2012高考必备-物理公式及知识点汇总.pdf

高中物理 公式及知识点汇总 一 力 1 重力 G mg g 随离地面高度 纬度 地质结构而 变化 重力约等于地面上物体受到的 地球引力 2 摩擦力的公式 2 1 滑动摩擦力 f N N 为接触面间的弹力 可以大于 G 也可以等于 G 也可以小于 G 为滑动摩擦因数 只与接触面材 料和粗糙程度有关 与接触面积大 小 接触面相对运动快慢以及正压力 N 无关 2 2 静摩擦力 其大小与其他力有关 由物体的平衡条件或牛顿第二定律求解 不与 正压力成正比 注 最大静摩擦力 与正压力有关 2 3 关于摩擦力 a 摩擦力可以与运动方向相同 也可以与运动方向相反 b 摩擦力可以做正功 也可以做负功 还可以不做功 c 摩擦力的方向与物体间相对运动的方向或相对运动趋势的方向相 反 d 静止的物体可以受滑动摩擦力的作用 运动的物体可以受静摩擦力 的作用 3 弹力 胡克定律 F kx x 为伸长量或压缩量 k 为劲度系数 只与弹簧的原长 粗细和材料有关 4 浮力 F gV 5 万有引力 2 r GMm 万 F G 引 力 常 量 6 67 10 11N m2 kg2 方向在它们的连线上 M 天体质量 kg m 天体质量 kg r 天体半径 m 6 库仑力 F k 2 r Qq k 静电力常量 k 9 0 x109Nm2 C2k 9 0 x109Nm2 C2k 9 0 x109Nm2 C2k 9 0 x109Nm2 C2 N 牛 m 米 C 库仑 Q q 两点电荷分别的带电量 单位 库仑 r 两点电荷之间的距离 单位 米 电场力和库仑力的区别 库仑力是电子和电子之间的作用力 电场力是电场和电子之间产生的作用力 7 电场力 F Eq 8 磁场力 8 1 洛仑兹力 Bqvf 条件 vB B 电场强度单位 特斯拉 简称特 T q 电荷带电量 单位 库仑 v 电荷运动速度 单位 米 秒 判断方向使用左手定则 磁感线穿过 掌心 四指指向电荷运动方向 8 2 安培力 BILf 条件 IB 判断方向使用左手定则 磁感线穿过 掌心 四指指向电流运动方向 9 分子间的引力和 斥力 1 r r0 f引r0 f引 f斥 F分子力表现为引力 4 r 10r0 f引 f斥 0 F分子力 0 E分子势能 0 10 力的合成与分解 10 1 同一直线上力的合成同 向 同向 F F1 F2 反向 F F1 F2 F1 F2 10 2 互成角度力的合成 cos2 21 2 2 2 1 FFFFF 余弦定理 F1 F2时 F 2 2 2 1 FF 10 3 合力大小范围 F1 F2 F F1 F2 10 4 力的正交分解 Fx Fcos Fy Fsin 为合力与 x 轴之间的夹角 tg Fy Fx 10 5 共点力作用下物体的平 衡条件 1 F 合 0 或 Fx 合 0 Fy 合 0 静止或匀速直线运动的物体 所受合外力为零 推论 1 非平行的三个力作用于物 体而平衡 则这三个力一定共 点 2 三个共点力作用于物体而 平衡 其中任意两个力的合力 与第三个力一定等值反向 11 力矩 M FL L 为力臂 是转动轴到力的作 用线的垂直距离 注 1 力 矢量 的合成与分解遵循平行四边形定则 2 合力与分力的关系是等效替代关系 可用合力替代分力的共同作用 反之也成立 3 除公式法外 也可用作图法求解 此时要选择标度 严格作图 4 F1 与 F2 的值一定时 F1 与 F2 的夹角 角 越大 合力越小 5 同一直线上力的合成 可沿直线取正方向 用正负号表示力的方向 化简为代数运算 二 运动 1 牛顿第一运动定 律 惯性定律 物体具有惯性 总保持匀速直线运动 状态或静止状态 直到有外力迫使它 改变这种状态为止 2 牛顿第二定律 F ma 适用范围 宏观 低速物体 理解 1 矢量性 2 瞬时性 xx maF yy