物理知识点汇总文档格式.docx
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2
满足下列关系：
—mfvt2=eUc
反向遏止电压：
若加上反向电压，阴极K接电源正极，阳极A接电源负极，在光电管两极间形成使光电子减速电场，使电流减小到0,此时反向电压称为反向遏止电压。
2当人射光频率减小到某一数值匕时，虽然不施加反向电压也没有光电流（即/=0）。
这就是说当入射光频率v<
vt.时，无论光强度多么大、光照时间多么长，都不会发主光电效应。
叫称为截止频率或极限频率。
不同金属截止频率不同。
（3）电子能量由入射光频率决定
对于一定颜色（频率）光，无论光强弱如何,遏止电压都是同样。
这表口光电子能量只与入射光频率关于，而与入射光强弱无关。
（4）光电效应具备瞬时性
光电效儿乎瞬时发生，时间不超过10匕。
4.爱因斯坦光子说：
（受普朗克量子化假设启发）爱因斯坦以为在空间传播光不是持续，而是一份一份，每一份叫做一种光子，光子能量跟它频率成正比，即E=hvo
5.光电效应方程：
Ek=hv-W.爱因斯坦光电效应方程在本质上是能量转化和守恒定律相
应方程：
一种电子吸取一种光子能量（加）后，除了克服原子核引力做功消耗一某些能量外,另一某些能量转化为光电子从金属中逸出时初动能。
曲于％是电子逸出金属时要做最小功，因此许事实上为电子逸出时最大初动能。
6.对光电效应实验现象解释:
1在此处键入公式。
①当光子照射到金属上时，它能量也许被金属中某个电子所有吸取，电子吸取能量后动能增长；
当它动能足够大时，它能克服金属内部原子对它吸引而离开金属表面逃逸出来，成为光电子，这一过程时间很短，不需要长时间能量积累；
当它动能不够大时，它依然被束缚在金属内部。
2一种电子最多只能吸取一份光子。
3电子吸取光子能量后也许向各个方向运动，由于途径不同，电子逃逸出来时损失能量不同，从而它们离开金属表面时初动能不同，只有直接从金属表面逃逸出来电子初动能最大，这些光电子克服原子引力所做功叫做这种金属逸出功（％）。
4对于某一金属，逸出功是一定，要产生光电效应入射光频率不不大于某一极限值叫，即有极限频率％=也存在，f大小等于前面所说截止频率匕。
h
5对同一频率（颜色）入射光，光强越大，单位时间内入射到金属上光子数越多，吸取光子电子数和从金属中逸出光电子数也越多，因此光电流强度就越大。
7.对光电效应规律理解
1光子与光电子：
光子指光在空间传播时每一份能量，光子不带电；
光电子是金属表面受到光照射时发射出来电子其本质是电子。
光子是光电效应因，光电子是果。
2光电子动能与光电子最大初动能：
光照射到金属表面时，电子吸取光子所有能量也许向各个方向运动，需克服原子核和其她原子阻碍而损失一某些能量,剩余某些为光电子初动能；
只有金属表面电子直接向外飞出时，只需克服原子核引力做功状况,才具备最大初动能。
光电子初动能不大于等于光电子最大初动能。
3光电流和饱和光电流：
金属板飞出光电子到达阳极，回路中便产生光电流，随着所加正向电压增大，光电流趋于一种饱和值，这个饱和值是饱和光电流，在一定光照条件下，饱和光电流与所加电压大小无关。
4入射光强度与光子能量：
入射光强度指单位时间内照射到金属表面单位面积上总能量。
5光强度与饱和光电流：
饱和光电流与入射光强度成正比规律是对频率相似光照射金属产生光
电效应而言，对于不同频率光，山于每个光子能量不同，饱和光电流与入射强度之间没有简朴正比关系。
8.光电效应图象
图像名称
图线形状
读取信息
最大初动能龙与入射光频率y关系图线
5
-E
k
/外V
Y
1截止频率（极限频率）横轴截距
2逸出功：
纵轴截距绝对值矗=1一£
|=E
3普朗克常量：
图线斜率&
=力
遏止电压必与入射光频率y关系图线
\
2.
