物理高考专题知识点复习(珍藏版)：高中物理光学原子知识归纳.pdf
光学物理知识归纳光学物理知识归纳1 1 光速：光速：美国迈克耳逊用旋转棱镜法较准确的测出了光速，C=3.0108m/s2 2 反射定律反射定律(物像关于镜面对称)；由偏折程度直接判断各色光的 nosiniCsin903 3 折射定律折射定律n 空sinv介sinC介物体时，视高d nd。、光线以入射角 i 斜射入一块两面平行的折射率为 n、厚度为 h 的玻璃砖后，出射光线仍与入射光线平行，但存在侧移量6 6 双缝干涉双缝干涉:条件 f 相同，相位差恒定(即是两光的振动步调完全一致)亮条纹位置:Sn；暗条纹位置:S(2n 1)2（n0,1,2,3,、）；4 4 光学中的一个现象一串结论光学中的一个现象一串结论色散现象nv(波动衍射C性)临红小大大(明显)容易小黄紫大小小(不 明难大显)干 涉间距大小(粒子E光子光电效性)小(不明显)小大(明显)大应难易结论：(1)折射率 n、；(2)全反射的临界角 C；(3)同一介质中的传播速率 v；(4)在平行玻璃块的侧移x(5)光的频率,频率大,粒子性明显.；(6)光子的能量 E=h则光子的能量越大。越容易产生光电效应现象(7)在真空中光的波长,波长大波动性显著；(8)在相同的情况下，双缝干涉条纹间距 x 越来越窄(9)在相同的情况下，衍射现象越来越不明显5 5 全反射现象全反射现象：让一束光沿半圆形玻璃砖的半径射到直边上,可以看到一部分光线从玻璃直边上折射到空气中,一部分光线反射回玻璃砖内.逐渐增大光的入射角,将会看到折射光线远离法线,且越来越弱.反射光越来越强,当入射角增大到某一角度 C临时,折射角达到 900,即是折射光线完全消失,只剩下反射回玻璃中的光线.这种现象叫全反射现象.折射角变为 900时的入射角叫临界角全反射的条件：光密到光疏；入射角等于或大于临界角应用:光纤通信(玻璃 sio2)内窥镜、海市蜃楼、沙膜蜃景、炎热夏天柏油路面上的蜃景、水中或玻璃中的气泡看起来很亮.理解：同种材料对不同色光折射率不同；同一色光在不同介质中折射率不同。几个结论：、紧靠点光源向对面墙平抛的物体，在对面墙上的影子的运动是匀速运动。、两相互正交的平面镜构成反射器,任何方向射入某一镜面的光线经两次反射后一定与原入射方向平行反向。、光线由真空射入折射率为 n 的介质时，如果入射角满足 tg=n，则反射光线和折射光线一定垂直。、由水面上看水下光源时，视深d d/n；若由水面下看水上1条纹间距：(S:路程差(光程差)；d 两条狭缝间的距离；L：挡板与屏间的距离)测出 n 条亮条纹间的距离 a薄膜干涉:由膜的前后两表面反射的两列光叠加，实例：肥皂膜、空气膜、油膜、牛顿环、光器件增透膜(厚度是绿光在薄膜中波长的 1/4,即增透膜厚度 d/4)7 7 衍射衍射:现象,条件 单缝 圆孔 柏松亮斑(来历)任何物体都能使光发生衍射致使轮廓模糊干涉、衍射、多普勒效应(太阳光谱红移宇宙在膨胀)、偏振都是波的特有现象,证明光具有波动性；衍射表明了光的直线传播只有一种近似规律；说明任何物理规律都受一定的条件限制的.8 8 光的电磁说光的电磁说麦克斯韦根据电磁波与光在真空中的传播速度相同，提出光在本质上是一种电磁波，这就是光的电磁说，赫兹用实验证明了光的电磁说的正确性。电磁波谱。波长从大到小排列顺序为：无线电波、红外线、可见光、紫外线、X 射线、射线。各种电磁波中，除可见光以外，相邻两个波段间都有重叠。无线电波红外线可见光紫外线X 射线射线组成频率波长：大小波动性：明显不明显波频率：小大粒子性：不明显明显产生机理 在振荡电路原 子 的 内 原 子 核 受中，自由电原子的外层电子受到激发产生的层 电 子 受 到 激 发 后子作周期性到 激 发 后 产生的运动产生产生的红外线、紫外线、X 射线的主要性质及其应用举例。种类产生主要性质应用举例红外线一切物体都能发出热效应遥感、遥控、加热紫外线一切高温物体能发出化学效应荧光、杀菌、合成 VD2X 射线阴极射线射到固体表面穿透能力强人体透视、金属探伤实验证明：物体辐射出的电磁波中辐射最强的波长m和物体温度 T 之间满足关系m T=b（b 为常数）。可见高温物体辐射出的电磁波频率较高。在宇宙学中，可根据接收恒星发出的光的频率，分析其表面温度。9 9 光五种学说：光五种学说：原始微粒说(牛顿),波动学说(惠更斯),电磁学说(麦克斯韦),X Ladxdadn-1LL(n-1)光子说(爱因斯坦),波粒两相性学说(德布罗意波)概率波各种电磁波产生的机理,特性和应用,光的偏振现象说明光波是横波,也证明光的波动性.激光的产生特点应用(单色性,方向性好,亮度高,相干性好)光电效应实验装置,现象,所得出的规律爱因斯坦提出光子学说的背景爱因斯坦光电效应方程：mVm2/2hfW0一个光子的能量 Ehf(决定了能否发生光电效应)1010 光电效应规律光电效应规律:实验装置、现象、总结出四个规律任何一种金属都有一个极限频率，入射光的频率必须大于这个极限频率，才能产生光电效应；低于这个极限频率的光不能产生光电效应。光电子的最大初动能与入射光的强度无关，只随入射光频率的增大而增大。入射光照到金属上时，光子的发射几乎是瞬时的，一般不超过 10-9s当入射光的频率大于极限频率时，光电流强度与入射光强度成正比。