maF 3 牛顿第三运动定 律 F F 负号表示方向相反 F F 各自作用在 对方 平衡力与作用力反作用力区 别 实际应用 反冲运动 超重 FN G 失重 FN0 反向则 a 0 4 4 匀变速直线运 动 atVVt 0 2 0 2 1 attVS 4 5 几个重要推 论 4 6 末速度初速度求加 速度 aSVVt2 2 0 2 匀加速直线运动 a 为正值 匀减速 直线运动 a 为负值 4 7 中间时刻的瞬时速 度 V平均 Vt 2 2 0t VV 某段时间内的平均速度等于这段时 间中间时刻的瞬时速度 4 8 位移中点的即时速 度 2 22 0 2 t S VV V 4 9 实验用推论 s aT2 s 为连续相邻相等时间 T 内位移 之差 4 10 初速度为零的匀变 速运动的特殊规律 t 秒内 2t 秒内 3t 秒内 nt 秒内的位移之比 S S2 S3 Sn 12 22 32 n2 连续相等的时间内的位移之比 S S S Sn 1 3 5 2n 1 在 t 秒末 2t 秒末 3t 秒末 nt 秒末的速度之比 v1 v2 v3 vn 1 2 3 n 注 1 平均速度是矢量 2 物体速度大 加速度不一定大 3 a Vt Vo t 只是量度式 不是决定式 4 主要物理量及单位 初速度 Vo m s 加速度 a m s2 末速度 Vt m s 时间 t 秒 s 位移 s 米 m 路程 米 速度单位换算 1m s 3 6km h 5 自由落体运动 5 1 初速度Vo 0 5 2 末速度Vt gt 5 3 下落高度h gt2 2从 Vo 位置向下计算 推论Vt2 2gh 注 1 自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动 遵循匀变速直线运动规律 2 a g 9 8m s2 10m s2 重力加速度在赤道附近较小 在高山处比平地小 方向竖直向下 6 竖直上抛运动 6 1 位移s Vot gt2 2 g 9 8m s2 10m s2 6 2 末速度Vt Vo gt 6 3 上升最大高 度 g V g VV H t 22 2 0 2 0 2 6 4 上升的时间 g V t 0 6 5 上升 下落经 过同一位置时 下上 aa 下上 VV 上升 下落经过同一位置时的加速 度相同 而速度等值 方向反向 6 6 从抛出到落回 原位置的时间 g V t 0 2 上升 下落经过同一段位移的时间 相等 注 1 全过程处理 是匀减速直线运动 以向上为正方向 加速度取负值 2 分段处理 向上为匀减速直线运动 向下为自由落体运动 具有对称性 3 上升与下落过程具有对称性 如在同点速度等值反向等 7 平抛运动 7 1 水平方向速度 Vx Vo 7 2 竖直方向速度 Vy gt 7 3 水平方向位移 x Vot 7 4 竖直方向位移 y gt2 2 7 5 运动时间 g y t 2 7 6 合速度 2 2 0 22 gtVVVV yxt 7 7 合速度方向与水 平夹角 tg Vy Vx gt V0 7 8 合位移 22 yxS 7 9 位移方向与水平 夹角 tg y x gt 2Vo 水平方向加速度 ax 0 竖直方向加速度 ay g 注 1 平抛运动是匀变速曲线运动 加速度为 g 通常可看作是水平方向的匀速直线运与竖 直方向的自由落体运动的合成 2 运动时间由下落高度 h y 决定与水平抛出速度无关 3 与 的关系为 tg 2tg 4 在平抛运动中时间 t 是解题关键 5 做曲线运动的物体必有加速度 当速度方向与所受合力 加速度 方向不在同一直线上 时 物体做曲线运动 8 匀速圆周运动公式 8 1 线速度 V s t 2 r T此处频率与转速意义相同 主要物理量及单位 弧长 s 米 m 角度 弧度 rad 频率 f 赫 Hz 周期 T 秒 s 转速 n r