第36讲 近代物理 知识清单-2026届高考物理一轮复习

· 第36讲 近代物理 1、 电磁波 1. 电磁波波谱 (1) 光是一种电磁波，可见光是电磁波的一小部分。 (2) 电磁波在真空中传播速度：。 (3) 光具有波粒二象性，波动性表现在光可以发生衍射、干涉和偏振现象；粒子性表现在光电效应。 (4) 单个光子具有的能量： 其中h为普朗克常量。 注意单个光子能量不可再分，只能以完整一份能量形式存在。 (5) 德布罗意波：，p为粒子的动量。 (6) 一切物体在任何温度下，都会不断向外辐射电磁波，其波长分布与温度、材料和表面状态有关。温度越高，短波成分越多。 (7) 黑体：只吸收不反射电磁波，是一种理想化的物理模型，如太阳，白炽灯。 2、 光电效应 1. 基本概念 (1) 光电效应现象：光照射到金属板上，有电子从金属板表面逸出的现象。 这些电子又称为“光电子”，其本质是电子，带负电。 (2) 逸出功：光电子从金属板表面逸出时，克服阻力做的功叫逸出功，逸出功的大小只由金属材料决定。 (3) 光电效应方程： 由爱因斯坦提出，其中为普朗克常量，为光的频率。 (4) 截止频率（极限频率） 1　 定义：恰好能使金属板发生光电效应时入射光的频率。 2　 大小： 3　 推导： ，可得。 (5) 发生光电效应的条件：入射光频率不小于截止频率，即。 2. 光电效应电路解读 (1) 电路图 1　 电压表测量对象：A、K两极板间电压，由a、b两点电势差决定。 2　 电流表测量对象：光电流的大小。（光电流指的是光电子定向移动形成的电流） 3　 用光照射K板，若K板能发生光电效应，在图示状态下，此时电流表有示数。 4　 滑动变阻器：左侧接电源负极，电势低；右侧接电源正极，电势高。 (2) 加正向电压 1　 正向电压：光电子在两板间做加速运动。 K板电势低于A板电势，即k板带负电，A板带正电。 2　 效果：对光电流有促进作用（↑）。 3　 饱和光电流：正向电压增大（滑片向右移）时，电流表示数增大，但最终会趋于 一个稳定值，这个稳定值称为饱和光电流。 4　 饱和光电流的大小只与光照强度有关，光照强度越大，饱和光电流越大。 (3) 加反向电压 1　 反向电压：光电子在两板间做减速运动。 K板电势高于A板电势，即K板带正电，A板带负电。 2　 效果：对光电流有抑制作用（↓）。 3　 遏止电压（Uc）：反向电压增大（滑片向左移）时，电流表示数减小。 当电流表示数恰好减为0时，此时的电压称为遏止电压。 4　 电流表示数恰好为0，说明恰好没有光电子能够到达A板，即到达A板前恰好减速为0。 可对光电子列动能定理：，即。 5　 遏止电压的大小：，只与光照频率、金属板材料有关。 (4) 光电效应中电流表无示数的原因 1　 未发生光电效应，即入射光频率小于截止频率。 2　 发生了光电效应，但所加电压为反向电压且电压值不小于遏止电压，光电流被完全抑制。 3. 光电效应图像 (1) I-U图Ib Ia 1　 饱和光电流的大小：Ic 可得光照强度：a光最强，c光最弱。 2　 遏止电压的大小：。 可得光的频率： (2) Ek-ν图 1　 表达式： 2　 图像斜率： 3　 图象纵截距： 4　 横截距：，截止频率 (3) Uc-ν图 5　 表达式： 6　 图像斜率： 7　 图象纵截距： 8　 横截距：，截止频率 3、 氢原子跃迁 1. 对原子结构的探究 (1) 汤姆生：通过阴极射线管发现电子，提出“枣糕”模型； (2) 卢瑟福 1　 通过粒子散射实验，提出核式结构模型； 2　 通过粒子轰击氮原子核，发现质子，预言中子的存在。本次试验是人类历史上首次实现人工核转变。 (3) 査德威克：证实中子存在。 (4) 玻尔：提出玻尔理论，包含轨道假设和能级假设。 2. 氢原子的跃迁 (1) 基本概念 1　 定态：原子只能处于一系列不连续的能量状态中，这些能量状态称为定态。 2　 基态：能量最低的状态（n=1）叫做基态。 3　 激发态：除基态之外，其他能量状态统称为激发态，具有不稳定性，原子会自发地向基态转变。 4　 轨道：原子的不同能量状态跟电子在不同的圆周轨道绕核运动一一对应。原子的定态是不连续的，所以电子绕核运动的可能轨道也是不连续的。 5　 跃迁：原子由一种定态向另一种定态转变的过程叫做跃迁。 (2) 氢原子从低能级向高能级跃迁 1　 方式：吸收光子或者实物粒子的能量。 