光學(xué)、原子物理知識(shí)總結(jié)(共15頁(yè))

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上光學(xué)、原子物理知識(shí)總結(jié)2012年北京市高考說(shuō)明十一、光的反射和折射內(nèi) 容要求68折射定律，折射率69全反射和臨界角70光導(dǎo)纖維71光的色散 十二、光的本性、近代物理知識(shí)內(nèi) 容要求72電磁場(chǎng)電磁波電磁波的周期、頻率、波長(zhǎng)和波速73無(wú)線電波的發(fā)射和接收74光的干涉現(xiàn)象，雙縫干涉，薄膜干涉75雙縫干涉的條紋間距與波長(zhǎng)的關(guān)系76光的衍射77光的偏振現(xiàn)象78光譜和光譜分析紅外線、紫外線、X射線、射線以及它們的應(yīng)用光的電磁本性電磁波譜79能量量子化、光電效應(yīng)光子愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程80光的波粒二象性光波是概率波81粒子的波粒二象性，物質(zhì)波82不確定性關(guān)系83激光的特性及應(yīng)用84電

2、子的發(fā)現(xiàn)、電子比荷的測(cè)定85 粒子散射實(shí)驗(yàn)原子的核式結(jié)構(gòu)86 氫原子的能級(jí)結(jié)構(gòu)光子的發(fā)射和吸收、氫原子的電子云87 原子核的組成天然放射現(xiàn)象 射線、 射線、 射線衰變半衰期88 原子核的人工轉(zhuǎn)變核反應(yīng)方程放射性同位素及其應(yīng)用、人類對(duì)物質(zhì)結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)89 放射性污染和防護(hù)90核能質(zhì)量虧損愛(ài)因斯坦的質(zhì)能方程91重核的裂變鏈?zhǔn)椒磻?yīng)核反應(yīng)堆92輕核的聚變可控?zé)岷朔磻?yīng)93狹義相對(duì)論的基本假設(shè)和基本結(jié)論光學(xué)一、光的折射：1、折射定律：折射光線與入射光線、發(fā)現(xiàn)處在同一平面內(nèi)，折射光線與入射光線分別位于法線的兩側(cè)。入射角的正弦與折射角的正弦成正比。表達(dá)式：2、折射現(xiàn)象中，光路可逆。3、折射率：物理意義：反應(yīng)介質(zhì)

3、的光學(xué)特性，折射率大，說(shuō)明光從真空射入到該介質(zhì)時(shí)，偏折大。（1）為比值定義。由介質(zhì)本身的光學(xué)性質(zhì)和光的頻率決定。（2），任何介質(zhì)的折射率總大于1。（3）中i總是真空中光線與法線的夾角。4、幾個(gè)典型的折射光路（1）平行玻璃磚的光路兩面平行的玻璃磚，出射光線和入射光線平行，且光線發(fā)生了側(cè)移。（2）球形玻璃磚的光路ONAEBCDO60°MBAi30°120°r（3）平行玻璃磚的光的側(cè)移距離如圖所示，由題意可知，O2A為偏移距離x，有：x·sin(ir)n若為同一單色光，即n值相同當(dāng)i增大時(shí)，r也增大，但i比r增大得快，sin(ir)0且增大，0且增大。 若入射

4、角相同，則：xdsin i(1)即當(dāng)n增大，x也增大結(jié)論：（1）同種單色光的側(cè)移距離隨入射角的增大而增大（2）不同種單色光的折射率大的側(cè)移距離大二、全反射1、條件： 光從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)。 入射角大于等于臨界角。2、臨界角： ，C為折射角為900時(shí)的入射角。3、應(yīng)用：全反射棱鏡、光導(dǎo)纖維。COPP點(diǎn)光源照亮的圓形區(qū)域半徑：hr4、典型情景全反射棱鏡三、光的色散1、光的色散：色散：白光通過(guò)三棱鏡會(huì)形成由紅到紫各色光組成的彩色光譜。規(guī)律：入射角相同時(shí)，紫光的偏向角大。2、三棱鏡的光路通過(guò)玻璃棱鏡光線經(jīng)兩次折射后，出射光線向棱鏡底面偏折，虛像向頂角偏移。3、光學(xué)中的一個(gè)現(xiàn)象一串結(jié)論一個(gè)現(xiàn)象：色散