s 半径 r 米 m 线速度 V m s 角速度 rad s 向心加速度 m s2 8 2 角速度 t 2 T 2 f 8 3 向心加速度 a V2 r 2r 2 T 2r 8 4 周期与频率 T 1 f 8 5 角速度与线速 度的关系 V r 8 6 角速度与转速 的关系 2 n 注 1 向心力可以由某个具体力提供 也可以由合力提供 还可以由分力提供 方向始终与 速度方向垂直 指向圆心 2 做匀速圆周运动的物体 其向心力等于合力 并且向心力只改变速度的方向 不改变 速度的大小 因此物体的动能保持不变 向心力不做功 但动量不断改变 8 7 向心力 F F心 mV2 r m 2r mr 2 T 2 m v F合 1 匀速圆周运动的物体的向心力 就是物体所受的合外力 总是指向 圆心 2 卫星绕地球 行星绕太阳作匀 速圆周运动的向心力由万有引力提 供 3 氢原子核外电子绕原子核作 匀速圆周运动的向心力由原子核对 核外电子的库仑力提供 9 振动和波机械振动与机械振动的传播 9 1 简谐振动F kx F 回复力 k 比例系数 x 位移 负号表示 F 的方向与 x 始终反向 9 2 单摆周期 g l T 2 l 摆长 m g 当地重力加速度值 成立条件 摆角 r 9 3 受迫振动频率 特点 f f驱动力 f 频率 等于驱动力的频率 f驱动力 9 4 发生共振条件f驱动力 f固驱动力频率等于系统的固有频率 9 5 机械波 横波 纵波 9 5 1 波速v s t f T 波长 T 周期 f 频率 s 距离 t 时间 波传播过程中 一个周期向前传播 一个波长 波速大小由介质本身所 决定 9 5 2 声波的波速 0 332m s 20 344m s 30 349m s 声波是纵波 9 5 3 波发生明显 衍射 波绕过障碍 物或孔继续传播 条件 障碍物或孔的尺寸比波长小 或者 相差不大 9 5 4 波的干涉条 件 两列波频率相同 相差恒定 振幅相 近 振动方向相同 9 5 5 多普勒效应 由于波源与观测者间的相互运动 导致波源发射频率与接收频率不同 相互接近 接收频率增大 反之 减小 注 1 物体的固有频率与振幅 驱动力频率无关 取决于振动系统本身 2 加强区是波峰与波峰或波谷与波谷相遇处 减弱区则是波峰与波谷相遇处 3 波只是传播了振动 介质本身不随波发生迁移 是传递能量的一种方式 4 干涉与衍射是波特有的 5 振动图象与波动图象 6 其它相关内容 超声波及其应用 振动中的能量转化 10 万有引力 10 1 开普勒第三定律 T2 R3 K 4 2 GM R 轨道半径 T 周期 K 常 量 与行星质量无关 取决 于中心天体的质量 10 2 万有引力定律 F GMm r2 G 引 力 常 量 6 67 10 11N m2 kg2 方向在它 们的连线上 M 天体质量 kg m 天体质量 kg r 天体半径 m 10 3 宇宙速度 2 2 r Mm G r mv 万有引力充当向心力 10 4 天体上的重力和重力 加速度 GMm R2 mg g GM R2 R 天体半径 m M 天体 质量 kg 10 5 卫星绕行速度 角速 度 周期 V r GM 3 r GM T GM r 3 2 M 中心天体质量 10 6 第一 二 三 宇宙速度 V1 地地r g 地 r GM 7 9km s V2 11 2km s V3 16 7km s 10 7 地球同步卫星GMm r地 h 2 m4 2 r地 h T2 h 36000km h 距地球表 面的高度 r 地 地球的半径 注 1 天体运动所需的向心力由万有引力提供 F 向 F 万 2 应用万有引力定律可估算天体的质量密度等 3 地球同步卫星只能运行于赤道上空 运行周期和地球自转周期相同 4 卫星轨道半径变小时 势能变小 动能变大 速度变大 周期变小 一同三反 5 