1截止频率人：
横轴截距
2遏止电压弘随入射光频率增大
而增大
3普朗克常量怡等于图线斜率与电子电量乘积，即h=ke.
颜色相似、强度不同光，
光电流与电压关系
a
[/强光（黄）
”圳光（黄）
0U
1遏止电压弘横轴截距
2饱和光电流厶：
电流最大值
3最大初动能：
乩=&
広
颜色不同步，光电流与电压关系
1黄光
Sa
5血OU
1遏止电压弘、Ua
2饱和光电流
3最大初动能氏=血,Ea=eUa
【康普顿效应】
1.光散射：
光在介质中与物质微粒互相作用，因而传播方向发生变化,这种现象叫做光散射2.康普顿效应：
美国物理学家康普顿在研究石墨对X射线散射时，发当前散射X射线中，除了与入射波长4相似成分外，尚有波长不不大于入成分,这个现象称为康普顿效应。
2.光电效应和康普顿效应进一步地揭示了光粒子性。
前者表口光子具备能量，后者表口光子除了具备能量之外还具备动量。
【光波粒二象性】[考纲规定：
1•光干涉、衍射和偏振等现象,阐明光具备波动性;
光电效应、康普顿效应和光子说证明光具备粒子性。
光既具备波动性乂具备粒子性事实阐明光具备波粒二象性.
2.光既有粒子性，乂有波动性，单独使用波或者粒子解释都无法完整地描述光所有性质。
3.描述光性质基本关系式：
光子能量：
£
=lw光子动量：
p=-
和p是描述粒子性重要物理量，波长/、频率“是描述波动性典型物理量,普朗克常量力架起了粒子性与波动性之间桥梁。
波动性和粒子性是光自身属性,光粒子性和波动性构成一种有机统一体，互相之间并不是独立存在。
阐明：
①当光同物质发生作用时，体现出粒子性质
2少量或个别光子易显示出粒子性
3频率高、波长短光子粒子特性明显
4足够能量光（大量光于）在传播时,体现出波性质
5频率低、波长长光，波动性特性明显
4.对光波动性和粒子性进一步理解
——
光波动性
光粒子性
实验基本
干涉和衍射
光电效应、康普顿效应
体现
1光是一种概率波，即光子在空间各点浮现也许性大小（概率）可用波动规律来描述
2大量光子在传播时，体现出光波动性
1当光同物质发生作用时，这种作用是“一份一份”进行，体现岀粒子性质
2少量或个别光子容易显示出光粒子性
阐明
1光波动性是光子自身一种属性，不是光子之间互相作用产生
2光波动性不同于宏观观念波
1粒子含义是“不持续”、“一份一份”
2光子不同于宏观观念粒子
5.波动性和粒子性对立与统一
（1）大量光子易显示出波动性，而少量光子易显示出粒子性。
（2）波长长（频率低）光波动性强，而波长短（频率高）光粒子性强。
（3）光子说并未否定波动说，E=hv=—中，"
和2就是波概念。
（4）波和粒子在宏观世界是不能统一，而在微观世界却是统一。
【概率波】
1.物质波
（1）定义：
任何运动着物体均有一种波与之相应，这种波叫做物质波，也叫德布罗意波。
（2）物质波波长：
几=2=2,/?
