高中物理高考二轮复习专题九 热学、光学、近代物理典例赏析课件全国通用.ppt

专题九热学 光学 近代物理 典例赏析 要点回顾 复习指南 目录 专题九热学 光学 近代物理 热学内容包括 分子动理论 热和功 气体三部分 复习时应采取如下对策 重视物理模型的计算 如估算分子大小 分子数目等 理解微观粒子遵循统计规律 理解气体压强的决定因素 建立宏观量与微观量的对应关系 如分子平均动能与温度对应 分子势能与体积对应 理解并记忆基本概念及规律 如阿伏加德罗常数 布朗运动 温度 分子势能 物体的内能 分子大小 分子力做功特点等 压强的计算常联系到受力分析 平衡条件或牛顿定律等知识 要做综合训练题 光的反射和折射都是建立在光在同一均匀介质中沿直线传播的基础之上的 故认真作好光路图是解决光的反射和折射问题的关键 在作光路图时要注意法线 入射角 反射角或折射角之间的关系 以及实像和虚像的区别 在作好了光路图的基础上 结合综合知识进行分析求解 这是解答光的反射及折射问题的基本思路方法 在复习时应予以高度重视 复习指南 返回目录 光的折射问题中 要特别注意是否存在全反射这一问题 通常情况下在两介质的表面会同时发生两种现象 反射和折射 但在满足全反射条件时则只有反射光线 要注意区别对待 光的波动性问题是人们对光的认识逐步深化的一个过程 要注意了解物理学的发展过程 从 现象 假说 实验 理论 应用 这样一个认识过程 希望能从人们对光的认识过程这样一个思路线索来学习 即从光的干涉 衍射现象到光的波动性 到光的电磁说再到其应用 量子理论是研究微观世界的一个重要理论 在通过研究热辐射及光电效应时提出的 以量子论为主线来学习玻尔理论 能级跃迁 用玻尔理论解释氢原子发光的核心就是量子论 通过学习 认识人们对微观世界的研究方法 原子物理的知识线索是 首先通过 粒子散射实验建立了原子的核式结构模型 又通过天然放射现象及成功实现原子核的人工转变发现原子核的组成 质子和中子 最后到核反应过程中核能的产生 复习指南 返回目录 专题九热学 光学 近代物理 要点回顾 一 热学主要知识点1 分子动理论的三个要点 物质是由 分子做 分子间存在着 2 物质是由大量分子组成的分子体积很小 它的数量级是 油膜法测分子直径 v是油滴体积 s是水面上形成的单分子油膜的面积 分子质量很小 一般分子质量的数量级是10 26kg 阿伏加德罗常数 1mol的任何物质相同 测量值为mol 1 该常数是联系微观物理量与宏观物理量的桥梁 所以涉及分子动理论中有关分子大小的计算时 常常用到它 设物质质量为m 摩尔质量为m 物质体积为v 摩尔体积为vm 阿伏加德罗常数为na 分子总数为n 则 返回目录 专题九热学 光学 近代物理 要点回顾 返回目录 物质的密度 m v 物质的量n n na m m 分子的质量m0 m na m n分子的体积或气体分子所占据的平均空间v0 v n分子直径或气体分子之间的平均距离或 3 分子永不停息地做无规则热运动物体内的分子永不停息地做无规则运动 这种运动跟 有关 所以通常把分子的这种运动叫做热运动 和都可以很好地证明分子的热运动 扩散现象是相互接触的物体的分子互相进入对方的现象 温度越高 扩散 专题九热学 光学 近代物理 要点回顾 布朗运动是在显微镜下看到的悬浮在液体中的的永不停息的无规则运动 颗粒越小 运动越 温度越高 运动越 布朗运动是永不停息地做无规则热运动的反映 布朗运动是小颗粒的运动 不是分子的运动 更不是液体分子的运动 气体中微小颗粒也能产生布朗运动 关于布朗运动 要注意以下几点 形成条件是 只要微粒 温度越高 布朗运动越 观察到的是固体微粒 不是液体 也不是固体分子 