地球卫星的最大环绕速度和最小发射速度均为 7 9km s 三 冲量与动量 1 动量和冲量 动量 P mV 冲量 I F t 2 动量定理 F合t mv mv 物体所受合外力的冲量等于 它的动量的变化 3 动量守恒定律 m1v1 m2v2相互作用的物体系统 如果不 m1v1 m2v2 受外力 或它们所受的外力之 和为零 它们的总动量保持不 变 研究对象 相互作用 的两个物体或多个物体 适用条件 1 系统不受外力作用 2 系统受外力作用 但合 外力为零 3 系统受外力作用 合外 力也不为零 但合外力远小于 物体间的相互作用力 4 系统在某一个方向的合 外力为零 在这个方向的动量 守恒 四 功和能 1 功 W Fs cosq 1 理解正功 零功 负功 2 功是能量转化的量度 重力的功 量度 重力势能的 变化 电场力的功 量度 电势能的 变化 分子力的功 量度 分子势能 的变化 合外力的功 量度 动能的变 化 W 功 J F 恒力 N s 位移 m F s 间的夹角 2 重力做功 Wab mghab m 物 体 的 质 量 g 9 8m s2 10m s2 hab a 与 b 高度差 hab ha hb 3 电场力做功 Wab qUab q 电量 C Uab a与b之间电势差 V 即 Uab a b 4 电功 W UIt U 电压 V I 电流 A t 通电时 间 s 5 功率 P W t P 功率 瓦 W W t 时间内所做的功 J t 做功所用时间 s 6 汽车牵引力的功 率 P Fv P平 Fv平 vmax P 额 F P 瞬时功率 P 平 平均功率 汽车以恒定功率启动 以恒定加速度 启动 汽车最大行驶速度 7 电功率 P UIU 电路电压 V I 电路电流 A 8 焦耳定律 Q I2Rt Q 电热 J I 电流强度 A R 电阻值 t 通电时间 s 9 纯电阻电路 I U R P UI U2 R I2R Q W UIt U2t R I2Rt 10 动能和势能 动能 Ek 2 2 1 mv 重力势能 Ep mgh 电势能 EA q A Ek 动能 J m 物体质量 kg v 物体瞬时速度 m s EP 重力势能 J g 重力加速度 h 竖直高度 m 从零势能面起 重力势能与零势能面的选择有关 EA 带电体在 A 点的电势能 J q 电 量 C A A 点的电势 V 从零势能 面起 11 动能定理 W 合 2 0 2 2 1 2 1 mvmvt 或 W 合 EK 对物体做正功 物体的动能增加 W 合 外力对物体做的总功 EK 动 能变化 EK 2 0 2 2 1 2 1 mvmvt 12 机械能守恒定 律 E 0 或 EK1 EP1 EK2 EP2 mv12 2 mgh1 mv22 2 mgh2 机械能 动能 重力势能 弹性势 能 条件 系统只有内部的重力或弹力做 功 13 重力做功与重 力势能的变化 WG EP 重力做功等于物体重力势能增量的 负值 注 1 功率大小表示做功快慢 做功多少表示能量转化多少 2 O0 90O做正功 90OR 真 选用电路条件 Rx RA 或 Rx RARV 1 2 1 10 2 伏安法测电阻 电流表外接法 电流表示数 I IR IV Rx 的测量值 U I UR IR IV RVRx RV R R 真 选用电路条件 Rx RV 或 Rx RARV 1 2 2 电场 2 1 两种电荷 电荷守恒 定律 元电荷 e 1 60 10 19C带电体电荷量等于元电荷的整数倍 2 2 库仑定律 在真空中 F 点电荷间的作用力 N k 静电力常量 k 9 0 109N m2 C2 Q1 Q2 两点电荷的电量 C r 两点电荷间的距离 m 方向在它们的连线上 作用力与反 作用力 同种电荷互相排斥 异种 电荷互相吸引 2 3 电场强度 E F q E 电场强度 N C 是矢量 电场的 叠加原理 