2　 吸收光子的能量： 3　 吸收实物粒子的能量： 4　 氢原子向高能级跃迁时，电子轨道半径变大，动能变小，电势能变大，总能量变大。 (3) 氢原子从高能级向低能级跃迁 1　 方式：辐射光子。 2　 辐射光子的能量： 3　 产生的光子种类： 若有一群处于n能级的氢原子向低能级跃迁，最多能产生 种不同频率的光； 若有一个处于n能级的氢原子向低能级跃迁，最多能产生种不同频率的光。 4、 原子核的衰变 1. 基本概念 (1) 天然放射现象：原子核不稳定，会自发的放出α射线或β射线的现象，说明原子核内部存在复杂结构。 该现象由贝克勒尔发现。 (2) 放射性：物质发射某种看不见的射线的性质。 (3) 放射性元素：具有放射性的元素。 (4) α粒子：本质是氦原子核，符号，带2个单位正电荷。 (5) β粒子：本质是电子，符号，带1个单位负电荷。 (6) 质子：符号，带1个单位正电荷。 (7) 中子：符号，不带电。 2. α衰变 (1) 定义：原子核自发放出α粒子。 (2) 衰变方程：,不可以写为“=”，质量不守恒。 (3) 本质方程：。 每发生一次α衰变，原子核就会失去两个质子、两个中子，在元素周期表中的位置会向前移两位。 (4) 在磁场中的α衰变：外切圆，大圆为α粒子的轨迹。 （设新核Y质量为m1，α粒子质量为m2） 1　 动量守恒：，可知两个粒子动量大小相等。 2　 有洛伦兹力提供向心力：，可得 3　 由右手定则可得各粒子轨迹圆圆心的位置。 4　 电荷量越小，轨道半径越大，所以α粒子轨迹为大圆。 3. β衰变 (1) 定义：原子核自发放出β粒子。 (2) 衰变方程：,不可以写为“=”，质量不守恒。 (3) 本质方程：，电子逃离原子核，所以β衰变放出的电子来源于核内。 每发生一次β衰变，原子核就会失去一个中子，得到一个质子，在元素周期表中的位置会向后移一位。 (4) 在磁场中的β衰变：外切圆，大圆为β粒子的轨迹。 （设新核Y质量为m1，β粒子质量为m2） 1　 动量守恒：，可知两个粒子动量大小相等 2　 有洛伦兹力提供向心力：，可得。 3　 电荷量越小，轨道半径越大，所以β粒子轨迹为大圆。 4. 一个原子核一次只能发生一种衰变（α衰变或β衰变）；若生成的新核依旧不稳定，则会继续发生α衰变或β衰变，直到新核稳定为止，两种衰变在单次衰变中不可能同时发生。 5. 判定衰变次数 (1) 设分别发生m次α衰变和n次β衰变。 (2) 列衰变总方程 (3) 根据质量数守恒和电荷数守恒列方程 (4) 解出m、n。 6. 三种射线的比较 射线种类 α射线 β射线 γ射线 本质及电性 高速氦核流，带正电 高速电子流，带负电 电磁波，不带电 产生 α衰变 β衰变 伴随衰变产生 速度（真空中） c 穿透能力 弱 较弱 较强 电离能力 强 较强 弱（几乎没有电离能力） 在匀强电场中 在匀强磁场中 7. 半衰期 (1) 定义 ：某种元素的大量原子核有半数发生衰变所需的时间。 (2) 意义：每经过一次半衰期，剩余该元素原子核质量变为原来的一半。 (3) 特别注意 1　 半衰期只针对大量原子核有意义，即描述它的量只能用g或者mol作为单位；以个计数，不算大量。 2　 原子核半衰期只由其内部结构决定，与其所处的物理、化学状态无关（如：温度，化合物类别）。 (4) 5、 核物理 1. 核力 (1) 定义：原子核内部的核子之间所特有的的相互作用力。 (2) 特点： 1　 核力是强相互作用的一种表现； 2　 核力是短程力，只存在于相邻核子之间。 2. 结合能 (1) 定义：核子结合成原子核时释放的能量或原子核分解为核子时吸收的能量。 (2) 比结合能 1　 定义：结合能和核子数的比值，也称平均结合能； 2　 意义：比结合能越大，原子核越稳定。 3. 重核裂变（链式反应） (1) 定义：质量数较大的原子核受到高能粒子的轰击，分裂成几个质量数较小的原子核的过程。 (2) 反应方程：（不唯一） (3) 应用：原子弹、核力发电 4. 轻（氢）核聚变（热核反应） (1) 定义：两个轻核结合成质量较大的原子核的反应过程。 (2) 反应方程：（唯一） (3) 应用：氢弹、太阳上的核反应 5. 爱因斯坦质能方程 6. 核转变和结合能 不论是α衰变、β衰变、核裂变还是核聚变，生成的新核比结合能一定大于旧核。在整个过程中，质量数守恒，电荷数守恒，但是质量不守恒，要发生质量亏损，放出能量。 学科网（北京）股份有限公司 $