高考物理知識歸納總結(jié)之七(熱光核物理振動和波)

1、高考物理知識歸納總結(jié)（七）-熱、光、核物理、振動和波1、光學(xué)：美國邁克耳遜用旋轉(zhuǎn)棱鏡法較準(zhǔn)確的測出了光速，反射定律(物像關(guān)于鏡面對稱)；由偏折程度直接判斷各色光的n折射定律 光學(xué)中的一個現(xiàn)象一串結(jié)論色散現(xiàn)象nv(波動性)衍射C臨干涉間距 (粒子性)E光子光電效應(yīng)紅黃紫小大大小大 (明顯)小 (不明顯)容易難小大大小小 (不明顯)大 (明顯)小大難易結(jié)論：(1)折射率n、；(2)全反射的臨界角C；(3)同一介質(zhì)中的傳播速率v；(4)在平行玻璃塊的側(cè)移x(5)光的頻率,頻率大,粒子性明顯.；(6)光子的能量E=h則光子的能量越大。越容易產(chǎn)生光電效應(yīng)現(xiàn)象 (7)在真空中光的波長,波長大波動性顯著；(

2、8)在相同的情況下，雙縫干涉條紋間距x越來越窄 (9)在相同的情況下，衍射現(xiàn)象越來越不明顯全反射的條件：光密到光疏；入射角等于或大于臨界角全反射現(xiàn)象：讓一束光沿半圓形玻璃磚的半徑射到直邊上,可以看到一部分光線從玻璃直邊上折射到空氣中,一部分光線反射回玻璃磚內(nèi).逐漸增大光的入射角,將會看到折射光線遠(yuǎn)離法線,且越來越弱.反射光越來越強,當(dāng)入射角增大到某一角度C臨時,折射角達(dá)到9000時的入射角叫臨界角應(yīng)用:光纖通信(玻璃sio2) 內(nèi)窺鏡 海市蜃樓 沙膜蜃景 炎熱夏天柏油路面上的蜃景水中或玻璃中的氣泡看起來很亮. 理解：同種材料對不同色光折射率不同；同一色光在不同介質(zhì)中折射率不同。幾個結(jié)論：1緊靠

3、點光源向?qū)γ鎵ζ綊伒奈矬w，在對面墻上的影子的運動是勻速運動。2、兩相互正交的平面鏡構(gòu)成反射器,任何方向射入某一鏡面的光線經(jīng)兩次反射后一定與原入射方向平行反向。3、光線由真空射入折射率為n的介質(zhì)時，如果入射角滿足tg=n，則反射光線和折射光線一定垂直。4、由水面上看水下光源時，視深；若由水面下看水上物體時，視高。5、光線以入射角i斜射入一塊兩面平行的折射率為n、厚度為h的玻璃磚后，出射光線仍與入射光線平行，但存在側(cè)移量 兩反射光間距雙縫干涉: 條件f相同，相位差恒定(即是兩光的振動步調(diào)完全一致) 當(dāng)其反相時又如何?亮條紋位置: Sn； 暗條紋位置: （n0,1,2,3,、）； 條紋間距 ： (S

4、 :路程差(光程差)；d兩條狹縫間的距離；L：擋板與屏間的距離) 測出n條亮條紋間的距離a薄膜干涉:由膜的前后兩表面反射的兩列光疊加，實例：肥皂膜、空氣膜、油膜、牛頓環(huán)、光器件增透膜(厚度是綠光在薄膜中波長的1/4,即增透膜厚度d/4)衍射:現(xiàn)象,條件 單縫 圓孔 柏松亮斑(來歷) 任何物體都能使光發(fā)生衍射致使輪廓模糊三種圓環(huán)區(qū)別：單孔衍射(泊松亮斑) 中間明而亮,周圍對稱排列亮度減弱,條紋寬變窄的條紋空氣膜干涉環(huán) 間隔間距等亮度的干涉條紋牛頓環(huán) 內(nèi)疏外密的干涉條紋干涉、衍射、多普勒效應(yīng)(太陽光譜紅移宇宙在膨脹)、偏振都是波的特有現(xiàn)象,證明光具有波動性；衍射表明了光的直線傳播只有一種近似規(guī)律；

