(完整版)高中物理人教版選修3-5-知識(shí)點(diǎn)總結(jié)最新（精華版）

1、選修 3-5 知識(shí)梳理一量子論的建立黑體和黑體輻射（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：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。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1905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。1913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。到 1925年左右，量子力

2、學(xué)最終建立。4.量子論的意義與量子論等一起，引起物理學(xué)的一場(chǎng)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。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(duì)整個(gè)物質(zhì)世界的認(rèn)識(shí)。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)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(duì)客觀規(guī)律的認(rèn)識(shí)，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

3、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。 .物體在任何溫度下都會(huì)輻射能量。 .物體既會(huì)輻射能量，也會(huì)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?zèng)Q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

4、較短方向移動(dòng)。二光電效應(yīng)光子說光電效應(yīng)方程1、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：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)。光電子的最大初動(dòng)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。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。 金屬受到光照，光電子的發(fā)射一般不超過109 秒。2、波動(dòng)說在光電效應(yīng)上遇到的困難波動(dòng)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

5、以波動(dòng)說對(duì)解釋上述實(shí)驗(yàn)規(guī)律中的條都遇到困難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 34js 4、光子論對(duì)光電效應(yīng)的解釋金屬中的自由電子，獲得光子后其動(dòng)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e kmhw0

6、當(dāng) vm=0時(shí)， 為極限頻率 0 ，0=w 0/h三康普頓效應(yīng)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 光既表現(xiàn)出波動(dòng)性，又表現(xiàn)出粒子性大量光子表現(xiàn)出的波動(dòng)性強(qiáng)，少量光子表現(xiàn)出的粒子性強(qiáng)；頻

7、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(dòng)性強(qiáng)實(shí)物粒子也具有波動(dòng)性h這種波稱為德布羅意波，也叫物質(zhì)波。hp從光子的概念上看，光波是一種概率波不確定性關(guān)系：x ph4五原子核式結(jié)構(gòu)模型1、電子的發(fā)現(xiàn)和湯姆生的原子模型：（ 1）電子的發(fā)現(xiàn)：1897 年英國物理學(xué)家湯姆生，對(duì)陰極射線進(jìn)行了一系列的研究，從而發(fā)現(xiàn)了電子。電子的發(fā)現(xiàn)表明：原子存在精細(xì)結(jié)構(gòu)，從而打破了原子不可再分的觀念。（ 2）湯姆生的原子模型：1903 年湯姆生設(shè)想原子是一個(gè)帶電小球，它的正電荷均勻分布在整個(gè)球體內(nèi)，而帶負(fù)電的電子鑲嵌在正電荷中。2、粒子散射實(shí)驗(yàn)和原子核結(jié)構(gòu)模型（ 1）粒子散射實(shí)驗(yàn)： 1909 年，盧瑟福及助手

8、蓋革手嗎斯頓完成裝置： 現(xiàn)象：a. 絕大多數(shù)粒子穿過金箔后， 仍沿原來方向運(yùn)動(dòng)， 不發(fā)生偏轉(zhuǎn)。b. 有少數(shù)粒子發(fā)生較大角度的偏轉(zhuǎn)c. 有極少數(shù)粒子的偏轉(zhuǎn)角超過了90 度，有的幾乎達(dá)到180 度， 即被反向彈回。（ 2）原子的核式結(jié)構(gòu)模型：由于粒子的質(zhì)量是電子質(zhì)量的七千多倍，所以電子不會(huì)使粒子運(yùn)動(dòng)方向發(fā)生明顯的改變，只有原子中的正電荷才有可能對(duì)粒子的運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生明顯的影響。如果正電荷在原子中的分布，像湯姆生模型那模均勻分布， 穿過金箔的粒了所受正電荷的作用力在各方向平衡，粒了運(yùn)動(dòng)將不發(fā)生明顯改變。散射實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象證明，原子中正電荷不是均勻分布在原子中的。1911 年，盧瑟福通過對(duì)粒子散射實(shí)驗(yàn)的分析計(jì)算提

9、出原子核式結(jié)構(gòu)模型：在原子中心存在一個(gè)很小的核，稱為原子核，原子核集中了原子所有正電荷和幾乎全部的質(zhì)量，帶負(fù)電荷的電子在核外空間繞核旋轉(zhuǎn)。原子核半徑小于 10-14m，原子軌道半徑約10-10m。六氫原子光譜氫原子是最簡單的原子，其光譜也最簡單。1885 年，巴耳末對(duì)當(dāng)時(shí)已知的，在可見光區(qū)的14 條譜線作了分析，發(fā)現(xiàn)這些譜線的波長可以用一個(gè)公式表示：111r(22 )2nn3, 4,5,.7巴耳末公式 r=1.1010 m 1里德伯常量除了巴耳末系，后來發(fā)現(xiàn)的氫光譜在紅外和紫個(gè)光區(qū)的其它譜線也都滿足與巴耳末公式類似的關(guān)系式。氫原子光譜是線狀譜，具有分立特征，用經(jīng)典的電磁理論無法解釋。七原子的能