的无规则运动 反映的是液体分子运动的 实验中描绘出的是某固体微粒每隔30秒的位置的连线 该微粒的运动轨迹 返回目录 专题九热学 光学 近代物理 要点回顾 4 分子间存在着相互作用力分子间同时存在着相互作用的引力和斥力 合力叫分子力 引力和斥力的变化规律 分子间的引力和斥力都随分子间的距离增大而 随分子距离的减小而 但斥力比引力变化得 当分子间距离等于某个值r0时 分子间的相互作用引力和斥力相互平衡 分子间相互作用力为 当分子间距离大于10r0时 分子间相互作用的引力和斥力均 分子力变化规律 当r r0时 f引 f斥 分子力f 当r r0时 f引 f斥 分子力f为 当r r0时 f引 f斥 分子力f为 当r 10r0时 f引 f斥迅速减小为零 分子力f 返回目录 专题九热学 光学 近代物理 要点回顾 5 物体的内能分子动能 做热运动的分子具有动能 在热现象的研究中 单个分子的动能是无研究意义的 重要的是分子热运动的平均动能 温度是物体分子热运动的 在相同的温度下 分子的平均动能相同 分子势能 分子间具有由它们的决定的势能 分子势能随着物体的体积变化而变化 分子间的作用表现为引力时 分子势能随着分子间距离增大而 分子间的作用表现为斥力时 分子势能随着分子间距离增大而 对气体而言 体积越大 分子势能增加 体积越小分子势能减小 物体的内能 物体里所有分子的动能和势能的总和叫物体的内能 任何物体都有内能 物体的内能与物体的 和有关 跟微观量中分子的 分子间及分子有关 返回目录 专题九热学 光学 近代物理 要点回顾 理想气体无分子势能 所以 一定质量的理想气体内能只与 有关 物体的内能和机械能有着本质的区别 物体的内能指 的能量 而机械能是能量 6 物体内能变化 做功使物体的内能发生改变 物体内能的转化用做功的值来量度 外界对物体做了多少功 物体的内能就 物体对外界做了多少功 物体的内能就 热传递使物体内能发生改变 物体内能的改变用热量来量度 物体从外界吸收了热量 物体的内能增加 物体内能的增加量等于物体 物体向外界放出了热量 物体的内能减少 物体内能的减少量等于物体 热传递的条件是要有 其规律是高温物体放出热 低温物体吸收热 最终达到温度相等 热传递过程结束 返回目录 专题九热学 光学 近代物理 要点回顾 做功和热传递都可以改变物体的内能 物体内能的变化由 共同决定 遵循热力学第一定律 物体的内能与温度 体积的关系温度变化时分子动能发生变化 体积变化时分子势能发生变化 因此物体的内能决定于它的温度和体积 但这个结论一般不能作为判断两物体内能变化的依据 如0 的冰熔化成0 的水 体积减小 不能就认为其势能也减小 而应用改变内能的两种方式 即热力学第一定律 分析 冰熔化过程吸收热量 内能增加 而温度不变 增加的只是分子的势能 7 热力学第一定律在一般情况下 如果物体跟外界同时发生做功和热传递的过程 外界对物体所做的功w加上物体从外界吸收的热量q等于物体内能的增加 u 即 返回目录 专题九热学 光学 近代物理 要点回顾 此公式的符号法则 做功w 0 做功w 0 物体q 0 物体q 0 物体内能 u 0 物体内能 u 0 8 功和热量功不是能量的一种形式 而是能量转化多少的量度 功和能不能相互转化 热量也不是能量的一种形式 而是内能转移多少的量度 功和热量是量 能量是状态量 9 热力学第二定律 热传导的方向性 热传导的过程是有的 从高温物体到低温物体 这个过程可以向一个方向地进行 它向相反方向却自发地进行 要实现相反方向的过程 要通过来实现 返回目录 专题九热学 光学 近代物理 要点回顾 第二类永动机 从单一热源吸收热量 全部用来做功 而 的热机 