熱、光、核物理、振動和波

sf

1、光學：美國邁克耳遜用旋轉棱鏡法較精確的測出了光K速，

反射定律(物像關于鏡面對稱)：由偏折程度干脆推斷各色光的n3便二

折射定律口=叁=￡=包吐￡=區(qū)I

sinyv介sinCa介*

光學中的一個現(xiàn)象一串結論

色散現(xiàn)象nV入傣動性)衍射Ca十預同my(粒子性)E光子光電效應

大

小

小

難

/不

f

\

一

—

I—

V??

小

大

大

易

z明陶

(

x

結論：⑴折射率n、；

(2)全反射的臨界角C；

(3)同一介質中的傳播速率V；

(4)在平行玻璃塊的側移△*

(5)光的頻率y.頻率大，粒子性明顯.，

(6)光子的能量E=hy那么光子的能量越大。越簡單產生光電效應現(xiàn)象

(7)在真空中光的波長入，波長大波動性顯著：

(8)在一樣的狀況下，雙縫干預條紋間距x越來越窄

(9)在一樣的狀況下，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病的半徑射到直邊上，可以看到一局部光線從玻璃直邊上折射到空氣中,

一局部光線反射回玻璃徜內.漸漸增大光的入射角,將會看到折射光線遠離法線，且越來越弱.反射光越來越向，當入

射角增大到某一角度C；時，折射角到達90。。時的入射角叫臨界角

應用:光纖通信(玻璃sis)內窺鏡空中樓閣沙膜蜃景燥熱夏天柏油路面上的蜃景

水中或玻璃中的氣泡看越來很亮.

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中折射率不同。

幾個結論：1緊率點光源向對面墻平拋的物體，在對面墻上的影子的運動是勻速運動。

2、兩相互正交的平面餞構成反射潺任何方向射入某一餃面的光線經(jīng)兩次反射后肯定與原入射方向平行反向。

3、光線由真空射入折射率為n的介質時，假如入射角。滿意lg〃=n,那么反射光線和折射光線肯定垂立。

4、由水面上看水下光源時，視深d=d/〃；假設由水面下看水上物體時，視高d'=〃d。

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

人,..八cosi、，■dsin2/

在側移量△x=dsin/(l+,)兩反射光間距Ax=.

-sin~iVn-sin/

雙縫干預：條件f一樣，相位差恒定(即是兩光的振動步調完全一樣)當其反相時又如何？

AC(2n+l).

AS=-----------A

亮條紋位置：AS=nX；暗條紋位置：2(n=0,l,2,3,、、、)：

?LadAxda

條紋間距：d"1LUn-1)

(AS:路程差(光程差)：d兩條狹健間的距離；L：擋板與期間的距離)測出n條亮條紋間的距離a

薄膜T預：由膜的前后兩外衣反射的兩列光亮加,實例：肥電膜、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=入/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)分：單孔衍射（泊松亮斑）中間明而亮，四周對稱排列亮度減弱，條紋寬變窄的條紋

空氣膜干預環(huán)訶隔間距等亮度的干預條紋

牛頓環(huán)內裝外密的干預條紋

干預、衍射、多普勒效應（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；衍射說明白光的克線傳播只有一種近似規(guī)律：說明任何物理規(guī)制都受肯定的條件限制的.

