高中物理选修3-5知识点总结

选修3-5总结
一、黑体辐射（了解）与能量子
1.一切物体都在辐射电磁波，这种辐射与物体的温度有关，叫热辐射。

2.黑体：某种物体能够完全吸收入射的各种波长的电磁波而不发生反射，这种物体叫黑体。

3．黑体辐射的实验规律
①一般材料的物体，辐射的电磁波除与温度有关外，还与材料的种类及表面状况有关．
②黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关．
a．随着温度的升高，各种波长的辐射强度都增加．
b．随着温度的升高，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动．
4．★★★普朗克能量子：带电微粒辐射或者吸收能量时，只能辐射或吸收某个最小能量值的整数倍．即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．能量子的大小：ε＝hν，其中ν是电磁波的频率，h称为普朗克常量．爱因斯坦光子说：空间传播的光本身就是一份一份的，每一份能量子
叫做一个光子．光子的能量为ε＝hν。

二、光电效应规律
(1)每种金属都有一个极限频率．
(2) 光电流的强度与入射光的强度成正比．
(3)光照射到金属表面时，光电子的发射几乎是瞬时的．
(4) 光子的最大初动能与入射光的强度无关，随入射光的频率增大而增大．
理解：（1）光照强度（单色光）光子数光电子数饱和光电流（2）光子频率ν 光子能量ε＝hν
爱因斯坦光电效应方程（密立根验证）E k＝hν－W0
遏制电压U c e=E k
三、光的波粒二象性与物质波
1．光的干涉、衍射、偏振现象证明光具有波动性．光电效应（光子有能量）康普顿效应（光子有动量和能量）说明光具有粒子性．
光的本性：光既具有波动性，又具有粒子性，称为光的波粒二象性．
2．光波是概率波．大量的、频率低的粒子波动性明显（注意有粒子性，只是不明显）3. 德布罗意物质波（电子衍射证实）:任何一个运动着的物体，小到微观粒子大到宏观物
体都有一种波与它对应，其波长λ＝h
p，p为运动物体的动量，h为普朗克常量.
h
W
=
ν
(νλC CT =
=)
原子结构 1.英国物理学家汤姆孙根据阴极射线在电场和磁场中的偏转情况，判定其为电子，并求出了电子的比荷。

密立根通过油滴实验测出了电子电荷，并发现电荷是量子化的。

2．卢瑟福α粒子散射实验：说明原子具有核式结构。

绝大多数α粒子穿过金箔后，基本上仍沿原来的方向前进，但
少数α粒子发生了大角度偏转，极少数α粒子的偏转超过了90°，
有的甚至被撞了回来。

．
3．卢瑟福提出原子核式结构模型
二、玻尔原子结构假说（是科学假说、类似还有安培分子电流假说）
1．定态（能量量子化）2．轨道量子化3．跃迁条件：
4．氢原子的能级公式：E n ＝1n
2E 1(n ＝1,2,3，…)，其中E 1为基态能量
5. 对原子跃迁和电离理解：
跃迁：原子从低能级（高能级）E 初向高能级（低能级）E 末跃迁，只吸收（辐射）hν＝E 末－E 初的能级差能量光子．可以吸收E k ≥E 末－E 初的能级差能量的电子。

基态电离：基态的氢原子吸收大于等于13.6eV 能量的光子或电子后使氢原子电离。

6.一个处于量子数为n 的激发态的氢原子，最多可以辐射n-1中不同频率的光子，一群处于量子数为n 的激发态的氢原子，最多可以辐射2
n C 种不同频率的光子。

7.氢原子的能量(类比天体模型)：E 总=E K +E P ，当轨道半径减小时，库仑引力做正功，原子的电势能减小，电子动能增大，原子总能量减小．反之，轨道半径增大时，原子电势能增大，电子动能减小，原子总能量增大．
8.波尔模型的局限：成功之处为将量子观点引入原子领域，提出定态和跃迁。

