高中物理人教版選修3-5-知識點(diǎn)總結(jié)

選修3-5知識梳理一．量子論的建立黑體和黑體輻射Ⅰ（一）量子論1.創(chuàng)立標(biāo)志：1900年普朗克在德國的《物理年刊》上發(fā)表《論正常光譜能量分布定律》的論文，標(biāo)志著量子論的誕生。2.量子論的主要內(nèi)容：①普朗克認(rèn)為物質(zhì)的輻射能量并不是無限可分的，其最小的、不可分的能量單元即“能量子”或稱“量子”，也就是說組成能量的單元是量子。②物質(zhì)的輻射能量不是連續(xù)的，而是以量子的整數(shù)倍跳躍式變化的。3.量子論的發(fā)展①1905年，愛因斯坦獎(jiǎng)量子概念推廣到光的傳播中，提出了光量子論。②1913年，英國物理學(xué)家玻爾把量子概念推廣到原子內(nèi)部的能量狀態(tài)，提出了一種量子化的原子結(jié)構(gòu)模型，豐富了量子論。③到1925年左右，量子力學(xué)最終建立。4.量子論的意義①與量子論等一起，引起物理學(xué)的一場重大革命，并促進(jìn)了現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的突破性發(fā)展。②量子論的革命性觀念揭開了微觀世界的奧秘，深刻改變了人們對整個(gè)物質(zhì)世界的認(rèn)識。③量子論成功的揭示了諸多物質(zhì)現(xiàn)象，如光量子論揭示了光電效應(yīng)④量子概念是一個(gè)重要基石，現(xiàn)代物理學(xué)中的許多領(lǐng)域都是從量子概念基礎(chǔ)上衍生出來的。量子論的形成標(biāo)志著人類對客觀規(guī)律的認(rèn)識，開始從宏觀世界深入到微觀世界；同時(shí)，在量子論的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的量子論學(xué)，極大地促進(jìn)了原子物理、固體物理和原子核物理等科學(xué)的發(fā)展。（二）黑體和黑體輻射1．熱輻射現(xiàn)象任何物體在任何溫度下都要發(fā)射各種波長的電磁波，并且其輻射能量的大小及輻射能量按波長的分布都與溫度有關(guān)。這種由于物質(zhì)中的分子、原子受到熱激發(fā)而發(fā)射電磁波的現(xiàn)象稱為熱輻射。①.物體在任何溫度下都會輻射能量。②.物體既會輻射能量，也會吸收能量。物體在某個(gè)頻率范圍內(nèi)發(fā)射電磁波能力越大，則它吸收該頻率范圍內(nèi)電磁波能力也越大。輻射和吸收的能量恰相等時(shí)稱為熱平衡。此時(shí)溫度恒定不變。實(shí)驗(yàn)表明：物體輻射能多少決定于物體的溫度（T）、輻射的波長、時(shí)間的長短和發(fā)射的面積。2.黑體物體具有向四周輻射能量的本領(lǐng)，又有吸收外界輻射來的能量的本領(lǐng)。黑體是指在任何溫度下，全部吸收任何波長的輻射的物體。3．實(shí)驗(yàn)規(guī)律：1）隨著溫度的升高，黑體的輻射強(qiáng)度都有增加；2）隨著溫度的升高，輻射強(qiáng)度的極大值向波長較短方向移動。二．光電效應(yīng)光子說光電效應(yīng)方程Ⅰ1、光電效應(yīng) （1）光電效應(yīng)在光（包括不可見光）的照射下，從物體發(fā)射出電子的現(xiàn)象稱為光電效應(yīng)。 （2）光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律： 裝置： 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)極限頻率才能發(fā)生光電效應(yīng)，低于極限頻率的光不能發(fā)生光電效應(yīng)。 ②光電子的最大初動能與入射光的強(qiáng)度無關(guān)，光隨入射光頻率的增大而增大。 ③大于極限頻率的光照射金屬時(shí)，光電流強(qiáng)度（反映單位時(shí)間發(fā)射出的光電子數(shù)的多少），與入射光強(qiáng)度成正比。 ④金屬受到光照，光電子的發(fā)射一般不超過10－9秒。2、波動說在光電效應(yīng)上遇到的困難 波動說認(rèn)為：光的能量即光的強(qiáng)度是由光波的振幅決定的與光的頻率無關(guān)。所以波動說對解釋上述實(shí)驗(yàn)規(guī)律中的①②④條都遇到困難3、光子說 （1）量子論：1900年德國物理學(xué)家普郎克提出：電磁波的發(fā)射和吸收是不連續(xù)的，而是一份一份的，每一份電磁波的能量E=hv （2）光子論：1905年受因斯坦提出：空間傳播的光也是不連續(xù)的，而是一份一份的，每一份稱為一個(gè)光子，光子具有的能量與光的頻率成正比。 