高中近代物理知识点

Question

如题所述

Answer 1

近代物理知识总结
一、黑体辐射（了解）与能量子
1.一切物体都在辐射电磁波，这种辐射与物体的温度有关，叫热辐射。
2.黑体：某种物体能够完全吸收入射的各种波长的电磁波而不发生反射，这种物体叫黑体。
3．黑体辐射的实验规律
①一般材料的物体，辐射的电磁波除与温度有关外，还与材料的种类及表面状况有关．
②黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关．
a．随着温度的升高，各种波长的辐射强度都增加．
b．随着温度的升高，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动．
4．★★★ 普朗克能量子：带电微粒辐射或者吸收能量时，只能辐射或吸收某个最小能量值的整数倍．即能量的辐射或者吸收只能是一份一份的．这个不可再分的最小能量值ε叫做能量子．能量子的大小：ε＝hν，其中ν是电磁波的频率，h称为普朗克常量．
爱因斯坦光子说：空间传播的光本身就是一份一份的，每一份能量子

叫做一个光子．光子的能量为ε＝hν。
二、光电效应规律
(1)每种金属都有一个极限频率．
(2) 光电流的强度与入射光的强度成正比．
(3)光照射到金属表面时，光电子的发射几乎是瞬时的．
(4) 光子的最大初动能与入射光的强度无关，随入射光的频率增大而增大．
理解：（1）光照强度（单色光） 光子数 光电子数 饱和光电流
（2）光子频率ν 光子能量 ε＝hν
爱因斯坦光电效应方程（密立根验证） Ek＝hν－W0
遏制电压 Uce=Ek
三、光的波粒二象性与物质波
1．光的干涉、衍射、偏振现象证明光具有波动性．光电效应（光子有能量）康普顿效应（光子有动量和能量）说明光具有粒子性．
光的本性：光既具有波动性，又具有粒子性，称为光的波粒二象性．
2．光波是概率波．大量的、频率低的粒子波动性明显（注意有粒子性，只是不明显）
3. 德布罗意物质波（电子衍射证实）:任何一个运动着的物体，小到微观粒子大到宏观物体都有一种波与它对应，其波长λ＝，p为运动物体的动量，h为普朗克常量. ()
原子结构
1.英国物理学家汤姆孙根据阴极射线在电场和磁场中的偏转情况，判定其为电子，并求出了电子的比荷。密立根通过油滴实验测出了电子电荷，并发现电荷是量子化的。

2．卢瑟福α粒子散射实验：说明原子具有核式结构。
绝大多数α粒子穿过金箔后，基本上仍沿原来的方向前进，但少数α粒子发生了大角度偏转，极少数α粒子的偏转超过了90°，有的甚至被撞了回来。．
3．卢瑟福提出原子核式结构模型
二、玻尔原子结构假说（是科学假说、类似还有安培分子电流假说）
1．定态（能量量子化）2．轨道量子化3．跃迁条件：
4．氢原子的能级公式：En＝E1(n＝1,2,3，…)，其中E1为基态能量

5. 对原子跃迁和电离理解：
跃迁：原子从低能级（高能级）E初向高能级（低能级）E末跃迁，只吸收（辐射）hν＝E末－E初的能级差能量光子．可以吸收EkE末－E初的能级差能量的电子。
基态电离：基态的氢原子吸收大于等于13.6eV能量的光子或电子后使氢原子电离。
6.一个处于量子数为n的激发态的氢原子，最多可以辐射n-1中不同频率的光子，一群处于量子数为n的激发态的氢原子，最多可以辐射种不同频率的光子。
7.氢原子的能量(类比天体模型)：E总=EK+EP，当轨道半径减小时，库仑引力做正功，原子的电势能减小，电子动能增大，原子总能量减小．反之，轨道半径增大时，原子电势能增大，电子动能减小，原子总能量增大．
8.波尔模型的局限：成功之处为将量子观点引入原子领域，提出定态和跃迁。不足之处为保留了经典粒子的观念，仍把电子的运动看做经典力学描述下的轨道运动。
原子核部分
1.法国物理学家贝克勒尔发现天然放射现象，说明原子核还具有复杂的结构．
居里夫妇发现放射性元素钋（Po）和镭(Ra)。
2．原子核由中子和质子组成，质子和中子统称为核子．
X元素原子核的符号为X，其中A表示质量数，Z表示核电荷数．
种类
组成
电荷量
质量
贯穿本领
电离
α射线