核变化从贝克勒耳发现天然放射现象开始衰变(用电磁场研究)：2.各种放射线的性质比较种类本质质 量（u）电 荷速 度电离性贯穿性（e）（c）4+20.1射线氦核最强最弱，纸能挡住1/1840-10.99射线电子较强较强，穿几 mm 铝板001射线光子最弱最强，穿几 cm 铅版三种射线在匀强磁场、匀强电场、正交电场和磁场中的偏转情况比较：四种核反应类型(衰变,人工核转变,重核裂变,轻核骤变)234414衰变：衰变：238(实质：核内21)衰变形成外切(同方向旋)，92U90Th2He1H20n2He衰变：234901100Th23491Pa1e(实质：核内的中子转变成了质子和中子0n1H1e)衰变形成内切(相反方向旋)，且大圆为、粒子径迹。+衰变：15P14Si1e（核内1H0n1e）人工转变：147171N42He8O1H(发现质子的核反应)(卢瑟福)用粒子轰击氮核,并预言中子的存在3030011094121Be42He6C0n(发现中子的核反应)(查德威克)钋产生的射线轰击铍301Al42He15P0n附：原子、原子核知识归类附：原子、原子核知识归类整个知识体系，可归结为：两模型(原子的核式结构模型、波尔原子模型)；六子(电子、质子、中子、正电子、粒子、光子)；四变(衰变、人工转变、裂变、聚变)；两方程(核反应方程、质能方程)。4 条守恒定律(电荷数守恒、质量数守恒、能量守恒、动量守恒)贯串全章。1 1.汤姆生模型(枣糕模型)汤姆生发现电子，使人们认识到原子有复杂结构。从而打开原子的大门.2 2.卢瑟福的核式结构模型（行星式模型）卢瑟福粒子散射实验装置,现象,从而总结出核式结构学说粒子散射实验是用粒子轰击金箔，实验现象：结果是绝大多数粒子穿过金箔后基本上仍沿原来的方向前进,但是有少数粒子发生了较大的偏转.这说明原子的正电荷和质量一定集中在一个很小的核上。卢瑟福由粒子散射实验提出：在原子的中心有一个很小的核，叫原子核，原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里，带负电的电子在核外空间运动。由粒子散射实验的实验数据还可以估算出原子核大小的数量级是 10-15m。而核式结构又与经典的电磁理论发生矛盾原子是否稳定,其发出的光谱是否连续3 3.玻尔模型(引入量子理论，量子化就是不连续性，整数n 叫量子数)玻尔补充三条假设定态-原子只能处于一系列不连续的能量状态(称为定态),电子虽然绕核运转,但不会向外辐射能量.。(本假设是针对原子稳定性提出的)跃迁-原子从一种定态跃迁到另一种定态,要辐射(或吸收)一定频率的光子(其能量由两定态的能量差决定)(本假设针对线状谱提出)能量和轨道量子化-定态不连续,能量和轨道也不连续;(即原子的不同能量状态跟电子沿不同的圆形轨道绕核运动相对应,原子的定态是不连续的,因此电子的可能轨道分布也是不连续的)(针对原子核式模型提出，是能级假设的补充)光子的发射与吸收:原子发生定态跃迁时,要辐射(吸收)一定频率的光子:hfE初-E末轨道量子化 rn=n2r1r1=0.5310-10m能量量子化：E E1E1=-13.6eVn2271330150P3014Si1e(人工制造放射性同位素)正电子的发现(约里奥居里和伊丽芙居里夫妇)粒子轰击铝箔重核的裂变：2235921921U0n14156Ba36Kr30n341在一定条件下(超过临界体积)，裂变反应会连续不断地进行下去，这就是链式反应。轻核的聚变：1H1H2He0n（需要几百万度高温，所以又叫热核反应）所有核反应的反应前后都遵守：质量数守恒、电荷数守恒。（注意：质量并不守恒。）2.半衰期放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间叫半衰期。（对大量原子核的统计规律）计算式为：t1T1T1TNt N0N 表示核的个数，此式也可以演变成mt m0或nt n0，式中 m 表示放射性物质222的质量，n 表示单位时间内放出的射线粒子数。以上各式左边的量都表示时间 t 后的剩余量。半衰期(由核内部本身的因素决定,与物理和化学状态无关)、同位素等重要概念放射性标志3.放射性同位素的应用利用其射线：射线电离性强,用于使空气电离,将静电泄出,从而消除有害静电。射线贯穿性强,可用于金属探伤,也可用于治疗恶性肿瘤。各种射线均可使 DNA 发生突变,可用于生物工程，基因工程。作为示踪原子。用于研究农作物化肥需求情况，诊断甲状腺疾病的类型，研究生物大分子结构及其功能。进行考古研究。利用放射性同位素碳 14，判定出土木质文物的产生年代。一般都使用人工制造的放射性同位素（种类齐全，各种元素都有人工制造的放射性同位。半衰期短，废料容易处理。可制成各种形状，强度容易控制）。ttn原子在两个能级间跃迁时辐射或吸收光子的能量 h=Em-En玻尔理论的局限性。由于引进了量子理论（轨道量子化和能量量子化），玻尔理论成功地解释了氢光谱的规律。但由于它保留了过多的经典物理理论（牛顿第二定律、向心力、库仑力等），所以在解释其他原子的光谱上都遇到很大的困难。4 4 天然放射现象1.天然放射现象的发现，使人们认识到原子核也有复杂结构。2