（1）光的電磁說⑴麥克斯韋依據(jù)電磁波與光在真空中的傳播速度一樣，提出光在本質上是一種電

磁波一一這就是光的電磁說，赫茲用試驗證明白光的電磁說的正確性。

⑵電磁波譜。波長從大到小排列依次為：無線電波、紅外線、可見光、紫外線、X射線、丫

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V射線

組成頻率波波長：大-----------M、波動性：明顯---------不明顯

頻率：小---------）大粒子性：不明顯--------h月顯

產朝氣理在振蕩電路中，原子的內層電原子核受到激

自由電子作周原子的外層電子受到激發(fā)產生的子受到激發(fā)后發(fā)后產生的

期性運動產生產生的

⑶紅外線、紫外線、X射線的主要性質及其應用舉例。

種類產生主要性質應用舉例

紅外線一切物體都能發(fā)出熱效應遙感、遙控、加熱

紫外線一切高溫物體能發(fā)|由化學效應熒光、殺菌、合成VD2

X射線陰極射線射到固體外表穿透實力強人體透視、金屬探傷

⑷試驗證明：物體輔射出的電磁波中藉射最強的波長4m和物體溫度7之間滿意關系7=方e為常數(shù)）.可見

高溫物體輻射出的電磁波頻率較高。在宇宙學中，可依據(jù)接收恒星發(fā)出的光的頻率，分析其外表溫度。

（2）光五種學說：原始微粒說（牛頓），波動學說（惠更斯），可磁學說（麥克斯韋），

光子說（愛因斯坦），波粒兩相性學說（德布羅意波）概率波

各種電磁波產生的機理，特性和應用，光的偏振現(xiàn)象說明光波是橫波,也證明光的波動性.

激光的產生特點應用（單色性,方向性好，亮度高，相工性好）

光電效應試驗裝置，現(xiàn)象，所得出的規(guī)律（四）愛因斯坦提出光子學說的背景

愛因斯坦光電效應方程：^^黯/2=卜￡一\/\/。二±虹的能量忌尤獺庭1＞媛生燦效應）

（3）光電效應規(guī)律:試驗裝置、現(xiàn)象、總結出四個規(guī)律

①任何一種金屬都有一個極限頻率，入射光的頻率必需大于這個極限頻率，才能產生光電效應：低于這個極限頻

率的光不能產生光電效應。皆板

②光電了?的最大初動能與入射光的強度無關，只隨入射光頻率的增大而增大。1^

③入射光照到金屬上時，光子的放射幾乎是瞬時的，一般不超過10-9s丫

④當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,A4

（4）康普頓效應（石朋中的電子對x射線的散射現(xiàn)象）這兩個試驗都證明光具粒子性光波粒二象性:

?狀況表達波動性（大量光子，轉播時，人大）,

?粒廣性光波是概-波（削看波）住何運幼物體都有'與之初（這仲波稱為伐年鄉(xiāng)意渡）

2、原子、原子核學間歸類

整個學問體系，可歸結為：兩模型（原子的核式構造模型、波爾原子模型）；六子（電子、質了?、中子、正電子、a粒

子、丫光子）：四變（衰變、人工轉變、裂變、聚變）：兩方程（核反響方程、質能方程）。

4條守恒定律（電荷數(shù)守恒、質量數(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)覺電子，使人們相識到原子有困難構造。從而翻開原子的大門.

2.盧瑟福的核式構造模型（行星式模型）盧瑟福Q粒子散射試臉裝置，現(xiàn)象，從血總結出核式構造學說

a粒子散射試驗是用a粒子轟擊金箔，試驗現(xiàn)象：結果是絕大多數(shù)u粒子穿過金箔后根本上仍沿原來的方向

前進，但是有少數(shù)。粒子發(fā)生了較大的偏轉.這說明原子的正電荷和質是肯定集中在一個很小的核上。

盧瑟福由a粒子散射試驗提出：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

量都集中在原子核里，帶負電的電子在核外空間運動。

由?粒子散射試驗的試驗數(shù)據(jù)還可以估算出原子核大小的數(shù)量級是10-,smo

而核式構造乂與經(jīng)典的電磁理論妙蟋①原子是否穩(wěn)包②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)〃叫量子數(shù)）玻爾補充三條假設

定態(tài)--原子只能處于一系列不連續(xù)的能能狀態(tài)（稱為定態(tài)），電子雖然繞核運轉，但不會向外輻射能顯.°（本假設

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（或汲取了肯定頻率的光子（其能量由兩定態(tài)的能量差確定）

（本假設針對線狀譜提出）

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);（即原子的不司能量狀態(tài)跟電子沿不同的圓形軌道繞核運

