高中物理知识点总结：几何光学、物理光学、原子物理考点例

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1、高中物理知识点总结：几何光学、物理光学、原子物理考点例夯实基础知识几何光学以光的直线传播为基础，主要研究光在两个均匀介质分界面处的行为规律及其应用 。从知识要点可分为四方面：一是概念；二是规律；三为光学器件及其光路控制作用和成像；四是光学仪器及应用。（一）光的反射1、反射定律2、 平面镜：对光路控制作用；平面镜成像规律、光路图及观像视场。（二）光的折射1、折射定律2、 全反射、临界角。全反射棱镜（等腰直角棱镜）对光路控制作用。3、 色散。棱镜及其对光的偏折作用、现象及机理应用注意：1、解决平面镜成像问题时，要根据其成像的特点（物、像关于镜面对称），作出光路图再求解。平面镜转过角，反射光线转过2

2、2、 解决折射问题的关键是画好光路图，应用折射定律和几何关系求解。3、 研究像的观察范围时，要根据成像位置并应用折射或反射定律画出镜子或遮挡物边缘的光线的传播方向来确定观察范围。4、 无论光的直线传播，光的反射还是光的折射现象，光在传播过程中都遵循一个重要规律：即光路可逆。（三）光导纤维全反射的一个重要应用就是用于光导纤维（简称光纤）。光纤有内、外两层材料，其中内层是光密介质，外层是光疏介质。光在光纤中传播时，每次射到内、外两层材料的界面，都要求入射角大于临界角，从而发生全反射。这样使从一个端面入射的光，经过多次全反射能够没有损失地全部从另一个端面射出。（四）光的干涉光的干涉的条件是有两个振动

3、情况总是相同的波源，即相干波源。（相干波源的频率必须相同）。形成相干波源的方法有两种：（1）利用激光（因为激光发出的是单色性极好的光）。（2）设法将同一束光分为两束（这样两束光都来源于同一个光源，因此频率必然相等）。下面4个图分别是利用双缝、利用楔形薄膜、利用空气膜、利用平面镜形成相干光源的示意图。（五）干涉区域内产生的亮、暗纹1、亮纹：屏上某点到双缝的光程差等于波长的整数倍，即= n（ （相邻亮纹（暗纹）间的距离 。用此公式可以测定单色光的波长。用白光作双缝干涉实验时，由于白光内各种色光的波长不同，干涉条纹间距不同，所以屏的中央是白色亮纹，两边出现彩色条纹，各级彩色条纹都是红靠外，紫靠内。（

4、六）衍射注意关于衍射的表述一定要准确。（区分能否发生衍射和能否发生明显衍射）1、各种不同形状的障碍物都能使光发生衍射。2、 发生明显衍射的条件是：障碍物（或孔）的尺寸可以跟波长相比，甚至比波长还小。（七）光的电磁说1、麦克斯韦根据电磁波与光在真空中的传播速度相同，提出光在本质上是一种电磁波?D?D这就是光的电磁说，赫兹用实验证明了光的电磁说的正确性。2、 电磁波谱。波长从大到小排列顺序为：无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、射线。各种电磁波中，除可见光以外，相邻两个波段间都有重叠。各种电磁波的产生机理分别是：无线电波是振荡电路中自由电子的周期性运动产生的；红外线、可见光、紫外线是原子的外

5、层电子受到激发后产生的；伦琴射线是原子的内层电子受到激发后产生的；射线是原子核受到激发后产生的（伴随、衰变而产生）。3、 各种电磁波的产生、特性及应用。电磁波产生机理特性应用无线电波LC电路中的周期性振荡波动性强无线技术红外线原子的最外层电子受激发后产生的热作用显著，衍射性强加热、高空摄影、红外遥感可见光引起视觉产生色彩效应照明、摄影、光合作用紫外线化学、生理作用显著、能产生荧光效应日光灯、医疗上杀菌消毒、治疗皮肤病、软骨病等伦琴射线原子的内层电子受激发后产生的穿透本领很大医疗透视、工业探伤射线原子核受激发后产生的穿透本领最强探伤；电离作用；对生物组织的物理、化学作用；医疗上杀菌消毒；4、 实

