物理3-5知識點匯總

1、物理3-5【黑體輻射】熱輻射：一切物體都在輻射電磁波,這種輻射與物體的溫度有關(guān),所以叫做熱輻射。（稱為輻射能），在一定時間內(nèi)物體的輻射能量及這些能量按波長的分布情況都跟溫度有關(guān)。想化的模型。種類及表面狀況有關(guān),而黑體輻射電磁波的強(qiáng)度按波長的分布只與黑體的溫度有關(guān)。隨著溫度的升高,各種波長的輻射強(qiáng)度都有增加,輻射強(qiáng)度的極大值向波長較短的方向移動。【普朗克的量子假說】普朗克認(rèn)為:振動著的帶電微粒的能量是某一最小能量 的整數(shù)倍。這個最小能量 叫做能量 h。其中 是電磁波的頻率, h 是普朗克常量,其值為 h 6.6261034 J s 。2.意義：可以非常合理地解釋某些電磁波的輻射和吸收的實驗現(xiàn)象。

2、量子化現(xiàn)象：在微觀世界中物理量分立（不連續(xù)）取值的現(xiàn)象稱為量子化現(xiàn)象。度隨波長分布的公式，使人類對微觀世界的本質(zhì)有了全新的認(rèn)識?！竟怆娦?yīng)】考綱要求:電火花。這就是最早發(fā)現(xiàn)的光電效應(yīng)。這種電子常被稱為光電子。光電效應(yīng)的實驗規(guī)律：存在著飽和電流下,隨著所加電壓的增大,光電流趨于一個飽和值（穩(wěn)定值），這個值就是飽和電流。存在著反向遏止電壓和截止頻率1光電子具有的最大初動能 m v2 與反向電壓U （稱為反向遏止電壓）2e cc1滿足下列關(guān)系： m v2 eU2e ccKA負(fù)極，在光電管兩極間形成使光電子減速的電場，使電流減小到 0，此時的反向電壓稱為反向遏止電壓。當(dāng)人射光的頻率減小到某一數(shù)值c時,

3、即使不施加反向電壓也沒有光電流（I 0）。這就是說當(dāng)入射光的頻率 c時，無論光的強(qiáng)度多么大、光照時間多么c稱為截止頻率或極限頻率。不同金屬的截止頻率不同。電子的能量由入射光的頻率決定-1 入射光的頻率有關(guān),而與入射光的強(qiáng)弱無關(guān)。光電效應(yīng)具有瞬時性光電效幾乎瞬時發(fā)生的，時間不超過 10-9s。:（受普朗克量子化假設(shè)的啟發(fā)）愛因斯坦認(rèn)為在空間傳播的光不是連續(xù) Ekh W0愛因斯坦的光電效應(yīng)方程在本質(zhì)上是能量的轉(zhuǎn)化和守恒定律對應(yīng)的方程：一個電子吸收一個光子的能量（ h ）后，除了克服原子核的引力做功消耗一部分能量外，另一部分能量轉(zhuǎn)化為光電子從金屬中逸出時的初動能。由于W0是電子逸出金屬Ek實際上為電

4、子逸出時的最大初動能。對光電效應(yīng)實驗現(xiàn)象的解釋：夠大時，它仍然被束縛在金屬內(nèi)部。一個電子最多只能吸收一份光子。大，這些光電子克服原子的引力所做的功叫做這種金屬的逸出功（W ）。0對于某一金屬，逸出功是一定的，要產(chǎn)生光電效應(yīng)入射光的頻率大于某一極限值0，即有極W限頻率0h0的大小等于前面所說的截止頻率 。c（顏色）的入射光,光強(qiáng)越大,單位時間內(nèi)入射到金屬上的光子數(shù)越多,吸收光子的電子數(shù)和從金屬中逸出的光電子數(shù)也越多，所以光電流強(qiáng)度就越大。對光電效應(yīng)規(guī)律的理解光照射時發(fā)射出來的電子其本質(zhì)是電子。光子是光電效應(yīng)的因,光電子是果。光電子的動能與光電子的最大初動能：光照射到金屬表面時,電子吸收光子的全部

5、能量可能能。光電子的初動能小于等于光電子的最大初動能。壓的增大,光電流趨于一個飽和值，這個飽和值是飽和光電流,在一定的光照條件下,飽和光電流與所加電壓大小無關(guān)。入射光強(qiáng)度與光子能量：入射光強(qiáng)度指單位時間內(nèi)照射到金屬表面單位面積上的總能量。產(chǎn)生光電效應(yīng)而言的,對于不同頻率的光,由于每個光子的能量不同,飽和光電流與入射強(qiáng)度之間沒有簡單的正比關(guān)系。光電效應(yīng)圖象圖像名稱圖像名稱圖線形狀讀取信息E 與入射光k截止頻率(極限頻率) 橫軸截距逸出功：縱軸截距的絕對值 W|0E|Ekh遏止電壓U遏止電壓Uc關(guān)系圖線光，光電流與電壓的關(guān)系cUc大而增大hke。UcIm最大初動能：E eUkmc顏色不同時，光電流