5、現(xiàn)象nv(波動(dòng)性)衍射C臨干涉間距 (粒子性)E光子光電效應(yīng)紅黃紫小大大小大 (明顯)小 (不明顯)容易難小大大小小 (不明顯)大 (明顯)小大難易四、光的干涉現(xiàn)象：1、條件： 頻率相同，振動(dòng)方向一致 相差恒定（步調(diào)差恒定）2、產(chǎn)生明暗條紋的條件：明條紋：，（n=0、1、2、3）時(shí)，出現(xiàn)亮條紋；暗條紋：，（n=0，1，2，3）時(shí)，出現(xiàn)暗條紋。相鄰亮條紋（或相鄰暗條紋）之間的中央間距為。3、熟悉條紋特點(diǎn)中央為明條紋，兩邊等間距對(duì)稱分布明暗相間條紋。4 用雙縫干涉測(cè)量光的波長(zhǎng)（1）原理：兩個(gè)相鄰的亮紋或暗條紋的中心間距是測(cè)波長(zhǎng)為：（2）觀察雙縫干涉圖樣： 白光：中央亮條紋的邊緣處出現(xiàn)了彩色條紋。單

6、色光：形成明暗相間的條紋。（3）測(cè)定單色光的波長(zhǎng)：010 150 5 1025 30雙縫間距是已知的，測(cè)屏到雙縫的距離L，測(cè)相鄰兩條亮紋間的距離，測(cè)出n個(gè)亮紋間的距離a則兩個(gè)相鄰亮條紋間距：。白熾燈濾光片單縫雙縫遮光筒屏（4）若通過(guò)雙縫則在光屏上出現(xiàn)雙縫干涉條紋圖樣 若將其中一條縫遮住則出現(xiàn)單縫衍射條紋圖樣5薄膜干涉等傾干涉相干光的來(lái)源：樣板和被檢查平面間的空氣膜上下兩個(gè)表面反射的光形成干涉。肥皂膜干涉相干光的來(lái)源：液膜前后兩個(gè)反射面的光形成干涉。牛頓環(huán)6應(yīng)用（1）照相機(jī)、望遠(yuǎn)鏡的鏡頭表面的增透膜膜的厚度是光在膜這種介質(zhì)中的波長(zhǎng)的1/4。（2）檢查工件表面是否平整。五、光的衍射現(xiàn)象光偏離直線傳

7、播繞過(guò)障礙物進(jìn)入陰影區(qū)域里的現(xiàn)象。產(chǎn)生明顯衍射的條件：障礙物或孔（縫）的尺寸與波長(zhǎng)可比（相差不多）或更小。單色光單縫衍射圖象特點(diǎn)：中央條紋最寬最亮，兩側(cè)為不等間隔的明暗相間的條紋。應(yīng)用：用衍射光柵測(cè)定光波波長(zhǎng)。六、干涉與衍射的比較單縫衍射雙縫干涉圖樣產(chǎn)生條件障礙物的尺寸比波長(zhǎng)小或和波長(zhǎng)差不多 頻率相同，振動(dòng)方向一致 相差恒定（步調(diào)差恒定）不同點(diǎn)條紋寬度條紋寬度不等，中央最寬條紋寬度相等條紋間距各相鄰條紋間距不等各相鄰條紋等間距亮度中央條紋最亮，兩邊變暗清晰條紋，亮度基本相等相同點(diǎn)干涉衍射都是波特有的現(xiàn)象，屬于波的疊加，都有明暗條紋實(shí)例小孔衍射單縫衍射圓屏衍射（泊松亮斑）下過(guò)雨后路上積水上的油膜

