1、第 1 页， 共 6 页 物理选修 3-5 知识点总结一、量子理论的建立 黑体和黑体辐射1、 量 子 理 论 的 建 立 ： 1900 年德国物理学家 提出振动着的带电微粒的能量只能是某个最小能量值 的整数倍，这个不可再分的能量值 叫做能量子，表达式为 。h 为普朗克常数（6.6310 -34J.S）2、 黑 体 ： 如果某种物体能够 ，这种物体就是绝对黑体，简称黑体。3、 黑 体 辐 射 ： 黑体辐射的规律为：温度越高各种波长的 ，同时， 的方向移动。（普朗克的能量子理论很好的解释了这一现象）二、光电效应 光子说 光电效应方程 1、 光 电 效 应 （ 表 明 光 子 具 有 能 量 ）定义
2、：在光（包括不可见光）的照射下从金属发射出电子的现象叫做光电效应，发射出来的电子叫 （实验图在课本）（2）光电效应的研究结果：新教材：存在饱和电流：这表明入射光 ，单位时间内发射的 ；存在遏止电压： ；截止频率：光电子的能量与入射光的 有关，而与入射光的 无关，当入射光的 低于 时不能发生光电效应；光电效应具有 性：光电子的发射几乎是瞬时的，一般不超过 。2、 光 子 说 ： 光本身就是由一个个不可分割的能量子组成的，频率为 的光的能量子为 。这些能量子被称为光子。3、 光 电 效 应 方 程 ： （Ek 是光电子的 最大初动能；W 是逸出功，即从金属表面直接飞出的光电子克服正电荷引力所做的功
3、。）（掌握 Ek/ 图象的物理意义），截止频率与逸出功的关系式： 、遏制电压与频率关系式 三、康普顿效应（表明光子具有动量）1、 光 的 散 射 ； 1918-1922 年康普顿（美）第 2 页， 共 6 页 在研究石墨对 X 射线的散射时发现：光子在介质中和物质微粒相互作用，可以使 ，这种现象叫光 的 散 射 。2、 在光的散射过程中，有些 ，这种现象叫康 普 顿 效 应 。3、 光 子 的 动 量 ： 四、光的波粒二象性 物质波 概率波 不确定关系1、 光 的 波 粒 二 象 性 ： 、 、 以无可辩驳的事实表明光是一种波；光电效应和康普顿效应又用无可辩驳的事实表明光是一种 ，由于光既有波
4、动性，又有粒子性，只能认为光具有 性。但不可把光当成宏观观念中的波，也不可把光当成宏观观念中的粒子。少量的光子表现出 性，大量光子运动表现为 性；光在传播时显示 性，与物质发生作用时，往往显示 性；波长大的 性显著，频率大的 显著。2、 光 子 的 能 量 E=h，光 子 的 动 量 p=h/ 表示式也可以看出，光的波动性和粒子性并不矛盾：表示粒子性的粒子能量和动量的计算式中都含有表示波的特征的物理量频率 和波长 。由以上两式和波速公式 c= 还可以得出：E = p c。3、 物 质 波 ： 1924 年德布罗意（法）提出，实物粒子和光子一样具有波动性，任何一个运动着的物体都有一种与之对应的波
5、，波长 这种波叫物质波，也叫德布罗意波。4、 概 率 波 ： 从光子的概念上看，光波是一种概率波。5、 不 确 定 关 系 ： ，x 表示粒子位置的不确定量，p 表示粒子在 x 方向上的动量的不确定量。 五、原子核式模型机构1、 1897 年 发现了电子，提出原子的枣糕模型，揭开了 。（谁发现了阴极射线？）2、 1909 年起英国物理学家 做了 粒子轰击金箔的实验，即 实验（实验装置见必修本 P257）得到出乎意料的结果： 粒子穿过金箔后仍沿原来的方向前进， 粒子却发生了较大的偏转， 粒子偏转角超过了 90，有的甚至被弹回，偏转角几乎达到 180。（P53 图）第 3 页， 共 6 页 3、
6、在 1911 年提出原子的核式结构学说：在原子的中心有一个 ，叫做原子核，原子的 和 都集中在原子核里，带负电的电子在核外空间里 。按照这个学说，可很好地解释 粒子散射实验结果： 粒子散射实验的数据还可以估计（数量级为 10-15m）和 。原子序数=核电荷数=质子数=核外电子数。六、氢原子的光谱1、 光 谱 的 种 类 ： （1）发射光谱； （2）线状谱：不同元素的线状谱线不同，又称特征谱线。 （3）吸收光谱：连续谱线中某些频率的光被稀薄气体吸收后产生的光谱，元素能发射出何种频率的光，就相应能吸收何种频率的光，因此吸收光谱也可作元素的特征谱线。2、 氢 原 子 的 光 谱 是 的 （ 这 些
7、亮 线 称 为 原 子 的 特 征 谱 线 ） 。3、 基 尔 霍 夫 开 创 了 光 谱 分 析 的 方 法 ： 利用元素的特征谱线（线状谱或吸收光谱）鉴别物质的分析方法。七、原子的能级1、 卢瑟福的原子核式结构学说跟经典的电磁理论发生矛盾（矛盾为：a、 ；b、 ），1913 年 （丹麦）在其基础上，把普朗克的量子理论运用到原子系统上，提出 理论。2、 玻 尔 理 论 的 假 设 ：（1）定态假设：原子只能处于一系列 中，在这些状态中原子是稳定的，电子虽然绕核运动， 但并不向外辐射能量，这些状态叫做 氢原子的各个定态的能量值，叫做它的 。原子处于最低能级时电子在离核最近的轨道上运动，这种定态