5、說明任何物理規(guī)律都受一定的條件限制的.（1）光的電磁說麥克斯韋根據(jù)電磁波與光在真空中的傳播速度相同，提出光在本質(zhì)上是一種電磁波這就是光的電磁說，赫茲用實驗證明了光的電磁說的正確性。電磁波譜。波長從大到小排列順序為：無線電波、紅外線、可見光、紫外線、X射線、射線。各種電磁波中，除可見光以外，相鄰兩個波段間都有重疊。無線電波紅外線可見光紫外線X射線 n射線組成頻率波 波長：大小 波動性：明顯不明顯 頻率：小大 粒子性：不明顯明顯產(chǎn)生機理在振蕩電路中，自由電子作周期性運動產(chǎn)生原子的外層電子受到激發(fā)產(chǎn)生的原子的內(nèi)層電子受到激發(fā)后產(chǎn)生的原子核受到激發(fā)后產(chǎn)生的紅外線、紫外線、X射線的主要性質(zhì)及其應(yīng)用舉例。

6、種 類產(chǎn) 生主要性質(zhì)應(yīng)用舉例紅外線一切物體都能發(fā)出熱效應(yīng)遙感、遙控、加熱紫外線一切高溫物體能發(fā)出化學(xué)效應(yīng)熒光、殺菌、合成VD2X射線陰極射線射到固體表面穿透能力強人體透視、金屬探傷實驗證明：物體輻射出的電磁波中輻射最強的波長m和物體溫度T之間滿足關(guān)系m T = b（b為常數(shù)）?？梢姼邷匚矬w輻射出的電磁波頻率較高。在宇宙學(xué)中，可根據(jù)接收恒星發(fā)出的光的頻率，分析其表面溫度。(2)光五種學(xué)說：原始微粒說(牛頓),波動學(xué)說(惠更斯),電磁學(xué)說(麥克斯韋),光子說(愛因斯坦),波粒兩相性學(xué)說(德布羅意波)概率波各種電磁波產(chǎn)生的機理,特性和應(yīng)用,光的偏振現(xiàn)象說明光波是橫波,也證明光的波動性.激光的產(chǎn)生特點

7、應(yīng)用(單色性,方向性好,亮度高,相干性好) 光電效應(yīng)實驗裝置,現(xiàn)象,所得出的規(guī)律(四)愛因斯坦提出光子學(xué)說的背景 愛因斯坦光電效應(yīng)方程：mVm2/2hfW0一個光子的能量Ehf (決定了能否發(fā)生光電效應(yīng))(3)光電效應(yīng)規(guī)律:實驗裝置、現(xiàn)象、總結(jié)出四個規(guī)律任何一種金屬都有一個極限頻率，入射光的頻率必須大于這個極限頻率，才能產(chǎn)生光電效應(yīng)；低于這個極限頻率的光不能產(chǎn)生光電效應(yīng)。光電子的最大初動能與入射光的強度無關(guān)，只隨入射光頻率的增大而增大。入射光照到金屬上時，光子的發(fā)射幾乎是瞬時的，一般不超過10-9s當(dāng)入射光的頻率大于極限頻率時，光電流強度與入射光強度成正比。(4)康普頓效應(yīng)(石墨中的電子對x射

8、線的散射現(xiàn)象)這兩個實驗都證明光具粒子性 光波粒二象性:?情況體現(xiàn)波動性(大量光子,轉(zhuǎn)播時,大),?粒子性 光波是概率波(物質(zhì)波) 任何運動物體都有與之對應(yīng)(這種波稱為德布羅意波)2、原子、原子核知識歸類整個知識體系，可歸結(jié)為：兩模型(原子的核式結(jié)構(gòu)模型、波爾原子模型)；六子(電子、質(zhì)子、中子、正電子、粒子、光子)；四變(衰變、人工轉(zhuǎn)變、裂變、聚變)；兩方程(核反應(yīng)方程、質(zhì)能方程)。4條守恒定律(電荷數(shù)守恒、質(zhì)量數(shù)守恒、能量守恒、動量守恒)貫串全章。1.湯姆生模型(棗糕模型) 湯姆生發(fā)現(xiàn)電子，使人們認(rèn)識到原子有復(fù)雜結(jié)構(gòu)。從而打開原子的大門.2.盧瑟福的核式結(jié)構(gòu)模型（行星式模型）盧瑟福粒子散射實

