高中物理选修3-5知识点

第十七章 波粒二象性

能量量子化

1.黑体：完全吸收入射各波长电磁波 不反射

2.热辐射现象：①任物在任℃都发射各种波长电磁波

②辐射能量大小及波长分布与℃有关

③既辐射也反射能量

3.黑体辐射：①℃↑，黑体的辐射强度↑

②℃↑，辐射强度极大值向波长短方移动

4.能量子：①1900年普朗克

②普`提振动的带电微粒的能量只是最小能量值ε的整数倍

③ε＝hν

④h普朗克常量＝6.63×10－34J·S ν频率

光的粒子性

光电效应的实验规律

1.光电效应：照射金属光，使金属中的电子从表面逸出

光电子：逸出电子

勒纳德和汤姆孙等相继实验证实

2.饱和电流：光色不变，入射光越强，饱和电流越大，单位时间内发射的光电子数越多

3.遏止电压：使光电流减小到0的反向电压Uc，光电子一定存在初速度 满足12meuc2＝eUc 颜色不同，频率不同，～不同

4.光电子的能量只与入射光的频率有关

5.截至频率（极限频率）νc 不同金属截至～不同 6.入射光频率＜νc不发生光电效应

7.瞬时性：当频率＞νc，立即产光电流

光电效应解释中的疑难

1.逸出功W0：脱离做功最小值

2.不同金属W0不同

3.光↑，逸出电子数↑，光电流↑

爱因斯坦的光电效应方程

1.光：一份一份的 由一个个不可分割的ε组成

2.频率为ν的光的能量子为hν，h为普朗克常量

3.光子：光的能量子为hν

4.金属电子吸一光子获能是hν，一部分克服金属的逸出功W0，剩下表现为逸出后电子的初动能Ek

即 hν＝Ek＋W0 或 Ek＝hν－W0（爱因斯坦光点效应方程） （W0交于负半轴）

若Ek光电子的最大初动能 Ek＝12meuc2

一个光子只给一个电子输能

· 爱因`表明：Ek与入射光的频率ν有关

hν＞W0时，才有光电子逸出，νc＝𝑊0ℎ（光电效应截至频率）

·

电子一次性全吸能，不累能量时间，光电流几乎瞬时产生

· 同颜色（ν相同）的光，光较强时，包含光子数↑，照射金属产生光电子↑，饱和电流↑

康普顿效应

1.光的散射：在介质中与物质微粒相互作用，传播方向改变

2.康普顿效应：散射X射线时，除与入射光波长λ0相同的成分，还有波长大于λ0的成分 3.光电效应：光子具有能量

康普顿效应：光子除了具有能量还具有动量

光子的动量

1.E＝mc2 E一定的能量

m一定的质量

2.光子的动量：p＝ℎ𝜆 λ波长 h普朗克常量 p动量

【p＝mc① ε＝hf② ε＝mc2③ 联解①②③得p＝ℎ𝜆】

（f＝ν＝𝑐𝜆 c光速 f＝ν频率）

粒子的波动性

光的波粒二象性

1.波粒二象性：光具有波动性＋粒子性

2.能量ε和动量p：描述物质的粒子性的重要物理量

3.波长λ或频率ν：描述物质的波动性的典型物理量

粒子的波动性

1.德布罗意：①提出假设：实物粒子具有波动性

②德布罗意波（物质波、概率波）：与实物粒子相联系的波

2.

波动性显 粒子性显

频率低 低

波长长 短

大量光子 少量

概率波

概率波

1.光的强弱对应光子数目：明纹处光子多，暗纹处光子少光子落在明纹处概率大，暗纹概率小

2.光的波动性不是光子之间的相互作用引起，是光子自身固有性质

不确定性关系

不确定性关系

1.

托马斯·杨和菲涅耳：光的波动说 麦克斯韦：光的电磁理论

爱因斯坦：光子理论

第十八章

原子结构

电子的发现

原子可以分割，由更小微粒组成

电子的发现

1.汤姆孙认为阴极射线是带电粒子流

2.组成阴极射线的粒子为电子

3.热离子发射：金属高温发射粒子现象

4.密立根：电荷是量子化，任何带电体的电荷是e的整数倍

e＝1.602 177 33（49）×10－19C

原子的核式结构模型

汤姆孙：提出“枣糕模型”和“西瓜模型”