6、與電壓的關(guān)系U 、Uc1c2飽和光電流E eU ，E eUk1c1k2c2光的散射：光在介質(zhì)中與物質(zhì)微粒相互作用,因而傳播方向發(fā)生改變,這種現(xiàn)象叫做光的散射康普頓效應(yīng)：美國物理學(xué)家康普頓在研究石墨對 X 射線的散射時,發(fā)現(xiàn)在散射的 X 射線中,除了與入射波長0相同的成分外,還有波長大于0的成分,這個現(xiàn)象稱為康普頓效應(yīng)。2.光電效應(yīng)和康普頓效應(yīng)深入地揭示了光的粒子性。前者表明光子具有能量,后者表明光子除了具有能量之外還具有動量?！竟獾牟６笮浴靠季V要求:有粒子性。光既具有波動性又具有粒子性的事實說明光具有波粒二象性.光既有粒子性，又有波動性，單獨(dú)使用波或者粒子的解釋都無法完整地描述光的所有性質(zhì)

7、。 光子的動量: p hp是描述粒子性的重要物理量,波長 、頻率 是描述波動性的典型物理量,普朗克常量h架起了粒子性與波動性之間的橋梁。波動性和粒子性是光的本身屬性,光的粒子性和波動性組成一個有機(jī)的統(tǒng)一體，相互之間并不是獨(dú)立存在的。說明：當(dāng)光同物質(zhì)發(fā)生作用時,表現(xiàn)出粒子的性質(zhì)少量或個別光子易顯示出粒子性頻率高、波長短的光子粒子特征顯著足夠能量的光(大量光于)在傳播時,表現(xiàn)出波的性質(zhì)光的波動性光的粒子性實驗基礎(chǔ)干涉和衍射光電效應(yīng)、康普頓效應(yīng)光是一種概率波，即光子在當(dāng)光同物質(zhì)發(fā)生作用時，這種作用是空間各點出現(xiàn)的可能性大小(概“一份一份”進(jìn)行的，表現(xiàn)出粒子的性表現(xiàn)率)可用波動規(guī)律來描述大量的光子在傳

8、播時，表現(xiàn)質(zhì)少量或個別光子容易顯示出光的粒子出光的波動性性光的波動性是光子本身的一說明用產(chǎn)生的份”的光的波動性不同于宏觀觀念光子不同于宏觀觀念的粒子的波5.波動性和粒子性的對立與統(tǒng)一大量光子易顯示出波動性，而少量光子易顯示出粒子性。波長長(頻率低)的光波動性強(qiáng)，而波長短(頻率高)的光粒子性強(qiáng)。 hc 中， 和 就是波的概念。波和粒子在宏觀世界是不能統(tǒng)一的，而在微觀世界卻是統(tǒng)一的。1物質(zhì)波定義：任何運(yùn)動著的物體都有一種波與之對應(yīng)，這種波叫做物質(zhì)波，也叫德布羅意波。物質(zhì)波的波長： h h，h 是普朗克常量。pmv對德布羅意物質(zhì)波的理解的波動性,是因為宏觀物體對應(yīng)的波長太短的緣故 。德布羅意波假說是

9、光子波粒二象性的一種推廣,使之包括了所有的物質(zhì)粒子,即光子與實物 粒子都具有粒子性,又都具有波動性,與光子對應(yīng)的波是電磁波,與實物粒子對應(yīng)的波是物質(zhì)波。19271960 年,約恩孫直接做了電子雙縫干涉實驗,也證明了電子具有波動性。概率小。這種概率的大小服從波動規(guī)律,因此,我們把光波叫作概率波。波動性不是由光子間相互作用引起的,而是單個光子的固有屬性。：(1)經(jīng)典物理學(xué)中粒子運(yùn)動的基本特征:任意時刻有確定的位置和速度以及有確定的軌道 (2)經(jīng)典的波的特征:具有頻率和波長,也就是具有時空的周期性。單個光子運(yùn)動的偶然性：用弱光照射雙縫,當(dāng)照射時間很短時,膠片上出現(xiàn)的是散亂的感光點,這一個個感光點表明

10、光在與膠片作用(使其感光)時,是一份一份進(jìn)行的;同時,感光點的散亂還 表明單個光子通過雙縫后到達(dá)膠片的什么位置是隨機(jī)的,是預(yù)先不能確定的。置處的概率大小卻符合波動規(guī)律。波”實際上是將光的波動性和粒子性統(tǒng)一起來的一種說法?！静淮_定性關(guān)系】任何位置,也就是說,粒子在擋板上的位置是完全不確定的。量的不確定性：微觀粒子具有波動性,會發(fā)生衍射現(xiàn)象,大部分粒子達(dá)狹縫之前沿水平方向運(yùn)動,而在經(jīng)過狹縫之后,有些粒子到跑到投影位置以外,這些粒子具有與其原來方向垂直的動量。由于哪個粒子到達(dá)屏上的哪個位置是完全隨機(jī)的,所以粒子在垂直方向上的動量也具有不確定性。不確定量的大小可以由中央亮條紋的寬度來衡量。位置和動量的

11、不確定性關(guān)系: xp h,也稱測不準(zhǔn)原理。由xp h可以知道,在微觀44置的不確定性就更大.如將狹縫變成寬縫,粒子的動量能被精確測定(可認(rèn)為此時不發(fā)生衍射), 但粒子通過縫的位置的不確定性卻增大了；反之取狹縫x0,粒子的位置測定精確了,但衍射范圍會隨x的減小而增大,這時動量的測定就更加不準(zhǔn)確了。不確定性關(guān)系也存在于能量與時間之間,一個體系處于某一狀態(tài),如果時間有一段t 不確定,那么它的能量也有一個范圍E 不確定,且有Et h。4不確定量求解的基本思路：（1）不確定性關(guān)系列式xph（2）p mv ,即p mv4（3）p h p h由以上三式聯(lián)立即可求得不確定量的值2說明：宏觀世界中物體的質(zhì)量比微