第二类永动机不违反能量守恒定律 但不可能制成 表示 过程具有方向性 尽管机械能可以全部转化成内能 内能却不能全部转化成机械能 同时不引起其他变化 热力学第二定律的两种表述 表述一 不可能使热量由物体 而不引起其它变化 表述二 不可能从单一热源做功 而不引起其他变化 10 能量耗散 自然界的能量是守恒的 但是有的能量便于利用 有些能量不便于利用 很多事例证明 我们无法把流散的内能重新收集起来加以利用 这种现象叫做能量的耗散 它从能量转化的角度反映出自然界中的 返回目录 专题九热学 光学 近代物理 要点回顾 返回目录 11 能量守恒定律能量不会凭空产生 也不会凭空消失 它只能从一种形式转化为别的形式 或者从一个物体转移到别的物体 在转化或转移的过程中其总量不变 能量守恒定律是自然界普遍适用的规律之一 是研究自然科学的强有力的武器之一 12 气体的状态参量 温度 温度在宏观上表示 在微观上是 热力学温度是国际单位制中的基本物理量之一 符号t 单位k 开尔文 摄氏温度是导出单位 符号t 单位 摄氏度 关系是t t t0 其中t0 273 15k 两种温度间的关系可以表示为 和 t t 要注意两种单位制下每一度的间隔是相同的 专题九热学 光学 近代物理 要点回顾 0k是低温的极限 它表示所有分子都停止了热运动 可以无限接近 但永远不能达到 体积 气体总是充满它所在的容器 所以气体的体积总是等于 压强 气体的压强是由于而产生的 绝不能用气体分子间的斥力解释 一般情况下不考虑气体本身的重量 所以同一容器内气体的压强处处相等 但大气压在宏观上可以看成是大气受地球吸引而产生的重力所引起的 例如在估算地球大气的总重量时可以用标准大气压乘以地球表面积 压强的国际单位是帕 符号pa 常用的单位还有标准大气压 atm 和毫米汞柱 mmhg 它们间的关系是 1atm 1 013 105pa 760mmhg 1mmhg 133 3pa 返回目录 专题九热学 光学 近代物理 要点回顾 返回目录 三个状态参量的大小决定了所处的状态 在质量不变的情况下 p v t相互影响 只有一个参量改变是不可能的 至少要有两个或三个参量同时改变 13 气体分子运动特点 分子间距较大 相互作用力 把气体分子看作没有大小的质点 气体分子间除了相互碰撞或跟器壁碰撞外 的作用 可以在空间自由运动 从而它能充满它所能达到的空间 这就是理想气体的微观模型 分子间碰撞 气体分子沿各个方向运动的机会 从统计规律看气体分子沿各个方向运动的数目是相等的 分子运动速率按一定规律分布 呈现 专题九热学 光学 近代物理 研究的方法是统计方法 气体分子的速率分布规律遵从统计规律 在一定温度下 某种气体的分子速率分布是确定的 可以求出这个温度下该种气体分子的平均速率 14 气体压强的微观解释气体分子与器壁碰撞时对器壁产生瞬时冲量 大量分子对器壁的频繁碰撞则对器壁产生持续的压力 单位面积上的压力即为压强 即气体的压强是大量分子频繁碰撞器壁产生的 理想气体压强的大小跟两个因素有关 气体分子的 宏观上体现为 单位体积内的分子数 即分子的 宏观上体现为 温度越高 分子密集程度越大 气体的压强越大 要点回顾 返回目录 专题九热学 光学 近代物理 15 气体的体积 压强 温度间的关系 一定质量的气体 在温度不变的情况下 体积减小时 压强增大 体积增大时 压强减小 一定质量的气体 在压强不变的情况下 温度升高 体积增大 一定质量的气体 在体积不变的情况下 温度升高 压强增大 16 热力学第一定律在气体中的应用对一定质量的理想气体 除碰撞外忽略分子间的相互作用力 因此没有分子势能 热力学第一定律 u q w中 u仅由 决定 升温时为正 