10、級(jí)玻爾的原子模型（ 1）原子核式結(jié)構(gòu)模型與經(jīng)典電磁理論的矛盾（兩方面）a. 電子繞核作圓周運(yùn)動(dòng)是加速運(yùn)動(dòng)，按照經(jīng)典理論， 加速運(yùn)動(dòng)的電荷， 要不斷地向周圍發(fā)射電磁波， 電子的能量就要不斷減少，最后電子要落到原子核上，這與原子通常是穩(wěn)定的事實(shí)相矛盾。b. 電子繞核旋轉(zhuǎn)時(shí)輻射電磁波的頻率應(yīng)等于電子繞核旋轉(zhuǎn)的頻率，隨著旋轉(zhuǎn)軌道的連續(xù)變小，電子輻射的電磁波的頻率也應(yīng)是連續(xù)變化，因此按照這種推理原子光譜應(yīng)是連續(xù)光譜，這種原子光譜是線狀光譜事實(shí)相矛盾。（ 2）玻爾理論上述兩個(gè)矛盾說明，經(jīng)典電磁理論已不適用原子系統(tǒng)，玻爾從光譜學(xué)成就得到啟發(fā)，利用普朗克的能量量了化的概念，提了三個(gè)假設(shè)：定態(tài)假設(shè)：原子只能處于

11、一系列不連續(xù)的能量狀態(tài)中，在這些狀態(tài)中原子是穩(wěn)定的，電子雖然做加速運(yùn)動(dòng)，但并不向外在輻射能量，這些狀態(tài)叫定態(tài)。躍遷假設(shè)：原子從一個(gè)定態(tài)（設(shè)能量為e2）躍遷到另一定態(tài)（設(shè)能量為e1）時(shí)，它輻射成吸收一定頻率的光子，光子的能量由這兩個(gè)定態(tài)的能量差決定，即hv=e2-e1軌道量子化假設(shè)，原子的不同能量狀態(tài)，跟電子不同的運(yùn)行軌道相對(duì)應(yīng)。原子的能量不連續(xù)因而電子可能軌道的分布也是不連續(xù)的。即軌道半徑跟電子動(dòng)量mv 的乘積等于 h/2的整數(shù)倍， 即： 軌道半徑跟電了動(dòng)量 mv 的乘積等于 h/的整數(shù)倍，即n 為正整數(shù)，稱量數(shù)數(shù)（ 3）玻爾的氫子模型：氫原子的能級(jí)公式和軌道半徑公式：玻爾在三條假設(shè)基礎(chǔ)上，利

12、用經(jīng)典電磁理論和牛頓力學(xué)，計(jì)算出氫原子核外電子的各條可能軌道的半徑，以及電子在各條軌道上運(yùn)行時(shí)原子的能量，（包括電子的動(dòng)能和原子的熱能。 ）氫原子中電子在第幾條可能軌道上運(yùn)動(dòng)時(shí)，氫原子的能量en ，和電子軌道半徑rn 分別為：ee1nn 2n2rnn r11、2、3其中e1、 r 1 為離核最近的第一條軌道（即n=1 ）的氫原子能量和軌道半徑。即：e1= 13.6ev, r 1=0.53 10-10m(以電子距原子核無窮遠(yuǎn)時(shí)電勢(shì)能為零計(jì)算)氫原子的能級(jí)圖：氫原子的各個(gè)定態(tài)的能量值，叫氫原子的能級(jí)。按能量的大小用圖開像的表示出來即能級(jí)圖。其中 n=1 的定態(tài)稱為基態(tài)。n=2 以上的定態(tài)，稱為激發(fā)

13、態(tài)。八原子核的組成 原子核1、天然放射現(xiàn)象（ 1）天然放射現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)： 1896 年法國物理學(xué)，貝克勒耳發(fā)現(xiàn)鈾或鈾礦石能放射出某種人眼看不見的射線。 這種射線可穿透黑紙而使照相底片感光。放射性：物質(zhì)能發(fā)射出上述射線的性質(zhì)稱放射性放射性元素：具有放射性的元素稱放射性元素天然放射現(xiàn)象：某種元素白發(fā)地放射射線的現(xiàn)象，叫天然放射現(xiàn)象天然放射現(xiàn)象：表明原子核存在精細(xì)結(jié)構(gòu)，是可以再分的（ 2）放射線的成份和性質(zhì)：用電場(chǎng)和磁場(chǎng)來研究放射性元素射出的射線，在電場(chǎng)中軌跡，如圖（1）：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

14、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（ 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?cè)谠雍说乃プ冞^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 核電荷數(shù)增加 1新核衰變質(zhì)量數(shù)不變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(cè)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mmm

15、 0(t1 ) t2十放射性的應(yīng)用與防護(hù)放射性同位素人工放射性同位素：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 粒子轟擊的鋁片中含有放射性磷he427213301alpn150反應(yīng)生成物 p 是磷的一種同位素，自然界沒有天然的素。30 p ，它是通過核反應(yīng)生成的人工放射性同位15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

16、、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 射線貫穿本領(lǐng)強(qiáng)，可以用來射線檢查金屬內(nèi)部有沒有砂眼或裂紋，所用的設(shè)備叫射線探傷儀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(dòng)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

17、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(cè)器測(cè)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(shí)，盡可能遠(yuǎn)離放射源十一核力與結(jié)合能質(zhì)量虧損核力： 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(jí)時(shí)起作用，距離大于0.8 10-15m 時(shí)為引力 , 距離為 1010-15m 時(shí)核力幾乎消

18、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(duì)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(duì)給定的相對(duì)運(yùn)動(dòng)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(huì)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(duì)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

19、，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=mc 2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m，正表明它們?cè)诨ハ嘟Y(jié)合過程中放出了能量 e= m2 c常用單位 :m 用“u原(e用 “ u2c”子質(zhì)量單位 ) ” 1u=1.66056610-27kg1uc2=931.5mev(表示 1u 的質(zhì)量變化相當(dāng)于931.5me v 的能量