2018高考物理二轮专题复习教学案：专题13近代物理

专题专题 1313 近代物理近代物理 【高考命题热点高考命题热点】2017 年新高考考纲修订后，选修 3-5 被列为必考内容，其中近代 物理初步的内容主要以选择题的形式考查，主要涉及光电效应、氢原子光谱和能级、 放射性元素的衰变和核反应。 【知识清单知识清单】 一、波粒二象性一、波粒二象性 1.1900年普朗克能量子能量子假说， 电磁波的发射和吸收是不连续的， 而是一份一份的EhvEhv 2.赫兹发现了发现了光电效应，1905年，爱因斯坦解释了解释了光电效应，提出光子说及光电效光子说及光电效 应方程应方程 3.光电效应 ①每种金属都有对应的 c和 W0，入射光的频率必须大于这种金属极限频率才能发生 入射光的频率必须大于这种金属极限频率才能发生 光电效应光电效应。 ②光电子的最大初动能与入射光的强度无关与入射光的强度无关，随入射光频率的增大而增大 （E Km  hW 0 ） ，即最大初动能E km 与入射光频率v成线性关系。 ③入射光频率一定时，光电流强度与入射光强度成正比光电流强度与入射光强度成正比。 ④光电子的发射时间一般不超过109秒，与频率和光强度无关与频率和光强度无关。 4.光电效应和康普顿效应说明光的粒子性，干涉（波的叠加，又分单缝干涉、双缝 干涉、薄膜干涉） 、衍射（波绕过障碍物继续传播的现象） 、偏振说明光的波动性。 石墨对 X 射线散射时，部分X 射线的散射光波长会变大，这个现象称为康普顿效应康普顿效应， 康普顿效应不仅表明光具有能量，还具有动量。康普顿效应不仅表明光具有能量，还具有动量。 5.5.光电效应方程光电效应方程 E Km  hW 0 n cW0/h 6.光的波粒二象性 物质波 概率波 不确定性关系 ①大量光子表现出的波动性强，少量光子表现出的粒子性强；频率高的光子表现出 的粒子性强，频率低的光子表现出的波动性强． ②实物粒子也具有波动性实物粒子也具有波动性   h  h 这种波称为德布罗意德布罗意波，也叫物质波。 p ③从光子的概念上看，光波是一种概率波从光子的概念上看，光波是一种概率波 ④不确定性关系不确定性关系xp  二、原子核式结构模型二、原子核式结构模型 1.1897 年英国物理学家汤姆生汤姆生，对阴极射线阴极射线进行了一系列的研究，从而发现了电子电子 0（负电子（负电子 1 。 e） ） h 4 2.粒子散射实验和原子核结构模型 （1）粒子散射实验1909 年，卢瑟福 ①装置 ②现象 a. 绝大多数粒子穿过金箔后，仍沿原来方向运动，不发生偏转。 b. 有少数粒子发生较大角度的偏转 c.有极少数粒子的偏转角超过了 90 度，有的几乎达到 180 度，即被反向弹回。 3.几个考点 ①卢瑟福的粒子散射，说明了原子具有核式结构。 ②汤姆孙发现电子，说明了原子可再分或原子有复杂结构 ③放射性现象，说明了原子核具有复杂结构 4.玻尔理论 （1）经典电磁理论不适用原子系统，玻尔从光谱学成就得到启发，利用普朗克的能 量量了化的概念，提了三个假设 ①定态假设原子只能处于一系列不连续的能量状态中，在这些状态中原子是稳定 的 ②跃迁假设电子跃迁辐射或吸收一定频率的光子，光子的能量由E m-En hv严格决 定 ③轨道量子化假设，原子的不同能量状态，跟电子不同的运行轨道相对应。 （2）玻尔的氢子模型 ①氢原子的能级公式和轨道半径公式氢原子中电子在第几条可能轨道上运动 E 1   时，氢原子的能量E n，和电子轨道半径 rn分别为 2、、 3n2 n 1、 、 r n  n2r 1   E n  ②氢原子的能级图n3、4、5、6 跃迁到 n2 为可见光，频率由大到小射线X 光 紫外线可见光 其中射线来源于原子核，X 光来源于核外内层电子跃迁，紫外线、可见光及红外线 来源于最外层电子跃迁 n  n  4 n  3 n  2 n 1 0 0.85eV 1.51eV 3.4eV 13.6eV 其中n1 的定态称为基态。n2 以上的定态，称为激发态。 2③光子E  h h，n3 跃迁到 n1 发出三种光子（C N ）, 1  2  3 则 c  h c  1  h c  2  h c  3 （2）玻尔模型只能解释氢原子，不能解释其他原子玻尔模型只能解释氢原子，不能解释其他原子 三、原子核的组成原子核的组成 1.天然放射现象的发现1896 年法国物理学家贝克勒耳首次发现，居里夫人继续研 究发现了钋和镭 性质 成份 射线 组成 电离作用 氦核组成的粒子 很强 流 很弱 较强 很强 贯穿能力 射线  射线 高速电子流 高频光子 较强 很弱 2.2.衰变衰变电荷数和质量数守恒，但质子数和中子数不守恒电荷数和质量数守恒，但质子数和中子数不守恒 注只有放射性元素才能发生衰变，元素周期表中原子序数≥83注只有放射性元素才能发生衰变，元素周期表中原子序数≥83 都具有放射性，原都具有放射性，原 子序数＜子序数＜8383 的部分元素有放射性。的部分元素有放射性。 类型 衰变 衰变 衰变方程 m z 44Xm z Y 22He 规律 新核 电荷数减少2 质量数减少4 m z 0X z m 1Y1e 新核 1电荷数增加电荷数增加 质量数不变 质量数不变  射线是伴随、衰变放射出来的高频光子流，、衰变不能同时发生。衰变不能同时发生。 10在衰变中新核质子数多一个，而质量数不变是由于 0 n1 1H1e 射线是具有放射性元素原子核内的一个中子转变为一个质子时同时释放产生的 射线是具有放射性元素原子核内的一个中子转变为一个质子时同时释放产生的 10（（ 0 。。 n1H 11e ）） 半衰期半衰期放射性元素的原子核的半数发生衰变所需要的时间，称该元素的半衰期。 半衰期与物理及化学环境无关。 3.3.放射性的应用与防护放射性的应用与防护 放射性同位素放射性同位素 人工放射性同位素 1000 多种，天然的只有 40 多种 正电子的发现用粒子轰击铝时，发生核反应。 1934 年，约里奥居里和伊丽芙居里约里奥居里和伊丽芙居里 （小居里） 发现经过 α 粒子轰击的铝片中 含有放射性磷 30 15 4 2 301He27 13Al15 P 0n 30 P发生衰变，放出正电子30i0 15 P 14 S 1e 与天然的放射性物质相比，人造放射性同位素 ①放射强度容易控制 ②可以制成各种需要的形状 ③半衰期更短 ④放射性废料容易处理 放射性同位素的应用放射性同位素的应用 A、由于 γ 射线贯穿本领强，可以用来 γ 射线检查金属内部检查金属内部有没有砂眼或裂纹 B、利用射线的穿透本领与物质厚度密度的关系，来检查各种产品的厚度和密封容器 中液体的高度等，从而实现自动控制自动控制 C、利用射线使空气电离而把空气变成导电气体，以消除化纤、纺织品上的静电除化纤、纺织品上的静电 D、利用射线照射植物，引起植物变异而培育良种，也可以利用它杀菌、治病杀菌、治病等 E E、