降温时为负 w仅由决定 压缩时为正 膨胀时为负 q由共同决定 在绝热情况下 因此有 u w 要点回顾 返回目录 专题九热学 光学 近代物理 要点回顾 返回目录 专题九热学 光学 近代物理 二 光学主要知识点1 光的直线传播光在是沿直线传播的 介质 光能在其中传播的物质叫做介质 例 玻璃 透明的塑料都叫介质 注意前提条件 在同一种介质中 而且是均匀介质 都是光沿直线传播的有力证明 否则 可能发生偏折 如光从空气斜射入水中 不是同一种介质 海市蜃楼 现象 介质不均匀 说明 光的直线传播是一个近似的规律 当障碍物或孔的尺寸和波长可以比拟或者比波长小时 将发生明显的现象 光线将可能偏离原来的传播方向 要点回顾 返回目录 专题九热学 光学 近代物理 光速 光在各种介质中传播的速度是的 光在真空中的转播速度为c 3 00 108m s 根据爱因斯坦的相对论光速不可能超过c 光年是长度单位 1光年 9 5 1015m 光线 用来表示的假想的直线 标上箭头表示光的传播方向 这样的线叫光线 本影 半影 伪本影 影是光线被不透明的物体挡住 在不透明的物体后所形成的暗区 影的形成是缘故 影又包括 本影 完全不被光照射的区域 半影 光源的一部分能照射的区域 伪本影 只有光源边缘的光能照射到的区域 画光路图法可确定影的性质和范围 2 反射 平面镜成像反射定律 光射到两种介质的界面上后返回原介质时 其传播规律 要点回顾 返回目录 专题九热学 光学 近代物理 遵循反射定律 反射定律的基本内容包含如下三个要点 反射光线 法线 入射光线 反射光线与入射光线分居 反射角入射角 即 1 2 注意 反射光路也是的 平面镜成像的特点 平面镜成的像是像 像与物关于镜面 实像和虚像 点光源发出的同心光束被反射镜反射或被透射镜折射后 若能 则该会聚点称为实像点 若被反射镜反射或被透射镜折射后光束仍是发散的 但这光束的交于一点 则该点称为虚像点 实像点构成的集合称为实像 实像用光屏接收 也可以用肉眼直接观察 虚像用光屏接收 只能用肉眼观察 要点回顾 返回目录 专题九热学 光学 近代物理 充分利用光路可逆 在平面镜的计算和作图中要充分利用光路可逆 眼睛在某点a通过平面镜所能看到的范围和在a点放一个点光源 该点光源发出的光经平面镜反射后照亮的范围是完全相同的 3 折射与全反射折射定律 光线现象 叫做光的折射现象 光射到两种介质的界面上后从第一种介质进入第二种介质时 其传播规律遵循折射定律 折射定律的基本内容包含如下三个要点 折射光线 法线 入射光线共面 折射光线与入射光线分居法线两侧 入射角的正弦与折射角的正弦之比等于常数 即折射定律的各种表达形式 1为入 折射角中的较大者 c为全反射时的临界角 要点回顾 返回目录 专题九热学 光学 近代物理 注意 折射光路也是的 折射率 光从 入射角的正弦与折射角的正弦之比 叫做介质的折射率 表示为 n sini sinr 介质的折射率等于光在真空中与在该介质中的传播速度之比 n 两种介质相比较 折射率较大的介质叫做 折射率较小的介质叫做 全反射 光传播到两种介质的表面时 通常要同时发生反射和折射现象 若满足了某种条件 光线不再发生折射现象 而要全部返回原介质中传播的现象叫全反射现象 发生全反射的条件为 临界角c 恰好发生全反射时入射角的大小 此时折射角等于 若光从光密介质 折射率为n 射向真空或空气时 发生全反射的临界角c可由如下公式求得 要点回顾 返回目录 专题九热学 光学 近代物理 4 光的色散光线照射到棱镜的一个侧面上时 经两个侧面折射后 出射光线向 物体经棱镜所成的虚像的位置比物体实际位置向 白光通过棱镜折射后会发生色散现象 在光屏上产生彩色光带 