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1、人教版高中物理 选修 3-5 学问点总结一量子论的建立黑体和黑体辐射（一）量子论1. 创立标志： 1900 年普朗克在德国的物理年刊上发表论正常光谱能量分布定律的论文, 标志着量子论的产生.2. 量子论的主要内容：普朗克认为物质的辐射能量并不是无限可分的,其最小的，不行分的能量单元即“能量子”或称“量子”,也就是说组成能量的单元是量子.物质的辐射能量不是连续的,而是以量子的整数倍跳动式变化的.3. 量子论的进展 1905 年,爱因斯坦奖量子概念推广到光的传播中,提出了光量子论. 1913 年,英国物理学家玻尔把量子概念推广到原子内部的能量状态,提出了一种量子化的原子结构模型,丰富了量子论.到
2、1925 年左右,量子力学最终建立.4. 量子论的意义与量子论等一起,引起物理学的一场重大革命,并促进了现代科学技术的突破性进展.量子论的革命性观念掀开了微观世界的隐秘,深刻转变了人们对整个物质世界的熟识.量子论成功的揭示了诸多物质现象,如光量子论揭示了光电效应量子概念是一个重要基石,现代物理学中的许多领域都是从量子概念基础上衍生出来的.量子论的形成标志着人类对客观规律的熟识,开头从宏观世界深化到微观世界.同时,在量子论的基础上进展起来的量子论学,极大地促进了原子物理，固体物理和原子核物理等科学的进展.（二）黑体和黑体辐射可编辑资料 - - - 欢迎下载1 热辐射现象任何物体在任何温度下都要发
3、射各种波长的电磁波,并且其辐射能量的大小及辐射能量按波长的分布都与温度有关.这种由于物质中的分子，原子受到热激发而发射电磁波的现象称为热辐射. .物体在任何温度下都会辐射能量. .物体既会辐射能量,也会吸取能量.物体在某个频率范畴内发射电磁波才能越大,就它吸取该频率范畴内电磁波才能也越大.辐射和吸取的能量恰相等时称为热平稳.此时温度恒定不变.试验说明：物体辐射能多少准备于物体的温度（T），辐射的波长，时间的长短和发射的面积.2. 黑体物体具有向四周辐射能量的本领,又有吸取外界辐射来的能量的本领.黑体是指在任何温度下,全部吸取任何波长的辐射的物体.3 试验规律：1 ）随着温度的上升,黑体的辐射强
4、度都有增加.2 ）随着温度的上升,辐射强度的极大值向波长较短方向移动.二光电效应光子说光电效应方程1 ，光电效应可编辑资料 - - - 欢迎下载（ 1 ）光电效应在光（包括不行见光）的照射下,从物体发射出电子的现象称为光电效应.（ 2）光电效应的试验规律：装置：任何一种金属都有一个极限频率,入射光的频率必需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.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.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. 金属受到光照,光电子的发射一般不超过10 9 秒.2 ，波
5、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准备的与光的频率无关.所以波动说对说明上述试验规律中的条都遇到困难3 ，光子说（ 1 ）量子论： 1900年德国物理学家普郎克提出：电磁波的发射和吸取是不连续的,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 34JS 4 ，光子论对光电效应的说明金属中的自由电子,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
6、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.5 光电效应方程可编辑资料 - - - 欢迎下载EKmhW0当 Vm=0时, n 为极限频率 n 0 ,n 0=W 0 /h三康普顿效应康普顿效应是光子和电子作弹性碰撞的结果,具体说明如下：1. 如光子和外层电子相碰撞,光子有一部分能量传给电子,散射光子的能量削减,于是散射光的波长大于入射光的波长.2. 如光子和束缚很紧的内层电子相碰撞,光子将与整个原子交换能量,由于光子质量远小于原子质量,依据碰撞理论,碰撞前后光子能量几乎不变,波长不变.3. 由于碰撞中交换的能量和碰撞的角度有关,所以波长转变和散射角有关.康普顿效应说明光
7、具有粒子性.四光的波粒二象性物质波 概率波 不确定性关系 光既表现出波动性,又表现出粒子性大量光子表现出的波动性强,少量光子表现出的粒子性强.频率高的光子表现出的粒子性强,频率低的光子表现出的波动性强可编辑资料 - - - 欢迎下载实物粒子也具有波动性h这种波称为德布罗意波,也叫物质波.hp可编辑资料 - - - 欢迎下载从光子的概念上看,光波是一种概率波h不确定性关系：xp4五原子核式结构模型1 ，电子的发觉和汤姆生的原子模型：（ 1）电子的发觉：可编辑资料 - - - 欢迎下载1897年英国物理学家汤姆生,对阴极射线进行了一系列的争论,从而发觉了电子.电子的发觉说明：原子存在精细结构,从而
