高中物理选修3-5物理学史[001]

选修3-5知识梳理一．量子论的建立黑体和黑体辐射Ⅰ（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，标志着量子论的诞生。

2.量子论的主要内容：①普朗克认为物质的辐射能量并不是无限可分的，其最小的、不可分的能量单元即“能量子”或称“量子”，也就是说组成能量的单元是量子。

②物质的辐射能量不是连续的，而是以量子的整数倍跳跃式变化的。

3.量子论的发展①1905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。

②1913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。

③到1925年左右，量子力学最终建立。

4.量子论的意义①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发展。

②量子论的革命性观念揭开了微观世界的奥秘，深刻改变了人们对整个物质世界的认识。

③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④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认识，开始从宏观世界深入到微观世界；同时，在量子论的基础上发展起来的量子论学，极大地促进了原子物理、固体物理和原子核物理等科学的发展。

（二）黑体和黑体辐射1．热辐射现象任何物体在任何温度下都要发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。

①.物体在任何温度下都会辐射能量。

②.物体既会辐射能量，也会吸收能量。

物体在某个频率范围内发射电磁波能力越大，则它吸收该频率范围内电磁波能力也越大。

辐射和吸收的能量恰相等时称为热平衡。

此时温度恒定不变。

实验表明：物体辐射能多少决定于物体的温度（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，又有吸收外界辐射来的能量的本领。

物理选修3-5知识点总结
物理选修3-5知识点总结
物理选修3-5主要涵盖了电磁学和光学方面的知识。

下面是该部
分的主要内容。

1. 电磁感应定律：法拉第电磁感应定律描述了磁场变化产生的
感应电动势。

磁通量的改变可以产生感应电流。

2. 洛仑兹力和洛仑兹力密度：洛仑兹力是带电粒子在磁场中受
到的力，其大小与电荷、速度和磁场强度有关。

洛仑兹力密度描述了
电流在磁场中所受的力。

3. 涡旋电场和磁场：涡旋电场是由磁场随时间变化时产生的电场。

涡旋磁场是由电荷随时间变化时产生的磁场。

4. 波动光学：包括干涉和衍射两个主要部分。

干涉是光波相互
叠加而形成明暗条纹的现象。

衍射是光波经过小孔或绕过物体时产生
弯曲或扩散的现象。

5. 偏振光：偏振光是指振动方向限制在特定方向上的光波。

通
过偏振片可以将非偏振光转化为偏振光。

6. 光的多普勒效应：当光源和观察者相对运动时，光的频率和
波长会发生变化。

对于光源接近观察者，频率增大，波长缩短；对于
光源远离观察者，频率减小，波长增加。

7. 雅克比行列式：雅克比行列式用来计算坐标变换时的雅克比
矩阵的行列式。

在电动力学和光学中经常用到。

8. 光的干涉衍射仪：光的干涉衍射仪包括双缝干涉、单缝衍射、光栅衍射等装置。

利用这些装置，可以观察到光波的干涉和衍射现象。

以上是物理选修3-5的主要知识点总结，涵盖了电磁学和光学的
相关内容。

物理学史资料16.图为研究光电效应实验电路图。

①图中加的正向电压，K 为阴极，发生光电效应时，逸出光电子在KA 之间做加速运动，电流计有读数，为光电流，增大U ，电流计读数增大，最后达到一个饱和最大值，叫饱和光电流。

②如果把图中电源正负极反接，则加的反向电压，发生光电效应时，逸出光电子在KA 之间做减速运动，只能要到A ，电流计就有读数，如果增大反向电压，电流计读数会减小，当电流计读数为0时，反向电压叫做遏止电压，一般用c U 表示。