12、觀世界中物體(粒子)的質(zhì)量大許多倍,正是因為宏觀物體質(zhì)量較大,其位置和速度的不確定量極小，通常不計,可以認(rèn)為其位置和速度速度測定的不確定量,并根據(jù)計算結(jié)果,討論在宏觀和微觀(動量)可精確測定；而微觀粒子由于其質(zhì)量極小,其位置和動量的不確定性特別明顯,不可忽略,故不能準(zhǔn)確把握粒子的運(yùn)動狀態(tài)。對于宏觀尺度的物體,其質(zhì)量m 通常不隨速度v 變化(因為一般情況下v 遠(yuǎn)小于c ),即p mv ,所以xv h4m。由于m 遠(yuǎn)大于h ,因此x 和v 可以同時達(dá)到相當(dāng)小的地步,遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出最精良儀器的精度,完全可以忽略,可見不確定現(xiàn)象僅在微觀世界方可觀測到?！倦娮拥陌l(fā)現(xiàn)】時我們在空氣中看到的放電火花，就是氣體電離

13、導(dǎo)電的結(jié)果。1897（能使熒光物質(zhì)發(fā)光）在電場和磁場中的偏轉(zhuǎn)子。構(gòu)的?！颈R瑟福： 粒子散射實驗】實驗要求：（1）整個實驗過程在真空中進(jìn)行（2）金箔很薄， 粒子很容易通過。實驗現(xiàn)象：絕大多數(shù) 粒子穿過金箔后,基本上仍沿原來的方向前進(jìn),但有少數(shù) 粒子(約占八千分之一)發(fā)生了大角度偏轉(zhuǎn),偏轉(zhuǎn)的角度甚至大于 90,有的幾乎達(dá)到 180，沿原路返回?！驹咏Y(jié)構(gòu)模型】湯姆孫的原子模型：湯姆孫認(rèn)為, 原子中的正電荷和質(zhì)量的絕大部分都均勻地分布在整個解釋原子發(fā)光等問題。盧瑟福的核式結(jié)構(gòu)模型：盧瑟福依據(jù) 粒子散射實驗的結(jié)果,提出了原子的核式結(jié)構(gòu):在原子中心有一個體積很小的核,叫原子核,原子的全部正電荷和幾乎全部

14、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)。按照盧瑟福的核式結(jié)構(gòu)模型學(xué)說,可以很容易地解釋 粒子的散射實驗現(xiàn)象。由于原子核很小,大部分 粒子穿過金箔時都離核很遠(yuǎn)，受到的斥力很小，它們的運(yùn)動幾乎不受影響;只有極少數(shù) 粒子從原子核附近飛過明顯地受到原子核的庫侖斥力作用而發(fā)生大角度的偏轉(zhuǎn)。R表示核的大小。根據(jù) 粒子散射實驗估算,原子半徑的數(shù)量級為1010m R 的數(shù)量級為1015m ?？梢娫觾?nèi)部是十分“空曠”的。分析和解答有關(guān) 粒子散射實驗問題時,必須以電子的發(fā)現(xiàn)及 粒子散射實驗現(xiàn)象為依據(jù),并結(jié)合前面所掌握的動能、電勢能、庫侖定律及能量守恒定律等知識,綜合分析和求解有關(guān) 粒 粒子散射實驗的原

15、理是 粒子和核之間存在庫侖斥力, 粒子并未與核直接發(fā)生碰撞,所以偏轉(zhuǎn)是庫侖斥力導(dǎo)致的。庫侖斥力對 粒子做功,使 粒子和核具有的電勢能及 粒子的動能發(fā)生改變,總能量守恒。由此可分析發(fā)生偏轉(zhuǎn)的 粒子的能量變化情況?！練湓庸庾V】 考綱要求:用光柵或棱鏡可以把各種顏色的光按波長展開,獲得光的波長(頻率)和強(qiáng)度分布的記錄,即光譜。有些光譜是一條條的亮線,我們把它們叫做譜線,這樣的光譜叫做線狀譜。有的光譜看起來不是 一條條分立的譜線,而是連在一起的光帶,我們把它叫做連續(xù)譜。發(fā)射光譜:發(fā)光物質(zhì)直接產(chǎn)生的光譜。它又可分為線狀光譜(明線光譜)和連續(xù)光譜明線光譜:只含有一些不連續(xù)的亮線的光譜.它是由游離狀態(tài)的原

16、子發(fā)射的,因此,也叫原子發(fā)出幾種特定頻率的光。因此,每種原子都有自己的特征譜線。光譜。連續(xù)光譜是由物質(zhì)的分子發(fā)射的。續(xù)光譜的背景上出現(xiàn)波長不連續(xù)的暗線。比線狀光譜中的亮線要少一些。氫原子的光譜：從氫氣放電管可以獲得氫原子光譜。巴耳末公式：18851 11 R22n 3,4,5,. R 1.10107 m1 ，稱為里德伯常量。n2 由公式可看出,n既然每種原子都有自己的特征譜線,我們就可以利用它來鑒別物質(zhì)和確定物質(zhì)的組成成這種方法稱為光譜分析。方法:可以利用明線光譜,也可利用吸收光譜。10-0現(xiàn)它的特征譜線將其檢測出來。應(yīng)用:光譜分析在科學(xué)技術(shù)中有廣泛的應(yīng)用:檢查物體的純度；鑒別和發(fā)現(xiàn)元素； 天