9、驗裝置,現(xiàn)象,從而總結(jié)出核式結(jié)構(gòu)學(xué)說粒子散射實驗是用粒子轟擊金箔，實驗現(xiàn)象：結(jié)果是絕大多數(shù)粒子穿過金箔后基本上仍沿原來的方向前進(jìn),但是有少數(shù)粒子發(fā)生了較大的偏轉(zhuǎn).這說明原子的正電荷和質(zhì)量一定集中在一個很小的核上。盧瑟福由粒子散射實驗提出：在原子的中心有一個很小的核，叫原子核，原子的全部正電荷和幾乎全部質(zhì)量都集中在原子核里，帶負(fù)電的電子在核外空間運動。由粒子散射實驗的實驗數(shù)據(jù)還可以估算出原子核大小的數(shù)量級是10-15m。而核式結(jié)構(gòu)又與經(jīng)典的電磁理論發(fā)生矛盾原子是否穩(wěn)定,其發(fā)出的光譜是否連續(xù)3.玻爾模型(引入量子理論，量子化就是不連續(xù)性，整數(shù)n叫量子數(shù))玻爾補充三條假設(shè)定態(tài)-原子只能處于一系列不連

10、續(xù)的能量狀態(tài)(稱為定態(tài)),電子雖然繞核運轉(zhuǎn),但不會向外輻射能量. 。(本假設(shè)是針對原子穩(wěn)定性提出的)躍遷-原子從一種定態(tài)躍遷到另一種定態(tài),要輻射(或吸收)一定頻率的光子(其能量由兩定態(tài)的能量差決定)(本假設(shè)針對線狀譜提出)能量和軌道量子化-定態(tài)不連續(xù),能量和軌道也不連續(xù);(即原子的不同能量狀態(tài)跟電子沿不同的圓形軌道繞核運動相對應(yīng),原子的定態(tài)是不連續(xù)的,因此電子的可能軌道分布也是不連續(xù)的)氫原子的能級圖n E/eV 01 -13.62 -3.43 -1.514 -0.853E1E2E3 (針對原子核式模型提出，是能級假設(shè)的補充)光子的發(fā)射與吸收(特別注意躍遷條件):原子發(fā)生定態(tài)躍遷時,要輻射(吸

11、收)一定頻率的光子:hfE初-E末軌道量子化rn=n2r1 r1=0.5310-10m 能量量子化： E1=-13.6eV原子在兩個能級間躍遷時輻射或吸收光子的能量h=Em-En從高能級向低能級躍遷時放出光子；從低能級向高能級躍遷時可能是吸收光子，也可能是由于碰撞（用加熱的方法，使分子熱運動加劇，分子間的相互碰撞可以傳遞能量）。原子從低能級向高能級躍遷時只能吸收一定頻率的光子；而從某一能級到被電離可以吸收能量大于或等于電離能的任何頻率的光子。（如在基態(tài)，可以吸收E 13.6eV的任何光子，所吸收的能量除用于電離外，都轉(zhuǎn)化為電離出去的電子的動能）。玻爾理論的局限性。由于引進(jìn)了量子理論（軌道量子化

12、和能量量子化），玻爾理論成功地解釋了氫光譜的規(guī)律。但由于它保留了過多的經(jīng)典物理理論（牛頓第二定律、向心力、庫侖力等），所以在解釋其他原子的光譜上都遇到很大的困難。氫原子的激發(fā)態(tài)和基態(tài)的能量(最小)與核外電子軌道半徑間的關(guān)系是:En=E1/n2，rn=n2r1，其中E1=13.6eV, r1=5.31010m,(大量)處于n激發(fā)態(tài)原子躍遷到基態(tài)時的所有輻射方式共有=n (n1)/2種E51=13.06 E41=12.75 E31=12.09 E21=10.2； (有規(guī)律可依)E52=2.86 E42=2.55 E32=1.89； E53=0.97 E43=0.66； E54=0.31氫原子在n能

13、級的動能、勢能，總能量的關(guān)系是：EP=2EK，E=EK+EP=EK。(類似于衛(wèi)星模型)由高能級到低能級時，動能增加，勢能降低，且勢能的降低量是動能增加量的2倍，故總能量(負(fù)值)降低。量子數(shù)天然放射現(xiàn)象1.天然放射現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)，使人們認(rèn)識到原子核也有復(fù)雜結(jié)構(gòu)。核變化從貝克勒耳發(fā)現(xiàn)天然放射現(xiàn)象開始衰變(用電磁場研究)：2.各種放射線的性質(zhì)比較種 類本 質(zhì)質(zhì)量（u）電荷（e）速度（c）電離性貫穿性射線氦核4+20.1最強最弱，紙能擋住射線電子1/1840-10.99較強較強，穿幾mm鋁板射線光子001最弱最強，穿幾cm鉛版三種射線在勻強磁場、勻強電場、正交電場和磁場中的偏轉(zhuǎn)情況比較：四種核反應(yīng)類型(衰