是普朗克常量。
pmv
2•对徳布罗意物质波理解
（1）任何物体，小到电子、质子，大到行星、太阳都存存在波动性，咱们之因此观测不到宏观物体波动性，是山于宏观物体相应波长太短缘故。
（2）德布罗意波假说是光子波粒二象性一种推广，使之涉及了所有物质粒子，即光子与实物粒子都具备粒子性，乂都具备波动性，与光子相应波是电磁波，与实物粒子相应波是物质波。
1927年戴维孙和汤姆孙分别运用晶体做了电子束衍射实验，从而证明了电子波动性。
1960年，约恩孙直接做了电子双缝干涉实验，也证明了电子具备波动性。
3.概率波：
光波是概率波。
光子在空间各点浮现概率遵从波动规律，因此物理学中把光波叫作概率波。
光子行为服从记录规律.干涉加强处表达光子到达数U多，从记录观点来看，就是光子在该处浮现概率大；
干涉削弱处表达光子到达数U少，也就是光子在该处浮现概率小。
这种概率大小服从波动规律，因而，咱们把光波叫作概率波。
波动性不是由光子间互相作用引起，而是单个光子固有属性。
4.典型粒子和典型波：
（1）典型物理学中粒子运动基本特性:
任意时刻有拟定位置和速度以及有拟定轨道
（2）典型波特性:
具备频率和波长，也就是具备时空周期性。
5.单个光子运动偶尔性：
用弱光照射双缝，当照射时间很短时，胶片上浮现是散乱感光点，这一种个感光点表口光在与胶片作用（使其感光）时，是一份一份进行；
同步，感光点散乱还表口单个光子通过双缝后到达胶片什么位置是随机，是预先不能拟定。
5.大量光子运动必然性：
当弱光照射双缝较长一段时间后,有大量光子先后通过双缝落在胶片上，浮现大量感光点,这些感光点形成分隔一条条感光带，这正是光双缝干涉条纹在明条纹（感光强）处光子到达多，单个光子到达明条纹处概率大，而在暗条纹（感光弱）处，光子到达概率小，因而，尽管单个光子通过双缝后落在胶片上何处是随机,但它到达胶片上某位置处概率大小却符合波动规律。
6.和谐统一：
少量光子行为显示不出概率记录规律，大量光子才显示出这种规律，“概率波”事实上是将光波动性和粒子性统一起来一种说法。
【不拟定性关系】
1.粒子位置不拟定性：
在单缝衍射现象中,入射粒子有拟定动量，但它们可以处在挡板任何位置,
也就是说,粒子在挡板上位置是完全不拟定。
2.粒子动量不拟定性：
微观粒子具备波动性，会发生衍射现象，大某些粒子达狭缝之前沿水平方向运动，而在通过狭缝之后，有些粒子到跑到投影位置以外，这些粒子具备与其本来方向垂直动量。
由于哪个粒子到达屏上哪个位置是完全随机,因此粒子在垂直方向上动量也具备不拟定性。
不拟定量大小可以山中央亮条纹宽度来衡量。
3.位置和动量不拟定性关系：
g）丄,也称测不准原理。
由MAp>
—可以懂得，在微观领
4兀4龙
域，要精确地测定粒子位置，动量不拟定性就更大；
反之,要精确拟定粒子动量，那么位置不拟定性就更大•如将狭缝变成宽缝，粒子动量能被精准测定（可以为此时不发生衍射），但粒子通过缝位置不拟定性却增大了；
反之取狭缝心-0,粒子位置测定精准了，但衍射范畴会随心减小而增大，这时动量测定就更加不精确了。
4.不拟定性关系也存在于能量与时间之间，一种体系处在某一状态,如果时间有一段&
不拟定，那么它能量也有一种范畴AE不拟定，且有AEA/>
Ao
4zr
5.不拟定量求解基本思路：
（1）不拟定性关系列式AvA/?
>
—
（2）对物质微粒（或实物体）冇p=mv,I!
