變新 核

13、 在衰變中新核質子數(shù)多一個，而質量數(shù)不變是由于反映中有一個中子變?yōu)橐粋€質子和一個電子，即：.輻射伴隨著衰變和衰變產生，這時放射性物質發(fā)出的射線中就會同時具有、和三種射線。半衰期：放射性元素的原子核的半數(shù)發(fā)生衰變所需要的時間，稱該元素的半衰期。放射性元素衰變的快慢是由核內部自身因素決定的，跟原子所處的化學狀態(tài)和外部條件沒有關系。十二、放射性的應用與防護 放射性同位素 放射性同位素：有些同位素具有放射性，叫做放射性同位素同位素：具有相同的質子和不同中子數(shù)的原子互稱同位素，放射性同位素：具有放射性的同位素叫放射性同位素。正電子的發(fā)現(xiàn)：用粒子轟擊鋁時，發(fā)生核反應。1934年，約里奧居里夫婦發(fā)現(xiàn)經過粒子

14、轟擊的鋁片中含有放射性磷，即：反應生成物P是磷的一種同位素，自然界沒有天然的，它是通過核反應生成的人工放射性同位素。與天然的放射性物質相比，人造放射性同位素：1、放射強度容易控制2、可以制成各種需要的形狀3、半衰期更短4、放射性廢料容易處理放射性同位素的應用：利用它的射線A、由于射線貫穿本領強，可以用來射線檢查金屬內部有沒有砂眼或裂紋，所用的設備叫射線探傷儀B、利用射線的穿透本領與物質厚度密度的關系，來檢查各種產品的厚度和密封容器中液體的高度等，從而實現(xiàn)自動控制C、利用射線使空氣電離而把空氣變成導電氣體，以消除化纖、紡織品上的靜電D、利用射線照射植物，引起植物變異而培育良種，也可以利用它殺菌、

15、治病等作為示蹤原子：用于工業(yè)、農業(yè)及生物研究等.棉花在結桃、開花的時候需要較多的磷肥，把磷肥噴在棉花葉子上，磷肥也能被吸收但是，什么時候的吸收率最高、磷在作物體內能存留多長時間、磷在作物體內的分布情況等，用通常的方法很難研究如果用磷的放射性同位素制成肥料噴在棉花葉面上，然后每隔一定時間用探測器測量棉株各部位的放射性強度，上面的問題就很容易解決放射性的防護：在核電站的核反應堆外層用厚厚的水泥來防止放射線的外泄用過的核廢料要放在很厚很厚的重金屬箱內，并埋在深海里在生活中要有防范意識，盡可能遠離放射源十三、核反應方程 1.熟記一些實驗事實的核反應方程式。盧瑟福用粒子轟擊氦核打出質子： 貝克勒耳和居里夫人發(fā)現(xiàn)天然放射現(xiàn)象：衰變： 衰變： 查德威克用粒子轟擊鈹核打出中子： 居里夫人發(fā)現(xiàn)正電子： 輕核聚變： 重核裂變：2.熟記一些粒子的符號 粒子（）、質子（）、中子（）、電子（）、氘核（）、氚核（）3.注意在核反應方程式中，質量數(shù)和電荷數(shù)是守恒的。處理有關核反應方程式的相關題目時，只要做到了以上幾點，即可順利解決問題。十四、重核裂變 核聚變 釋放核能的途徑裂變和聚變裂變反應：裂變：重核在一定條件下轉變成兩個中等質量的核的反應，叫做原子核的裂變反應。例如：鏈式