高考物理选修光和原子核必背知识点Word文档下载推荐.doc

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光的能量即光的强度是由光波的振幅决定的与光的频率无关。

所以波动说对解释上述实验规律中的①②④条都遇到困难

3、光子说

（1）量子论：

1900年德国物理学家普郎克提出：

电磁波的发射和吸收是不连续的，而是一份一份的，每一份电磁波的能量E=hv=

（2）光子论：

1905年爱因斯坦提出：

空间传播的光也是不连续的，而是一份一份的，每一份称为一个光子，光子具有的能量E与光的频率v成正比，即：

E=hv其中h为普朗克恒量

（3）爱因斯坦光电方程：

W为逸出功W=h=

4、光子论对光电效应的解释

金属中的自由电子，获得光子后其动能增大，当动能大于逸出功时，电子即可脱离金属表面，入射光的频率越大，光子能量越大，电子获得的能量才能越大，飞出时最大初动能也越大。

二、波粒二象性

1、光的干涉和衍射现象，说明光具有波动性，光电效应和康普顿效应，说明光具有粒子性，即光具有波粒二象性。

光的粒了性是指光的能量不连续性，能量是一份一份的光子，没有一定的形状，也不占有一定空间，这与经典粒子概念有所不同。

光波是一种概率波，在单缝衍射和双缝干涉中，明条纹是光子到达概率较大地方，暗条纹是光子达概率较小的地方。

个别光子显示出粒子性，大量光子显示出波动性，频率越低、波长越大，波动性越显著；

频率越高、波长越短，粒子性越显著。

2、德布罗意波：

任何一个运动着的物体，都有一种波与它对应，叫物质波，波长：

*3、不确定关系：

表示粒子位置的不确定量，表示在垂直x方向上的动量的不确定量。

三．玻尔的原子模型

1．原子核式结构模型与经典电磁理论存在两大的矛盾，说明经典电磁理论已不适用原子系统，玻尔从氢的光谱学成就得到启发，利用普朗克的能量量子化的概念，提了三个假设：

①定态假设：

原子只能处于一系列不连续的能量状态中，在这些状态中原子是稳定的，电子虽然做加速运动，但并不向外在辐射能量，这些状态叫定态。

②跃迁假设：

原子从一个定态（设能量为E2）跃迁到另一定态（设能量为E1）时，它辐射或吸收一定频率的光子，光子的能量由这两个定态的能量差决定，即hv=E2-E1

③轨道量子化假设，原子的不同能量状态，跟电子不同的运行轨道相对应。

原子的能量不连续因而电子可能轨道的分布也是不连续的。

2．氢原子的能级公式和轨道半径公式：

氢原子的能量En，和电子轨道半径rn分别为：

其中E1、r1为离核最近的第一条轨道（即n=1）的氢原子能量和轨道半径。

即：

E1=－13.6ev,r1=0.53×

10-10m（以电子距原子核无穷远时电势能为零计算）。

①原子的能量等于电子的动能加电势能。

当原子由低能态跃迁到高能态时，原子的能量增大，其中增加的电势能等于电子减少的动能加上所吸收光子的能量；

当原子由高能态跃迁到低能态时，原子的能量减少，其中减少的电势能等于电子增加的动能加上所放出光子的能量。

②氢原子的能级图：

氢原子的各个定态的能量值，叫氢原子的能级。

按能量的大小用图线表示出来即能级图。

其中n=1的定态称为基态，n=2以上的定态，称为激发态。

由高能态向低能态跃迁辐射出光子的种类为：

1+2+3+4+

3、光谱分为发射光谱和吸收光谱，发射光谱又分为线状谱和连续谱，线状谱线称为原子的特征谱线。

四、原子结构

1、电子的发现：

1897年英国物理学家汤姆生，对阴极射线进行了一系列的研究，从而发现了电子。

电子的发现表明：

原子存在精细结构，从而打破了原子不可再分的观念。

