(高考必背)原子物理和热学知识点总结

原子物理

一、波粒二象性

1、热辐射：一切物体均在向外辐射电磁波。这种辐射与温度有关。故叫热辐射。

特点：1）物体所辐射的电磁波的波长分布情况随温度的不同而不同；即同时辐射各种

波长的电磁波，但某些波长的电磁波辐射强度较强，某些较弱，分布情况与温度有关。

2）温度一定时，不同物体所辐射的光谱成分不同。

2、黑体：一切物体在热辐射同时，还会吸收并反射一部分外界的电磁波。若某种物体，在热辐射的同时能够完全吸收入射的各种波长的电磁波，而不发生反射，这种物体叫做黑体(或绝对黑体)。在自然界中，绝对黑体实际是并不存在的，但有些物体可近似看成黑体，例如，空腔壁上的小孔。

注意，黑体并不一定是黑色的。 热辐射特点 吸收反射特点

一般物体 辐射电磁波的情况与温度，材

料种类及表面状况有关 既吸收，又反射，其能力与材料的种类及入射光波长等因素有关

黑体

辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体温度有关

完全吸收各种入射电磁波，不反射

黑体辐射的实验规律：

1）温度一定时，黑体辐射的强度，随波长分布有一个极大值。 2）温度升高时，各种波长的辐射强度均增加。

3）温度升高时，辐射强度的极大值向波长较短方向移动。

4、能量子:上述图像在用经典物理学解释时与该图像存在严重的不符（维恩、瑞利的解释）。普朗克认为能量的辐射或者吸收只能是一份一份的．这个不可再分的最小能量值ε叫做能量子．νεh = )1063.6(34叫普朗克常量s J h ⋅⨯=−。由量子理论得出的结果与黑体的辐射强度

图像吻合的非常完美，这印证了该理论的正确性。

5光电效应：在光的照射下，金属中的电子从金属表面逸出的现象。发射出来的电子叫光电子。光电效应由赫兹首先发现。

爱因斯坦指出:

① 光的能量是不连续的，是一份一份的，每一份能量子叫做一个光子．光子的能量为

ε＝h ν，其中h=6.63×10－34 J ·s 叫普朗克常量，ν是光的频率；

② 当光照射到金属表面上时，一个光子会被一个电子吸收，吸收的过程是瞬间的（不超过10-9

s ）。电子在吸收光子之后，其能量变大并向金属外逃逸，从而产生光电效应现象；

③ 一个电子只能吸收一个光子，不会有一个电子连续吸收多个光子的情况，该过程需要克服金属内部原子束缚做功（逸出功W 0，其大小与金属材料有关），然后才有可能从金属表面飞出。因此在只有当一个光子能量较大时，电子才会将其吸收并从金属内部飞出，否则电子无法克服原子束缚从金属中逸出。由能量守恒可得光电效应方程: 0W h E k −=ν

④ 决定能否发生光电现象的决定因素是极限频率而不是光的强度。光的强度只会影响从金属中逸出的电子数目。能使某种金属发生光电效应的最小频率叫做该种金属的截止频率(极限频率)．截止频率的大小与金属种类有关。光的强度：单位时间内垂直照射到金属表面单位面积上入射光中光子总数目。

若ν≥c ν，无论光照强度如何也会有光电效应现象产生

若ν＜c ν，则无论怎样增加光照强度，也不会有光电效应产生

知识拓展之光电管的伏安特性曲线：在光照条件不变时，若正向电压升高，则电路中的光电流会随之变大，当正向电压调到某值后电路中的电流不再增加，该电流叫饱和电流。饱和电流大小反映了入射光的强度（光子数目）。在光照条件不变时，若反向电压升高，则电路中的光电流会随之变小，当反向电压达到某值后，电路中的电流变为零，这个电压叫遏止电压。遏止电压只与入射光频率有关。

e W e h

U c 0

−=ν0(W h E k −=ν由）

得出和00W h eU E eU c k c −=−=−ν

6. 康普顿效应:由于光在介质中与物质微粒相互作用，光的传播方向发生改变的现象，叫光的散射。在光的散射中，除了有与入射光波长相同的成分外，还有波长更长的光成分，这种现象叫康普顿效应。康普顿借助于爱因斯坦的光子理论，从光子与电子碰撞的角度对此实验现象进行了圆满地解释：他认为这种现象是由光量子和电子的相互碰撞引起的。光量子不仅具有能量，而且具有某些类似力学意义的动量，在碰撞过程中，光子把一部分能量传递给电子，减少了它的能量，由能量子公式νεh =可知光的频率减小。再由λν=c 知波长变长。 总结: 1）由光电效应和康普顿效应知光子具有粒子性。 能量νεh =，

动量λh p = （由2mc E =得λ

λννh h c E mc ===）

2）光子既具有波动性又具有粒子性，叫光的波粒二象性。大量光子易显示出波动性（概

率波），少量光子易显示出粒子性。波粒二象性中所说的波是一种概率波，对大量光子才有意义。波粒二象性中所说的粒子，是指其不连续性，是一份能量。

⚫ 个别光子的作用效果往往表现为粒子性；大量光子的作用效果往往表现为波动性。 ⚫ ν高的光子容易表现出粒子性；ν低的光子容易表现出波动性。

⚫ 光在传播过程中往往表现出波动性；在与物质发生作用时往往表现为粒子性。 ⚫ 由光子的能量νεh =，光子的动量λ

h p =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ν和波长λ。由以上两式和波速公式λν=c 还可以得出：pc =ε。

7. 德布罗意提出: 任何运动着的物体都有一种波与之对应，这种波叫德布罗意波，又叫物质波。物质波对应的两个量:h εν= p h =λ

特点是波长短，不易观察。

注: 1）一切运动的物体都具有波动性； 2）德布罗意波是一种概率波；

3）该假说是光子的波粒二象性在一切物质上的推广。

8. 不确定性关系: π

4h p x =∆⋅∆ 此式反映微观粒子的坐标和动量不能同时测准。

二、原子结构

1、普吕克尔发现阴极射线。汤姆孙通过进一步研究，发现这些阴极射线是一些带负电粒子。称为电子。这使人们认识到原子有复杂结构。他通过电子在电场和磁场中的偏转测出比荷。汤姆孙还提出原子的枣糕模型，又叫汤姆孙模型（错误）。后来密立根通过油滴实验测出电子的电荷量e 。所有带电体的带电量均是e 的整数倍。即电荷是量子化的。

2、卢瑟福通过α粒子散射实验提出原子核式结构模型。

⑴用α粒子轰击金箔现象：绝大多数α粒子穿过金箔后基本上仍沿原来的方向前进，只有少数α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。（注：实验需在真空中进行）

⑵卢瑟福由α粒子散射实验提出原子的核式结构，即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α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 。

3、氢原子光谱:

发射光谱

连续光谱

连在一起的光带，由连续分布的一切波长的光(一切单色光)组成。炽热的固体、液体，高压气体光谱为连续谱。不能用于光谱分析。

明线光谱 分立的亮线，是由游离状态的原子发射的，也叫原子光谱。稀薄气体光谱或金属蒸气发射光谱均为明线状谱。