動相對應，原了?的定態(tài)是不連續(xù)的，因此電了?的可能軌道分布也是不連續(xù)的）

（針對原子核式模型提出，是能級假設的補充）

光子的放射與汲取（特殊留意躍遷條件）:原子發(fā)生定態(tài)躍遷時，要福射

（汲?。┛隙l率的光子:hf=E稅-Et

①凱道量子化nX10',l）m②能量量子化：

紇唔匕

③原子在兩個能級間躍遷時輻射或汲取光子的能量人，

=

Em-En

⑵從高能級向低能級躍遷時放出光子：從低能級向高

能級躍遷時可能是汲取光子，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

能汲取肯定頻率的光子：而從某一能級到被電離可以汲取能量大于或等丁?電離能的任何頻率的光

子。（如在基態(tài)，可以汲取￡213.6eV的任何光子，所汲取的能量除用于電離外，都轉化為電離

出去的電子的動能）。

⑶玻爾理論的局限性。由于引進了量子理論（軌道量子化和能量量子化），玻爾理論勝利地說

明白氫光譜的規(guī)律。但由于它保存了過多的經(jīng)典物理理論（牛頓其次定律、向心力、庫侖力等），

所以在說明其他原子的光譜上都遇到很大的困難。

2

氫原子的激發(fā)態(tài)和基態(tài)的能量（最?。┡c核外電子軌道半徑間的關系是:En=Ei/i?,rn=nn,

其中EieV,nXl（P°m,

（大量）處于n激發(fā)態(tài)原子躍遷到基態(tài)時的全部輜射方式共有:C=n（n-1）/2種

E51=I3.O6E4I=I2.75EAI=I2.O5E2I=10.2：（有規(guī)律可依）

E52=2.86EU2=2.55E32=1.89：E53=0.97EB=0.66：EM

氫原了在n能級的動能、勢能，總能量的關系是：ER=2EK，E=DK+EP=EK。（類似丁衛(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（負值）降低。

量子數(shù)“TETJTEJVJTTxXKXxx

自然放射現(xiàn)象G9：

1.自然放射現(xiàn)象的發(fā)覺，使人們相識到原子核也有困難構造.*14：：、？？：

核變更從貝克勒耳發(fā)覺自然放射現(xiàn)象開場衰變（用電磁場探討）：

種類本質1通(u)頓(e)速度（c）電離性貫穿性

a射線氮核4+2最強最弱，紙能攔住

。射線電子1/1840-1較強較強，穿幾mm鋁板

丫射線光子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狀況比擬:

四種核反響類型（衰變，人T.核轉變，重核裂變，輕核驟變）

⑴衰變：a衰變：2霓u-＞L*rh+：Hc（實質：核內2；H+2：n-＞：Me）a衰變形成外切（同方向旋），

B衰變：22Thf2j：Pa+_：c（實質：核內的中子轉變成了質子和中子;n-；H+；e）B衰變形

成內切（相反方向旋），且大圓為a、B粒子徑跡。

+B衰變：雷一溶+能（核內：Hf；n+；e）

Y衰變：原子核處于較高能級，輻射光子后躍遷到低能級。

⑵人工轉變:

i；N+；He—＞[O+；H（發(fā)覺質子的核反響）（盧瑟福）用a粒子轟擊氮核，并預言中子的存在

:Be+；He-；C+：n（發(fā)覺中子的核反響）（查德威克）針產生的a射線轟擊鍍

He-＞：?+（＞；?.：氏+卜（人工制造放射性同位素）

正電子的發(fā)覺（約里奧居里和伊麗芙居里夫婦）a粒子轟擊鋁箔

⑶重核的裂變：2￡u+（；nri；：Ba+；：Kr+3：n

在肯定條件下（超過臨界沐積），裂變反響會連綿不斷地進展下去，這就是鏈式反響。

（4）輕核的聚變：；H+：H-＞；He+：n（須要幾百萬度高溫，所以乂叫熱核反響）

全部核反響的反響前后都遵守：質量數(shù)守恒、電荷數(shù)守恒。（留意：質量并不守恒。）

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

￡1_￡

式為：N,=N°（3JN表示核的個數(shù)，此式也可以演化成叫/或勺式中小表

示放射性物質的質量，〃表示單位時間內放出的射線粒子數(shù)。以上各式左邊的量都表示時間/后的

剩余量.