17、文學(xué)上光譜的紅移表明恒星的遠(yuǎn)離等，例如太陽光中含有各種顏色的光,當(dāng)陽光透過太陽高將這些吸收光譜的暗線與已知元素的光譜相比較,就可以知道太陽周圍大氣中存在何種元素。【玻爾的原子模型】考綱要求:玻爾認(rèn)為,圍繞原子核運(yùn)動的電子軌道半徑只能是某些分立的數(shù)值,這種現(xiàn)象叫作軌道量子化;不同的軌道對應(yīng)不同的狀態(tài),在這些狀態(tài)中,盡管電子在做變速運(yùn)動,卻不輻射能量,因此這些狀態(tài)是穩(wěn)定的；原子在不同的狀態(tài)中具有不同的能量,所以原子的能量也是量子化的。將上述內(nèi) 容進(jìn)行歸納,玻爾理論有以下三個基本假設(shè):能量狀態(tài)量子化原子只能處于一系列的不連續(xù)的能量狀態(tài)中,在這些狀態(tài)中原子是穩(wěn)定的.電子雖然繞核旋轉(zhuǎn),但并不向外輻射能量

18、,這些狀態(tài)叫作定態(tài), En Rhc ，n 1,2,3,.n2原子躍遷假設(shè)EmEn)時,它輻射(或吸收)一定頻率的光子,這些光子的能量由這兩個定態(tài)的能量差決定,即h EmE ,這個式子被n稱為頻率條件,又稱為輻射條件。由上式可以看出,能級差越大,放出光子的頻率就越高。由于不同的原子具有不同的結(jié)構(gòu),能級因。光子的吸收是光子發(fā)射的逆過程,原子在吸收了光子后會從較低能級向較高能級躍遷.兩個能級的差值仍是個光子的能量,其關(guān)系式仍為h EE 。mn軌道量子化而電子的可能軌道是分立的。棄經(jīng)典物理理論,因此玻爾理論也有其局限性,它不能解釋其他復(fù)雜的原子光譜。玻爾理論對氫光譜的解釋些能量值叫作能級。各狀態(tài)的標(biāo)號

19、 1,2,3,叫作量子數(shù),通常用n 表示.能量最低的狀態(tài)叫作基態(tài),其他狀態(tài)叫E , E , E ,表示。123原子電離后的能量比原子其他狀態(tài)的能量都高.我們把原子電離后的能量記為 0,則其他狀態(tài)下的能量值就是負(fù)的。E原子各能級的關(guān)系為: E1nn2（n 1,2,3,.）對于氫原子而言,基態(tài)能量: E1 13.6eV其他各激發(fā)態(tài)的能級為: E23.4eVE31.51eV 。能級圖氫原子的能級圖如圖所示能級不連續(xù),這種現(xiàn)象叫作能量量子化。勢能和電子運(yùn)動的動能。原子從基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)時要吸收能量,而從激發(fā)時這兩個能級間的能級差,即原子吸收光子時是有選擇地吸收相應(yīng)頻率的光子。能級的躍遷原子會自發(fā)地向能

20、量較低的能級躍遷,放出光子,經(jīng)過一次或幾次躍遷回到基態(tài)。注意：遷是不確定的。物質(zhì)中含有大量的原子,各個原子的躍遷方式也是不統(tǒng)一的。特定頻率的光子；同樣也只能吸收一些特定頻率的光子。正是由于原子的能級是分立的,所以E 13.6eV 時,氫原子仍能吸收此光子并發(fā)生電離。電子在各個位置出現(xiàn)的概率,畫出圖來,就像云霧一樣,可以形象地把它稱做電子云。-7 氫原子模型及定態(tài)能量問題分析按照玻爾氫原子軌道模型,核外電子繞核運(yùn)動的軌道與其相對應(yīng)的定態(tài)能量間有對應(yīng)關(guān)系。在氫原子中,電子圍繞原子核運(yùn)動,如將電子的運(yùn)動軌道看作半徑為r的圓周,則原子核有ke2 eke2 ek,則電子運(yùn)動速度v Em v2k；r2e

21、rk2e2r電子在半徑為rEpk e2r（無限遠(yuǎn)處為零）；Ek的代數(shù)和,即 E E EpkP k e22rEk是等于該定態(tài)總能量值的兩倍?？偸堑扔谠摱☉B(tài)總能量的絕對值,原子系統(tǒng)的電勢能E總pEkk e22r,隨軌道半徑r的減小而增大,隨r的增大而減小(與v也直接相關(guān));系Epk e2r隨軌道半徑r的增大而增大,隨rE ke2 也2r隨軌道半徑r的增大而增大,隨r的減小而減小。e2E某定態(tài)能量Ek1 0,表明氫原子核外電子處于束縛態(tài),欲使氫原子電離,外界必n須對系統(tǒng)至少補(bǔ)充k2rn2e2 的能量,原子的能級越低,需要的電離能就越大。2r氫原子能級及原子躍遷問題分析的核外電子躍遷時就會有各種情況出

22、現(xiàn)了。處理有關(guān)氫原子躍遷問題的基本分析方法是：確定氫原子所處激發(fā)態(tài)的能級,畫出躍遷示意圖n(n1)運(yùn)用歸納法,根據(jù)數(shù)學(xué)公式N 確定躍遷頻率的種類2根據(jù)躍遷能量公式h EE 分別計算出各種頻率的光子mn若涉及求光的波長,則用公式注意躍遷和電離的區(qū)別:c 計算根據(jù)玻爾理論,當(dāng)原子從低能級向高能級躍遷時,必須吸收光子才能實現(xiàn)；相反,當(dāng)原的能量都必須等于這兩個能級的能量差。壞,而不再遵守有關(guān)原子結(jié)構(gòu)理論。如基態(tài)氫原子的電離能為 13.6eV,只要能量大于或等于13.6eV離所需要的能量就可使之電離。使原子能級躍遷的兩種粒子光子與電子的主要區(qū)別是：原子若是吸收光子的能量而被激發(fā)，其光子的能量必須等于兩能

