2010年高考物理知识归纳教学资料（七）热、光、核物理、振动和波

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1、东北师大附中东北师大附中 2010 年高考物理知识归纳教学资料（七）年高考物理知识归纳教学资料（七）热、光、核热、光、核物理、振动和波物理、振动和波1、光学、光学：美国迈克耳逊用旋转棱镜法较准确的测出了光速，反射定律(物像关于镜面对称)；由偏折程度直接判断各色光的 n折射定律介空介 sinC90sin sinsinnovCi光学中的一个光学中的一个现现象一串象一串结论结论色散现象nv(波动性)衍射C临干涉间距 (粒子性)E光子光电效应红黄紫小大大小大 (明显)小 (不明显)容易难小大大小小 (不明显)大 (明显)小大难易结论：(1)折射率 n、 ；(2)全反射的临界角 C；(3)同一介质中的传

2、播速率v；(4)在平行玻璃块的侧移x(5)光的频率,频率大,粒子性明显.；(6)光子的能量 E=h则光子的能量越大。越容易产生光电效应现象(7)在真空中光的波长,波长大波动性显著；(8)在相同的情况下，双缝干涉条纹间距 x 越来越窄 (9)在相同的情况下，衍射现象越来越不明显全反射的条件：光密到光疏；入射角等于或大于临界角 全反射现象：让一束光沿半圆形玻璃砖的半径射到直边上,可以看到一部分光线从玻璃直边上折射到 空气中,一部分光线反射回玻璃砖内.逐渐增大光的入射角,将会看到折射光线远离法线,且越来越弱.反射光 越来越强,当入射角增大到某一角度 C临时,折射角达到 900,即是折射光线完全消失,

3、只剩下反射回玻璃中 的光线.这种现象叫全反射现象.折射角变为 900时的入射角叫临界角 应用:光纤通信(玻璃 sio2) 内窥镜 海市蜃楼 沙膜蜃景 炎热夏天柏油路面上的蜃景 水中或玻璃中的气泡看起来很亮. 理解：同种材料对不同色光折射率不同；同一色光在不同介质中折射率不同。 几个结论：1 紧靠点光源向对面墙平抛的物体，在对面墙上的影子的运动是匀速运动。2、两相互正交的平面镜构成反射器,任何方向射入某一镜面的光线经两次反射后一定与原入射方向平行反向。3、光线由真空射入折射率为n的介质时，如果入射角满足tg=n，则反射光线和折射光线一定垂直。4、由水面上看水下光源时，视深ndd/；若由水面下看水

4、上物体时，视高ndd 。5、光线以入射角 i 斜射入一块两面平行的折射率为 n、厚度为 h 的玻璃砖后，出射光线仍与入射光线平行，但存在侧移量) sincos1 (dsinx 22inii 两反射光间距 ii22 sin-ndsin2x 双缝干涉: 条件 f 相同，相位差恒定(即是两光的振动步调完全一致) 当其反相时又如何? 亮条纹位置: Sn； 暗条纹位置: 21)(2nS（n0,1,2,3,、 、 、 ） ； 条纹间距 ： 1)-L(nda Lxd 1-na dLX(S :路程差(光程差)；d 两条狭缝间的距离；L：挡板与屏间的距离) 测出 n 条亮条纹间的距离 a 薄膜干涉:由膜的前后两

5、表面反射的两列光叠加，实例：肥皂膜、空气膜、油膜、牛顿环、光器件增透 膜 (厚度是绿光在薄膜中波长的 1/4,即增透膜厚度 d/4) 衍射:现象,条件 单缝 圆孔 柏松亮斑(来历) 任何物体都能使光发生衍射致使轮廓模糊三种圆环区别：单孔衍射(泊松亮斑) 中间明而亮,周围对称排列亮度减弱,条纹宽变窄的条纹空气膜干涉环 间隔间距等亮度的干涉条纹牛顿环 内疏外密的干涉条纹干涉、衍射、多普勒效应(太阳光谱红移宇宙在膨胀)、偏振都是波的特有现象,证明光具有波动性；衍 射表明了光的直线传播只有一种近似规律；说明任何物理规律都受一定的条件限制的.（1）光的电磁说）光的电磁说麦克斯韦根据电磁波与光在真空中的传

