高中物理 选修3-5知识点

（一）动量

物体的动量   P=mv，矢量

1动量守恒,使用时需选择正方向

2条件：（Ⅰ）系统F合=0；（Ⅱ）F内F外；（Ⅲ）系统某方向上F合=0

3实例：碰撞、爆炸、反冲等

4动量与动能

 ， 

练习1：静止的核俘获一个速度的中子而发生核反应，生成一个新核和速度大小为、方向与反应前中子速度方向相同的氦核，上述核反应方程为                            ，另一个新核的速度大小为             m/s。

练习2：（教科书P51）两个氘核聚变时产生一个中子和一个氦核（氦的同位素），已知氘核的质量mH=2.0141u，氦核的质量为mHe=3.0160u，中子的质量为mn=1.0087u，（以上质量均指静质量）

（1）写出核反应方程

（2）计算反应释放出的核能

（3）如果反应前两个氘核的动能均为0.35Mev，它们正面对碰发生聚变，且反应释放的核能全部转化为动能，计算反应生成的氦核和中子的动能。

（二）原子结构

1.原子模型

2．氢原子光谱

（1）光谱种类

① 发射光谱：物质发光直接产生的光谱。（例如炽热的固体、液体及高温高压气体发光产生连续光谱；稀薄气体发光产生线状谱，不同元素的线状谱线不同，又称特征谱线）

② 吸收光谱：连续谱线中某些频率的光被稀薄气体吸收后产生的光谱，元素能发射出何种频率的光，就相应能吸收何种频率的光，因此吸收光谱也可作元素的特征谱线。

（2）氢原子的光谱是线状的（这些亮线称为原子的特征谱线），即辐射波长是分立的。

3．玻尔的原子能级结构

① 卢瑟福的原子核式结构学说跟经典的电磁理论发生矛盾（“核式结构模型”无法解释a、原子的稳定性；b、原子光谱的分立特征）1913年玻尔（丹麦）在其基础上，把普朗克的量子理论运用到原子系统上，提出玻尔理论。

② 玻尔理论的三点假设：

a. 能级假设：原子只能处于一系列不连续能量状态，在这些状态时原子稳定，不辐射能量

b. 跃迁假设：原子从一个定态跃迁到另一个定态，吸收或放出光子能量由两定态能量差决定：hv = E高-E低  

c.  轨道量子化和能量量子化假设：围绕原子核运动的电子轨道半径只能是某些分立的数值，原子不同能量状态对应于电子不同的运行轨道相对应,轨道不连续。

③玻尔模型的成功之处在于它引入了量子概念（提出了能级和跃迁的概念，能解释气体导电时发光的机理、氢原子的现状谱），局限之处在于它过多的保留了经典理论（经典粒子、轨道等），无法解释复杂原子光谱

4．氢原子能级图     

①电子在n轨道上运动的能量（n为量子数，即轨道序数）  

E1= -13.6eV 能量最少（选定离核无限远处的电势能为零，电子从离核无限远处移到任一轨道上，都是电场力做正功，电势能减少，所以在任一轨道上，电子的电势能都是负值，而且离核越近，电势能越小）

②轨道半径 rn=n2r1    r1=0.53m

 ③氢原子能级状态：基态（最稳定）——E1

                        激发态 ——E2 ，E3，……

5跃迁时放出或吸收光子的能量  

6能量关系

⑦ 一群氢原子处于量子数为n的激发态时，可能辐射出的光谱线条数为

（三）原子核 核反应

1．三种衰变    

 放出α粒子的叫α衰变。放出β粒子的叫β衰变。放出γ粒子的叫γ衰变。

2哀变规律：（遵循电荷数守恒、质量数守恒）

α衰变： 

 β衰变： （β衰变的实质是=  +）

 γ衰变：伴随着α衰变或β衰变同时发生。没有单独的γ衰变

2．半衰期：放射性元素的原子核有半数发生衰变需要的时间。

 放射性元素的衰变快慢是由核内部本身因素决定，与原子所处的物理状态（固态、液态、温度、压强等）与化学状态（单质、化合物等）无关，它是对大量原子的统计规律。对少量或几个原子核谈半衰期毫无意义。 