卩=mSv
4兀
（3）对光子有p=学由以上三式联及时可求得不拟定量值
AA
宏观世界中物体质量比微观世界中物体（粒子）质量大许多倍，正是山于宏观物体质量较大，其位置和速度不拟定量极小，普通不计，可以以为其位置和速度速度测定不拟定量,并依照计算成果，讨论在宏观和微观（动量）可精准测定；
而微观粒子山于其质量极小，其位置和动量不拟定性特别明显，不可忽视，故不能精确把握粒子运动状态。
对于宏观尺度物体，其质量加普通不随速度V变化（由于普通状况下V远不大于C）,
即因此ArAv>
—^―。
由于加远不不大于力，因而心和可以同步达到相称小地步，
4/17"
远远超过最精良仪器精度,完全可以忽视，可见不拟定现象仅在微观世界方可观测到。
【电子发现】
1•气体电离导电：
在普通状况下，气体是不导电,但在强电场中，气体可以被电离而导电。
平时咱们在空气中看到放电火花，就是气体电离导电成果。
2.电子发现：
1897年，汤姆孙依照阴极射线（能使荧光物质发光）在电场和磁场中偏转状况断定，它本质是带负粒子流并求出了这种粒子比荷。
构成阴极射线粒子被称为电子。
3.电子发现意义：
人们发现了各种物质里均有电子，明电子是原子构成某些，原子是有构造。
【卢瑟福：
。
粒子散射实验】
1•实验规定：
（1）整个实验过程在真空中进行
（2）金箔很薄，。
粒子很容易通过。
2.实验现象：
绝大多数。
粒子穿过金箔后，基本上仍沿本来方向迈进，但有少数。
粒子（约占八千分之一）发生了大角度偏转，偏转角度其至不不大于90°
，有儿乎达到180。
，沿原路返回。
【原子构造模型】
1.汤姆孙原子模型：
汤姆孙以为，原子中正电荷和质量绝大某些都均匀地分布在整个原子球体内，而电子镶嵌在其中，即所谓“枣糕模型”。
运用汤姆孙原子构造模型可以粗略解释原子发光等问题。
2.卢瑟福核式构造模型：
卢瑟福根据a粒子散射实验成果，提出了原子核式构造:
在原子中心有一种体积很小核，叫原子核，原子所有正电荷和儿乎所有质量都集中在核里，带负电电子在核外空间绕核旋转。
按照卢瑟福核式构造模型学说，可以很容易地解释。
粒子散射实验现象。
山于原子核很小,大某些a粒子穿过金箔时都离核很远，受到斥力很小，它们运动儿乎不受影响；
只有很少数。
粒子从原子核附近飞过明显地受到原子核库仑斥力作用而发生大角度偏转。
3.原子核电荷与尺度：
通惯用核半径7?
表达核大小。
依照。
粒子散射实验佔算,原子半径数量级为lO-W”，原子核半径R数量级为10-,5/ho可见原子内部是十分“空旷”。
4.分析和解答关于Q粒子散射实验问题时，必要以电子发现及。
粒子散射实验现象为根据，并结合前面所掌握动能、电势能、库仑定律及能量守恒定律等知识，综合分析和求解关于。
粒子接近原子核过程中功、能变化及加速度、速度变化等问题.特别注意明确如下两点：
（1）Q粒子散射实验原理是。
粒子和核之间存在库仑斥力，Q粒子并未与核直接发生碰撞，因此偏转是库仑斥力导致。
（2）库仑斥力对。
粒子做功，使。
粒子和核具备电势能及。
粒子动能发生变化，总能量守恒。
山此可分析发生偏转。
粒子能量变化状况。
【氢原子光谱】[考纲规定：
用光栅或棱镜可以把各种颜色光按波长展开，获得光波长（频率）和强度分布记录，即光谱。
有些光谱是一条条亮线，咱们把它们叫做谱线，这样光谱叫做线状谱。
有光谱看起来不是一条条分立谱线，而是连在一起光带，咱们把它叫做持续谱。
1.发射光谱:
发光物质直接产生光谱。
它乂可分为线状光谱（明线光谱）和持续光谱
（1）明线光谱：
只具有某些不持续亮线光谱.它是由游离状态原子发射，因而，也叫原子光谱。
稀薄气体或金属蒸气原子处在游离状态，其发射光谱是明线光谱实验证明，每种元素原子发光频率不同,所发光明线位置不同，各种原子发射光谱都是线状谱,阐明原子只发出儿种特定频率光。
因而，每种原子均有自己特性谱线。
（2）持续光谱：
山持续分布光带构成光谱。
炽热固体、液体和高压气体产生光谱是持续光谱。
持续光谱是山物质分子发射。
2.吸取光谱:
高温物体发出口光，通过温度较低物质蒸气，某些频率光被吸取，成果在持续光谱背景上浮现波长不持续暗线。
若将某种元素吸取光谱和线状光谱比较可以发现：
各种原子吸取光谱暗线和线状光谱亮线相相应.即表口某种原子发出光和吸取光频率是特定，只是普通在吸取光谱中暗线比线状光谱中亮线要少某些。
3.氢原子光谱：
从氢气放电管可以获得氢原子光谱。
4.巴耳末公式：
1885年，巴耳末一方面将氢原子光谱线波长倒数用下列经验公式来表达：
丄=”丄一丄,“=3,4,5,…式中/?