③对应方程：20012c eU mv hv w ==-， 可知：遏止电压c U 与照射光频率成正相关。

④相关三个重要图像17.波尔氢原子跃迁能级图①基态能级值：1E =-13.6V e ②激发态能级值：1n 2=E E n③跃迁规律：,()m n hv E E m n =->低能级→高能级：吸收光子，电子动能减小，势能增加，原子总能量增加 高能级→低能级：辐射光子，电子动能增加，势能减小，原子总能量减小 ④电离公式：=-n n hv E E E ∞≥-⑤一群氢原子处于第n 激发态，则向基态跃迁，最大能辐射出几种频率光：2(1)N=2n n n C -=18.比结合能越大，原子核越稳定。

轻核聚变、重核裂变都属于比结合能小向比结合能大转变，反应过程有质量亏损，需要向外释放核能。

且反应后生成物原子核的平均核子质量减小。

19.固体、液体分子看作球体，气体分子看作立方体 20.基本公式①分子直径的估算用单分子油膜法:分子直径数量级：1010m -即V d S=。

（其中V 是一滴纯油酸的体积，S 是水面上形成的单分子油膜的面积. ②密度molm M V V ρ== ③一个分子的质量：0AM m N =④一个分子所占的体积：0molAV V N =，在固体、液体中可近似为一个分子的体积，但是气体分子不能近似为一个分子体积，只表示一个气体分子所占立方体空间体积。

21.分子力与分子势能(1)r ＝r 0时，F 引＝F 斥，F ＝0；(2)当r <r 0时，F 引和F 斥都随距离的减小而增大，但F 引<F 斥，F 表现为斥力； (3)当r >r 0时，F 引和F 斥都随距离的增大而减小，但F 引>F 斥，F 表现为引力；(4)当r >10r 0(10－9 m)时，F 引和F 斥都已经十分微弱，可以认为分子间没有相互作用力(F ＝0)．22.分子势能分子势能是由分子间相对位置而决定的势能，它随着物体体积的变化而变化，与分子间距离的关系为：(1)当r >r 0时，分子力表现为引力，随着r 的增大，分子引力做负功，分子势能增大；(2)当r <r 0时，分子力表现为斥力，随着r 的减小，分子斥力做负功，分子势能增大；(3)当r ＝r 0时，分子势能最小，但不为零，为负值.23. 摄氏温标和热力学温标关系：T ＝t ＋273.15 K24.决定内能的因素(1)微观上：分子动能、分子势能、分子个数． (2)宏观上：温度、体积、物质的量(摩尔数)特别注意：理想气体忽略了分子势能，所以内能只由分子平均动能决定，即只由温度决定。

高中物理选修 3-5 知识点梳理1、普朗克量子假说1.创办标记： 1900年普朗克在德国的《物理年刊》发布《论正常光谱能量散布定律》的论文，标记着量子论的出生。

2.量子论的主要内容：①普朗克以为物质的辐射能量其实不是无穷可分的，其最小的、不可分的能量单元即“能量子”或称“量子”，也就是说构成能量的单元是量子。

②物质的辐射能量不是连续的，而是以量子的整数倍跳跃式变化的。

3.量子论的发展① 1905 年，爱因斯坦将量子观点推行到光的流传中，提出了光量子论。

② 1913 年，英国物理学家玻尔把量子观点推行到原子内部的能量状态，提出了一种量子化的原子构造模型，丰富了量子论。

③到1925 年左右，量子力学最后成立。

4 ．实验规律： 1）跟着温度的高升，黑体的辐射强度都有增添；2）跟着温度的高升，辐射强度的极大值向波长较短方向挪动。

2、光电效应1、光电效应⑴光电效应在光（包含不行见光）的照耀下，从物体发射出电子的现象称为光电效应。

⑵光电效应的实验规律：装置：如右图。

①任何一种金属都有一个极限频率，入射光的频次一定大于这个极限频次才能发生光电效应，低于极限频次的光不可以发生光电效应。

②光电子的最大初动能与入射光的强度没关，光随入射光频次的增大而增大。

③大于极限频次的光照耀金属时，光电流强度（反应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金属遇到光照，光电子的发射一般不超出10 －9秒。