23、級的能量差，否則不被吸收。原子吸收外來電子的能量而被激發(fā)時，E Em譜線條數(shù)的確定方法E ),均可使原子發(fā)生能級躍遷。n(1)一個氫原子躍遷發(fā)出可能的光譜線條數(shù)最多為(n1) 。一群氫原子躍遷發(fā)出可能的光譜線條數(shù)的兩種求解方法。n(n1)用數(shù)學(xué)中的組合知識求解：N=C2 。n2利用能級圖求解：在氫原子能級圖中將氫原子躍遷的各種可能情況一一畫出，然后相加?！救N射線】 考綱要求:爾最先發(fā)現(xiàn)。天然放射現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)，說明原子核具有復(fù)雜的結(jié)構(gòu)。83 83如果一種元素具有放射性,那么,無論它是以單質(zhì)存在,還是以化合物形式存在,都具有放射 性。放射性的強(qiáng)度也不受溫度、外界壓強(qiáng)的影響。由于元素的化學(xué)性質(zhì)決定于

24、原子核外的電子,這就說明身射線與這些電子無關(guān),也就是說,射線來自原子核。三種射線的研究方法把樣品放在鉛塊的窄孔里,在孔的正對面放著照相底片,在沒有電場時,發(fā)現(xiàn)在底片上正對孔的位置感光了。 若在鉛塊和底片之間放一對電極或加上磁場,使電場方向或磁場方向跟射線方向垂直,結(jié)果在底片上有三個地方感光了,說明在電場或磁場作用下,射線分為三束,表明這些射線中有的帶電，有的不帶電,如圖所示。從感光位置知道,帶正電的射線偏轉(zhuǎn)較小,是 射線；帶負(fù)電的射線偏轉(zhuǎn)較大,是射線；不偏轉(zhuǎn)的射線是 射線。三種射線在電磁場中的判別方法：不論在電場中還是在磁場中, 射線總是做勻速直線動,不發(fā)生偏轉(zhuǎn)。在勻強(qiáng)電場中, 粒子和粒子沿相

25、反方向做類平拋較運(yùn)動,且在同樣的條件下, 粒子的偏轉(zhuǎn)較大。在勻強(qiáng)磁場中, 粒子和粒子沿相反方向做勻速圓周運(yùn)動,且在同樣條件下, 粒子的5.三種射線的比較種類 射線 射線 射線組成（本質(zhì)）高速氦核流高速電子流光子流(高頻電磁波)帶電荷量質(zhì)量2ee4m，m 1.67127kgmp0靜止質(zhì)量為零速度0.1c0.99cc(光速)在電磁場中速度0.1c0.99cc(光速)在電磁場中偏轉(zhuǎn)不偏轉(zhuǎn)米厚的鋁板厚的鉛板很強(qiáng)較弱米厚的鋁板厚的鉛板很強(qiáng)較弱很弱粗、短、直細(xì)、較長、曲折最長感光感光感光-9-用通過膠片較強(qiáng)，能穿透幾毫最強(qiáng)，能穿透幾厘米- 【原子核的組成】 考綱要求:1.質(zhì)子的發(fā)現(xiàn)1919 粒子轟擊氮核,

26、結(jié)果從氮核中打出了一種粒子,并測定了它的電荷量與(p),后來人們又從其他原子核中打出了質(zhì)子,故確定質(zhì)子是原子核的組成部分。質(zhì)子帶正電荷,電荷量與一個電子所帶電荷量相等,質(zhì)子的質(zhì)量m 1.6726231027 kg 。2.中子的發(fā)現(xiàn)量大體相等但不帶電的粒子,并認(rèn)為這種不帶電的中性粒子是由電子進(jìn)入質(zhì)子后形成的。查德威克驗證了盧瑟福的預(yù)言,原子核中確實存在著中性的、質(zhì)量幾乎與質(zhì)子相同的粒子,。并把它叫作中子(n )。中子的質(zhì)量為m 1.6749286 1027 kg。n子和中子的個數(shù)并不相同。原子核中的三個整數(shù)核子數(shù):質(zhì)子和中子質(zhì)量差別非常微小,二者統(tǒng)稱為核子,所以質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)之和叫核子數(shù)。(Z)

27、:原子核所帶的電荷總是質(zhì)子所帶電荷的整數(shù)倍,通常用這個整數(shù)表示原子核的電荷量,叫作原子核的電荷數(shù)。(A):原子核的質(zhì)量等于核內(nèi)質(zhì)子和中子的質(zhì)量的總和,而質(zhì)子與中子的質(zhì)量幾乎相等,所以原子核的質(zhì)量幾乎等于單個核子質(zhì)量的整數(shù)倍,這個整數(shù)叫作原子核的質(zhì)量數(shù)。原子核中的兩個等式核電荷數(shù)=質(zhì)子數(shù)(Z)=元素的原子序數(shù)=核外電子數(shù)質(zhì)量數(shù)(A)=核子數(shù)=質(zhì)子數(shù)+中子數(shù)數(shù)決定了核外電子數(shù),也決定了電子在核外的分布情況,進(jìn)而決定了這種元素的化學(xué)性質(zhì),因而同位素具有相同的化學(xué)性質(zhì)。【放射性元素的衰變】考綱要求:1 粒子或粒子(并不表明原子核內(nèi)有 粒子或粒子, 粒子是2.衰變規(guī)律:原子核衰變時,前后的電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)

