高中物理选修3-5读书笔记。
一.动量和动量守恒定律:
动量和动量的变化。
●动量:(矢量)大小: 方向:与运动方向相同。
●动量的变化:
动量守恒定律的**及守恒条件:
●动量守恒的**。
①运用气垫导轨,保证系统所受合外力为零,保证两物体正碰。
用天平测出m1和m2;光电门可测出碰撞前后两物体的速度v1、v2、v1·、v2·
规定正方向(以向右为正)
验证:m1v1-m2v2是否等于-m1 v1·+m2 v2·
说明:两物体从两边弹出,m1向右经过光电门(速度为v1)、m2向左经过光电门(速度为-v2),碰后m1向左经过光电门(速度为-v1·)、m2向右经过光电门(速度为v2·)
●动量守恒的条件:
①严格条件:系统不受外力或所受合外力为零。
近似条件:系统所受合外力不为零,但“f内》f外”且作用时间极短。
其它情况:系统所受合外力不为零,但在某一方向上合外力为零,则该方向上系统动量守恒。
动量守恒定律的应用:
例:一枚在空中飞行的导弹质量为m,在某高度以水平速度v向右飞行时炸成两块,其中一块质量为m1,以速度v1沿原方向飞出,求另一块的速度?并讨论:另一块的可能速度方向?
解:作出**前后的示意图。
以原动量方向为正(向右为正),椐**前后动量守恒得:
解得: 讨论:①若m1v1=mv,则另一块炸后速度为零;
若m1v1③若m1v1>mv,则另一块向左飞出。
二.光的粒子性(光电效应和康普顿效应)和波粒二象性。
⑴光电效应:说明了光具有粒子性,同时说明了光子具有能量。
●黑体辐射(只吸收外来电磁波而不反射的理想物体)
一般物体的辐射强度按波长分布除与温度有关外,还与物体的材料、表面形状有关;
黑体的辐射强度按波长分布只与温度有关,与物体的材料和表面形状无关;
黑体辐射规律:δ随着温度的升高,辐射强度的极大值向着波长减小的方向进行;
随着温度的升高,任意波长的辐射强度都加强。
量子说:透过黑体辐射规律,普朗克认为:电磁皮的辐射和吸收,是不连续的,而是一份一份地进行的,每份叫一个能量子,能量为。
爱因斯坦受其启发,提出了光子说:光的传播和吸收也是一份一份地进行的,每一份叫一个光子,其能量为。
●光电效应及其规律。
现象:紫外光照射锌板,锌板的电子获得足够的光子能量,挣脱金属正离子引力,脱离锌板成为光电子;锌板因失去电子而带上正电,于是与锌板相连的验电器也带上正电,金属箔张开。
★增加入射光的强度,逸出的光电子数增多,锌板带正电量增加,所以金属箔张角变大。
增加入射光频率,锌板带电量不一定增加,所以金属箔张角不一定增加。
规律:①存在饱和电流和遏止电压。
在光电管两端加正向电压时,单位时间到达阳极a的光电子数增多,光电流越大;但当逸出的光电子全部到达阳极后,再增加正向电压,光电流就达到最大饱和值,不再增加。
光电流的强度随入射光强度的增大而增大,与入射光频率无关。
●在光电管两端加反向电压时,单位时间内到达阳极a的光电子数减少,光电流减小;当反射电压达到某一值uc时,光电流减小为零,uc就叫“遏止电压”。
任何一种金属都有一个极限频率,入射光的频率低于“极限频率”时,无论入射光多强,都不能发生光电效应。
“逸出功”——电子从金属表面脱离金属所需克服金属正离子的引力所做的最小功。
要发生光电效应,入射光的能量()要大于“逸出功(w)”即:
光电效应的“瞬时性”——因光电效应发生的时间,即为一个光子与一个电子能量交换的时间,所以,不管光强度如何,发生光电效应的时间极短,不超过10-9s。
■爱因斯坦的光电效应方程:
光电子的最大初动能等于入射光光子的能量减逸出功即:
可见“光电子的最大初动能”与入射光的强度无关,只与入射光频率有关,图象如下图。
康普顿效应:说明了光具有粒子性,同时说明了光子具有能量和动量。
光子与石墨中的电子发生碰撞后,把一部分能量和动量传递给了电子,因此:光子的能量和动量都要减小;
又所以在散射后的成分**现了波长变长的光子。
⑶光的波粒二象性:光子的能量、光子的动量。
t': span', c': 光子数目少时,易表现出粒子性;光子数目多时,易表现出波动性', r': r_38'}]
t': span', c': 波长越长,越易表现出波动性;波长越短,越易表现出粒子性', r': r_38'}]