不足之处为
保留了经典粒子的观念，仍把电子的运动看做经典力学描述下的轨道运动。

原子核部分
1.法国物理学家贝克勒尔发现天然放射现象，说明原子核还具有复杂的结构．
居里夫妇发现放射性元素钋（Po）和镭(Ra)。

2．原子核由中子和质子组成，质子和中子统称为核子．
X元素原子核的符号为A Z X，其中A表示质量数，Z表示核电荷数．
3.放出α粒子或β粒子，变成另一种原子核的变化称为原子核的衰变．
α衰变：A Z X→A－4
Z－2
Y＋42He α衰变的实质：211H＋210n→42He
β衰变：A Z X→A Z＋1Y＋0－1e β衰变的实质：1
0n → 0
-1
e+1
1
H
γ射线是α或β衰变后产生的新核能级跃迁辐射出来。

4．半衰期：放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间．
①半衰期概念适用于大量核衰变（少数个别的核衰变时，谈半衰期无意义）
②半衰期由核的性质来决定，与该元素的物理性质（状态、压强、温度、密度等）
化学性质或存在形式均无关
③N=N0（1／2）t／τ，m=m0（1／2）t／τ ，I=I0（1／2）t／τ
I——单位时间内衰变的次数，τ——半衰期
N0、m0、I0为最初量，N、m、I为t时间后剩下未衰变量
衰变次数的方法：先由质量数的改变确定α衰变的次数，然后再确定β衰变的次数5．核力：组成原子核的核子之间有很强的相互作用力，使核子能克服库仑力而紧密地结合在一起，这种力称为核力．其特点为：
(1)核力是强相互作用的一种表现，在原子核的尺度内，核力比库仑力大得多．
(2)核力是短程力，作用范围在1.5×10－15 m之内．
(3)每个核子只跟相邻的核子发生核力作用，这种性质称为核力的饱和性．
6．原子核是核子结合在一起构成的，要把它们分开，需要能量，叫原子核的结合能．结合能与核子数之比称比结合能，比结合能越大，原子核中核子结合越牢固，原子核越稳定7．质量亏损：原子核的质量小于组成它的核子的质量之和，这个现象叫做质量亏损．
8.中等大小的核的比结合能最大（平均每个核子的质量亏损最大），这些核最稳当。

9．爱因斯坦质能方程为E=mc2，若核反应中的质量亏损为Δm，释放的核能ΔE=Δm c2. 10．重核裂变和轻核聚变过程中都有质量亏损，释放出核能。

11．慢化剂：石墨、重水、轻水（普通水）。

镉棒（控制棒）控制链式反应的速度。

12.氢弹、太阳内部发生的是热核反应（聚变）。

原子弹、核电站等（重核裂变）
13放射性同位素及其应用和防护
(1)工业部门使用射线测厚度——利用γ射线的穿透特性；
(2)烟雾报警器的使用——利用射线的电离作用，增加烟雾导电离子浓度；
(3)农业应用——γ射线使种子的遗传基因发生变异，杀死腐败细菌、抑制发芽等；
(4)做示踪原子——利用放射性同位素与非放射性同位素有相同的化学性质．
常见粒子符号：α粒子（4
2He）、氚核（3
1
H）、氘核（2
1
H）、质子（1
1
H）、中子（1
n）、
电子（0
-1e）、正电子（0
1
e）等
15．应用质能方程解题的流程图
(1)根据ΔE＝Δmc2计算，计算时Δm的单位是“kg”，c的单位是“m/s”，ΔE的单位是“J”．
(2)根据ΔE＝Δm×931.5 MeV计算．因1原子质量单位(u)相当于931.5 MeV的能量，
所以计算时Δm的单位是“u”，ΔE的单位是“MeV”．
类型可控性核反应方程典例
衰变α衰变自发23892U→23490Th＋42He β衰变自发23490Th→23491Pa＋0－1e
人工转变人工控制
14
7
N＋42He→178O＋11H(卢瑟福发现质子)
4
2
He＋94Be→123C＋10n (查德威克发现中子)
27
13
Al＋42He→3015P＋10n 约里奥·居里夫妇发现
放射性同位素，同时
发现正电子
30
15
P→3014Si＋0＋1e
重核裂变比较容易进
行人工控制
235
92
U＋10n→14456Ba＋8936Kr＋310n
235
92
U＋10n→13654Xe＋9038Sr＋1010n
轻核聚变除氢弹外无
法控制
2
1
H＋31H→42He＋10n。