28、都守恒。發(fā)生一次 A4,Z2,2AX ZA4Y Z24He2發(fā)生一次AZ1,1AX ZAY 0eZ11放射性的原子核在發(fā)生衰變時，蘊(yùn)藏在核內(nèi)的能量會被釋放出來,原子核釋放出一個 光子取一系列不連續(xù)的數(shù)值,因此也存在著能級,同樣是能級越低越穩(wěn)定。放射性的原子核在發(fā)生 衰變時,蘊(yùn)藏在核內(nèi)的能量會釋放出來,使產(chǎn)生的新核處于高能級（激發(fā)態(tài)）,這時它要向低能級躍遷,能量以光子的形式輻射出來。因此, 射線經(jīng)常是伴隨 射線和射線產(chǎn)生的。連接。(質(zhì)量虧損)而釋放出核能。當(dāng)放射性物質(zhì)發(fā)生連續(xù)衰變時,原子核中有的發(fā)生 衰變,有的發(fā)生衰變,同時伴隨著 射線的產(chǎn)生,這時可連續(xù)放出三種射線。 衰變規(guī)律的比較衰變類型衰變

29、類型衰變方程衰變A X A4Y 4He衰變AX AY 0eZZ 22ZZ11衰變實質(zhì)22 個中子結(jié)合成一個整體射出電子21H 2 1n 1024He01n 1H 10e1衰變規(guī)律 電荷數(shù)守恒、質(zhì)量數(shù)守恒、動量守恒衰變次數(shù)的確定方法AX 經(jīng)過n 次 衰變和m 次ZAY AX ZZ mZ20e 。根據(jù)質(zhì)1AA量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒可列方程 A A4nZ Z2nm由以上兩式聯(lián)立解得n 4，AAm2Z Z 由此可見確定衰變次數(shù)可歸結(jié)為求解一個二元一次方程組。方法二：因為衰變對質(zhì)量數(shù)無影響，可先由質(zhì)量數(shù)的改變確定 衰變的次數(shù)，然后根據(jù)衰變規(guī)律確定衰變的次數(shù)。兩類核衰變在磁場中的徑跡靜止核在磁場中自發(fā)衰變，

30、其軌跡為兩相切圓， 衰變時兩圓內(nèi)切，根據(jù)動量守恒mv m v 和r mv知，半徑小的為新核，半徑大的為 粒子或粒子，其特點對比1 12 2Bq 衰變勻強(qiáng)磁場中軌跡AX ZA4Y Z224He兩圓外切， 粒子半徑大勻強(qiáng)磁場中軌跡衰變AX AY 0eZZ11徑大原子核衰變問題的綜合分析轉(zhuǎn)化和守恒定律的綜合應(yīng)用。它可從幾個方面分別進(jìn)行分析。設(shè)有一個質(zhì)量為M的原子核,原來處于靜止?fàn)顟B(tài)當(dāng)發(fā)生一次(或 )衰變后,釋放的0粒子的質(zhì)量為m,速度為v,產(chǎn)生的反沖核的質(zhì)量為M ,速度為V ,同時輻射出一個相等光子。動量守恒關(guān)系0mvMV 或mvMVB的勻強(qiáng)磁場時,將在洛倫茲力的作用下做勻速圓周運(yùn)動,軌道半徑的大小

31、因為粒子與反沖核的動量大小相等,所以軌道半徑與電量成反比,即mv1Z 2RZ 2R ，當(dāng)發(fā)生衰變時 BqqR，當(dāng)發(fā)生 衰變時 2R1MM運(yùn)行周期的長短在同樣的條件下,運(yùn)行周期與粒子和反沖核的質(zhì)荷比成正比,即 T 2m mBqq 。徑跡的特點粒子的軌道半徑大,反沖核的軌道半徑小。 粒子與反沖核帶同種電荷,圓軌道 射線的徑跡為與反沖核的徑跡相切的直線?！景胨テ凇靠季V要求:定義:放射性元素的原子核每衰變一半所需要的時間叫作半衰期：(1)半衰期是一種統(tǒng)計規(guī)律半衰期是大量放射性原子核所遵循的必然規(guī)律,至于個別原子核在什么時侯衰變,完全具有偶然性。越長；反之,元素越不穩(wěn)定,壽命越短。放射性元素是處于游離狀

32、態(tài)還是化合狀態(tài),都不能改變其半衰期。1 t1 t公式: N余=N(原 2，m=m余(2式中N原、m表示衰變前的放射性元素的原子數(shù)原和質(zhì)量, N余、m表示衰變后尚未發(fā)生下一次衰變的放射性元素的原子數(shù)和質(zhì)量， t 表示衰變余T 表示半衰期。率一定，不同的放射性元素半衰期不同?！咎綔y射線的方法】存在,這些現(xiàn)象主要是:使氣體電離;使照相底片感光;使熒光物質(zhì)產(chǎn)生熒光科研中常用的探測射線的儀器:威耳遜云室線從窗口射入),先往云室里加少量的酒精,使室內(nèi)充滿酒精的飽和蒸氣,然后使活塞迅 進(jìn)速向些霧滴沿射線經(jīng)過的路線排列,于是就顯示出了射線的徑跡。這種云室是英國物理學(xué)家威耳遜1912氣泡室：氣泡室的原理同云室的

