高中物理3-43-5读书材料.doc

3-4，3-5读书材料一、电磁波1电磁波的发现（1）麦克斯韦的电磁场理论：变化的磁场产生电场，变化的电场产生磁场。均匀变化的磁场产生稳定的电场均匀变化的电场产生稳定的磁场（2）电磁波：电磁波是横波。在电磁波传播方向上的任一点，场强E和磁感应强度B均与传播方向垂直且随时间变化。电磁波的传播不需要介质：a.同一电磁波在不同介质中传播时，频率不变(频率由波源决定)，波速、波长发生改变，在介质中的速度都比在真空中的速度小b.不同电磁波在同一介质中传播时，传播速度不同，频率高则波速小。c.在真空中传播时，不同频率的电磁波的速度都相同，即等于光速注意：麦克斯韦根据他提出的电磁场理论预言了电磁波的存在以及在真空中波速等于光速c，后由赫兹用实验证实了电磁波的存在。电磁波和机械波有本质的不同。2电磁振荡 注意：（1）LC回路的T、f只与电路本身性质L、C有关；（2）电磁振荡的周期很小，频率很高，这是振荡电流与普通交变电流的区别。3电磁波的发射调制：使电磁波随各种信号而改变调幅和调频无线电波的接收电谐振：当接收电路的固有频率跟接收到的电磁波的频率相同时，接收电路中产生的振荡电流最强，这种现象叫做电谐振。调谐：使接收电路产生电谐振的过程。通过改变电容器电容来改变调谐电路的频率。检波：从接收到的高频振荡中“检”出所携带的信号。4电磁波谱：电磁波由大到小，波长由大到小（即频率由小到大）依次为无限电波，红外线、可见光、紫外线、X射线（伦琴射线）射线；红外线紫外线伦琴射线发现者(英)赫歇耳(1800年)(德)里特(1801年)(德)伦琴(1895年)来源一切物体都辐射一切高温物体发出的光中均含有X射线管波长约770106 nm约5400 nm比紫外线更短特点及作用热作用，温度越高,辐射红外线越强化学作用，杀菌；消毒，荧光效应穿透本领很强应用红外线遥感；勘 测地热；寻找水源；估计农作物长势；红外摄影；红外线遥控；加热物体；烘干油漆、谷物；烤制食品照射荧光物质发光；防伪；促 进人体合成维生素D；杀菌消毒检查金属部件的砂眼、裂纹；透 视人体注意：高速电子流打到任何固体上，都会产生X射线。二、光学部分考点1雨后的彩虹、三棱镜的色散、湖底看起来比实际浅都属于光的折射现象。2可见光分为红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种色光，从红光到紫光，频率增大，波长变短，在同一种介质里面，红光的折射率最小，紫光的折射率最大。3海市蜃楼、炎热夏天中午的柏油路面有时候看起来像水淋过的、海水看起来是白色的、玻璃中的气泡（裂缝）看起来特别亮、自行车尾部的反光灯，都是属于光的全反射现象。4发生全反射的条件：光由光密介质射入光疏介质，且入射角大于等于临界角。5光纤通信利用的也是光的全反射原理，一般由折射率较高的玻璃内芯和折射率较低的外层透明介质组成。6要使两列光波相遇时产生干涉现象，两光源必须具有相同的频率和振动方向。利用激光进行全息照相利用的就是光的干涉原理。7色彩斑斓的肥皂泡、五颜六色的油膜、蚌壳内表面透明薄膜上呈现彩色、有些昆虫薄而透明的翅翼上出现彩色光带、有透明薄膜保护层的激光唱片呈彩色，都是薄膜干涉现象。8利用薄膜干涉可检查平面的平整度，光学镜头上的增透膜，雪地眼睛的增反膜利用的也是薄膜干涉的原理。9只有当障碍物或孔的尺寸接近光的波长时，衍射才是明显的。泊松亮斑是光的衍射现象。10光的偏振现象说明光是横波，立体电影利用的就是光的偏振原理，拍摄表面光滑的物体、水面下、橱窗后的景物，经常在拍摄时加偏振片，以消除或减弱光滑平面反射回来的偏振光，使拍摄的景物更加清晰。11当偏振光通过受力的塑料或玻璃时，偏振化方向会发生变化，利用这个原理，可以用透明塑料板模拟某些模型（如大坝等），研究其中的受力情况，也可用于地震预报三、相对论部分考点1迈克尔逊-莫雷实验说明了光在真空中的速度恒为c=1.0108m/s2狭义相对论的两条基本原理：狭义相对性原理：物理规律（力学、电磁学、光学等）对于所有惯性系都具有相同的形式；光速不变原理：在任何惯性系中，光在真空中的速度恒为c，与光源的运动和观测者的运动无关。3狭义相对论的三条结论：运动的物体质量变大；运动的物体尺度收缩；（长度收缩仅发生在运动方向上，在与运动方向垂直的方向上没有这种效应）；运动的时间延缓。