=1.10x107/h-*,称为里德伯常量。
A\2-n2
山公式可看出,n只能取整数,不能持续取值，波长也只能是分立值。
在氢原子光谱中谱线波长倒数可以表达为两光谱项之差和氢原子同样，其她原子谱线波长倒数也可以表达为两个光谱项之差，所不同是它们光谱项形式要复杂得多。
5.既然每种原子均有自己特性谱线，咱们就可以运用它来鉴别物质和拟定物质构成成这种办法称为光谱分析。
（1）办法:
可以运用明线光谱,也可运用吸取光谱。
（2）长处:
分析迅速、精确、敏捷度高.某种元素在物质中含量达i（r°
g,就可以从光谱中发现它特性谱线将其检测出来。
（3）应用：
光谱分析在科学技术中有广泛应用:
①检查物体纯度；
②鉴别和发现元素；
③天文学上光谱红移表口恒星远离等，例如太阳光中具有各种颜色光，当阳光透过太阳高层大气射向地球时，太阳高层大气具有元素会吸取它自己特性谱线光,从而产生吸取光谱。
将这些吸取光谱暗线与已知元素光谱相比较，就可以懂得太阳周边大气中存在何种元素。
【玻尔原子模型】[考纲规定:
1.玻尔以为，环绕原子核运动电子轨道半径只能是某些分立数值,这种现象叫作轨道量子化;
不同轨道相应不同状态，在这些状态中，尽管电子在做变速运动，却不辐射能量，因而这些状态是稳定；
原子在不同状态中具备不同能量,因此原子能量也是量子化。
将上述内容进行归纳，玻尔理论有如下三个基本假设：
（1）能量状态量子化
原子只能处在一系列不持续能量状态中，在这些状态中原子是稳定.电子虽然绕核旋转,但并不向外辐射能量，这些状态叫作定态，&
=-算，“=1,2,3,...
ir
（2）原子跃迁假设
电子从一种定态轨道（能量为£
„）跃迁到另一种定态轨道（能量为EJ时,它辐射（或吸取）一定频率光子，这些光子能量曲这两个定态能量差决定，即hv=Ein-Enf这个式子被称为频率条件，乂称为辐射条件。
山上式可以看出，能级差越大，放出光子频率就越111于不同原子具备不同构造,能级各不相似，因而辐射光子频率也各不相似。
这就是不同元素原子具备不同特性谱线因素。
光子吸取是光子发射逆过程，原子在吸取了光子后会从较低能级向较高能级跃迁•两个能级差值仍是个光子能量,其关系式仍为hv=Em-En.