⑷实物粒子的波粒二象性——实物粒子的波动性。
▲德布罗意波(物质波):任何运动的实物粒子都有一种波长与之对应:
任何粒子都有一种频率与之对应:
实物粒子(电子、质子、中子、分子等)波动性和实验验证。
科学家在实验室里,用晶体做了电子束衍射(波的特性)实验,得到了电子束的衍射图样,从而证明了实物粒子也具有波动性。(如图)
⑸概率波:光波和物质波都是概率波。
用光和实物粒子做干涉实验,减小入射强度,让光子或粒子一个一个地通过双缝,照射时间较短时(入射光子或粒子数较少)得到甲图的干涉图样(光子或粒子打到屏上的位置没有规律,充分说明了粒子数少时易表现出粒子性);当照射时间逐渐增加,图象由乙逐渐变成丙图(出现了近波动特征的明暗相间的条纹,充分说明了粒子数多时易表现出波动性)
说明:并非所有光子或粒子只打到亮条纹处,也有打到暗纹处的,只是打到亮纹处的粒子概率较大——光波和实物波都是概率波。
▲光(或实物粒子)的波动性,光子(或粒子)本身的属性,由光子(或粒子)间的作用引起的。
三.原子结构。
电子的发现:汤姆孙通过对阴极射线的研究,发现了电子。这一发现,让人们意识到电子是原子的组成部分,原子是可以再分的。
汤姆孙提出了原子结构的枣糕型(西瓜型)
●卢瑟福——α粒子散射实验——核式结构模型。
实验现象:绝大多数α粒子穿过金箔后基本上仍沿原方向前进;少数α粒子偏角较大;极少数α粒子偏角超过900,有的甚至被**回头。
具有核心价值的现象:大角度偏转。
大角度偏转的原因:不可能是α粒子与电子碰撞产生,只有原子内部所有正电荷集中在一个很小的。
范围内,才能产生强大的库仑斥力,从而发生大角。
度偏转。核式结构模型才能正解释α粒子散射现象,故卢瑟福的核式结构学说是正确的。
:10-15m
玻尔原子模型。
▲氢原子光谱:各种原子发光的光谱都是线状谱(这些谱线叫原子的特征谱线),不同的原子的线状谱不同,因此,我们可以根据不同原子的特征谱线鉴别物质和鉴定物质的组成(这就叫光谱分析)
▲玻尔模型的基本假设:
①轨道量子化和定态:原子核外电子的运动轨道不是任意值,而是某些不连续的值,即:核外电子的轨道是量子化的;电子在这些轨道上运动时,原子并不向外辐射能量,因此原子是稳定的,原子所处的这些稳定状态叫定态。
能量越小,原子越稳定。
能量最低的状态叫“基态”,其它状态叫“激发态”
频率条件(辐射条件):核外电子在由高能态向低能态跃迁时要辐射能量(光子);由低能态向高能态跃迁时要吸收能量(光子或实物粒子提供的动能),这些能量是由两个能级的能量差决定:
能级与氢原子跃迁(原子核外电子在不同轨道上所对应的不同能量值叫能级)
能级跃迁问题】
大量处于n=4能级的氢原子向低能态跃迁时最多可发出种频率的光子,其中最长波长为m;若从n=4到n=3发出的光恰能使某金属发生光电效应,则这些光子中有种能便这种金属发生光电效应;若某金属的逸出功为1.75ev,则这些光照射这种金属产生光电子的最大初动能为 ev。
处于某能态的氢原子发出一个光子后,氢原子总能量 ;电势能 ;核外电子的动能 (填“增大”、“减小”或“不变”)
玻尔模型在核式结构学说的基础上引入了量子理论,获得了一些成功;但又保留了一些经典力学的原理,所以有局限性(只能解释氢原子发光现象,对复杂原子的发光现象就出现了很大的偏差);另外氢原子实际上并没有确定的轨道,处于某状态的氢原子核外电子只能说在某时刻在所谓“轨道”处出现的概率较大而已,“电子云”是电子出现概率大小的宏观表现。
四.原子核、核反应、核能。
●贝可勒尔的发现使人们意识到。
●三种射线性质的比较。
●质子和中子的发现:([
t': span', c': 查德威克证实了中子的存在', r': r_9'}]
不仅用α粒子,用质子、中子甚至光子轰击一些原子核,都可以实现。通过这种方式可以。
●α衰变衰变:
是大量原子发生衰变的统计规律:放射性元素的原子核有半数发生衰变所需要的时间叫半衰期。
半衰期是由原子核内部自身因素决定的,它与原子所处的化学状态(单质、化合物)和外部条件(如:温度、压强等)。
读书笔记小结
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