2、粒子散射实验否定了汤姆生枣糕式原子模型，其结果为：

①绝大多数粒子穿过金箔后，仍沿原来方向运动，不发生偏转。

②有少数粒子发生较大角度的偏转。

③有极少数粒子的偏转角超过了90度，有的几乎达到180度，即被反向弹回。

3、原子的核式结构模型：

1911年，卢瑟福通过对粒子散射实验的分析计算提出原子核式结构模型：

在原子中心存在一个很小的核，称为原子核，原子核集中了原子所有正电荷和几乎全部的质量，带负电荷的电子在核外空间绕核旋转。

原子核半径约为10-15m，原子轨道半径约10-10m。

五、原子核

1、天然放射现象

（1）天然放射现象的发现：

1896年法国物理学，贝克勒尔发现铀或铀矿石能放射出某种人眼看不见的射线。

这种射线可穿透黑纸而使照相底片感光。

天然放射现象：

表明原子核存在精细结构，是可以再分的。

（2）射线是氦核，电离作用最强，穿透能力最弱，射线是高速的电子流；

是光子流，电离作用最弱，穿透能力最强。

2、衰变：

原子核由于放出某种粒子而转变成新核的变化称为衰变，在原子核的衰变过程中，电荷数和质量数守恒。

α衰变：

β衰变：

在衰变中新核质子数多一个，而质量数不变是由于反应中有一个中子变为一个质子和一个电子，即：

射线是伴随衰变放射出来的高频光子流。

3、半衰期：

放射性元素的原子核的半数发生衰变所需要的时间，称该元素的半衰期。

由核的属性决定，与物理、化学状态无关。

一放射性元素，测得质量为m,半衰期为T，经时间t后，剩余未衰变的放射性元素的个数为N、质量为m，则

4、原子核的人工转变：

原子核的人工转变是指用人工的方法（例如用高速粒子轰击原子核）使原子核发生转变。

（1）质子的发现：

（2）中子的发现：

（3）发现正电子：

六、核能

1、核能：

核子结合成原子核放出的能量或将原子核分解为核子时吸收的能量，称为核能，也叫结合能。

结合能与核子数之比称为比结合能（平均结合能），平均结合能越大，表示原子核越牢固、越稳定。

例如：

2、质能方程：

爱因斯坦提出物体的质量和能量的关系：

3、核能的计算：

在核反应中，若反应后的总质量小于反应前的总质量即出现质量亏损，这样的反应就是放能反应，若反应后的总质量大于反应前的总质量，这样的反应是吸能反应。

吸收或放出的能量，与质量变化的关系为：

质量亏损为1u时，释放出的核能为931.5Mev。

4、释放核能的途径——裂变和聚变

（1）裂变反应：

①裂变：

重核在一定条件下转变成两个中等质量的核的反应，叫做原子核的裂变反应。

例如：

②链式反应：

在裂变反应中，产生的中子再被其他铀核浮获使反应继续下去。

链式反应的条件：

③核电站的核心设施是核反应堆，由燃料（铀棒）、慢化剂、控制棒三部分组成。

（2）聚变反应：

①聚变反应：

轻的原子核聚合成较重的原子核的反应，称为聚变反应。

②聚变反应的条件；

几百万摄氏度的高温。

因此聚变又叫热核反应。

（3）核力

质子和中子可结合为稳定的原子核，说明核子间存在核力的作用。

核力是短程强力，只在相邻的核子间发生作用。

（4）核反应及核反应方程

元素的原子核变化的过程即为核反应，核反应有天然衰变、人工转变、重核裂变和轻核聚变四种类型，其中重核裂变和轻核聚变是人们获得核能的两个重要途径，目前的核电站都是利用重核裂变释放的核能来发电的。

核反应可用核反应方程来表示，书写核反应方程应依据核反应的事实，并且质量数守恒和核电荷数守恒。

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