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1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上人教版高中物理選修3-5知識(shí)點(diǎn)總結(jié)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(guó)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(guó)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

2、1925年左右，量子力學(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(zhǎng)的電磁波，并且其輻射能量的大

3、小及輻射能量按波長(zhǎng)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(zhǎng)、時(shí)間的長(zhǎng)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(zhǎng)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

4、向波長(zhǎng)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)。

5、所以波動(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(guó)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=6.631034JS4、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 當(dāng)Vm=0 時(shí)，n為極限頻率n0

6、， n0=W0/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(zhǎng)大于入射光的波長(zhǎng)。 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(zhǎng)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(zhǎng)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)；頻率高的光子表現(xiàn)出的粒子性強(qiáng)

7、，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 這種波稱為德布羅意波，也叫物質(zhì)波。從光子的概念上看，光波是一種概率波不確定性關(guān)系：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(guó)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，盧瑟福及助手蓋革手嗎斯頓完成 裝置： 現(xiàn)象： a. 絕大多數(shù)粒子穿

8、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

9、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(jiǎn)單的原子，其光譜也最簡(jiǎn)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(zhǎng)可以用一個(gè)公式表示：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，

10、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

11、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

12、En，和電子軌道半徑rn分別為：其中E1、r1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, r1=0.5310-10m(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)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(guó)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

13、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

14、數(shù)守恒類 型衰變方程規(guī) 律 衰 變新 核 衰 變新核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m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反應(yīng)生成物P是磷的一種同位素，自然界沒有天然的，它是通過核反應(yīng)生成的人工放射性同位素。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、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