14、變,人工核轉(zhuǎn)變,重核裂變,輕核驟變)衰變： 衰變：(實質(zhì)：核內(nèi))衰變形成外切(同方向旋)， 衰變：(實質(zhì)：核內(nèi)的中子轉(zhuǎn)變成了質(zhì)子和中子)衰變形成內(nèi)切(相反方向旋)，且大圓為、粒子徑跡。 +衰變：（核內(nèi)） 衰變：原子核處于較高能級，輻射光子后躍遷到低能級。人工轉(zhuǎn)變：(發(fā)現(xiàn)質(zhì)子的核反應(yīng))(盧瑟福)用粒子轟擊氮核,并預(yù)言中子的存在 (發(fā)現(xiàn)中子的核反應(yīng))(查德威克)釙產(chǎn)生的射線轟擊鈹 (人工制造放射性同位素)正電子的發(fā)現(xiàn)(約里奧居里和伊麗芙居里夫婦)粒子轟擊鋁箔重核的裂變： 在一定條件下(超過臨界體積)，裂變反應(yīng)會連續(xù)不斷地進(jìn)行下去，這就是鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。輕核的聚變：（需要幾百萬度高溫，所以又叫熱核反應(yīng)）所

15、有核反應(yīng)的反應(yīng)前后都遵守：質(zhì)量數(shù)守恒、電荷數(shù)守恒。（注意：質(zhì)量并不守恒。）2.半衰期放射性元素的原子核有半數(shù)發(fā)生衰變所需的時間叫半衰期。（對大量原子核的統(tǒng)計規(guī)律）計算式為：N表示核的個數(shù) ，此式也可以演變成 或，式中m表示放射性物質(zhì)的質(zhì)量，n 表示單位時間內(nèi)放出的射線粒子數(shù)。以上各式左邊的量都表示時間t后的剩余量。半衰期(由核內(nèi)部本身的因素決定,與物理和化學(xué)狀態(tài)無關(guān))、 同位素等重要概念 放射性標(biāo)志3.放射性同位素的應(yīng)用利用其射線：射線電離性強,用于使空氣電離,將靜電泄出,從而消除有害靜電。射線貫穿性強,可用于金屬探傷,也可用于治療惡性腫瘤。各種射線均可使DNA發(fā)生突變,可用于生物工程，基因工

16、程。作為示蹤原子。用于研究農(nóng)作物化肥需求情況，診斷甲狀腺疾病的類型，研究生物大分子結(jié)構(gòu)及其功能。進(jìn)行考古研究。利用放射性同位素碳14，判定出土木質(zhì)文物的產(chǎn)生年代。一般都使用人工制造的放射性同位素（種類齊全，各種元素都有人工制造的放射性同位。半衰期短，廢料容易處理?？芍瞥筛鞣N形狀，強度容易控制）。重要的物理現(xiàn)象或史實跟相應(yīng)的科學(xué)家單擺的等時性 伽利略單擺的周期公式 惠更斯電流的磁效應(yīng) 奧斯特電磁感應(yīng)定律 法拉第首先用電場線描述電場 法拉第電子電量的測定 密立根分子電流假說 安培預(yù)言了電磁波的存在 麥克斯韋建立了電磁場理論 麥克斯韋用實驗證實了電磁波的存在 赫茲光的微粒說 牛頓光的波動說 惠更斯光