4广义相对论的基本原理：广义相对性原理：在任何参考系（包括非惯性系）中物理规律都是相同的；等效原理：匀加速参考系中的惯性力场与均匀引力场不可区分。5以下四个实验检验了爱因斯坦的广义相对论：（1）水星近日点的进动；（2）光线在引力场中的弯曲；（3）引力红移现象；（4）雷达回波延迟。四、原子结构117世纪中叶，玻意儿以化学实验为基础建立了科学的元素论219世纪初，道尔顿提出了原子论，认为原子是元素的最小单元31897年，汤姆孙（英）测出了阴极射线粒子的比荷，并将这种粒子称为电子49世纪末世界著名的三大发现：伦琴X射线；贝克勒尔放射性；汤姆孙电子5汤姆孙的阴极射线实验证明了电子的存在，建立的原子的“葡萄干面包”模型69091911年，卢瑟福和他的合作者做了用粒子轰击金箔的实验，建立了原子“核式结构”模型，也称为“行星模型”。粒子散射实验的实验结论：绝大多数粒子穿过金箔后仍沿原来方向前进，有少数粒子发生了较大偏转，有极少数粒子偏转角超过了90，甚至原路返回。7核式模型无法解释原子光谱现象，也不能解释原子的稳定性，玻尔（丹麦）提出了“量子化”的原子模型：原子只能处于一系列不连续的状态中（能量量子化），原子从一种定态n跃迁到另一种定态m时，吸收（或）辐射一定频率的光子能量h=En-Em，原子的不同能量状态对应电子的不同运行轨道（轨道量子化）。8在原子的每个状态中，原子的能量值都是确定的，各个确定的能量值叫能级。根据玻尔理论，氢原子在不同能级上的能量为（n=1，2，3，）其中，相应的电子轨道半径rn=n2r1（n=1，2，3，）其中r1=0.5310-10m9玻尔理论能够解释氢原子光谱的特征，使能量量子化、能级、跃迁等概念得到承认。然而玻尔理论无法计算光谱强度，对于其他元素更为复杂的光谱，理论与实验差别很大。玻尔在推到电子的轨道半径时，完全是用经典力学的办法，而假定电子轨道时，是用量子论的方法，因此，玻尔理论存在很大的局限性，是一种版经典的量子理论。10在正常或者稳定状态时，原子尽可能处于最低能级，这是原子状态叫做基态。电子吸收能量后，从基态跃迁到较高的能级，这是原子状态叫做激发态。当电子从高能级跃迁到低能级是，原子会辐射能量；当原子从低能级跃迁到高能级时，原子要吸收能量。11氢原子光谱特点：一、从红外区到紫外区呈现多条具有确定波长的谱线；二、从长波到短波，这些谱线的距离越来越小，表现出明显的规律性。12巴尔末找出的规律对应的是氢原子可见光谱系列，对应氢原子从高能级跃迁到n=2的能级上发出的光谱；在红外区的帕邢线系，对应氢原子从高能级跃迁到n=3，在紫外区的赖曼线系，对应氢原子从高能级跃迁到n=1五、原子核与放射性1核反应：用高速运动的粒子去轰击原子核，是揭开原子核内部奥秘的基本方法。卢瑟福发现质子：用粒子轰击氮原子核，获得氧和质子，核反应方程为查德威克发现中子：用粒子轰击铍，得到中子射线，核反应方程为：2核子：质子和中子统称为核子3天然放射现象.天然放射现象-天然放射现象的发现，使人们认识到原子核也有复杂结构。德国物理学家伦琴发现X射线、法国物理学家皮埃尔居里夫妇发现钋（Po）和镭（Ra）.各种放射线的性质比较种类本质速度(c)电离性贯穿性射线氦核流速率0.1c电离能力最强贯穿能力最弱，纸能挡住射线电子流速率0.9c电离能力较强贯穿能力较强，穿几毫米铝板射线光子速率c电离能力最弱贯穿能力最强，穿几厘米铅版4核反应：核反应类型衰变：衰变、衰变。衰变：原子核处于较高能级，辐射光子后跃迁到低能级。人工转变：（发现质子的核反应）（发现中子的核反应）重核的裂变：在一定条件下（超过临界体积），裂变反应会连续不断地进行下去，这就是链式反应。轻核的聚变：（需要几百万度高温，所以又叫热核反应）所有核反应的反应前后都遵守：质量数守恒、电荷数守恒。（注意：质量并不守恒。）半衰期：放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间叫半衰期。（对大量原子核的统计规律）半衰期由核内部本身的因素决定，跟原子所处的物理、化学状态无关。放射性同位素的应用利用其射线：射线电离性强，用于使空气电离，将静电泄出，从而消除有害静电；也可以用于烟雾探测器。射线贯穿性强，可用于金属探伤，也可用于治疗恶性肿瘤。各种射线均可使DNA发生突变，可用于生物工程，基因工程。作为示踪原子。用于研究农作物化肥需求情况，诊断甲状腺疾病的类型，研究生物大分子结构及其功能。