33、原理類似,所不同的是氣泡室。圍就有氣泡形成,從而顯示射線徑跡。蓋革-米勒計數(shù)器的中間有一條接正極的金屬絲,管中裝有低壓的惰性氣體和少量的酒精蒸氣或溴蒸氣。射線粒子進(jìn)入管室內(nèi)時,它使管內(nèi)的氣體電離,產(chǎn)生電子。這樣,一束射線粒子進(jìn)入管中后可以電子儀器可以把放電次數(shù)記錄下來?！痉派湫缘膽?yīng)用與防護(hù)】考綱要求:正電子等都是通過原子核的人工轉(zhuǎn)變而被發(fā)現(xiàn)的。原子核人工轉(zhuǎn)變的三大發(fā)現(xiàn):191914N 74He 217O 1H8119329Be 4He 12C 1n42601934居里夫婦發(fā)現(xiàn)放射性同位素和正電子的核反應(yīng)27Al 13 230P 1n150 1530Si 0e141原子核的人工轉(zhuǎn)變就是一種核反應(yīng)

34、,和衰變過程一樣,在核反應(yīng)中,質(zhì)量數(shù)和核電荷數(shù)都守恒。一千多種,因而使放射性同位素具有廣泛的應(yīng)用。放射性同位素的應(yīng)用(1)利用放射性同位素放出的射線( 射線、 射線)的不同特性去照射物體,達(dá)到各種目的：利用放出的 射線檢查金屬部件是否存在砂眼、裂痕等,即利用 射線進(jìn)行探傷。和密封容器中的液體的高度等,從而實現(xiàn)自動控制。利用放射線使空氣電離而把空氣變成導(dǎo)電氣體,以除去化纖、紡織品上的靜電。(2)做示蹤原子由于放射性同位素跟同種元素的非放射性同位素具有相同的化學(xué)性質(zhì),如果在某種元素里摻進(jìn)一些放射性同位素那么元素?zé)o論走到哪里,它的放射性同位素也經(jīng)過同樣的過程。而放射性元素不斷地放出射線,再用儀器探測

35、這些射線,即可知道元素的行蹤,這種用途的放射性同位素叫示蹤原子例如,在給農(nóng)作物施肥時,在肥料里放一些放射性同位素,這樣可以知道農(nóng)作物學(xué)研究方面,同位素示蹤技術(shù)也起著十分重要的作用。(3)半衰期的應(yīng)用：在地質(zhì)和考古工作中,利用放射性衰變的半衰期來推斷地層或古代文物年代。4.輻射與防護(hù)一些物理、化學(xué)、生化變化。如果人體受到長時間大劑量的射線照射,就會使器官組織的細(xì)胞DNA照射時,人常常會出現(xiàn)頭痛、四肢無力、貧血等多種癥狀,甚至死亡?？諝?、用具、工作場所的污染,要防止射線過多地、長時間地照射人體。成穩(wěn)定的原子核。特點：核力是短程力,只在約1.51015 m 的極短距離內(nèi)有核力的作用,超過這個距離核力

36、就迅速減小到零。所以每個核子只跟它相鄰的核子間才有核力作用。核力是很強(qiáng)的力,它足以克服質(zhì)子間庫侖斥力,使核子結(jié)合成原子核。核力與核子是否帶電無關(guān)。質(zhì)子與質(zhì)子間、質(zhì)子與中子間、中子與中子間都可以有核力作用。核力按力的分類上看,屬于按性質(zhì)分的力?！局睾伺c輕核結(jié)合能】考綱要求:應(yīng)的原子核叫輕核。重重的原子核,中子數(shù)大于質(zhì)子數(shù),越重的兩者相差越多。結(jié)合能結(jié)合能：由于核子間存在著巨大的核力作用,要把原子核拆散成核子,需要克服核力做巨大這就是原子核的結(jié)合能。一個氘核被拆成一個中子和一個質(zhì)子,需要的能量等于或大于2.2MeV的 光子照射的能量核反應(yīng)方程為 2H 11H 11n。0相反的過程,當(dāng)一個中子和一個

37、質(zhì)子結(jié)合成一個氘核時會釋放出2.2MeV 的能量.這個能量以 1H 11n 02H 。1由于核力的存在,核子結(jié)合成原子核時要放出一定能量,原子核分解成核子時要吸收同高。A5060的原子核比結(jié)合能最大。結(jié)合能都會增加,即核子將發(fā)生新的質(zhì)量虧損,釋放新的結(jié)合能?！举|(zhì)量虧損和質(zhì)能方程】考綱要求:質(zhì)量虧損：原子核的質(zhì)量小于組成它的核子的質(zhì)量之和,這個現(xiàn)象叫做質(zhì)量虧損。在核反應(yīng)核反應(yīng)中才能明顯地表現(xiàn)出來。質(zhì)量虧損表明,的確存在著原子核的結(jié)合能。E mc2(1)E 和質(zhì)量m 之間存在著密切的關(guān)系,即E mc2 ,式中c為真空中的光速。(2)質(zhì)能方程的本質(zhì)質(zhì)量或能量是物質(zhì)的屬性之一,絕不能把物質(zhì)和它們的某一