， m=m0（）n

3．亨利.贝克勒尔发现放射性元素

玛丽.居里夫妇发现镭元素

质子的发现（1919年，卢瑟福） 

 中子的发现（1932年，查德威克） 

 发现放射性同位素、正电子（约里奥.居里夫妇） ， 

4．核力与结合能 质量亏损

（1）核力：核子间存在着强大的核力

①短程力，2×10-10m范围内相邻的核子间

②核力与核子是否带电无关（质子、中子间）

（2）结合能：核子结合为原子核时释放的能量或原子核分解为核子时吸收的能量叫原子核的结合能，亦称核能。

（3）比结合能：原子核的结合能△E除以核子数A，即△E/A。

比结合能曲线图：

①比结合能越大，取出一个核子越困难，核越稳定；

②曲线中间高两头低，中等质量的原子核（A=40～120）比结合能最大(8.6Mev)，核最稳定；（铁原子核最稳定）

③质量较大的重核和质量较小的轻核比结合能都较小（重核裂变、轻核聚变释放核能）

5．质能方程  E=mc2   1J=1Kg.(m/s)2

 1u放出的能量为931.5MeV     1u=1.660566×10-27kg

6．重核裂变（可控制） 原子弹 核反应堆

 轻核聚变  氢弹 太阳内部反应

（四）波粒二象性

1．黑体辐射

（1）量子理论的建立：1900年德国物理学家普朗克提出振动着地带电微粒的能量只能是某个最小能量值的整数倍，这个不可再分的能量值叫做能量子，，。

（2）黑体：如果某种物体能够完全吸收入射的各种波长电磁波而不发生反射，这种物体就是绝对黑体，简称黑体。

（3）黑体辐射实验规律：（如图所示）

①温度越高各种波长的辐射强度都增加

②辐射强度的极大值向短波方向移动

2．光的本性

 人类对光的本性的认识发展过程

（1）微粒说（牛顿）

（2）波动说（惠更斯）

①光的干涉     

  例如：下雨后路面积水表面的油膜在阳光下呈现的彩色条纹

②光的衍射——单缝（或圆孔）衍射。    泊松亮斑

（3）电磁说（麦克斯韦）

光是电磁波，电磁波的周期、频率和波速：

                C=  f =  （频率在这里有时候用ν来表示）

                波速：在真空中，C=3×108 m/s

无线电波、红外线、可见光（红橙黄绿蓝靛紫）、紫外线、X射线、γ射线

   ①基本观点：光由一份一份不连续的光子组成，每份光子的能量是

   ②实验基础：光电效应现象

   ③规律：

a、每种金属都有发生光电效应的极限频率；

b、光电子的最大初动能与光的强度无关， 随入射光频率的增大而增大；

c、光电效应的产生几乎是瞬时的；

d、光电流与入射光强度成正比。

④爱因斯坦光电效应方程 

逸出功 

从阴极出发的光电子的最大初动能与入射光的频率成线性关系。

对于给定的光电阴极材料，都存在一个发生光电效应所需的入射光的最小频率ν0，叫做光电效应的截止频率。对于给定的光电阴极材料，都存在一个发生光电效应所需的入射光的最小频率ν0，叫做光电效应的截止频率。

    遏止电压UC：使光电流减小到零的反向电压

光电子所受电场力方向与

实验表明:对于一定颜色（频率）的光, 无论光的强弱如何,遏止电压是一样的. 光的频率  改变时，遏止电压也会改变。

光电子速度方向相反，

光电子作减速运动（左图）。

根据动能定理有：

光电效应的应用：光电管可将光信号转变为电信号。

（5）康普顿效应

现象：

1.有力地支持了爱因斯坦“光量子”假设；    

2.首次在实验上证实了“光子具有动量”的假设；

3.证实了在微观世界的单个碰撞事件中，动量和能量守恒定律仍然是成立的。

（6）光的波粒二象性

光是一种具有电磁本性的物质，既有波动性，又有粒子性。光具有波粒二象性，单个光子的个别行为表现为粒子性（），大量光子的运动规律表现为波动性。波长较大、频率较低时光的波动性较为显著，波长较小，频率较高的光的粒子性较为显著。

光子的动量

（7）光波是一种概率波P77

（8）物质波

1924年德布罗意（法）提出，实物粒子和光子一样具有波动性，任何一个运动着的物体都有一种与之对应的波，这种波叫物质波，又叫德布罗意波。（如电子的衍射图样P80，

电子显微镜的分辨率为何远远高于光学显微镜）