α粒子散射实验

1.α粒子：放射性物质（如铀和镭）发射出来快速运动粒子，带两个单位正电荷

2.卢瑟福α粒子轰击金箔实验（α粒子散射实验）

3. 卢瑟福原子结构模型：原子核：原子中心一个很小的核

原子全部的正电荷和质量集在此

带负电电子在核外绕核旋转

4.对α粒子散射实验数据分析：可估计原子核大小和正电荷数

5.原子序数＝核电荷数＝质子数＝核外电子数

（英）汤姆孙：发现电子

氢原子光谱

光谱

1.光谱：光栅或棱镜把各颜色光按波长展开，获光的波长（频率）＋强度分布的记录

2.线状谱：光谱有一条条的亮线

3.连续光谱：非条，连在一起的光带

例：炽热气体、液体及高温高压气体产生

4.各原子发射光谱都是线状谱 5.亮线：原子的特征谱线（元素发出多少频率的光，就吸收多少频率的光）。辐射波长是分立的

6.不同原子发光频率不同

7.光谱分析：利用光谱鉴别物质和确定物质的组成成分，灵敏度高，含量达10－10g可被检测

玻尔的原子模型

玻尔原子理论的基本假设

· 轨道量子化与定态

1.原子的能量/电子的轨道是量子化的

2.能级：量子化的能量值

3.定态：确定能量的稳定状态

4.基态：能量最低状态，离核最近轨道运动 最稳定

5.激发态：除3、4的状态，离核较远轨道运动 原子不稳定，自发向低能级跃迁，放光子，最终回到基态

· 概率条件

1.跃迁：原子有一个能量态变为另一能量态的过程

能量高→能量低⇨放能（hν）

能量低→能量高⇨吸能（hν）

能量多少由能极差决定：hν＝Em－En——频率（辐射）条件

玻尔理论对氢光谱的解释

1.

绝大多数α粒子 沿原来方向前进

少数α粒子 大角度偏转

极少数α粒子 偏角＞90°，被弹回 a d小，位置准确

a小，动量准确

两者不同时测量

电离

基态（低能级） 激发态 2. 光子只能刚好等于能极差

其他（实物粒子、原子、电子）可不等

3.一群氢原子处于量子数为n的能级时（n＞1），辐射出的光谱线条数为N＝𝑛（𝑛−1）2

玻尔模型的局限性

1.电子云：疏密不同的点，表示电子在各个位置出现的频率

第十九章

原子核

天然放射性现象

1.放射性：物质发射射线的性质

2.放射性元素：具有放射性的元素

3.天然放射性现象：放射性元素自发地发出射线的现象

原子序数≥83的元素，能自发的发出射线

射线是什么

1.三种射线的性质：

穿透能力 电离作用 来源

α射线 最弱 很强 氦原子核 高速粒子流，带＋电

β射线 较强 较弱 中子变电子 高速电子流，带－电

γ射线 最强 更小 伴随α、β产生 高能极短电磁波，无电

2.放射性的强度不受℃、外界压强影响

3.元素的化学性质决定于原子核外的电子，射线来自原子核

4.

原子核的组成

1.质子（P）：α粒子轰击氮原子核，打出的新粒子氢原子核 2.质子是原子核的组成部分，带正电

3.

4.中子（n）：质量与质子相同，不带电

5.质量数（A）：M原子核＝M中子＋M核内质子

6.同种元素的原子，质子数、核外电子、化学性质相同

中子数可能不同，即同位素，例：氕氘氚

7. 中子：10n 电子：0−1e 氦：42He

放射性元素的衰变

原子核的衰变

1.原子核的衰变：原子核放出α或β粒子，由于核电荷数变了，周期表位置变，变另一种原子核

2.α衰变：质量数减少4，电荷数减少2

例：23892U→23490Th＋42He

3.衰变前的质量数＝衰变后质量数之和

衰变前的电荷数＝衰变后的电荷数之和

4.原子核衰变时电荷数和质量数都守恒

5.β衰变：质量数不变，电荷数加1

例：23490Th→23491Pa＋0−1e

实质：10n→11H＋0−1e

6.γ射线经常是伴随α和β射线产生的

半衰期

1. 半衰期：表示放射性元素衰变的快慢 原子核有半数发生衰变所需时间

只与本身相关

2.放射性元素衰变的快慢是由核内部自身因素决定

探测射线的方法

1.探知射线和各种运动的粒子：

①粒子使气体或液体电离，以离子为核心，过饱和的蒸汽产雾滴，过热液体产气泡

②照相乳胶感光

③荧光物质产荧光

威尔逊云室

1.结构：主要部分圆筒状容器，底部可上下移动（相当活塞），上盖透明，透过上盖观察离子运动

2.有粒子在室内气体飞过，沿途气体分子电离，过饱和酒精蒸气以离子为核心凝结成雾滴，显示射线径迹

3. α粒子：质量比较大，不易改变方向，电离本领大，产生离子多，径迹直而清晰

4.β粒子：高速径迹又细又直，低速又短又粗且弯曲

5.γ粒子：电离本领小，看不见径迹

气泡室

1.与云室原理类似，不同在气泡室装液体

2.带电粒子的径迹呈曲线是由于在磁场受洛伦兹力的作用

盖革—米勒计数器

1.又称G-M计算器，非常灵敏，检测射线十分方便

2.只用于计数，不区分射线种类 E