8、肥皂膜干涉眼鏡上的增透膜照相機(jī)鏡頭上鍍膜等傾干涉（檢查工件平整度）牛頓環(huán)七、光的偏振（1）偏振光與自然光偏振光：自然光通過(guò)偏振片后，在垂直于傳播方向的平面上，只沿一個(gè)特定的方向振動(dòng)，叫偏振光。光振動(dòng)垂直紙面光振動(dòng)在紙面自然光：太陽(yáng)、電燈等普通光源直接發(fā)出的光，包含垂直于傳播方向上沿一切方向振動(dòng)的光，而且沿各個(gè)方向振動(dòng)的光波的強(qiáng)度都相同，這種光叫自然光。自然光射到兩種介質(zhì)的界面上，如果光的入射方向合適，使反射和折射光之間的夾角恰好是90°，這時(shí)，反射光和折射光就都是偏振光，且它們的偏振方向互相垂直。我們通?？吹降慕^大多數(shù)光都是偏振光。（2）機(jī)械波和光的偏振（3）偏振光的應(yīng)用：利用偏振濾

9、光片攝影、觀看立體電影等（4）光的偏振也證明了光是一種波，而且是橫波。八、激光的特點(diǎn)及應(yīng)用： 頻率單一 相干性好 平行度好（方向性好） 亮度高（能在很小空間、很短時(shí)間內(nèi)集中很大的能量）光的波粒二象性波粒二象性光的粒子性能量量子化黑體與黑體輻射普朗克假設(shè)：能量子康普頓效應(yīng)：石墨晶體對(duì)倫琴射線的散射，說(shuō)明光具有動(dòng)量光電效應(yīng)現(xiàn)象：光照使金屬發(fā)射電子本質(zhì)規(guī)律最大初動(dòng)能由入射光的頻率決定任何金屬都存在極限頻率光電子數(shù)目正比于光強(qiáng)瞬時(shí)性光電效應(yīng)方程：光子說(shuō)：光子能量光的波動(dòng)性：光波是概率波，大量光子顯示波動(dòng)性，個(gè)別光子顯示粒子性粒子的波動(dòng)性物質(zhì)波：概率波：粒子落在明紋處概率大，暗紋處概率小不確定關(guān)系：xp

10、一、知識(shí)結(jié)構(gòu)紫外線燈鋅板驗(yàn)電器二、光電效應(yīng)1、在光的照射下物體發(fā)射電子的現(xiàn)象叫光電效應(yīng)。發(fā)射出來(lái)的電子叫光電子。（裝置中，用弧光燈照射鋅版，有電子從鋅板表面飛出，使原來(lái)不帶電的驗(yàn)電器帶正電。）2、光電效應(yīng)的規(guī)律。（1）任何一種金屬都有一個(gè)極限頻率入射光的頻率必須大于這個(gè)極限頻率，才能產(chǎn)生光電效應(yīng)；若入射光的頻率低于這個(gè)頻率，不論入射光多么強(qiáng)，也不論光照射時(shí)間有多么長(zhǎng)，都不能發(fā)生光電效應(yīng)。（2）光電子的最大初動(dòng)能與入射光的強(qiáng)度無(wú)關(guān)，只隨著入射光頻率的增大而增大。（3）瞬時(shí)性：入射光照到金屬上時(shí)，光電子的發(fā)射幾乎是瞬時(shí)的，一般不超過(guò)秒。（4）當(dāng)入射光的頻率大于極限頻率時(shí)，光電流的強(qiáng)度與入射光的強(qiáng)度

11、成正比。3、理解疑難點(diǎn)（1）有關(guān)光電效應(yīng)的問(wèn)題主要是兩個(gè)方面：一個(gè)是關(guān)于光電效應(yīng)現(xiàn)象的判斷，另一個(gè)就是運(yùn)用光電效應(yīng)方程進(jìn)行簡(jiǎn)單的計(jì)算。解題的關(guān)鍵在于掌握光電效應(yīng)規(guī)律，明確各概念之間的決定關(guān)系，即有：強(qiáng)度決定著每秒光源發(fā)射的光子數(shù)頻率決定著每個(gè)光子的能量光電子照射光每秒逸出的光電子數(shù)決定著光電流的強(qiáng)度光電子逸出后的最大初動(dòng)能：（2）光電效應(yīng)產(chǎn)生的條件兩種表述（1）入射光頻率大于極限頻率；（2）入射光的能量大于逸出功（3）逸出功:電子逸出金屬表面克服阻力做功的最小值。逸出功的大小由金屬種類決定，與入射光無(wú)關(guān)。4、光電管（光電效應(yīng)管）和X射線管AKQPKAE電子電子碰撞前碰撞后132三、康普頓效應(yīng)石