q 检验电荷的电量 C 2 4 真空点 源 电荷形 成的电场 2 r Q kF r 源电荷到该位置的距离 m Q 源电荷的电量 2 5 匀强电场的场强 d U E ab UAB AB 两点间的电压 V d AB 两 点在场强方向的距离 m 2 6 电场力 F qE F 电场力 N q 受到电场力的电荷的电量 C E 电场强度 N C 2 7 电势与电势差 UAB A B UAB WAB q EAB q 2 8 电场力做功 WAB qUAB Eqd WAB 带电体由 A 到 B 时电场力所做 的功 J q 带电量 C UAB 电场中 A B 两点间的电势差 V 电场力做功与路径无关 E 匀强电场强度 d 两点沿场强方向的距离 m 2 9 电势能 EA q A EA 带电体在 A 点的电势能 J q 电 量 C A A 点的电势 V 2 10 电势能的变化 EAB EB EA 带电体在电场中从 A 位置到 B 位置 时电势能的差值 2 11 电场力做功与电势 能变化 EAB WAB qUAB 电势能的增量等于电场力做功的负 值 2 12 电容C Q U C 电容 F Q 电量 C U 电压 两极板电势差 V 2 13 平行板电容器的电 容 kd S C r 4 S 两极板正对面积 d 两极板间的垂 直距离 介电常数 2 14 带电粒子在电场中 的加速 Vo 0 W EK qU mVt2 2 注 1 两个完全相同的带电金属小球接触时 电量分配规律 原带异种电荷的先中和后平分 原带 同种电荷的总量平分 2 电场线从正电荷出发终止于负电荷 电场线不相交 切线方向为场强方向 电场线密处场强 大 顺着电场线电势越来越低 电场线与等势线垂直 3 常见电场的电场线分布要求熟记 4 电场强度 矢量 与电势 标量 均由电场本身决定 而电场力与电势能还与带电体带的 电量多少和电荷正负有关 5 处于静电平衡导体是个等势体 表面是个等势面 导体外表面附近的电场线垂直于导体表 面 导体内部合场强为零 导体内部没有净电荷 净电荷只分布于导体外表面 6 电容单位换算 1F 106 F 1012PF 7 电子伏 eV 是能量的单位 1eV 1 60 10 19J 8 其它相关内容 静电屏蔽 示波管 示波器及其应用 等势面 3 磁场 3 1 磁感应强度 B 1T 1N A m 磁感应强度是用来表示磁场的强弱 和方向的物理量 是矢量 单位 T 3 2 安培力 IBBILf 判断方向使用左手定则 磁感线穿 过掌心 四指指向电流运动方向 B 磁感应强度 T F 安培力 F I 电流强度 A L 导线长度 m 3 1 洛仑兹力 vBBqvf 判断方向使用左手定则 磁感线穿 过掌心 四指指向电荷运动方向 f 洛仑兹力 N q 带电粒子电量 C V 带电粒子速度 m s 4 带电粒子进入磁场的运 动情况 在重力忽略不计 不考虑重力 的情 况下 带电粒子进入磁场的运动情况 掌握两种 4 1 带电粒子沿平行磁场 方向进入磁场 V V0 不受洛仑兹力的作用 做匀速直线 运动 4 2 带电粒子沿垂直磁场 方向进入磁场 F 向 f 洛 mV2 r m 2r mr 2 T 2 BqV r mV qB T 2 m qB 运动周期与圆周运动的半径和线速 度无关 洛仑兹力对带电粒子不做功 任何情况下 解题关键 画轨迹 找圆心 定半径 圆心角 二倍弦切角 注 1 安培力和洛仑兹力的方向均可由左手定则判定 只是洛仑兹力要注意带电粒子的正负 2 磁感线的特点及其常见磁场的磁感线分布要掌握 3 其它相关内容 地磁场 磁电式电表原理 回旋加速器 磁性材料 5 电磁感应 5 1 感应电动势的大小 E n t E BLV 切割磁感线运动 法拉第电磁感应定律 E 感应电动 势 V n 感应线圈匝数 t 磁通量的变化率 L 有效长度 m 感应电动势的正负极可利用感应电 