一般都使用人工制造的放射性同位素（种类齐全，各种元素都有人工制造的放射性同位。半衰期短，废料容易处理。可制成各种形状，强度容易控制）。进行考古研究。利用放射性同位素碳14，判定出土木质文物的产生年代。5放射性污染：核爆炸、核泄漏、医疗照射等6放射性防护：密封防护（放射源密封在厚的铅制容器中，或用特殊方法覆盖，防止泄露。）距离防护（距放射源越远，人体受到的危害就越小。）时间防护（尽量减少受辐射时间。）屏蔽防护（在放射源和人体之间加屏蔽物，铅的屏蔽效果最好。）7核工业废料要放在厚厚的重金属箱内，沉于深海六、核能1核力：发生于相邻的几个核子（质子、中子）之间（作用范国约：210-15m）的短程力，是强相互作用，是原子核内贮存核能的原因。2结合能：并不是由于核子结合成原子核而具有的能量，而是为把核子分开而需要的能量；比结合能：结合能与核子数之比；比结合能越大，表示原子核中核子结合的越牢固，原子核越稳定；铁的比结合能最大，所以铁原子核最稳定（课本P82图19.5-3）3质量亏损：核子结合生成原子核，所生成的原子核的质量比生成它的核子的总质量要小些，这种现象叫做质量亏损。例如，一个中子和一个质子结合成氘核时要放出 2.2MeV的能量，这个能量以光子的形式辐射出去。4核能：是指原子核分解为核子时吸收的能量或核子结合成原子核时所释放的能量。可以用1u相当于931.5MeV。它表示1原子质量单位的质量跟931.5MeV的能量相对应。5爱因斯坦质能方程：E=mc2或E=mc2。物体具有的能量与它的质量之间存在着简单的正比关系：物体的能量增大了，质量也增大；能量减小了，质量也减小。核子在结合成原子核时出现质量亏损，所以要放出能量。说明：m是原子核质量亏损，不是原子质量亏损；原子核的质量亏损并不是核子数亏损（核子数守恒）。只是在核子结合成核的过程中以辐射能量的形式体现了那一部分质量。6重核的裂变裂变方程：链式反应：铀核裂变时总要释放出23个中子，这些中子又引起其他的铀核裂变，这样，裂变就会不断地进行下去，释放出越来越多的能量，这就是链式反应。链式反应发生的条件是杂质少，体积大于临界体积核电站：在铀棒周围放上减速剂。快中子跟减速剂的原子核碰撞后能量减少，变成慢中子。常用作减速剂的物质有石墨、重水或普通水（有时叫轻水）。在铀棒之间插入一些由镉做成的控制棒为了调节中子数目以控制反应速度。反应过激时，使棒插深一些，让它多吸收一些中子，链式反应的速度就会慢一些。反之则把控制棒向外拔出一些。7轻核的聚变：把轻核结合成质量较大的核释放出核能的反应，称为聚变。（1）发生聚变的一种方法是把轻核加热到几百万度高温（靠裂变产生如此高温），碰撞时发生聚变，又叫热核反应。所以热核反应发生条件是初始超高温。（2）受控热核反应：a两种方案：磁约束和惯性约束b与裂变相比的优点：一是单位质量释放能量更多；二是原料丰富；三是放射性处理简单七、波与粒子1光电效应（1）现象：在光的照射下物体发射电子(光电子)的现象。（2）规律：任何金属都存在极限频率，只有用高于极限频率的光照射金属时，才会发生光电效应。在入射光的频率大于金属的极限频率的情况下，从光照射到金属上到金属逸出光电子的过程，几乎是瞬时的。光电子的最大初动能随入射光频率的增大而增大，与光的强度无关。单位时间内逸出的光电子数与入射光的强度成正比。（3）光电效应方程：2康普顿效应：当光在介质中与物质微粒相互作用而向不同方向传播，这种散射现象中，人们发现光的波长发生了变化。这一现象叫康普顿效应，它不仅说明光具有粒子性有能量外还说明光具有动量。3光子说：在空间传播的光是不连续的，而是一份一份的，每一份的能量等于h（为光子的频率），每一份叫做一个光子。4光的波粒二象性（1）干涉、衍射和偏振表明光是一种波；光电效应和康普顿效应表明光是一种粒子，因此现代物理学认为光具有波粒二象性。（2）光子在空间各点出现的可能性的大小（概率）可以用波动规律来描述，所以物理学中把光波叫做概率波。（3）光的波粒二象性既不能把光当成宏观观念中的波，也不可以把光当成宏观观念中的粒子，它是一种概率波。频率越低的光（光子能量越小），波动性越明显；频率越高的光（光子能量越大），粒子性越明显；光在传播中往往表现出波动性，在与物质作用时往往表现为粒子性。5物质波（1）任何一个运动着的物体都有一种波和它对应，波长是= h / p = h