6、验证明：物体辐射出的电磁波中辐射最强的波长m和物体温度mb（八）光的偏振1、光的偏振也证明了光是一种波，而且是横波。各种电磁波中电场E的方向、磁场 （九）光电效应1、在光的照射下物体发射电子的现象叫光电效应。（下图装置中，用弧光灯照射锌版，有电子从锌版表面飞出，使原来不带电的验电器带正电。）光效应中发射出来的电子叫光电子。0，只有0才能发生光电效应； 光电子的最大初动能与入射光的强度无关，只随入光的频率增大而增大； 当入射光的频率大于极限频率时，光电流的强度与入射光的强度成正比； 瞬时性（光电子的产生不超过109s）。3、 爱因斯坦的光子说。光是不连续的，是一份一份的，每一份叫做一个光子，光子

7、的能量 成正比：E=h4、 爱因斯坦光电效应方程：h W（W是逸出功，即从金属表面直接飞出的光电子克服正电荷引力所做的功。）（）康普顿效应在研究电子对X射线的散射时发现：有些散射波的波长比入射波的波长略大。康普顿认为这是因为光子不仅有能量，也具有动量。实验结果证明这个设想是正确的。因此康普顿效应也证明了光具有粒子性。（一）光的波粒二象性干涉、衍射和偏振以无可辩驳的事实表明光是一种波；光电效应和康普顿效应又用无可辩驳的事实表明光是一种粒子；因此现代物理学认为：光具有波粒二象性。（二）正确理解波粒二象性波粒二象性中所说的波是一种概率波，对大量光子才有意义。波粒二象性中所说的粒子，是指其不连续性，是

8、一份能量。1、个别光子的作用效果往往表现为粒子性；大量光子的作用效果往往表现为波动性。2、 高的光子容易表现出粒子性； 低的光子容易表现出波动性。3、 光在传播过程中往往表现出波动性；在与物质发生作用时往往表现为粒子性。4、 由光子的能量 表示式也可以看出，光的波动性和粒子性并不矛盾：表示粒子性的粒子能量和动量的计算式中都含有表示波的特征的物理量?D?D频率 和波长。由以上两式和波速公式c= 还可以得出：（三）由光的波粒二象性的思想推广到微观粒子和任何运动着的物体上去，得出物质波（德布罗意波）的概念：任何一个运动着的物体都有一种波与它对应，该波的波长=（四）天然放射现象原子序数大于83的所有天

9、然存在的元素的原子核都不稳定，能自发地变为别种元素的原子核 ，同时放出射线。1、三种射线的比较。?/p射线：氦原子核（ ；射线：高速电子流（射线：波长极短的电磁波，它的电离本领很弱，贯穿本领最强。2、 衰变规律。衰变：He衰变：Y3、 衰变快慢描述（半衰期）放射线元素的原子核有半数发生衰变需要的时间，半衰期与元素所处的物理、化学状态无关 。4、 原子核的人工转变、原子核的组成原子核的人工转变是原子核在其它粒子作用下转变成另一种原子核的变化。（1）质子的发现（卢瑟福） He H（2）中子的发现（查德威克） He（3）原子核的组成：由质子和中子组成。核电荷数质子数、质量数质子数 中子数。原子核反应

10、遵守质量数和电荷数守恒。（4）放射性同位素：人工放射性的发现：Al5、 核能、重核的裂变和轻核的聚变。?/p（1）核力、核能。质量亏损、爱因斯坦的质能方程。?/p（2）重核的裂变和轻核的聚变：二者是释放核能的二种方法。?/p（3）聚变产生的条件是：温度达到几百万度以上，所以聚变又叫热核反应。?/p6、 本章应将动量守恒、圆运动等知识与磁场力、核衰变规律综合起来，来进一步提高解决问题能力。7、 在认识核子结合为核、核分裂为核子过程中的质量变化、能量变化后，应将两个守恒定律与质能方程综合起来形成定量计算。（五）玻尔原子模型 能级1、定态假设：原子处于一系列不连续的能量状态中，在这些能量状态中的原子