流方向判定 电源内部的电流方向 由负极流向 正极 5 2 交流发电机最大的感 应电动势 Em nBS Em 感应电动势峰值 5 3 磁通量 BS 磁通量 Wb B 匀强磁场的磁感 应强度 T S 正对面积 m2 5 4 自感电动势E 自 n t L I t L 自感系数 H 线圈 L 有铁芯比无 铁芯时要大 I 变化电流 t 所 用时间 I t 自感电流变化率 变 化的快慢 注 1 感应电流的方向可用楞次定律或右手定则判定 楞次定律应用要点 2 自感电流总是阻碍引起自感电动势的电流的变化 3 单位换算 1H 103mH 106 H 4 其它相关内容 自感 日光灯 6 交变电流 6 1 电压瞬时值e Emsin t 2 f 角频率 rad s t 时间 s n 线圈匝数 B 磁感强度 T S 线圈的面积 m2 U 输出 电压 V I 电流强度 A P 功率 W 6 2 电流瞬时值i Imsin t 6 3 电动势峰值Em nBS 2BLv 6 4 电流峰值 纯电阻电 路中 Im Em R总 6 5 正 余 弦式交变电流 有效值 E Em 2 1 2 U Um 2 1 2 I Im 2 1 2 6 6 理想变压器原副线圈 中的电压与电流及功率关 系 U1 U2 n1 n2 I1 I2 n2 n1 P入 P出 6 7 在远距离输电中 采用 高压输送电能可以减少电 能在输电线上的损失 E损 P U 2R P 损 输电线上损失的功率 P 输送 电能的总功率 U 输送电压 R 输 电线电阻 六 热学 1 热力学第一定律 W Q U 做功和热传递 这两种改变物 体内能的方式 在效果上是等 效的 符号法则 外界对物体做功 W 为 物体对外做功 W 为 物体从外界吸热 Q 为 物体对外界放热 Q 为 物体内能增量 U 是取 物体内能减少 U 取 W 外界对物体做的正功 J Q 物体吸收的热量 J U 增 加的内能 J 涉及到第一类 永动机不可造出 2 热力学第二定律 表述一 不可能使热量由低温物体传递到高温物体 而不引 起其他变化 表述二 不可能从单一的热源吸收热量并把它全部用来对外 做功 而不引起其他变化 表述三 第二类永动机是不可能制成的 3 热力学第三定律 热力学零度不可达到 宇宙温度下限 273 15 摄氏度 热 力学零度 4 阿伏加德罗常数 NA 6 02 1023 mol分子直径数量级 10 10 米 5 油膜法测分子直径 d V s V 单分子油膜的体积 m3 S 油膜表面积 m2 6 分子动理论内容 物质是由大量分子组成的 大量分子做无规则的热运动 分子间存在相互作用力 7 分子间的引力和斥力 1 r r0 f引r0 f引 f斥 F分子力表现为引力 4 r 10r0 f引 f斥 0 F分子力 0 E分子势能 0 4 气体的性质 4 1 气体的状态参量 4 1 1 温度 宏观上 物体的冷热程度 微 观上 物体内部分子无规则运 动的剧烈程度的标志 4 1 2 热力学温度与摄氏温 度关系 T t 273 T 热力学温度 K t 摄氏温度 4 1 3 体积 V 1m3 103L 106mL气体分子所能占据的空间 4 1 4 压强 p 标准大气压 1atm 1 013 105Pa 76cmHg 1Pa 1N m2 单位面积上 大量气体分子频 繁撞击器壁而产生持续 均匀 的压力 4 2 气体分子运动的特点 分子间空隙大 除了碰撞的瞬间外 相互作用 力微弱 分子运动速率很大 4 3 理想气体的状态方程 p1V1 T1 p2V2 T2 PV T 恒量 T 为热力学温度 K 注 1 理想气体的内能与理想气体的体积无关 与温度和物质的量有关 2 理想气体的状态方程成立条件均为一定质量的理想气体 使用公式时要注意温度的单 位 T 为热力学温度 K 而不是 t t 为摄氏温度 注 1 布朗粒子不是分子 布朗颗粒越小 