8、叫做 ；原子处于较高能级时电子在离核较远的轨道上运动的这些定态叫做 。（2）跃迁假设：原子从一种定态（设能量为 En）跃迁到另一种定态（设能量为 Em）时，它辐射（或吸收）一定频率的光子，光子的能量由 ，即 （能级图见 3-5 第 64 页）（3）轨道量子化假设：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 的，因此电子的可能轨道的分布也是 的。3、 跃 迁 方 法 ： （1）从高能级向低能级跃迁时放出光子；第 4 页， 共 6 页 （2）从低能级向高能级跃迁时可能是吸收光子，也可能是由于粒子碰撞。4、电离： 从某一能级到被电离可以吸收 5、 一群氢原子处于量子数为 n
9、 的激发态时，可能辐射出的光谱线条数为 N= 。6、 玻尔模型的成功之处在于它引入了量子概念（提出了能级和跃迁的概念，能解释气体导电时发光的机理、氢原子的线状谱），局限之处在于它过多地保留了经典理论（经典粒子、轨道等），无法解释复杂原子的光谱。 7、 现代量子理论认为电子的轨道只能用 来描述。八、原子核的组成1、 质 子 和 中 子 统 称 ，原子核的电荷数等于其 ，原子核的质量数等于其质子数与中子数的和。具有相同的质子数和不同的中子数的原子互称同位素。2、 天 然 放 射 现 象（1）意义： （2）1896 年 发现放射性，在他的建议下， 经过研究发现了新元素 。（3）用磁场来研究放射线的性
10、质 射线带 ， 粒子就是 ，贯穿本领 ，电离作用 ， 射线带 ，是高速 ，贯穿本领 （几毫米的铝板），电离作用 ； 是波长极短的电磁波，贯穿本领 （几厘米的铅板），电离作用 。 九、原子核的衰变 半衰期1、 叫 做 原 子 核 的 衰 变 。衰 变 规 律 ： 在衰变中 和 都是守恒的（注意：质量并不守恒。）。 射线是伴随 射线或 射线产生的，没有单独的 衰变（ 衰变：原子核处于较高能级，辐射光子后跃迁到低能级。）。 衰变本质 ； 衰变本质 。2、半 衰 期 ： 放射性元素的 需要的时间。3、 放射性元素衰变的快慢是由 决定，与原子所处的 或 无关，它是对大量原子 。第 5 页， 共 6 页
11、4、衰变公式： N= ， m= 。十、放射性的应用与防护 放射性同位素1、 放 射 性 同 位 素 的 应 用 ： a、 （贯穿本领、电离作用、物理和化学效应）；b、做 。5、 、 放 射 性 同 位 素 的 防 护 ： 过量的射线对人体组织有破坏作用，这些破坏往往是对细胞核的破坏，因此，在使用放射性同位素时，必须注意人身安全，同时要放射性物质对空气、水源等的破坏。十一、核力与结合能 质量亏损1、 由 于 核 子 间 存 在 着 强 大 的 核 力核子之间的引力特点：核力与核子是否带电无关短程力，其作用范围为 ，只有相邻的核子间才发生作用），所以核子结m10.2合成原子核（例_）或原子核分解为
12、核子（例_ _）时，都伴随着巨大的能量变化。2、 核能。3、 ，这种现象叫做质量亏损。爱因斯坦在相对论中得出物体的质量和能量间的关系式_，就是著名的质能联系方程，简称质能方程。 4、 1u=_kg 相当于_MeV （此结论在计算中可直接应用）。十二、原子核的人工转变定义：原子核在其他粒子的轰击下产生新核的过程，称为核反应（原子核的人工转变）。在核反应中电荷数和质量数都是守恒的。 举例：（1）如 粒子轰击氮原子核发现质子； （2）1934 年，约里奥居里和伊丽芙居里夫妇在用 粒子轰击铝箔时，除探测到预料中的中子外，还探测到了正电子。核反应方程_ _这是第一次用人工方法得到放射性同位素。十三、重核
13、的裂变 轻核的聚变1、 凡 是 释 放 核 能 的 核 反 应 都 有 质 量 亏 损 。 核子组成不同的原子核时，平均每个核子的质量亏损是不同的，所以各种原子核中核子的平均质量不同。2、核子平均质量小的，每个核子平均放的能多。3、铁原子核中核子的平均质量最小，所以铁原子核最稳定。凡是由平均质量大的核，生成第 6 页， 共 6 页 平均质量小的核的核反应都是释放核能的。2、 1938 年德国化学家哈恩和斯特拉斯曼发现重 核 裂 变 ，即一个重核在俘获一个中子后，分裂成几个中等质量的核的反应过程,这发现为核能的利用开辟了道路。铀核裂变的核反应方程_ _。3、 由 于 中 子 的 增 殖 使 裂 变 反 应 能 持 续 地 进 行 的 过 程 称 为链式 反 应 。发生链式反应的条件是 ，并有中子进入。应用有 ； 。4、 轻 核 结 合 成 质 量 较 大 的 核 叫 聚 变 。 （例： _）发生聚变的条件是： （几百万度以上），因此聚变又叫 。 太阳的能量产生于热核反应。可以用原子弹来引起热核反应。应用有 、 。