6、播速度相同，提出光在本质上是一种电磁波 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。 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。无线电波红外线可见光紫外线X 射线 射线组成频率波 波长：大小 波动性：明显不明显频率：小大 粒子性：不明显明显产生机理在振荡电路中，自由电子作周期性运动产生原子的外层电子受到激发产生的原子的内层电子受到激发后产生的原子核受到激发后产生的红外线、紫外线、X 射线的主要性质及其应用举例。种 类产 生主要性质应用举例红外线一切物体都能发出热效应遥感、遥控、加热紫外线

7、一切高温物体能发出化学效应荧光、杀菌、合成 VD2X 射线阴极射线射到固体表面穿透能力强人体透视、金属探伤实验证明：物体辐射出的电磁波中辐射最强的波长m和物体温度 T 之间满足关系m T = b（b 为常数） 。可见高温物体辐射出的电磁波频率较高。在宇宙学中，可根据接收恒星发出的光的频率，分析其表面温度。氢原子的能级图n E/eV 01 -13.62 -3.43 -1.514 -0.853E1E2E3(2)光五种学说：光五种学说：原始微粒说(牛顿),波动学说(惠更斯),电磁学说(麦克斯韦), 光子说(爱因斯坦),波粒两相性学说(德布罗意波)概率波 各种电磁波产生的机理,特性和应用,光的偏振现象

8、说明光波是横波,也证明光的波动性. 激光的产生特点应用(单色性,方向性好,亮度高,相干性好) 光电效应实验装置,现象,所得出的规律(四)爱因斯坦提出光子学说的背景 爱因斯坦光电效应方程：mVm2/2hfW0一个光子的能量 Ehf (决定了能否发生光电效应) (3)光电效应规律光电效应规律:实验装置、现象、总结出四个规律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，才能产生光电效应；低于这个极限频率的光不能产生光电效应。光电子的最大初动能与入射光的强度无关，只随入射光频率的增大而增大。入射光照到金属上时，光子的发射几乎是瞬时的，一般不超过 10-9s当入射光的频率大于极限频率时

9、，光电流强度与入射光强度成正比。 (4)康普顿效应康普顿效应(石墨中的电子对 x 射线的散射现象)这两个实验都证明光具粒子性 光波粒二象性: ?情况体现波动性(大量光子,转播时, 大), ?粒子性 光波是概率波(物质波) 任何运动物体都有 与之对应(这种波称为德布罗意波)2、原子、原子核知识归类整个知识体系，可归结为：两模型(原子的核式结构模型、波尔原子模型)；六子(电子、质子、中子、正电子、粒子、 光子)；四变(衰变、人工转变、裂变、聚变)；两方程(核反应方程、质能方程)。4 条守恒定律(电荷数守恒、质量数守恒、能量守恒、动量守恒)贯串全章。1.汤姆生模型(枣糕模型) 汤姆生发现电子，使人们

10、认识到原子有复杂结构。从而打开原子的大门. 2.卢瑟福的核式结构模型（行星式模型）卢瑟福 粒子散射实验装置,现象,从而总结出核式结构学说 粒子散射实验是用 粒子轰击金箔，实验现象：结果是绝大多数 粒子穿过金箔后基本上仍沿原来的方向前进,但是有少数 粒子发生了较大的偏转.这说明原子的正电荷和质量一定集中在一个很小的核上。卢瑟福由 粒子散射实验提出：在原子的中心有一个很小的核，叫原子核，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运动。K+s_5*u由 粒子散射实验的实验数据还可以估算出原子核大小的数量级是 10-15m。而核式结构又与经典的电磁理论发生矛盾原子是否稳定,