光谱 发生色散的原因 由于 色散结论 同一介质对不同色光的不同 不同色光在同一介质中不同 红光在最上端 紫光在最下端 中间是橙 黄 绿 红光折射率最小 紫光折射率最大 所以不同色光在同一种介质中的传播速度不同 红光的速度最 紫光的速度最 要点回顾 返回目录 专题九热学 光学 近代物理 可见光中 红光的折射率n最小 频率 最小 在同种介质中 除真空外 传播速度v最大 波长 最大 从同种介质射向真空时发生全反射的临界角c最大 以相同入射角在介质间发生折射时的偏折角最小 注意区分偏折角和折射角 5 全反射棱镜 横截面为等腰直角三角形的棱镜 若光线垂直射向直角边 垂直于斜边 平行于斜边射入棱镜均会发生全反射现象 如图所示 要点回顾 返回目录 专题九热学 光学 近代物理 6 光的干涉频率相同的两列波在空中相遇时发生叠加 在某些区域光总是互相加强 在另一些区域光总是互相抵消或削弱 而出现的条纹或者是彩色条纹的现象叫光的干涉现象 产生稳定的干涉现象的条件 两列光的相同 双缝干涉 在用单色光做双缝干涉实验时 若双缝处的振动情况完全相同 则在光屏上距离缝的路程差为的地方出现明条纹 光屏上距双缝的路程差为的地方出现暗条纹 在实验装置不变的条件下 设两缝间距离为d 它们所在平面到屏面的距离为l 且l d 干涉条纹间距 x 相邻两条明条纹中心或相邻两条暗条纹中心间的距离 为 x 所以在用白光做双缝实验时 中央亮纹为白色 中央条纹两侧彩色条纹排列 每条彩纹中总在外边缘 在内缘 要点回顾 返回目录 专题九热学 光学 近代物理 7 薄膜干涉让一束光经过后 形成两束反射光产生的干涉现象叫薄膜干涉 当一束光照射到薄膜 如水面上的油层 肥皂泡等 上时 被薄膜的前后两个表面反射成两列频率相等的波 在薄膜厚度相等的地方两列波的相等 因此 某一波长的光在厚度相等的地方 两列反射波相互加强 就会出现亮条纹 或暗条纹 在薄膜厚度不同的地方 就会出现不同的干涉条纹 薄膜干涉是薄膜上 下两个表面的反射光相互叠加而成 条纹成在薄膜的上表面 空气层厚度相同的地方 两列波的路程差相等 波叠加时相互加强和消弱的情况也相同 所以 如果干涉条纹是一组 则说明样品表面是平的 如果干涉条纹 则说明被测表面不平 用双缝干涉可以精确测定光波的波长 而薄膜干涉常用于检查精密仪器表面的平整程度 要点回顾 返回目录 专题九热学 光学 近代物理 8 光的衍射光现象叫光的衍射 在波的衍射中我们知道 要发生明显的衍射现象需要一定的条件 那就是障碍物的尺寸跟波长可以相比拟 即障碍物的尺寸 而光波的波长极短 只有十分之几微米 在平时极少有物体的尺寸跟波长相差不多 因此 在日常生活中很难观察到光的衍射现象 即看到的都是沿直线传播的 所以平时仍说光是沿直线传播的 发生明显衍射的条件是 障碍物 或孔 的尺寸可以跟波长相比 甚至比波长还小 泊松亮斑 在圆板后边的光屏上形成一个不透光圆板的影 但在圆板阴影的中心有一 在阴影的周围有一些的同心圆 它们是由光绕过圆板边缘后在这里形成的 阴影中心的亮斑叫泊松亮斑 要点回顾 返回目录 专题九热学 光学 近代物理 9 光的偏振 1 光的偏振也证明了光是一种波 而且是 各种电磁波中电场e的方向 磁场b的方向和电磁波的传播方向两两互相垂直 2 光波的主要是由电场强度e引起的 因此将e的振动称为光振动 3 自然光 太阳 电灯等普通光源直接发出的光 包含 的光 而且沿各个方向振动的光波的强度都 这种光叫做自然光 4 偏振光 自然光通过偏振片后 在垂直于传播方向的平面上 只振动 这种光叫做偏振光 自然光射到两种介质的界面上 如果光的入射方向合适 使反射和折射光之间的夹角恰好是90 这时 反射光和折射光就都是偏振光 