11、是稳定的。2、 能级跃迁：原子从一状态跃迁到另一状态，要辐射（或吸收）一定频率的光子，即3、 轨道能量量子化：（1，2，3，）。4、 能级的概念：原子的各个定态的能量值，称为原子的能级。原子处于最低能级时，电子在离核最近的轨道上运动，这种状态称为基态。原子从低能级跃迁到高能级，要吸收能量，从高能级跃迁到低能级，要辐射能量，相应能量差为1、分类：发射光谱 线状谱和吸收光谱都属原子光谱，同种物质线状谱中的明线和吸收光谱中的暗线一一对应，都属原子的特征谱线。2、 观察：所用器材是光谱管和分光镜，熟记它的原理结构图。3、 光谱分析：可用明线谱也可用吸收光谱。（七）物质波：德布罗意波：粒子散射实验：结果

12、是绝大多数的 粒子没有偏转穿过，少数的 粒子发生大角度的偏转，极少数 粒子偏转角超过 ，个别甚至被弹回，由此可得结论：原子的中心有一个很小的核，原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里，带负电的电子在核外空间绕核旋转。（九）原子的放射现象1、天然放射现象：某些元素自发放射某些射线的现象称为天然放射现象，这些元素称为放射性元素。天然放射现象的发现，使人类认识到原子核内部具有复杂的结构。2、 三种射线的本质和特征：（1） 射线本质是约（2） 射线本质是高速的电子流，带负电，电离本领弱，贯穿能力强。（3）3、 放射性元素的衰变：放射性元素自发放出某种射线而变成新核的过程。（1）衰变规律：衰变：

13、（2）衰变方程：质量数和电荷数都守恒。（3）半衰期的概念：放射性元素有半数发生了衰变所用的时间，是描述衰变快慢的物理量。公式：4、 原子核的人工转变：（1）原子核是由质子和中子组成的，使核子结合在一起的力是核力。（2）中子、质子和正电子的发现。英国卢瑟福发现质子的核反应方程是：查德威克发现中子的核反应方程是：居里夫妇发现正电子的核反应方程是：1、质量亏损：核反应前后物质的质量之差称质量亏损。2、 爱因斯坦的质能方程：3、 核反应和核子结合为核时释放的能量：质量亏损为4、 核裂变和核聚变。（1）重核的裂变：重核俘获中子后，分裂为中等质量核的过程。为了使裂变的链式反应容易发生，最好利用纯铀（2）轻

14、核的聚变：轻核结合为质量较大的原子核的过程，轻核聚变又叫热核反应，它要温度达到几百万度以上才能发生反应。（二一）求核能的几种方法在重核的裂变、轻核的聚变、放射性衰变以及某些人工核反应中，都伴随着巨大的核能释放，如何计算这些核能呢？下边介绍几种方法，供同学们参考。1、直接用 计算，须注意的是，运用此公式时，质量亏损 为单位， 应取 粒子，已知铀核的质量为 ， 粒子的质量为解析：故2、 用 的能量进行计算运用此法时只须求出质量亏损 的单位必须用 ，然后把 代入即可求出核能。例2（89全国高考）中子的质量为 ，氘核的质量为解析：由于 ，故 必须注意，质量亏损指的是原子核的质量亏损而不是原子的质量亏损

15、，由于很多习题（包括课本上的练习题）都是用原子的质量或原子量来代替原子核的质量来计算质量亏损的，因此很多同学在解题过程中就错认为原子的质量就是原子核的质量而导致计算错误。实际上课本上的这种代替是由于电子的质量在相减中可以消去。若是在相减过程中电子的质量不能消去，则计算原子核的质量亏损时用原子质量减原子核（或核子）质量时，还须减去相应电子的质量才能得出正确的结果。当然，由于原子的质量与原子核的质量差别不大，如果题目交代了用原子的质量近似地代替原子核的质量，那我们也可以不考虑电子的质量。3、 根据每个核反应方程式中所标明的核能予以计算运用此法时，首先要找出参加反应的核的个数，这就要应用阿伏伽德罗常数 煤完全燃烧所释放的化学能？煤的燃烧值是 ，每一个铀核裂变时释放的核能约为 。解析：因一个铀核裂变所放出的能量 ， 铀235为 ，它所包含的铀核个数为 ，与此相当的热量为 ，故相当所燃烧的煤的质量为4、 由动量守恒，根据反应后部分粒子的速度或能量，求出整个反应所释放的能量。例4 已知静止的某核 射线）出速度为 的 粒子，写出核反应方程并求出释放的核能和 的关系。解析：设 是反冲核，核反应方程可写为 ，若每个核子的质子量为 ，则原子核的质量为 粒子的质量为 ，反冲核的质量为 。