38、屬性(質(zhì)量和能量)等同起來。質(zhì)能方程揭示了質(zhì)量和能量的不可分割性,方程建立了這兩個屬性在數(shù)值上的關(guān)系,量可以相互轉(zhuǎn)化。質(zhì)量虧損不是否定了質(zhì)量守恒定律,根據(jù)愛因斯坦的相對論,輻射出的 光子靜質(zhì)量立。【重核裂變】考綱要求:使重核分裂成中等質(zhì)量的原子核的核反應(yīng)叫做重核的裂變。重核裂變的特點： (1)裂變釋放的能量很大(2)裂變產(chǎn)物具有多樣性：同一原子核,可以裂XeSrBa)Kr SbNb)等等。(3)裂變產(chǎn)物具有放射性：裂變產(chǎn)生的新核都具有放射性,經(jīng)過一系列 衰變或直接發(fā)射中子后,才能成為穩(wěn)定的原子核.所以,裂變是人工獲取放射性同位素的重要方法(4)裂變能產(chǎn)生多個中 子，裂變是人工獲取中子的重要方法

39、。(5)裂變可以引起鏈?zhǔn)椒磻?yīng)：一個重核裂變時,會同時放出23個中子,進(jìn)而使23個重核裂變,產(chǎn)生更多的中子,引起更多的重核裂變。這種自動維持的重核裂變,叫作鏈?zhǔn)椒磻?yīng),因此裂變是獲取大量原子核能的基本方法之一。鏈?zhǔn)椒磻?yīng)發(fā)生的條件：(1)鈾塊的體積大于臨界體積.當(dāng)體積超過臨界體積時,就能保證中子能夠碰到鈾核(2)有足夠濃度的鈾 235(3)有足夠數(shù)量的慢中子重核裂變核能的計算方法根據(jù)質(zhì)量虧損計算根據(jù)核反應(yīng)方程,計算核反應(yīng)前和核反應(yīng)后的質(zhì)量虧損mE mc2 或E mc2 計算核能.其中m 的單位是kg ，c 3.0108 m / s ，E 的單位是J。利用原子質(zhì)量單位u 和電子伏特計算明確原子質(zhì)量u

40、和電子伏特間的關(guān)系 由1u 1.66061027 kg ,1eV 1.61019 J ,得E mc2 931.5MeV根據(jù)1u )相當(dāng)于931.5MeV 能量,用核子結(jié)合成原子核時質(zhì)量虧損的原子質(zhì)量單位數(shù)乘以931.5MeV來計算核能,即 E m931.5MeV ?！竞穗娬镜慕M成】組成部分組成部分裂變材料慢化劑（減速劑）材料濃縮鈾通水石墨水鋼筋混凝土作用提供核燃料使裂變產(chǎn)生的快中子減速，使之容易被鈾 235 吸收控制棒反射層防護(hù)層吸收減速后的中子，控制反應(yīng)強(qiáng)度阻止中子逃逸防止射線泄露，對人體及其他生物體產(chǎn)生傷害【裂變反應(yīng)堆】考綱要求:中子。但是,裂變產(chǎn)生的是速度很大的快中子,因此還要設(shè)法使快中

41、子減速。為此,在鈾棒周圍要放“慢化劑”,快中子跟慢化劑中的原子核碰撞后,中子能量減少,變?yōu)槁凶?。常用的慢化劑有石墨、重水和普通?也叫輕水)。為了調(diào)節(jié)中子數(shù)目以控制反應(yīng)速度,還需要在鈾棒之間插進(jìn)一些鎘棒。鎘吸收中子的一些。這種鎘棒叫做控制棒。建造核電站時需要特別注意防止射線對人體的傷害,還要防止放射性物質(zhì)對水源、空【核聚變】考綱要求:核聚變:兩個輕核結(jié)合成質(zhì)量較大的核,這樣的核反應(yīng)叫作核聚變。3H 12H 14He 1n20核聚變的基本途徑:為了使輕核發(fā)生聚變，必須使兩個輕核的距離減小到r 1015 m，因此就必須克服強(qiáng)大的庫侖斥力。一般可以通過兩種途徑解決：人工核反應(yīng)：如利用加速器將氘加速

42、到所需的能量(約72KeV )，轟擊含氚的靶。但是，這種方法引起聚變的幾率極低。一般，百萬個氘核打在靶上，只有一個氘核發(fā)生聚變。的超高溫，使其在極短的時間內(nèi)起發(fā)生聚變。因此，聚變又叫熱核反應(yīng)。聚變反應(yīng)特點：聚變反應(yīng)一旦發(fā)生，就不再需要外界給它能量，靠自身產(chǎn)生的熱就會使反應(yīng)107 K 以上，其反應(yīng)就是熱核反應(yīng)的實例。目前，熱核反應(yīng)主要用在核武器上，那就是氫彈；太陽的主要成分是氫，太陽的能量就是核聚變產(chǎn)生的。(1)輕核聚變產(chǎn)能效率高(2)地球上聚變?nèi)剂系膬α控S富(3)輕核聚變更安全、清潔核聚變（受控?zé)岷朔磻?yīng)）控制方法托卡馬克)聚變的應(yīng)用：(1)核武器氫彈可控?zé)岷朔磻?yīng),目前處于探索階段聚變與裂變的區(qū)別方法重核的裂變、輕核的聚變都能釋放出巨大的核能,但兩者是不同的。其區(qū)別方法如下：個輕核聚變(結(jié)合)成一個中等質(zhì)量的原子核,放出巨大的能量。放出能量的大小不同：重核裂變時,平均每個核子釋放的能量約為1MeV ；而輕核聚變時,平均每個核子釋放出3MeV 以上的能量,即聚變比裂變能放出更多的能量。多。鈾在地球上儲量有限。裂變放出能量；而聚變反應(yīng)的可控制性比較困難。輕核聚變釋