（3）轨道量子化
原子不同能量状态相应于电子沿不同圆形轨道运动。
原子定态是不持续，因而电子也许轨道是分立。
玻尔理论成功地解释了氢原子光谱规律，然而山于玻尔理论没有从主线上摒弃
典型物理理论，因而玻尔理论也有其局限性，它不能解释其她复杂原子光谱。
2.玻尔理论对氢光谱解释
在玻尔模型中，原子也许状态是不持续，因而，各状态相应能量也是不持续，这些能量值
叫作能级。
各状态标号1,2,3,…叫作量子数，通惯用n表达.能量最低状态叫作基态，其她状态叫作激发态。
基态和各激发态能量分别用耳，厶，…表达。
原子电离后能量比原子其她状态能量都高.咱们把原子电离后能量记为0,则其她状态下能量值就是负。
F
原子各能级关系为：
.=45=123,・・・）对于氢原子而言，基态能量：
厶=-13・6W
-3.4
-13.6
其她各激发态能级为：
E2=-3AeVE3=-1.51^V-o
3.能级图氢原子能级图如图所示
1山能级图可知，山于电子轨道半径不同，氢原子能级不持续，这种现象叫作能量量子化。
2原子能量涉及:
原子原子核与电子所具备电势能和电子运动动能。
3原子从基态跃迁到激发态时要吸取能量，而从激发态跃迁到基态则以光子形式向外放出能量。
无论是吸取能量还是放出能量,这个能量值不是任意，而是等于原子发生跃迁时这两个能级间能级差，即原子吸取光子时是有选取地吸取相应频率光子。
4.能级跃迁
普通状况下，原子处在基态时是最稳定，原子处在激发态时是不稳定处在激发态原子会自发地向能量较低能级跃迁，放出光子，通过一次或儿次跃迁回到基态。
5.注意：
1原子能级跃迁时，处在激发态原子也许通过一次跃迁回到基态，也也许山较高能级激发态先跃迁到较低能级激发态，最后回到基态。
一种原子山较高能级回到基态，究竟发生了儿次跃迁是不拟定。
2物质中具有大量原子，各个原子跃迁方式也是不统一。
3山于原子能级是一系列不持续值，则任意两个能级差也是不持续，故原子只能发射某些特定频率光子；
同样也只能吸取某些特定频率光子。
正是山于原子能级是分立,因此放出光子能量也是分立。
因而,原子发射光谱只有某些分立亮线。
但是，当光子能量足够大时，如光子能量£
>
13.6^V时,氢原子仍能吸取此光子并发生电离。
6.当原子处在不同状态时，电子在各处浮现概率是不同样。
如果用疏密不同点子表达电子在各个位置浮现概率，画出图来,就像云雾同样，可以形象地把它称做电子云。
7.氢原子模型及定态能量问题分析
按照玻尔氢原子轨道模型，核外电子绕核运动轨道与其相相应定态能量间有相应关系。
在氢原子中，电子环绕原子核运动，如将电子运动轨道看作半径为，•圆周，则原子核与电子之间库仑力作为电子做匀速圆周运动所需向心力，那么山库仑定律和牛顿第二定律，有
k^=me—，则电子运动速度v=」k~^~；
电子动能Ek=-mev2=k—；
r~rvmj-22r
电子在半径为，•轨道上所具备电势能E=-k-（无限远处为零）；
r
原子总能量就是电子动能Ek和电势能Ep代数和，即E=Ek+Ep=-k^-
由上述讨论可知：
（1）某定态时,核外电子动能乞总是等于该定态总能量绝对值，原子系统电势能6总是等于
该定态总能量值两倍。
（2）电子动能E严占,随轨道半径厂减小而增大，随r增大而减小（与i八也直接有关）；
系统电
势能咕逍随轨道半径「增大而增大，随「减小而减小；
原子总能量—碍也随轨道半径r增大而增大，随厂减小而减小。
表口氢原子核外电子处在束缚态，欲使氢原子电离,外界必
要对系统至少补充W能量，原子能级越低,需要电离能就越大。
8.氢原子能级及原子跃迁问题分析
氢原子核外只有一种电子,这个电子在某个时刻只能处在某一种也许轨道上，在某段时间内,从某一种轨道跃迁到另一种轨道时，也许状况只有一种，但是如果有大量氢原子,这些原子核外电子跃迁时就会有各种状况浮现了。
解决关于氢原子跃迁问题基本分析办法是：
（1）拟定氢原子所处激发态能级，画出跃迁示意图
（2）运用归纳法,依照数学公式"
=也二U拟定跃迁频率种类
（3）依照跃迁能量公式加=E„-En分别计算出各种频率光子
（4）若涉及
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