17、的電磁說 麥克斯韋光的干涉現(xiàn)象 楊氏電子的發(fā)現(xiàn) 湯姆生中子的發(fā)現(xiàn) 查德威克質(zhì)子的發(fā)現(xiàn) 盧瑟福人工放射性同位素發(fā)現(xiàn) 小居里夫婦a粒子散射實驗 盧瑟福圓滿解釋氫光譜 玻爾原子的核式結(jié)構(gòu)模型 盧瑟福天然放射性的發(fā)現(xiàn) 貝克勒耳光電效應(yīng)規(guī)律光子說 愛因斯坦質(zhì)能方程 愛因斯坦相對論 愛因斯坦3、機械振動、機械波：基本的概念，簡諧運動中的力學(xué)運動學(xué)條件及位移，回復(fù)力，振幅，周期，頻率及在一次全振動過程中各物理量的變化規(guī)律。簡諧振動： 回復(fù)力： F = 一KX 加速度：a =一KX/m單擺：T= 2(與擺球質(zhì)量,振幅無關(guān)) *彈簧振子T= 2(與振子質(zhì)量有關(guān),與振幅無關(guān)) 等效擺長、等效的重力加速度 影響重力

18、加速度有：緯度,離地面高度在不同星球上不同,與萬有引力圓周運動規(guī)律（或其它運動規(guī)律）結(jié)合考查系統(tǒng)的狀態(tài)(超、失重情況)所處的物理環(huán)境有關(guān),有電磁場時的情況靜止于平衡位置時等于擺線張力與球質(zhì)量的比值 注意等效單擺(即是受力環(huán)境與單擺的情況相同)T=2 g= 應(yīng)用：T1=2 沿光滑弦cda下滑時間t1=toa= 沿cde圓弧下滑t2或弧中點下滑t3： 共振的現(xiàn)象、條件、防止和應(yīng)用機械波:基本概念,形成條件、特點：傳播的是振動形式和能量,介質(zhì)的各質(zhì)點只在平衡位置附近振動并不隨波遷移。各質(zhì)點都作受迫振動， 起振方向與振源的起振方向相同， 離源近的點先振動，沒波傳播方向上兩點的起振時間差=波在這段距離內(nèi)

19、傳播的時間 波源振幾個周期波就向外傳幾個波長波長的說法：兩個相鄰的在振動過程中對平衡位置“位移”總相等的質(zhì)點間的距離一個周期內(nèi)波傳播的距離 兩相鄰的波峰(或谷)間的距離過波上任意一個振動點作橫軸平行線，該點與平行線和波的圖象的第二個交點之間的距離為一個波長波從一種介質(zhì)傳播到另一種介質(zhì),頻率不改變, 波長、波速、頻率的關(guān)系： V=lf =(適用于一切波) 波速與振動速度的區(qū)別 波動與振動的區(qū)別：研究的對象：振動是一個點隨時間的變化規(guī)律，波動是大量點在同一時刻的群體表現(xiàn)，圖象特點和意義 聯(lián)系：波的傳播方向質(zhì)點的振動方向（同側(cè)法、帶動法、上下波法、平移法）知波速和波形畫經(jīng)過（t）后的波形（特殊點畫法

20、和去整留零法）波的幾種特有現(xiàn)象：疊加、干涉、衍射、多普勒效應(yīng)，知現(xiàn)象及產(chǎn)生條件電磁波：LC振蕩電路：產(chǎn)生高頻率的交變電流. T2 電場能電場線密度電場強度E 電容器極板間電壓u 電容器帶電量q磁場能磁感線密度磁感強度B線圈中電流i(2)電磁振蕩的產(chǎn)生過程放電過程：在放電過程中，q、u、E電場能i、B、E磁場能，電容器的電場能逐漸轉(zhuǎn)變成線圈的磁場能。放電結(jié)束時，q=0， E電場能=0，i最大，E磁場能最大，電場能完全轉(zhuǎn)化成磁場能。充電過程：在充電過程中，q、u、E電場能I、B、E磁場能，線圈的磁場能向電容器的電場能轉(zhuǎn)化。充電結(jié)束時，q、E電場能增為最大，i、E磁場能均減小到零，磁場能向電場能轉(zhuǎn)化結(jié)束。反向放電過程: q、u、E電場能i、B、E磁場能，電容器的電場能轉(zhuǎn)化為線圈的磁場能。放電結(jié)束時，q=0， E電場能=0，i最大，E磁場能最大，電場能向磁場能轉(zhuǎn)化結(jié)束。反向充電過程: q、u、E電場能i、B、E磁場能,線圈的磁場能向電容器的電場能轉(zhuǎn)化。充電結(jié)束時，q、E電場能增為最大，i、E磁場能均減小到零,磁場能向電場能轉(zhuǎn)化結(jié)束。q=Qm i=0CL+ + + + CLq=0 i=Im+ + + + q=Qm