8、打破了原子不行再分的观念.（ 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 ，粒子散射试验和原子核结构模型（ 1）粒子散射试验： 1909年,卢瑟福及助手盖革手吗斯顿完成装置： 现象：a. 绝大多数粒子穿过金箔后, 仍沿原先方向运动, 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转变, 只有原子中的正电荷才有可能对粒子的运动产生明显
9、的影响.假如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稳,粒了运动将不发生明显转变.散射试验现象证明,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试验的分析运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,原子核集中了原子全部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 -14 m ,原子轨道半径约10 -10 m .六氢原子光谱可编辑资料 - - - 欢迎下载氢原子是最简洁的原子,其光谱也最简洁.1885年,巴耳末对当时已知的,在可见光区的14 条谱线作了分析,发觉这些谱
10、线的波长可以用一个公式表示：可编辑资料 - - - 欢迎下载R11122n3, 4,5,.可编辑资料 - - - 欢迎下载2n可编辑资料 - - - 欢迎下载巴耳末公式 R=1.10107m 1里德伯常量可编辑资料 - - - 欢迎下载除了巴耳末系, 后来发觉的氢光谱在红外和紫个光区的其它谱线也都中意与巴耳末公式类似的关系式.氢原子光谱是线状谱,具有分立特点,用经典的电磁理论无法说明.七原子的能级玻尔的原子模型（ 1）原子核式结构模型与经典电磁理论的冲突（两方面）a. 电子绕核作圆周运动是加速运动,依据经典理论,加速运动的电荷,要不断地向四周发射电磁波, 电子的能量就要不断削减, 最终电子要落
11、到原子核上, 这与原子通常是稳固的事实相冲突.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,因此依据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冲突.（ 2 ）玻尔理论上述两个冲突说明, 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示,利用普朗克的能量量了化的概念,提了三个假设：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固的,电子虽可编辑资料 - - - 欢迎下载然做加速运动,但并不向外在辐射能量,这些状态叫定态.跃迁假设：原子从一个定态（设能量为E2 ）跃迁到另确定态
12、（设能量为E1）时,它辐射成吸取确定频率的光子,光子的能量由这两个定态的能量差准备,即hv = E2- E1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：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, 运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
13、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：EE11nnn2n1，2，3 rn2r其中 E1，r 1 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= 13.6 ev, r 1=0.53 10 -10 m 以电子距原子核无穷远时电势能为零运算氢原子的能级图： 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.可编辑资料 - - - 欢迎下载八原子核的组成 原子核1 ，自然放射现象（ 1 ）自然放射现象的发觉：1896年法国物理学,贝克勒耳发觉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自然放射现象：某种元素白发地放射射线的现象,叫自然放射现象自然放射现象：说明原子核存在精细结构,是可以再分的（ 2 ）放射线的成份和性质：用电场和磁场来争论放射性元素射出的射线,在电场中轨迹,如图（ 1 ）：可编辑资料 - - - 欢迎下载成份组成性质电离作用贯穿才能可编辑资料 - - - 欢迎下载射线氦核组成的粒子流很