11、其发出的光谱是否连续 3.玻尔模型(引入量子理论，量子化就是不连续性，整数 n 叫量子数)玻尔补充三条假设 定态-原子只能处于一系列不连续的能量状态(称为定态),电子虽然绕核运转,但不会向外辐射能量. 。(本假设是针对原子稳定性提出的)跃迁-原子从一种定态跃迁到另一种定态,要辐射(或吸收)一定频率的光子(其能量由两定态的能量差决定)(本假设针对线状谱提出)能量和轨道量子化-定态不连续,能量和轨道也不连续;(即原子的不同能量状态跟电子沿不同的圆形轨 道绕核运动相对应,原子的定态是不连续的,因此电子的可能轨道分布也是不连续的)(针对原子核式模型提出，是能级假设的补充)光子的发射与吸收(特别注意跃迁

12、条件):原子发生定态跃迁时,要 辐射(吸收)一定频率的光子:hfE初-E末 轨道量子化 rn=n2r1 r1=0.5310-10m 能量量子化： 21 nEEnE1=-13.6eV 原子在两个能级间跃迁时辐射或吸收光子的能量h=Em-En 从高能级向低能级跃迁时放出光子；从低能级向高能级跃迁时可能是吸收光子，也可能是由于碰撞（用加热的方法，使分子热运动加剧，分子间的相互碰撞可以传 递能量） 。原子从低能级向高能级跃迁时只能吸收一定频率的光子；而从某一能级到被电离可以吸收能量 大于或等于电离能的任何频率的光子。 （如在基态，可以吸收 E 13.6eV 的任何光子，所吸收的能量除用 于电离外，都转

13、化为电离出去的电子的动能） 。 玻尔理论的局限性。由于引进了量子理论（轨道量子化和能量量子化） ，玻尔理论成功地解释了氢 光谱的规律。但由于它保留了过多的经典物理理论（牛顿第二定律、向心力、库仑力等） ，所以在解释其 他原子的光谱上都遇到很大的困难。氢原子的激发态和基态的能量(最小)与核外电子轨道半径间的关系是:En=E1/n2，rn=n2r1，其中E1=13.6eV, r1=5.31010m,(大量)处于n激发态原子跃迁到基态时的所有辐射方式共有C2 n=n (n1)/2种E51=13.06 E41=12.75 E31=12.09 E21=10.2； (有规律可依) E52=2.86 E42

14、=2.55 E32=1.89； E53=0.97 E43=0.66； E54=0.31氢原子在n能级的动能、势能，总能量的关系是：EP=2EK，E=EK+EP=EK。(类似于卫星模型)由高能级到低能级时，动能增加，势能降低，且势能的降低量是动能增加量的 2 倍，故总能量(负值)降低。量子数 天然放射现象 1.天然放射现象的发现，使人们认识到原子核也有复杂结构。 核变化从贝克勒耳发现天然放射现象开始衰变(用电磁场研究)： 2.各种放射线的性质比较种 类本 质质量（ u）电荷（ e）速度（ c）电离性贯穿性 射线氦核4+20.1最强最弱，纸能挡住 射线电子1/1840-10.99较强较强，穿几 m

15、m 铝板 射线光子001最弱最强，穿几 cm 铅版三种射线在匀强磁场、匀强电场、正交电场和磁场中的偏转情况比较：四种核反应类型(衰变,人工核转变,重核裂变,轻核骤变)衰变： 衰变：e4 2234 90238 92HThU(实质：核内Hen2H24 21 01 1) 衰变形成外切(同方向旋)， 衰变：ePaTh0 1234 91234 90(实质：核内的中子转变成了质子和中子eHn0 11 11 0) 衰变形成内切(相反方向旋)，且大圆为、 粒子径迹。+ 衰变：eSiP0 130 1430 15（核内enH0 11 01 1） 衰变：原子核处于较高能级，辐射光子后跃迁到低能级。人工转变：HOHeN1 117 84 214 7(发现质子的核反应)(卢瑟福)用 粒子轰击氮核,并预言中子的存在nCHeBe1 012 64 29 4(发现中子的核反应)(查德威克)钋产生的 射线轰击铍nPHeAl1 030 154 227 13 (人工制造放射性同位素)正电子的发现(约里奥居里和伊丽芙居里夫妇)