2 、光子说⑴量子论： 1900 年德国物理学家普朗克提出：电磁波的发射和汲取是不连续的，而是一份一份的，每一份电磁波的能量h.⑵光子论： 1905 年爱因斯坦提出：空间流传的光也是不连续的，而是一份一份的，每一份称为一个光子，光子拥有的能量与光的频次成正比。

即：h. （此中是电磁波的频次，h为普朗克恒量：h=6.63 ×10 －34J s 3 、光子论对光电效应的解说金属中的自由电子，获取光子后其动能增大，当功能大于脱出功时，电子即可离开金属表面，入射光的频次越大，光子能量越大，电子获取的能量才能越大，飞出时最大初功能也越大。

高中物理人教版选修3-5-知识点总结选修3-5知识梳理一．量子论的建立黑体和黑体辐射Ⅰ（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，标志着量子论的诞生。

2.量子论的主要内容：①普朗克认为物质的辐射能量并不是无限可分的，其最小的、不可分的能量单元即“能量子”或称“量子”，也就是说组成能量的单元是量子。

②物质的辐射能量不是连续的，而是以量子的整数倍跳跃式变化的。

3.量子论的发展①1905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。

②1913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。

③到1925年左右，量子力学最终建立。

4.量子论的意义①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发展。

②量子论的革命性观念揭开了微观世界的奥秘，深刻改变了人们对整个物质世界的认识。

③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④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认识，开始从宏观世界深入到微观世界；同时，在量子论的基础上发展起来的量子论学，极大地促进了原子物理、固体物理和原子核物理等科学的发展。

（二）黑体和黑体辐射1．热辐射现象任何物体在任何温度下都要发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。

①.物体在任何温度下都会辐射能量。

②.物体既会辐射能量，也会吸收能量。

物体在某个频率范围内发射电磁波能力越大，则它吸收该频率范围内电磁波能力也越大。

辐射和吸收的能量恰相等时称为热平衡。

此时温度恒定不变。

实验表明：物体辐射能多少决定于物体的温度（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，又有吸收外界辐射来的能量的本领。

新课程高考高中物理学史一、力学1、伽利略探究物体下落规律的过程用的科学方法是：问题→猜想→数学推理→实验验证→合理外推→得出结论2、伽利略认为自由落体运动是速度随时间均匀变化的运动3、伽利略通过理想斜面实验,提出了”力不是维持物体运动状态的原因”4、开普勒揭示了行星的运动规律，提出开普勒三大定律，为牛顿发现万有引力定律奠定了基础5、牛顿于1687年正式发表万有引力定律，他在寻找万有引力的过程中，利用了牛顿第二、第三定律和开普勒三大定律6、卡文迪许在实验室通过扭秤实验装置比较准确的测出了万有引力常量7、牛顿第一定律不是实验定律，因此是不可以通过实验来验证的二、热学1、英国物理学家焦耳在热学、电磁学等方面做出了杰出贡献，成功地发现了焦耳定律三、电磁学1、奥斯特发现了电流的磁效应；法拉第发现了电磁感应现象，提出场的概念；安培发现了磁场对运动电流的作用规律；洛仑兹发现了磁场对电荷的作用规律2、库仑通过研究带电体间的相互作用,建立了库仑定律3、1932年，美国物理学家劳伦兹发明了回旋加速器能在实验室中产生大量的高能粒子。

（最大动能仅取决于磁场和D形盒直径，带电粒子圆周运动周期与高频电源的周期相同）4、1911年，荷兰科学家昂纳斯发现大多数金属在温度降到某一值时，都会出现电阻突然降为零的现象——超导现象。

5、1826年德国物理学家欧姆（1787-1854）通过实验得出欧姆定律。

四、选修3-41、麦克斯韦提出了电磁场理论并预言了电磁波的存在，赫兹用实验证实了电磁波的存在2、1895年，德国物理学家伦琴发现X射线（伦琴射线），并为他夫人的手拍下世界上第一张X射线的人体照片。