布朗运动越明显 温度越高越剧烈 2 温度是分子平均动能的标志 3 分子间的引力和斥力同时存在 随分子间距离的增大而减小 但斥力减小得比引力快 4 分子力做正功 分子势能减小 在 r0 处 F 引 F 斥且分子势能最小 5 气体膨胀 外界对气体做负功 W0 吸收热量 Q 0 6 物体的内能是指物体所有的分子动能和分子势能的总和 对于理想气体分子间作用力为 零 分子势能为零 7 r0 为分子处于平衡状态时 分子间的距离 七 光学 1 光的折射定律 n1sin 1 n2sin 2 n1 和 n2 分别是两个介质的 折射率 1 和 2 分别是入射光 或折 射光 与界面法线的夹角 叫 做入射角和折射角 1 1 介质的折射率 当光由光密介质 折射率 n1 比较大的介质 射入光疏介质 折射率 n2 比较小的介质 时 比如由水入射到空气中 如果入射角大于某一个值 c 时 折射角的正弦将大于 1 这 在数学上是没有意义的 此时 不存在折射光 而只存在反 射光 而 c 叫做全反射角 它的值取决与两种介质的折 射率的比值 例 水的折射率为 1 33 空气的折射率近似等于 1 00 全反 射角等于 arcsin 1 00 1 33 48 8 度 1 2 全反射的条件 1光必须由光密介质射向光疏介质 2入射角必须大于临界角 C 1 3 光密介质和光疏介质 所谓光密介质和光疏介质是相对的 两物质相比 折射率较小 的 就为光疏介质 折射率较大的 就为光密介质 例如 水折 射率大于空气 所以相对于空气而言 水就是光密介质 而 玻璃的折射率比水大 所以相对于玻璃而言 水就是光疏介 质 2 双缝干涉的规律 亮纹 光程差 k k 0 1 2 等 暗纹 光程差 2k 1 2 k 1 2 3 等 空间的某点距离光源 S1 和 S2 的路程差为 0 1 2 3 等波长的整数倍 半波长的奇数倍 时 该 点为振动加强点 空间的某点距离光源 S1 和 S2 的路程差为 2 3 2 5 2 等半波长的奇数 倍时 该点为振动减弱点 2 1 相邻的两条明条纹 或 暗条纹 间的距离 d L x 在狭缝间的距离 狭缝与屏 的距离都不变的条件下 用 不同颜色的光做实验 条纹 间的距离是不同的 红光的 条纹间距最大 紫光的条纹 间距最小 红光的波长最长 紫光的波 长最短 3 光的本性 3 1 光的本质 波粒二象性 光是具有微粒性和波动性的 电磁波 光的微粒说 牛顿 光的波动说 惠更斯 电磁波理论 麦克斯韦 波动性 大量光子表现出来 的现象 几率波 粒子性 少量光子的运动 光子说 爱因斯坦 3 2 光的波动说 惠更斯 1 波的干涉 两列波干涉的条件 频率相同 相差恒定 1801 年 英国物理学家托马斯 杨把一束光分成了两束 再使这两束光干涉 从而完成 了干涉现象的实验 即双缝干涉实验 双缝干涉实验如果用白光做光源 得到的是彩色条纹 如果用单色光做光源 得到的 是明暗相间的条纹 相邻条纹的间隔 x 公式中的 d 为双缝间的距离 L 为双缝与 屏间的距离 为所用单色光的波长 光的干涉在日常生活中和生产中有广泛的应用 薄膜干涉 肥皂胞 油膜 在介质与空气的两个接触面 反射光线互相叠加形成干 涉图象 增透膜 当介质厚度等于光在该介质中的波长的 1 4 时 反射光干涉相消 透射光强度 增强 检查工件表面平整度 如图 检查中所观察到的干涉条纹是由 a 的下表面和 b 的上表 面反射的光线叠加而成的 2 光的衍射 如果光在传播过程中遇到了足够小的障碍物 也可绕过障碍物传播 即光也可发生衍 射 单缝衍射 白光照射 彩色条纹 中间为亮条纹 条纹间距不等 单色光照射 明暗相距 中间为亮条纹 最宽 圆孔衍射 明暗相距同心圆环 中央明暗与屏到圆孔的距离有关 圆屏衍射 明暗相间同心圆环 中央是亮斑 即 泊松亮斑 3 3 光的电磁说和电磁波谱 麦克斯韦 I 光的电磁说 1 