12、墨晶體對(duì)倫琴射線的散射，說(shuō)明光具有動(dòng)量。 證明了光具有粒子性四、物質(zhì)波物質(zhì)波也稱為“實(shí)物波”或“德布羅意波”，德布羅意認(rèn)為，任何一個(gè)運(yùn)動(dòng)著的物體，小到電子、質(zhì)子，大到行星、太陽(yáng)，都有一種波和它對(duì)應(yīng)。德布羅意波: 頻率： 波長(zhǎng)：五、不確定關(guān)系微觀粒子的位置和動(dòng)量不想宏觀粒子那樣是完全確定的，而是有一定的范圍，但動(dòng)量不確定范圍和位置不確定范圍之間有一個(gè)確定關(guān)系，這就是不確定關(guān)系：。六、光子和實(shí)物粒子的區(qū)別實(shí)物粒子光子質(zhì)量m無(wú)質(zhì)量能量動(dòng)量七、光的波粒二象性光的粒子性光的波動(dòng)性人類對(duì)光的本質(zhì)認(rèn)識(shí)的歷程原始微粒說(shuō)（牛頓認(rèn)為光是一群彈性粒子）波動(dòng)學(xué)說(shuō)（惠更斯認(rèn)為光是一種機(jī)械波）電磁學(xué)說(shuō)（麥克斯韋認(rèn)為光是一

13、種電磁波，赫茲用實(shí)驗(yàn)證明）光子說(shuō)（愛(ài)因斯坦認(rèn)為光是一份一份的光子組成的）波粒波粒二象性（光既有波動(dòng)性又有粒子性）實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)光電效應(yīng)、康普頓效應(yīng)干涉、衍射現(xiàn)象偏振（證明光是橫波）表現(xiàn)（1）當(dāng)光同物質(zhì)發(fā)生相互作用時(shí)，這種作用是“一份一份”進(jìn)行的，表現(xiàn)出粒子性；（2）少量或個(gè)別光子顯示出光的粒子性。（1）光是一種概率波，即光子在空間各點(diǎn)出現(xiàn)可能性大?。ǜ怕剩┛捎貌▌?dòng)規(guī)律來(lái)描述；（2）足夠能量的光在傳播時(shí)，表現(xiàn)出波動(dòng)的性質(zhì)說(shuō)明（1）粒子性的含義是“不連續(xù)”、“一份一份”的；（2）光子不同于宏觀觀念的粒子。（3）頻率越大，粒子性越顯著（1）光的波動(dòng)性是光子本身的一種屬性，不是光子之間的相互作用產(chǎn)生的（2）

14、光的波動(dòng)性不同于宏觀觀念的波（3）頻率越小，波長(zhǎng)越長(zhǎng)，波動(dòng)性越顯著近代物理一、歷史人物及相關(guān)成就1、湯姆生：發(fā)現(xiàn)電子，并提出原子棗糕模型 說(shuō)明原子可再分2、盧瑟福：粒子散射實(shí)驗(yàn)說(shuō)明原子的核式結(jié)構(gòu)模型 發(fā)現(xiàn)質(zhì)子3、查德威克：發(fā)現(xiàn)中子4、約里奧.居里夫婦：發(fā)現(xiàn)正電子5、貝克勒爾：發(fā)現(xiàn)天然放射現(xiàn)象說(shuō)明原子核可再分6、愛(ài)因斯坦：質(zhì)能方程，7、玻爾：提出玻爾原子模型（三個(gè)假設(shè)），解釋氫原子線狀光譜8、密立根：油滴實(shí)驗(yàn)測(cè)量出電子的電荷量9、倫琴：發(fā)現(xiàn)X射線，也稱為倫琴射線10、德布羅意：提出物質(zhì)波的假設(shè)二、原子的結(jié)構(gòu)湯姆生發(fā)現(xiàn)電子（陰極射線）棗糕模型（湯姆生）核式結(jié)構(gòu)（盧瑟福）能級(jí)理論（玻爾）氫原子電子云