半衰期（由核內部本身的因素確定，與物理和化學狀態(tài)無關）、同位素等重要概念放射性標記

⑴利用其射線：a射線電離性強，用于使空氣電高，將靜電泄出，從而消退有害靜電。丫射線貫穿性強，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，基因工程。

⑵作為示蹤原子。用于探討農作物化肥需求狀況，診斷甲狀腺疾病的類型，探討生物大分子構造及其功能。

⑶進展考古探討。利用放射性同位素碳14,判定出土木質文物的產生年頭。

一般都運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，廢料簡

單處理?？芍瞥筛鞣N形態(tài)，強度笥單限制）。

重要的物理現(xiàn)象或史實跟相應的科學家

單擺的等時性伽利略單擺的周期公式惠更斯

電流的磁效應奧斯埼電磁感應定律法拉第

首先用電場線描述電場法士笫電子電量的測定密立根3、機

分子電流假說安培預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試驗證明白電磁波的存在赫茲械振

光的微粒說牛頓光的波動說惠更斯

光的電磁說麥克斯韋光的干預現(xiàn)象楊氏動、

電子的發(fā)覺湯姆生中子的發(fā)覺查德威克

質子的發(fā)覺盧瑟福人工放射性同位素發(fā)覺小居里夫婦機械

a粒子散射試驗再急福圓滿說明氫光譜玻爾

原子的核式構造模型盧瑟福自然放射性的發(fā)覺貝克勒耳波：

光電效應規(guī)律光子說愛因斯坦質能方程愛因斯坦

根本的概

相對論愛因斯坦念，簡諧

運動中的力學運動學條件及位移，回復力，振幅，周期，頻率及在?次全振動過程中各物理量的變更規(guī)律。

簡諧振動：回梵力：F=-KX加速度：a=-KX/m

單擺:T=2（與擺球質量，振岫無關）*彈簧振子T=（與振子質悵有關,與振幅無關）

等效擺長.等效的重力加速度影響面:力加速度有,

①緯度，離地面高度

②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）結合考察

③系統(tǒng)的狀態(tài)（超、失重狀況）

④所處的物理環(huán)境有關，有電磁場時的狀況

⑤靜止于平衡位置時等于擺線張力與球質量的比值

留意等效單擺（即是受力環(huán)境與單擺的狀況一樣）

4-L

T=271=g;〒

ML4^--AL

沿光滑弦cda下滑時間1尸小=||更=近|屬

沿cde圓弧卜滑12或弧中點卜滑U：

共振的現(xiàn)象、條件、防止和應用

機械波:根本概念，形成條件、

特點：傳播的是振動形式和能量，介質的各質點只在平衡位置旁邊振動并不隨波遷移。

①各質點都作受迫振動，②起振方向與振源的起振方向一樣，③離源近的點先振動，

④沒波傳播方向上兩點的起振時間差=波在這段距離內傳播的時間⑤波源振幾個周期波就向外傳幾個波長

波長的說法：①兩個相鄰的在振動過程中對平衡位置“位移”總相等的質點間的距離

②?個周期內波傳播的距離③兩相鄰的波峰（或谷）間的距離

④過波上隨意一個振動點作橫軸平行線，該點與平行線和波的圖象的其次個交點之間的距離為一個波長

波從一種介質傳播到另一種介質,頻率不變更，波長、波速、頻率的關系：v=）.f=2（適用于一切波）

T

波速與振動速度的區(qū)分波動與振動的區(qū)分：

探討的對象：振動足?個點隨時訶的變更規(guī)律，波動是大量點在同?時刻的滸體表現(xiàn)，

圖象特點和意義聯(lián)系：

波的傳播方向O質點的振動方向（同側法、帶動法、二下波法、平移法）

知波速和波形而經(jīng)過（△口后的波形（特殊點畫法和去整留零法）

波的幾種特有現(xiàn)象：力加、干預、衍射、多普勒效應，知現(xiàn)象及產生條件

電磁波：LC振蕩電路：產生高頻率的交變電流.T=2ITJ云

電場能t一電場線密度t一電場強度Et-電容器極板間電壓uf-電容器帶電量qt

磁場能f-磁感線密度t-磁感強度Bt一線圈中電流it

（2）電磁振蕩的產生過程

放電過程：化放電過程中，qI、uI、匕電it、Bl、t,電容器的電場能漸漸轉變成線圖的磁

場能。放電完畢時，q=0,E電砒=0