光学原子物理宇宙知识要点

一、光的本性一.光学的发展史1.光的微粒说(英国--牛顿）：光是高速粒子流。2.光的波动说(荷兰--惠更斯）：光是某种振动,以波的形式向周围传播。英国--托马斯·杨用双缝干涉实验证实光具有波动性。3.光的电磁说(麦克斯韦-英国）：预言光是电磁波。德国--赫兹用实验证实电磁波的存在。4.光的光子说(德国--爱因斯坦）：光的传播是一份一份的,每一份叫一个光子,其能量与波的频率成正比E=h。5.光的波粒二象性说(法国--德布罗意)：光既有波动性，又有粒子性。二.光的干涉和光的衍射1.光的干涉现象：两列相干光波叠加,某些区域的光被加强,某些区域的光被减弱,且加强区与减弱区相互间隔(如双缝干涉现象,薄膜干涉现象)。2.产生稳定干涉现象的条件：两列光波必须频率相同，振动方向相同。3.光的衍射现象：光离开直线路径,绕到障碍物阴影里的现象。(如单缝衍射现象,小孔衍射现象)4.产生明显衍射现象的条件:障碍物或孔的尺寸比光的波长小或与波长相差不多双缝干涉与单缝衍射的区别双缝干涉相干光束的叠加任意相邻两条亮纹（或暗纹）的距离是相等的中央亮纹与两边亮纹的光强几乎一样单缝衍射光绕过障碍物（小孔）传播中央亮纹的宽度是其他条纹间距的2倍中央亮纹的光强度最大，其余亮纹的强度较小三.光的电磁说1.电磁波的波长由大到小的排列：无线电波;红外线;可见光(红,橙,黄,绿,蓝,靛,紫);紫外线;X射线;射线.2.电磁波的波长,频率,周期T,波速C的关系：=C·T=C/3.电磁波产生的机理:无线电波---自由电子运动产生红外线;可见光;紫外线-----原子外层电子受激发产生X射线-----原子内层电子受激发产生射线------原子核受激发产生四.光的光子说1.光电效应现象：当有光照射到金属表面时，发射出电子的现象。2.光电效应实验的规律(1)每种金属都有发生光电效应的极限频率.(2)光电子的最大初动能与入射光的强度无关,随入射光的频率增大而增大.(3)光电效应产生几乎是瞬间的.(4)光电流与入射光强度成正比.3.光子说：在空间传播的光是不连续的，是一份一份的,每一份叫做一个光子,每个光子所具有的能量跟光的频率成正比E=h4.光的波粒二象性：光是具有波粒二象性的物质说明：（1）大量光子的传播规律体现波动性；个别光子的行为体现粒子性。（2）频率越低，波长越长的光，波动性越显著，频率越高，波长越短的光,粒子性越显著。（3）光在传播过程中体现波动性；光在与物质作用时体现粒子性。光波与机械波异同点：机械波频率由波源决定波速与介质有关，与频率无关能量与频率无关（决定于振幅）在不同介质中传播，速度不同，频率不变，波长改变。（机械波不能在真空中传播）光波频率由光源决定波速与介质、频率都有关（真空中波速为c）能量决定于频率在不同介质中传播，速度不同，频率不变，波长改变（光可以在真空中传播）二、原子和原子核考点一、核式结构——粒子散射实验（1）实验装置（2）实验现象①绝大多数α粒子穿过金箔后基本仍沿原来的方向前进；（原子内大部分是空的）②有少数α粒子发生了较大的偏转.（存在正电荷，且处在一个很小的地方）③极少数α粒子甚至发生反弹；（核的质量很大）（3）结论①核式结构②估算出原子核大小的数量级是考点二、三种射线，衰变（1）天然放射现象α衰变：原子核放出α粒子β衰变：原子核放出β粒子γ射线：α衰变、β衰变的同时释放出γ光子。（2）三种放射线的性质比较名称本质带电量速度性质射线氦核流+2约c/10贯穿能力较差，电离能力最强射线电子流-1接近c贯穿能力较强，电离能力次之射线光子流0c贯穿能力最强，电离能力最弱（3）三种射线在匀强电场中的偏转情况比较考点三、核反应（1）衰变α衰变；β衰变：（2）人工转变：查德威克发现中子nCHeBe101264294YHeXMZMZ4242YeXMZMZ101n3KrBanU109236141561023592（3）重核的裂变：（4）链式反应：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。根据“原子物理”这章内容的特点，抓住原子物理发展史上的科学家的探究过程，把知识点内容按照“科学家→重要实验（或现象）→重大发现”的线索整理出来，这样便于记忆，理解教材内容：★汤姆逊→阴极射线→发现电子★卢瑟福→粒子散射实验→原子的核式结构★贝克勒耳→天然放射现象→原子核内部复杂结构★卢瑟福→粒子轰击147N→发现质子★查德威克→粒子轰击94Be→发现中子考点四、半衰期（1）对大量原子核的统计规律（2）只与元素本身有关，与元素所处的物理、化学状态及周围环境、温度都无关（3）三、宇宙1.地球与月亮1）地球：是半径为6378Km、质量为6×1024Kg的行星，它以30Km/s的平均速度绕太阳公转，并且又在自转。2）月球：是地球的一颗卫星。对地球潮汐的影响较大。2.太阳与行星1）太阳：是一颗自己能发光、发热的气态星球（称为恒星）。内部正在进行由氢聚合成氦的热核反应，每秒辐射的能量达到4×1026J。2）太阳系：八大行星：水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星。HOHeN1117842147卢瑟福发现质子021NNTt0)21(mmTts在太阳引力作用下，各行星几乎在一个平面内绕太阳公转，距离太阳越近的行星，公转速度越大，周期越小。3.银河系与河外星系1）星系：是由宇宙中一大群恒星、大量气体和尘埃组成的物质系统，宇宙中的星系估计有1000亿个以上，银河系就是其中的一个。银河系以外的星系称为河外星系。星系的形状大致可分为：旋涡星系、椭圆星系和不规则星系。2）银河系：是一种旋涡星系，太阳系现在正处于其中一条旋臂的边缘，从侧面看去银河系像一个圆盘，直径大约10万光年（l.y.）4.宇宙1）所有的空间及其中的万物称为宇宙。我们观察遥远天体就等于在观察宇宙的过去，就可以研究天体的演化。2）宇宙在100亿——200亿年前由高温、高密度状态发生了一次大爆炸，形成了现在的宇宙。5.恒星的种类1）根据体积分类：超巨星、巨星、中型星、白矮星、中子星。2）根据温度分类：根据观察到的恒星的颜色可以确定它们表面的温度。3）根据亮度分类：恒星的亮度与恒星的体积、温度以及它们到地球的距离有关。6.恒星的组成与测量方法1）恒星的距离：视差测距法。2）恒星的质量：由天体运动的周期等计算。3）恒星的组成：光谱分析法。7.恒星的演化1）诞生期：宇宙中的星云在引力作用下不断收缩，形成原恒星，继续收缩，引力能转变为内能，其内部温度升高引发了核反应，形成恒星。2）存在期：质量大的恒星寿命反而较短。3）死亡期：恒星燃料耗尽后其核心不再释放能量，核心开始收缩，而外部开始膨胀，于是恒星就变成一颗红色的巨星或超巨星。若其外层部分飘流进太空中，留下的蓝白色的恒星内核就变成一颗白矮星；若巨星或超巨星突然发生爆炸，形成超新星，外层物质继续扩散到太空中，成为星云的组成部分，而后这些星云会收缩成为一颗新的恒星。