且它们的偏振方向互相垂直 我们通常看到的绝大多数光都是偏振光 要点回顾 返回目录 专题九热学 光学 近代物理 10 光的电磁学说光的电磁学说 麦克斯韦认为光是 赫兹用实验证实了光的电磁本性 光是电磁波的主要依据 传播都介质 都是 在真空中的传播速度 电磁波谱 由频率从低到高对应的无线电波 射线 它们均为电磁波 在真空中传播速度均是光速c 由真空入射到其他介质 频率不变 波长 波速均要变小 但它们产生的机理 特性 应用各不相同 且频率范围也有所交叉 要点回顾 返回目录 专题九热学 光学 近代物理 电磁波谱的排列 产生机理 特性 用途可概括如下表 要点回顾 返回目录 专题九热学 光学 近代物理 11 激光激光是从物质的原子中发射出来的 是受激材料的所有受激原子或分子从高能级跃迁到低能级 发射同一频率和同相位的大量光子 以光子的形式把能量发射出去 而普通的光源 如白炽灯 灯丝中的每个原子在什么时刻发光 朝哪个方向发光 都是不确定的 发出的频率也不一样 这样的光在叠加时 一会儿在空间的某点相互加强 一会儿又在这点相互削弱 不能形成稳定的亮区和暗区 所以不能发生干涉 而激光是一种人工产生的相干光 激光的特性 高度的性 激光是几乎不发散地前进 因此它可以发射很远而不发散 所以它能够保持它的能量 要点回顾 返回目录 专题九热学 光学 近代物理 高度的性 由于激光通常是在极窄的频率范围之内 所以颜色几乎是完全单一的 它的单色性是比较好的单色光的104 107倍 很高的 因为激光的能量高和方向集中 所以亮度很强 目前大功率激光器的单色亮度是太阳光的单色亮度的1016 1019倍 高度的性 激光的频率或单色性相同 相位也相同 所以极易产生干涉现象 激光常用于工业的切割和打孔 医疗上的手术刀 军事上的激光枪和激光炮 通讯上的光纤通信 农业上的激光育种等等 三 近代物理初步主要知识点1 光电效应是的现象 光电效应规律 每种金属都有极限频率 0 当时才能发生光电效应 要点回顾 返回目录 专题九热学 光学 近代物理 光电子的最大初动能随而增大 跟入射光强度无关 光电效应的发生几乎是的 一般不超过10 9s 当入射光的频率大于极限频率时 光电流的强度与 成正比 光子说 1906年 德国伟大的物理学家爱因斯坦推广普朗克的辐射量子说 提出了光量子概念 认为光能量也和辐射能量一样 是连续分布的 而是地集中在一个个粒子 光子上 或者说 光是由大量以光速运动的粒子组成的光子流 但光子微粒仍具有频率和波长的关系 每个光子具有的能量为 是光的频率 h是普朗克常量 c是光速 是光波波长 爱因斯坦光电效应方程 其中ek为光电子获得的最大初动能 h 为光子的能量 w为光电子的 要点回顾 返回目录 专题九热学 光学 近代物理 2 光的波粒二象性干涉 等现象说明光具有波动性 而等现象说明光具有粒子性 光既具有波动性 又具有粒子性 为说明光的一切行为 只能说光具有波粒二象性 光在传播过程中发生干涉 衍射 偏振等现象突出地表现为光的波动性 而光与实物粒子相互作用时 如光的吸收 发射和光电效应等现象中 突出地表现出光的粒子性 少量光子表现为粒子性 大量光子表现为波动性 频率越高 波长越短 粒子性越显著 频率越低 波长越长 波动性越显著 光波是一种概率波这是通过实验观察分析才使人们认识到的 在做双缝干涉实验时 若 要点回顾 返回目录 专题九热学 光学 近代物理 把光源调弱到在光源与感光胶片之间不可能同时有两个或更多个光子运动 即同一时刻只能有一个光子飞向感光屏 如果感光胶片的曝光时间足够短时 在照片上只能得到的一个个亮点 即显示出光的粒子性 当曝光时间逐渐加长时 