光是一种频率极高 波长 短 的电磁波 变化电场 变化磁场 变化电场 光波的振 动方向 光矢量 是指电磁波振荡中电场矢量的方向 光波是横波 2 光的传播不需要介质 可在真空中传播 C 3 00 108m s 3 光波的产生由原子内部电子受激发时产生 4 能产生反射 折射 干涉 衍射 5 意义 把光现象和电磁现象统一起来 指出它们的一致性 再一次证明自然现象之间是 相互联系的 解决了光的波动说在传播介质上遇到的困难 认识到光波与机械波有本质的 不同 波速公式 v f 适合于各种电磁波 II 电磁波谱 电磁波是个大家族 可见光是很窄的一波段 还有许多不可见光 1 几种不可见光 红外线 1 性质 0 76 微米 1000 微米 热效应显著 光化学作用比可见光差 易于被物 质吸收 长波红外线能在薄雾中穿过 2 产生 是原子的外层电子由激发态 低能级态跃迁发射出的 3 应用 夜视仪 红外遥感技术 紫外线 1 性质 0 4 微米 0 6 10 2 微米 光化学作用显著 能使荧光物质发光 玻璃是 紫外线的不透明体 生理作用 消毒 对人眼视网膜 皮膜有强烈的破坏作用 2 产生 是由原子的外层电子由激发态 低能级态跃迁时放出的 3 应用 感光技术 医用消毒 伦琴射线 x 射线 1 产生 高速电子流射在任何固体上均会发生伦琴射线 是由原子的内层电子受激发而产生 2 性质 0 06 20 埃 具有很强的穿透本领 能穿过许多可见光不透过物质 可使 许多固体发生荧光 使底片感光 空气电离 3 应用 工业破坏性材料的检测 用于晶体结构的分析 医用透视 射线 原子核受到激发后产生 III 光谱 1 发射光谱 由发光体直接产生的光谱 如电灯丝发出的光 炽热的钢水发出的光 a 连续光谱 产生条件 炽热的固体液体和高压气体发光 光谱形式 连续分布的包含有从红光到紫光各种色光的光谱 b 明线光谱 原子光谱 光谱管辉光放电 产生条件 稀薄气体或金属蒸气发射的光谱 是游离态原子发射出 光谱形式 只有一些不连续的亮线光谱 2 吸收光谱 高温物发出白光 连续分布一切波长的可见光 通过物质时某些波长的光被 物质吸收后产生的光谱 光谱形式 用分光镜观察时 见到连续光谱背景上一些暗线 如 太阳光谱是太阳内部发出的强光经过温度较低的太阳大气层时产生的是吸收光谱 3 4 光子说 爱因斯坦 1 光电效应 在光的照射下物体中发射出电子的现象 紫外线照射锌板使验电器带正电 2 光电效应实验现象 1 在单位时间内由阴极 K 释放出的光电子数与入射光的强度成正比 2 由阴极 K 释放出的光电子的最大初动能随入射光频率的增大而增大 与入射光强度无 关 3 对任何一种金属 入射光的频率必须大于某一极限频率才能发生光电效应 4 光照与光电子发射出金属表面是同时发生 3 爱因斯坦的光子说 在空间传播的光是不连续的 而是一份一份的 每一份叫做光子 光子的能量跟它的频率成正比 即 E h 光子说可以很好地解释光电效应规律 八 原子和原子核原子和原子核 1 轨道量子化假设 玻尔的原子模型 321 2 n h nmvr 轨道半径跟电了动量mv的乘 积等于h 2 的整数倍 n 为正整数 称量数数 2 玻尔的氢子模型 E E n rn r n n n 1 2 1 123 En 氢原子的能量 rn 和电子轨道半径 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 3 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 小用图开像的表示出来即能 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 4 放射线的成份和性质 性质 成份组成电离作用贯穿能力 射线氦核组成的粒子流很强很弱 射线 高速电子流较强较强 射线高频光子