3、17世纪，荷兰物理学家惠更斯确定了单摆周期公式。

周期是2s的单摆叫秒摆1690年，荷兰物理学家惠更斯提出了机械波的波动现象规律——惠更斯原理。

4、奥地利物理学家多普勒（1803-1853）首先发现由于波源和观察者之间有相对运动，使观察者感到频率发生变化的现象——多普勒效应。

物理选修3-5知识点总结一、量子理论的建立黑体和黑体辐射、1、黑体：如果某种物体能够完全吸收入射的各种波长电磁波而不发生反射，这种物体就是绝对黑体，简称黑体。

2、黑体辐射：黑体辐射的规律为：温度越高各种波长的辐射强度都增加，同时，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动。

（普朗克的能量子理论很好的解释了这一现象）3、量子理论的建立：1900年德国物理学家普朗克提出振动着的带电微粒的能量只能是某个最小能量值ε的整数倍，这个不可再分的能量值ε叫做能量子ε= hνh为普朗克常数（6.63×10-34J.S）二、光电效应光子说光电效应方程1、光电效应（表明光子具有能量）（1）光的电磁说使光的波动理论发展到相当完美的地步，但是它并不能解释光电效应的现象。

在光（包括不可见光）的照射下从物体发射出电子的现象叫做光电效应，发射出来的电子叫光电子。

（2）光电效应的研究结果：①存在饱和电流，这表明入射光越强，单位时间内发射的光电子数越多；②存在遏止电压：当所加电压U为0时，电流I并不为0。

只有施加反向电压，也就是阴极接电源正极阳极接电源负极，在光电管两级形成使电子减速的电场，电流才可能为0。

使光电流减小到0的反向电压Uc 称为遏止电压E k=eU c。

遏止电压的存在意味着光电子具有一定的初速度；③截止频率：光电子的能量与入射光的频率有关，而与入射光的强弱无关，当入射光的频率高于截止频率时才能发生光电效应v c=w0/h；④光电效应具有瞬时性：光电子的发射几乎是瞬时的，一般不超过10-9s。

规律：①任何一种金属，都有一个极限频率，入射光的频．．．．．．．．．．．，才能产生光电效应；低于这个频率的光不能产生光电效应；．．．．．率必须大于这个极限频率②光电子的最大初动能与入射光的强度无关．．．．．．．．．．．．，一般．．；③入射光照到金属上时，光电子的发射几乎是瞬时的．．．．．．．．．．．．．．．．．．，只随着入射光频率的增大．．而增大不超过10-9s；④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。