即：E=hv 其中h為普郎克恒量 h=6.63×10－34JS4、光子論對光電效應(yīng)的解釋 金屬中的自由電子，獲得光子后其動能增大，當(dāng)功能大于脫出功時(shí)，電子即可脫離金屬表面，入射光的頻率越大，光子能量越大，電子獲得的能量才能越大，飛出時(shí)最大初功能也越大。5．光電效應(yīng)方程當(dāng)Vm=0時(shí)，為極限頻率0，0=W0/h三．康普頓效應(yīng)Ⅰ康普頓效應(yīng)是光子和電子作彈性碰撞的結(jié)果，具體解釋如下：1.若光子和外層電子相碰撞，光子有一部分能量傳給電子,散射光子的能量減少，于是散射光的波長大于入射光的波長。2.若光子和束縛很緊的內(nèi)層電子相碰撞，光子將與整個(gè)原子交換能量,由于光子質(zhì)量遠(yuǎn)小于原子質(zhì)量，根據(jù)碰撞理論，碰撞前后光子能量幾乎不變，波長不變。3.因?yàn)榕鲎仓薪粨Q的能量和碰撞的角度有關(guān)，所以波長改變和散射角有關(guān)?？灯疹D效應(yīng)說明光具有粒子性。四．光的波粒二象性物質(zhì)波概率波不確定性關(guān)系Ⅰ光既表現(xiàn)出波動性，又表現(xiàn)出粒子性大量光子表現(xiàn)出的波動性強(qiáng)，少量光子表現(xiàn)出的粒子性強(qiáng)；頻率高的光子表現(xiàn)出的粒子性強(qiáng)，頻率低的光子表現(xiàn)出的波動性強(qiáng)．實(shí)物粒子也具有波動性這種波稱為德布羅意波，也叫物質(zhì)波。從光子的概念上看，光波是一種概率波成份組成性質(zhì)電離作用貫穿能力射線氦核組成的粒子流很強(qiáng)很弱射線高速電子流較強(qiáng)較強(qiáng)射線高頻光子很弱很強(qiáng) 2、原子核的組成（1）原子核的組成：原子核是由質(zhì)子和中子組成，質(zhì)子和中子統(tǒng)稱為核子 在原子核中：質(zhì)子數(shù)等于電荷數(shù)核子數(shù)等于質(zhì)量數(shù) 中子數(shù)等于質(zhì)量數(shù)減電荷數(shù)九．原子核的衰變半衰期Ⅰ （1）衰變：原子核由于放出某種粒子而轉(zhuǎn)變成新核的變化稱為衰變在原子核的衰變過程中，電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)守恒 類型衰變方程規(guī)律衰變新核衰變新核 射線是伴隨衰變放射出來的高頻光子流 在衰變中新核質(zhì)子數(shù)多一個(gè)，而質(zhì)量數(shù)不變是由于反映中有一個(gè)中子變?yōu)橐粋€(gè)質(zhì)子和一個(gè)電子，即： （2）半衰期：放射性元素的原子核的半數(shù)發(fā)生衰變所需要的時(shí)間，稱該元素的半衰期。 一放射性元素，測得質(zhì)量為m,半衰期為T，經(jīng)時(shí)間t后，剩余未衰變的放射性元素的質(zhì)量為m 十．放射性的應(yīng)用與防護(hù)放射性同位素Ⅰ人工放射性同位素：有些同位素具有放射性，叫做放射性同位素放射性同位素：具有相同的質(zhì)子和不同中子數(shù)的原子互稱同位素，放射性同位素：具有放射性的同位素叫放射性同位素。 正電子的發(fā)現(xiàn)：用粒子轟擊鋁時(shí)，發(fā)生核反應(yīng)。1934年，約里奧·居里和伊麗芙·居里發(fā)現(xiàn)經(jīng)過α粒子轟擊的鋁片中含有放射性磷反應(yīng)生成物P是磷的一種同位素，自然界沒有天然的，它是通過核反應(yīng)生成的人工放射性同位素。 發(fā)生+衰變，放出正電子 與天然的放射性物質(zhì)相比，人造放射性同位素：1、放射強(qiáng)度容易控制2、可以制成各種需要的形狀3、半衰期更短4、放射性廢料容易處理放射性同位素的應(yīng)用1、利用它的射線A、由于γ射線貫穿本領(lǐng)強(qiáng)，可以用來γ射線檢查金屬內(nèi)部有沒有砂眼或裂紋，所用的設(shè)備叫γ射線探傷儀．B、利用射線的穿透本領(lǐng)與物質(zhì)厚度密度的關(guān)系，來檢查各種產(chǎn)品的厚度和密封容器中液體的高度等，從而實(shí)現(xiàn)自動控制C、利用射線使空氣電離而把空氣變成導(dǎo)電氣體，以消除化纖、紡織品上的靜電D、利用射線照射植物，引起植物變異而培育良種，也可以利用它殺菌、治病等2、作為示蹤原子：用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)及生物研究等.