可以看到胶片某些条形亮区与黑暗区的界线越来越清晰明显 而这些条形亮区正好是波通过双缝后发生干涉时的区域 这个现象表明 光子在空间各点出现的可能性大小 即概率 可以用波动规律来描述 正是由于这个原因 物理学中把光波叫做概率波 光的这种波动性是光子间的相互作用形成的 波动性是光子本身的一种属性 3 物质波物质波 又叫德布罗意波 是法国物理学家德布罗意于1924年提出来的 其内容是 一切实物粒子也都具有 如原来认为是粒子的电子 质子 中子 原子等在运动状态下都具有波粒二象性 要点回顾 返回目录 专题九热学 光学 近代物理 物质波是一种概率波用统计规律总结出来的物质波的特性 能很好地解释电子等微观粒子的衍射现象 具有物质波的微观粒子与光子很相似 都同时具有 也都属于概率波 4 原子的核式结构 粒子散射实验实验结果 绝大多数 粒子穿过金箔后 少数 粒子发生了 极少数 粒子偏转角超过了90 极个别的 偏转角几乎是180 卢瑟福核式结构模型 在有一个很小的核叫原子核 原子核集中了原子的和的质量 带负电的电子在空间里 5 玻尔理论的主要内容 原子只能处于状态中 这些状态称为定态 原子从一种定态跃迁到另一种定态时 辐射 或吸收 一定频率的光子 光子的能量满足关系式 原子的不同能量状态与 相对应 能量不连续 故可能的电子轨道也不连续 能级 氢原子的各个定态的能量值叫做能级 原子处于基态时比较稳定 处于激发态的原子不稳定 氢原子的能级和能级图如右图所示 rn n2r1 en e1 n2 其中r1 0 53 10 10m e1 13 6ev n 1 2 3 叫做量子数 要点回顾 返回目录 专题九热学 光学 近代物理 要点回顾 返回目录 专题九热学 光学 近代物理 6 天然放射现象天然放射现象中三种射线的比较如下表 要点回顾 返回目录 专题九热学 光学 近代物理 天然放射现象中核的衰变所遵循的基本规律为 守恒和守恒 衰变 x y he 衰变 x y e 衰变 如果仅仅发生 衰变 则变化的不是核的种类 而仅仅是核的能量状态 但一般情况下 衰变不会单独发生 而往往是伴随着 衰变或是 衰变进行的 天然放射现象中放射性元素的半衰期 放射性元素 所需要的时间 反映了放射性元素的核发生衰变过程进行的快慢程度 统计意义上的快慢程度 它是对统计的结果 对不适用 其特征是只由核本身的因素所决定 而与放射性元素的原子核所处的 无关 要点回顾 返回目录 专题九热学 光学 近代物理 7 原子核组成原子核是由 组成的 质子和中子统称为核子 卢瑟福发现质子的核反应方程 查德威克发现中子的核反应方程 同位素 具有相同质子数 不同中子数的原子核互称为同位素 放射性同位素的应用 利用它的射线 作为示踪原子8 核能核力 除质子之间的库仑斥力之外能把各核子紧紧拉在一起的力 核力是很强的力 核力作用范围小 只在2 0 10 15m短距离内起作用 每个核子只跟它才有核力的作用 要点回顾 返回目录 专题九热学 光学 近代物理 平均质量 叫核子的平均质量 并不是所有原子核的核子平均质量都相同 不同的原子核的核子平均质量一般相同 质量亏损 组成原子核的核子质量与所组成的原子核质量之差 m m m 爱因斯坦质能方程 核能计算的注意点 应用 e mc2时应选用国际单位 e单位为j m单位为kg c单位为m s 1u 931 5mev u为原子质量单位 9 重核裂变与轻核聚变重核的裂变 物理学中把重核分裂成质量较小的核并释放核能的反应叫裂变 要点回顾 返回目录 专题九热学 光学 近代物理 链式反应 这种连续不断的裂变反应就叫链式反应 轻核聚变 某些轻核结合成质量数较大的原子核的反应过程叫做轻核聚变 同时放出大量能量 聚变只能发生在超高温条件下 