15、示意圖（玻爾）粒子散射實(shí)驗(yàn)氫原子線性光譜解釋1、原子的核式結(jié)構(gòu)模型（1）粒子散射實(shí)驗(yàn)結(jié)果：絕大多數(shù)粒子穿過(guò)金箔后仍沿原來(lái)的方向前進(jìn)，少數(shù)粒子發(fā)生了較大偏轉(zhuǎn)，極少數(shù)粒子甚至被反彈回來(lái)。（2）原子的核式結(jié)構(gòu)模型：在原子中心有一個(gè)很小的原子核，原子全部的正電荷和幾乎全部質(zhì)量都集中在核里，帶負(fù)電的電子在核外空間繞核旋轉(zhuǎn)。（3）原子核的尺度：原子核直徑的數(shù)量級(jí)為10-15m，原子直徑的數(shù)量級(jí)約為10-10m。（4）原子核的組成：原子核是由質(zhì)子和中子組成的，原子核的電荷數(shù)等于核內(nèi)的質(zhì)子數(shù)。2、玻爾原子模型（1）原子只能處于一系列能量不連續(xù)的狀態(tài)中，具有確定能量的穩(wěn)定狀態(tài)叫定態(tài)。原子處于最低能級(jí)的狀態(tài)叫基態(tài)

16、，其他的狀態(tài)叫激發(fā)態(tài)。（2）原子的不同能量狀態(tài)對(duì)應(yīng)于電子的不同運(yùn)行軌道。（3）躍遷頻率條件：高能m態(tài)到低能n態(tài)：輻射光子 低能n態(tài)到高能m態(tài)：吸收光子 3、原子躍遷（1）使原子躍遷的兩種粒子光子和實(shí)物粒子 a、原子吸收光子的能量躍遷：光子的能量必須等于兩能級(jí)差。即。 b、原子吸收外來(lái)實(shí)物粒子（例如自由電子）的能量躍遷。由于實(shí)物粒子的動(dòng)能可能全部或部分被原子吸收，所以只要實(shí)物粒子的能量大于或等于兩能級(jí)的能量差，就可以發(fā)生能級(jí)躍遷。即。（2）躍遷和電離的區(qū)別：躍遷條件：；電離條件：（例如處于基態(tài)的原子電離條件：）（3）原子躍遷發(fā)出的光譜線條數(shù)，是一群氫原子，而不是一個(gè)，因?yàn)槟骋粋€(gè)氫原子有固定的躍遷

17、路徑。4、氫原子的能量（1）軌道模型 核外電子繞核作圓周運(yùn)動(dòng)類似量子化的衛(wèi)星模型。庫(kù)侖力提供向心力： 電子的速度：注意：這些公式不需要背，只需要理解方法就行。 電子的周期： 電子的動(dòng)能： 電子的電勢(shì)能： 氫原子的總能量：三、核反應(yīng)的四種類型類型可控性核反應(yīng)方程典例衰變衰變自發(fā)衰變自發(fā)衰變伴隨、衰變進(jìn)行的人工轉(zhuǎn)變?nèi)斯た刂票R瑟福發(fā)現(xiàn)質(zhì)子查德威克發(fā)現(xiàn)中子 約里奧.居里夫婦 發(fā)現(xiàn)放射性同位素，同時(shí)發(fā)現(xiàn)正電子重核裂變比較容易進(jìn)行人工控制在一定條件下(超過(guò)臨界體積)，裂變反應(yīng)會(huì)連續(xù)不斷地進(jìn)行下去，這就是鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。輕核聚變除氫彈外無(wú)法控制（需要幾百萬(wàn)度高溫，所以又叫熱核反應(yīng)）質(zhì)量虧損原子的質(zhì)量小于組成原子的