棉花在結(jié)桃、開花的時(shí)候需要較多的磷肥，把磷肥噴在棉花葉子上，磷肥也能被吸收．但是，什么時(shí)候的吸收率最高、磷在作物體內(nèi)能存留多長時(shí)間、磷在作物體內(nèi)的分布情況等，用通常的方法很難研究．如果用磷的放射性同位素制成肥料噴在棉花葉面上，然后每隔一定時(shí)間用探測器測量棉株各部位的放射性強(qiáng)度，上面的問題就很容易解決．放射性的防護(hù)（1）在核電站的核反應(yīng)堆外層用厚厚的水泥來防止放射線的外泄（2）用過的核廢料要放在很厚很厚的重金屬箱內(nèi)，并埋在深海里（3）在生活中要有防范意識，盡可能遠(yuǎn)離放射源十一．核力與結(jié)合能質(zhì)量虧損Ⅰ核力：能夠把核中的各種核子聯(lián)系在一起的強(qiáng)大的力叫做核力．1.核力是四種相互作用中的強(qiáng)相互作用（強(qiáng)力）的一種表現(xiàn)。2.核力是短程力。約在10-15m量級時(shí)起作用，距離大于0.8×10-15m時(shí)為引力,距離為10×10-15m時(shí)核力幾乎消失，距離小于0.8×10-15m時(shí)為斥力。3.核力具有飽和性。核子只對相鄰的少數(shù)核子產(chǎn)生較強(qiáng)的引力，而不是與核內(nèi)所有核子發(fā)生作用。4.核力具有電荷無關(guān)性。對給定的相對運(yùn)動狀態(tài)，核力與核子電荷無關(guān)。核越來越大，有些核子間的距離越來越遠(yuǎn)。隨著距離的增加，核力與電磁力都會減小，但核力減小得更快。所以，原子核大到一定程度時(shí)，相距較遠(yuǎn)的質(zhì)子間的核力不足以平衡它們之間的庫侖力，這個(gè)原子核就不穩(wěn)定了。這時(shí)，如果不再成對地增加核子，而只增加中子，中子與其他核子沒有庫侖斥力，但有相互吸引的核力，有助于維系原子核的穩(wěn)定。由于這個(gè)原因，穩(wěn)定的重原子核里，中子數(shù)要比質(zhì)子數(shù)多。結(jié)合能；由于核子間存在著強(qiáng)大的核力，所以核子結(jié)合成原子核或原子核分解為核子時(shí)，都伴隨著巨大的能量變化．當(dāng)核子結(jié)合成原子核時(shí)要放出一定能量；原子核分解成核子時(shí)，要吸收同樣的能量．這個(gè)能量叫做原子核的結(jié)合能．比結(jié)合能：結(jié)合能與核子數(shù)之比，稱做為比結(jié)合能。也叫平均結(jié)合能。比結(jié)合能越大，表示原子核中核子結(jié)合得越牢固，原子核越穩(wěn)定。質(zhì)量虧損：原子分解為核子時(shí)，質(zhì)量增加；核子結(jié)合成原子核時(shí)，質(zhì)量減少。原子核的質(zhì)量小于組成原子核的核子的質(zhì)量之和，叫做質(zhì)量虧損愛因斯坦質(zhì)能方程E=mc2式中c是真空中的光速，m是物體的質(zhì)量，E是物體的能量。核子在結(jié)合成原子核時(shí)出現(xiàn)的質(zhì)量虧損Δm，正表明它們在互相結(jié)合過程中放出了能量ΔE=Δm·c2常用單位:m用“u(原子質(zhì)量單位)”1u=1.660566×10-27kgΔE用“uc2”1uc2=931.5MeV(表示1u的質(zhì)量變化相當(dāng)于931.5MeV的能量改變)十二．核反應(yīng)方程Ⅰ1.熟記一些實(shí)驗(yàn)事實(shí)的核反應(yīng)方程式。（1）盧瑟福用α粒子轟擊氦核打出質(zhì)子：（2）貝克勒耳和瑪麗居里夫人發(fā)現(xiàn)天然放射現(xiàn)象：α衰變β衰變（3）查德威克用α粒子轟擊鈹核打出中子（4）伊麗芙居里發(fā)現(xiàn)正電子和（5）輕核聚變（6）重核聚變2.熟記一些粒子的符號α粒子（）、質(zhì)子（）、中子（）、電子（）、氘核（）、氚核（）3.注意在核反應(yīng)方程式中，質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)是守恒的。處理有關(guān)核反應(yīng)方程式的相關(guān)題目時(shí)，只要做到了以上幾點(diǎn)，即可順利解決問題。十三．重核裂變核聚變Ⅰ 釋放核能的途徑——裂變和聚變 （1）裂