2e
4mp
最弱
很强
β射线

－e

较强
较弱
γ射线
光子（电磁波）
0
静止质量为零
最强
很弱
3.原子核放出α粒子或β粒子，变成另一种原子核的变化称为原子核的衰变．
α衰变： X→Y＋He α衰变的实质：2H＋2n→He
β衰变： X→Y＋e β衰变的实质：1

n → 0

e+1

H
γ射线是α或β衰变后产生的新核能级跃迁辐射出来。
4．半衰期：放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间．
①半衰期概念适用于大量核衰变（少数个别的核衰变时，谈半衰期无意义）
②半衰期由核的性质来决定，与该元素的物理性质（状态、压强、温度、密度等）
化学性质或存在形式均无关
③N=N0（1／2）t／τ ，m=m0（1／2）t／τ ， I=I0（1／2）t／τ
I——单位时间内衰变的次数 ，τ——半衰期
N0、m0、I0为最初量，N、m、I为t时间后剩下未衰变量
衰变次数的方法：先由质量数的改变确定α衰变的次数，然后再确定β衰变的次数
5．核力：组成原子核的核子之间有很强的相互作用力，使核子能克服库仑力而紧密地结合在一起，这种力称为核力．其特点为：
(1)核力是强相互作用的一种表现，在原子核的尺度内，核力比库仑力大得多．
(2)核力是短程力，作用范围在1.5×10－15 m之内．
(3)每个核子只跟相邻的核子发生核力作用，这种性质称为核力的饱和性．
6．原子核是核子结合在一起构成的，要把它们分开，需要能量，叫原子核的结合能．结合能与核子数之比称比结合能，比结合能越大，原子核中核子结合越牢固，原子核越稳定
7．质量亏损：原子核的质量小于组成它的核子的质量之和，这个现象叫做质量亏损．
8.中等大小的核的比结合能最大（平均每个核子的质量亏损最大），这些核最稳当。
9．爱因斯坦质能方程为E=mc2，若核反应中的质量亏损为Δm，释放的核能ΔE=Δm c2.
10．重核裂变和轻核聚变过程中都有质量亏损，释放出核能。
11．慢化剂：石墨、重水、轻水（普通水）。镉棒（控制棒）控制链式反应的速度。
12.氢弹、太阳内部发生的是热核反应（聚变）。原子弹、核电站等（重核裂变）
13放射性同位素及其应用和防护
(1)工业部门使用射线测厚度——利用γ射线的穿透特性；
(2)烟雾报警器的使用——利用射线的电离作用，增加烟雾导电离子浓度；
(3)农业应用—— γ射线使种子的遗传基因发生变异，杀死腐败细菌、抑制发芽等；
(4)做示踪原子——利用放射性同位素与非放射性同位素有相同的化学性质．

Answer 2

一、光的粒子性
1、光电效应
（1）光电效应：在光（包括不可见光）的照射下，从物体发射出电子的现象称为光电效应。

（2）光电效应的实验规律：
装置：

①任何一种金属都有一个极限频率，入射光的频率必须大于这个极限频率才能发生光电效应，低于极限频率的光不能发生光电效应。
②光电子的最大初动能与入射光的强度无关，光随入射光频率的增大而增大。
③大于极限频率的光照射金属时，光电流强度（反映单位时间发射出的光电子数的多少），与入射光强度成正比。
④ 金属受到光照，光电子的发射一般不超过10－9秒。
2、波动说在光电效应上遇到的困难
波动说认为：光的能量即光的强度是由光波的振幅决定的与光的频率无关。所以波动说对解释上述实验规律中的①②④条都遇到困难
3、光子说
（1）量子论：1900年德国物理学家普郎克提出：电磁波的发射和吸收是不连续的，而是一份一份的，每一份电磁波的能量E=hv
（2）光子论：1905年受因斯坦提出：空间传播的光也是不连续的，而是一份一份的，每一份称为一个光子，光子具有的能量与光的频率成正比。
即：E=hv ，其中h为普郎克恒量 h=6.63×10－34J·s
（3）光电效应方程 Ek=hv-W
4、光子论对光电效应的解释
金属中的自由电子，获得光子后其动能增大，当功能大于脱出功时，电子即可脱离金属表面，入射光的频率越大，光子能量越大，电子获得的能量才能越大，飞出时最大初功能也越大。
二、波粒二象性
1、光的干涉和衍射现象，说明光具有波动性，光电效应，说明光具有粒子性，所以光具有波粒二象性。
2、个别粒子显示出粒子性，大量光子显示出波动性，频率越低波动性越显著，频率越高粒子性越显著
3、光的波动性和粒子性与经典波和经典粒子的概念不同
（1）光波是几率波，明条纹是光子到达几率较大，暗条纹是光子达几率较小，这与经典波的振动叠加原理有所不同
（2）光的粒了性是指光的能量不连续性，能量是一份一份的光子，没有一定的形状，也不占有一定空间，这与经典粒子概念有所不同
原子和原子核
一、原子结构：
1、电子的发现和汤姆生的原子模型：
（1）电子的发现：
1897年英国物理学家汤姆生，对阴极射线进行了一系列的研究，从而发现了电子。
电子的发现表明：原子存在精细结构，还可以再分，从而打破了原子不可再分的观念。
（2）汤姆生的原子模型：