时间人物事件法国科学家笛卡尔动量（momentum）荷兰物理学家惠更斯动量（momentum）1687 英国科学家牛顿指出动量和动能两种动量（momentum）、动中子（neutron）提出了辐射强度按波辐射（radi a tion）、长分布的理论公式维波长（wavelength）恩公式提出了辐射强度按波辐射（radi a tion）、长分布的理论公式瑞波长（wavelength）利公式长分布的公式普朗克常数（Planckconsant）观察到了光的干涉现干涉（interference）象观察到了光的衍射现衍射（diffraction）象观察到了光的偏振现偏振（polarization）象发现了光电现象坦应方程程（Einsteinphotoelectricequati o n）、光子（photon）程（Einsteinphotoelectricequati o n）、光电效应（photoelectriceffect）发现康普顿效应康普顿效应（ptoneffect）证实伦琴射线就是电伦琴射线（X-ray）、磁波美国物理学戴维孙和英证实了电子的波动性电子（el e ctron）、波动性（volatility）德国物理学家玻恩指出光波是一种概念波1925 1926 1876 1890 1897 1897德国物理学家海森伯奥地利物理学家薛定谔德国物理学家戈德斯坦舒斯特发展了矩阵力学建立了波动力学发现阴极射线矩阵力学（matrixmechanics）波动力学（wavemechanics）阴极射线（cathoderay）阴极射线（cathoderay）考夫曼阴极射线（cathoderay）英国物理学家J·J·汤证实阴极射线的本质阴极射线（cathoderay）、电子（electron）姆孙1909-19131903电子（electron）原子（atom）线的含义orbi t）、能级（energyl e vel）、定态（st a bl est a t e）、基态（groundstate）、激发态（excited st a t e）、跃迁（transition）、电子云（electroncloud）美国物理学家弗兰克和通过弗兰克-赫兹实验证明原子能量的量子化现象量子化（quantization）黑纸使照相底板感光radioactivity ）钋（Pol o nui m ）、镭 （Radi u m ）、1898波兰裔科学家玛丽·居 里和法国物理学家皮埃尔·居里发现新元素钋和镭发现了质子英籍物理学家卢瑟福美国物理学家温伯格、 在格拉肖电弱统一模格拉肖电弱统一模型（unified electro-weak theory ）的助手特拉斯曼 奥地利物理学家迈特纳和弗里施定义了核裂变1942美国物理学家费米核反应堆（nuclearreactor ）1929-1930 1942发现硬γ射线在重元 素中的反常吸收 重元素（heavy element ） 提出证实中微子存在 中微子（neutrino ）的一种实验方案不守恒（parity non-conversation ） 在的β衰变中证实了 宇称不守恒（parity 宇称不守恒的论断non-conversation ）、 β衰变（β-decay ） 夸克（quark ）。

新课程高考高中物理学史一、力学1、伽利略探究物体下落规律的过程用的科学方法是：问题→猜想→数学推理→实验验证→合理外推→得出结论2、伽利略认为自由落体运动是速度随时间均匀变化的运动3、伽利略通过理想斜面实验,提出了”力不是维持物体运动状态的原因”4、开普勒揭示了行星的运动规律，提出开普勒三大定律，为牛顿发现万有引力定律奠定了基础5、牛顿于1687年正式发表万有引力定律，他在寻找万有引力的过程中，利用了牛顿第二、第三定律和开普勒三大定律6、卡文迪许在实验室通过扭秤实验装置比较准确的测出了万有引力常量7、牛顿第一定律不是实验定律，因此是不可以通过实验来验证的二、热学1、英国物理学家焦耳在热学、电磁学等方面做出了杰出贡献，成功地发现了焦耳定律三、电磁学1、奥斯特发现了电流的磁效应；法拉第发现了电磁感应现象，提出场的概念；安培发现了磁场对运动电流的作用规律；洛仑兹发现了磁场对电荷的作用规律2、库仑通过研究带电体间的相互作用,建立了库仑定律3、1932年，美国物理学家劳伦兹发明了回旋加速器能在实验室中产生大量的高能粒子。

（最大动能仅取决于磁场和D形盒直径，带电粒子圆周运动周期与高频电源的周期相同）4、1911年，荷兰科学家昂纳斯发现大多数金属在温度降到某一值时，都会出现电阻突然降为零的现象——超导现象。

5、1826年德国物理学家欧姆（1787-1854）通过实验得出欧姆定律。

四、选修3-41、麦克斯韦提出了电磁场理论并预言了电磁波的存在，赫兹用实验证实了电磁波的存在2、1895年，德国物理学家伦琴发现X射线（伦琴射线），并为他夫人的手拍下世界上第一张X射线的人体照片。

3、17世纪，荷兰物理学家惠更斯确定了单摆周期公式。

周期是2s的单摆叫秒摆1690年，荷兰物理学家惠更斯提出了机械波的波动现象规律——惠更斯原理。

4、奥地利物理学家多普勒（1803-1853）首先发现由于波源和观察者之间有相对运动，使观察者感到频率发生变化的现象——多普勒效应。