也称作热核反应 聚变的特点 与裂变相比 聚变反应更多 聚变反应的丰富 聚变反应的产物基本上是稳定的氦核 没有 因此安全 无污染 典例赏析 例1一定质量的理想气体 a 先等压膨胀 再等容降温 其温度必小于起始温度b 先等温膨胀 再等压压缩 其体积必小于起始体积c 先等容升温 再等压压缩 其温度有可能等于起始温度d 先等容加热 再绝热压缩 其内能必大于起始内能 分析 先由气体三状态量间关系 确定三状态量的变化情况 再由热力学第一定律和气体分子运动特点得出结论 返回目录 专题九热学 光学 近代物理 解析 压强是分子对器壁的频繁撞击引起的 从微观上看 分子平均动能和分子密集程度决定压强 等压膨胀 分子密集程度减小 必然分子平均动能增大 温度升高 再等容降温 最后的温度不一定低于起始温度 所以选项a错 典例赏析 返回目录 答案 cd 点评 气体性质知识与热力学第一定律综合运用也是高考命题的热点 一般来说 理想气体内能仅由温度决定 气体对外界做功与否 由气体体积变化决定 而气体是否从外界吸热还是放热 应由热力学第一定律确定 专题九热学 光学 近代物理 先等温膨胀 体积增大 再等压压缩 体积减小 最后体积不一定小于起始体积 选项b错 先等容升温 再等压压缩 分子密集程度变大 分子的平均动能减少 温度下降 其温度有可能大于 等于 小于起始温度 选项c正确 从热力学第一定律知 先等容加热气体 气体只吸热 内能增加 再绝热压缩 即只对气体做功 内能一定增加 所以最终其内能必大于起始内能 选项d正确 变式练习1一定质量的气体在下列过程中 其温度一定升高的是 a 等压压缩过程b 等压膨胀过程c 绝热压缩过程d 绝热膨胀过程 典例赏析 返回目录 专题九热学 光学 近代物理 例2两井口大小和深度相同的井 一口是枯井 一口是水井 水面在井口之下 两井底各有一只青蛙 则 a 枯井中青蛙觉得天比较小 水井中青蛙看到井外的范围比较大b 枯井中青蛙觉得天比较大 水井中青蛙看到井外的范围比较小c 枯井中青蛙觉得天比较大 水井中青蛙看到井外的范围比较大d 两只青蛙觉得井口一样大 水井中青蛙看到井外的范围比较大 典例赏析 返回目录 解析 光路图如下图所示 青蛙在井底中央时 看到外界范围最大 由光路图可以看出 有水时 射入蛙眼的擦着井边的两条边缘光线夹角变小 即水中青蛙的视角变小 因而水中青蛙觉得井口小 觉得天较小 但进入水中青蛙眼睛的光线范围变大了 因而看到井外的范围比较大 故c正确 专题九热学 光学 近代物理 分析 本题考查折射现象 感觉天的大小是视角大小问题 视角大 感觉天比较大 实际看到的范围是进入眼睛的光线范围变大变小问题 画出光路图即可求解 典例赏析 返回目录 答案 c 点评 画光路图是学习光的传播的基本要求 也是快速解题的重要方法之一 甚至是解答问题的关键 变式练习2如图所示 用透明材料做成一长方体形的光学器材 要求从上表面射入的光线能从右侧面射出 那么所选的材料的折射率应满足 a 折射率必须大于b 折射率必须小于c 折射率可取大于1的任意值d 无论折射率是多大都不可能 专题九热学 光学 近代物理 典例赏析 返回目录 例3在双缝干涉实验中 双缝到光屏上p点的距离之差为0 6 m 若分别用频率为f1 5 0 1014hz和f2 7 5 1014hz的单色光垂直照射双缝 则p点出现明 暗条纹的情况是 a 单色光f1和f2分别照射时 均出现明条纹b 单色光f1和f2分别照射时 均出现暗条纹c 单色光f1照射时出现明条纹 单色光f2照射时出现暗条纹d 单色光f1照射时出现暗条纹 单色光f2照射时出现明条纹 专题九热学 光学 近代物理 分析 根据波的叠加知识 与两个狭缝的光程差