1903年汤姆生设想原子是一个带电小球，它的正电荷均匀分布在整个球体内，而带负电的电子镶嵌在正电荷中。
2、粒子散射实验和原子核结构模型
（1）粒子散射实验：1909年，卢瑟福及助手盖革托马斯顿完成.
①装置：
② 现象：
a. 绝大多数粒子穿过金箔后，仍沿原来方向运动，不发生偏转。
b. 有少数粒子发生较大角度的偏转
c. 有极少数粒子的偏转角超过了90度，有的几乎达到180度，即被反向弹回。
（2）原子的核式结构模型：
由于粒子的质量是电子质量的七千多倍，所以电子不会使粒子运动方向发生明显的改变，只有原子中的正电荷才有可能对粒子的运动产生明显的影响。如果正电荷在原子中的分布，像汤姆生模型那模均匀分布，穿过金箔的粒了所受正电荷的作用力在各方向平衡，粒了运动将不发生明显改变。散射实验现象证明，原子中正电荷不是均匀分布在原子中的。
1911年，卢瑟福通过对粒子散射实验的分析计算提出原子核式结构模型：在原子中心存在一个很小的核，称为原子核，原子核集中了原子所有正电荷和几乎全部的质量，带负电荷的电子在核外空间绕核旋转。
原子核半径小于10-14m，原子轨道半径约10-10m。
3、玻尔的原子模型
（1）原子核式结构模型与经典电磁理论的矛盾（两方面）
a. 电子绕核作圆周运动是加速运动，按照经典理论，加速运动的电荷，要不断地向周围发射电磁波，电子的能量就要不断减少，最后电子要落到原子核上，这与原子通常是稳定的事实相矛盾。
b. 电子绕核旋转时辐射电磁波的频率应等于电子绕核旋转的频率，随着旋转轨道的连续变小，电子辐射的电磁波的频率也应是连续变化，因此按照这种推理原子光谱应是连续光谱，这种原子光谱是线状光谱事实相矛盾。
（2）玻尔理论
上述两个矛盾说明，经典电磁理论已不适用原子系统，玻尔从光谱学成就得到启发，利用普朗克的能量量了化的概念，提了三个假设：
①定态假设：原子只能处于一系列不连续的能量状态中，在这些状态中原子是稳定的，电子虽然做加速运动，但并不向外在辐射能量，这些状态叫定态。
②跃迁假设：原子从一个定态（设能量为E2）跃迁到另一定态（设能量为E1）时，它辐射成吸收一定频率的光子，光子的能量由这两个定态的能量差决定，即 hv=E2-E1
③轨道量子化假设，原子的不同能量状态，跟电子不同的运行轨道相对应。原子的能量不连续因而电子可能轨道的分布也是不连续的。即轨道半径跟电子动量mv的乘积等于h/2的整数倍，即：轨道半径跟电了动量mv的乘积等于h/的整数倍，即n为正整数，称量数数
（3）玻尔的氢子模型：
①氢原子的能级公式和轨道半径公式：玻尔在三条假设基础上，利用经典电磁理论和牛顿力学，计算出氢原子核外电子的各条可能轨道的半径，以及电子在各条轨道上运行时原子的能量，（包括电子的动能和原子的热能。）
氢原子中电子在第几条可能轨道上运动时，氢原子的能量En，和电子轨道半径rn分别为：
其中E1、r1为离核最近的第一条轨道（即n=1）的氢原子能量和轨道半径。即：E1=－13.6ev, r1=0.53×10-10m(以电子距原子核无穷远时电势能为零计算)
②氢原子的能级图：氢原子的各个定态的能量值，叫氢原子的能级。按能量的大小用图开像的表示出来即能级图。

其中n=1的定态称为基态。n=2以上的定态，称为激发态。
二、原子核
1、天然放射现象
（1）天然放射现象的发现：1896年法国物理学，贝克勒耳发现铀或铀矿石能放射出某种人眼看不见的射线。这种射线可穿透黑纸而使照相底片感光。
放射性：物质能发射出上述射线的性质称放射性
放射性元素：具有放射性的元素称放射性元素
天然放射现象：某种元素白发地放射射线的现象，叫天然放射现象
天然放射现象：表明原子核存在精细结构，是可以再分的