18、核子的質(zhì)量之和，叫質(zhì)量虧損。重核裂變、輕核聚變反應(yīng)中質(zhì)量發(fā)生虧損而放出能量。質(zhì)能方程若核反應(yīng)中發(fā)生質(zhì)量虧損： 提醒：1、 核反應(yīng)過(guò)程一般都是不可逆的，所以核反應(yīng)方程只能用單箭頭表示反應(yīng)方向，不能用等號(hào)連接。2、 核反應(yīng)的生成物一定要以實(shí)驗(yàn)事實(shí)為基礎(chǔ)，不能憑空只依據(jù)兩個(gè)守恒定律杜撰出生成物來(lái)寫出核反應(yīng)方程3、 核反應(yīng)遵循質(zhì)量數(shù)守恒而不是質(zhì)量守恒，遵循電荷數(shù)守恒。四、三種射線比較種類速度0.1c0.99cc在電磁場(chǎng)中貫穿本領(lǐng)最弱，用紙能擋住較強(qiáng)，穿透幾毫米的鋁板最強(qiáng)，穿透幾厘米的鉛板對(duì)空氣的電離作用很強(qiáng)較弱很弱在空氣中的徑跡粗、短、直細(xì)、較長(zhǎng)、曲折最長(zhǎng)通過(guò)膠片感光感光感光產(chǎn)生機(jī)制核內(nèi)兩個(gè)中子和兩個(gè)

19、質(zhì)子結(jié)合的比較緊密，有時(shí)會(huì)作為一個(gè)整體從較大的原子核拋射出來(lái)核內(nèi)的中子可以轉(zhuǎn)化為一個(gè)質(zhì)子和一個(gè)電子，產(chǎn)生的電子從核內(nèi)發(fā)射出來(lái)放射性原子核在發(fā)生兩種衰變后產(chǎn)生的新核往往處于高能級(jí)，當(dāng)它向低能級(jí)躍遷時(shí)，輻射光子實(shí)質(zhì)2質(zhì)子+2中子氦核1中子1質(zhì)子+1電子伴隨、衰變而放出光子、衰變次數(shù)的確定衰變的特點(diǎn)：1次衰變?cè)雍速|(zhì)量數(shù)少4，核電荷數(shù)少2。處理的方法：先利用質(zhì)量數(shù)的變化確定衰變的次數(shù)，在確定衰變的次數(shù)?！纠浚ㄢQ）經(jīng)過(guò)一系列和衰變，變成（鉛）。衰變次數(shù)：衰變次數(shù)：衰變的特點(diǎn)：1次衰變質(zhì)量數(shù)不變，而核電荷數(shù)增加1。、射線在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)衰變衰變由可知，新核與、粒子的動(dòng)量相等而方向相反，帶電量小的粒子

20、軌跡半徑大。即、粒子的半徑大。提醒：1、 半衰期：表示原子衰變一半所用時(shí)間2、 半衰期由原子核內(nèi)部本身的因素決定，跟原子所處的物理狀態(tài)(如壓強(qiáng)、溫度)或化學(xué)狀態(tài)（如單質(zhì)、化合物）無(wú)關(guān)3、 半衰期是大量原子核衰變時(shí)的統(tǒng)計(jì)規(guī)律，個(gè)別原子核經(jīng)多長(zhǎng)時(shí)間衰變無(wú)法預(yù)測(cè)，對(duì)個(gè)別或極少數(shù)原子核，無(wú)半衰期而言。4、 衰變規(guī)律： 5、 放射性同位素的應(yīng)用：（1）工業(yè)、探傷、農(nóng)業(yè)、醫(yī)療等（2）作為示蹤原子五、核力與核能1、核力：原子核內(nèi)核子間存在的相互作用力2、特點(diǎn)：強(qiáng)相互作用、短程力，作用范圍1.5×10-15m之內(nèi)3、核能（1）質(zhì)能方程：一定的能量和一定的質(zhì)量相聯(lián)系，物體的總能量和他的質(zhì)量成正比。即含義：物體具有的能量與他的質(zhì)量之間存在簡(jiǎn)單的正比關(guān)系，物體的能量增大，質(zhì)量也增大，物體的能量減小，質(zhì)量也減小。（2）核子在結(jié)合成核子時(shí)出現(xiàn)質(zhì)量虧損，吸收的能量也要相應(yīng)減小。原子核分解