高中熱學(xué)光學(xué)原子物理知識(shí)結(jié)構(gòu)

1、高中物理熱學(xué)結(jié)構(gòu)物質(zhì)是由大量分子組成的 油膜法測(cè)分子的直徑；分子直徑數(shù)量級(jí)1010m，分子質(zhì)量數(shù)量級(jí)1026kg 阿伏伽德羅常數(shù) NA=6.02×10 23mol1。是聯(lián)系微觀世界和宏觀世界的橋梁。它把物質(zhì)的摩爾質(zhì)量、摩爾體積這些宏觀物理量和分子質(zhì)量、分子體積這些微觀物理量聯(lián)系起來了。分子勢(shì)能 分子間由相互作用力和相對(duì)位置決定的能量。分子勢(shì)能在微觀上決定著分子間距。宏觀上決定著物體的體積V擴(kuò)散 不同的物質(zhì)相互接觸時(shí)，彼此進(jìn)入對(duì)方的現(xiàn)象。擴(kuò)散現(xiàn)象說明了分子不停地做無規(guī)則運(yùn)動(dòng)及分子間有間隙。溫度越高，擴(kuò)散過程就越快，這說明溫度越高，分子的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)的速度就越大。改變物體內(nèi)能的方式 做功：

2、其他形式的能與內(nèi)能轉(zhuǎn)化；熱傳遞：物體間(或物體各部分之間)內(nèi)能的轉(zhuǎn)移。二者雖然是等效，但本質(zhì)不同。分子間作用力 分子間存在相互作用力，且引力和斥力同時(shí)存在，都隨距離增大而減小。且斥力減小得快。分子間作用力的合力稱之為分子力。熱學(xué)的基本知識(shí)分子的動(dòng)能： 分子由于熱運(yùn)動(dòng)而具有的能量；由溫度T決定。溫度的微觀含義：分子平均動(dòng)能大小的標(biāo)志，反映分子熱運(yùn)動(dòng)的激烈程度物體的內(nèi)能 組成物體的所有分子的動(dòng)能和勢(shì)能的總和；l 內(nèi)能是宏觀量，只對(duì)大量分子組成的物體有意義，對(duì)個(gè)別分子無意義。l 物體的內(nèi)能由分子數(shù)量(物質(zhì)的量)、溫度(分子平均動(dòng)能)、體積(分子間勢(shì)能)決定，與物體的宏觀機(jī)械運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無關(guān)內(nèi)能與機(jī)械能無

3、必然聯(lián)系l 溫度是分子平均動(dòng)能大小的標(biāo)志，溫度相同時(shí)任何物體的分子平均動(dòng)能相等，但平均速率一般不等（分子質(zhì)量不同）l 分子力做正功分子勢(shì)能減少，分子力做負(fù)功分子勢(shì)能增加。l 分子勢(shì)能為零一共有兩處，一處在無窮遠(yuǎn)處，另一處小于r0，分子力為零時(shí)分子勢(shì)能最小，而不是零。l 理想氣體分子間作用力為零，分子勢(shì)能為零，只有分子動(dòng)能。熱力學(xué)第一定律 一個(gè)熱力學(xué)系統(tǒng)的內(nèi)能增量等于外界向它傳遞的熱量與外界對(duì)它所做的功的和。即外界對(duì)物體所做的功W加上物體從外界吸收的熱量Q等于物體內(nèi)能的增加U，即U=Q+W。其中，當(dāng)外界對(duì)物體做功時(shí)W取正，物體克服外力做功時(shí)W取負(fù)；當(dāng)物體從外界吸熱時(shí)Q取正，物體向外界放熱時(shí)Q取負(fù)

4、；U為正表示物體內(nèi)能增加，U為負(fù)表示物體內(nèi)能減小。分子熱運(yùn)動(dòng) 分子永不停息地做無規(guī)則運(yùn)動(dòng)擴(kuò)散現(xiàn)象；布朗運(yùn)動(dòng)能量守恒定律 能量既不會(huì)憑空消失，也不會(huì)憑空產(chǎn)生，它只會(huì)從一種形式轉(zhuǎn)化為其他形式，或者從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體，而在轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的過程中，能量的總量保持不變。熱和功物體的內(nèi)能分子動(dòng)理論布朗運(yùn)動(dòng) 懸浮在液體中的固體顆粒永不停息的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)。注意：形成條件：微粒足夠小。溫度越高，運(yùn)動(dòng)越激烈。觀察到的是固體微粒(非液體和固體分子)的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)，反映的是液體分子運(yùn)動(dòng)的無規(guī)則性。實(shí)驗(yàn)中描繪的是某固體微粒每隔30s的位置連線，不是該微粒的運(yùn)動(dòng)軌跡。r=r0時(shí)，最?。?r>r0時(shí)，r增大，則分子力

5、做功，分子勢(shì)能增加，r減小，分子力做正功，勢(shì)能減??； r<r0時(shí)，r增大，則分子力做正功，勢(shì)能減小，r減小，克服分子力做功，勢(shì)能增加r0=1010m；r = r0時(shí)，f引=f斥；rr0時(shí)，f引f斥；rr0時(shí)，f引f斥。熱力學(xué)第二定律 克勞修斯表述:不可能使熱量由低溫物體傳遞到高溫物體，而不引起其他變化(按熱傳導(dǎo)的方向性表述)。開爾文表述:不可能從單一熱源吸收熱量并把它全部用來做功，而不引起其他變化（按機(jī)械能和內(nèi)能轉(zhuǎn)化過程的方向性表述）。第二類永動(dòng)機(jī)(只從單一熱源吸收熱量，使之完全變?yōu)橛杏玫墓Χ灰鹌渌兓臒釞C(jī)。)是不可能制成的。熱力學(xué)第二定律的微觀解釋:熵增加原理：一個(gè)孤立系統(tǒng)總是從

6、熵小的狀態(tài)向熵大的狀態(tài)發(fā)展，而熵值較大代表著較為無序，所以自發(fā)的宏觀過程總是向無序度更大的方向發(fā)展。因此熱力學(xué)第二定律也叫做熵增加原理。熱力學(xué)第二定律的微觀意義：一切自然過程總是沿著分子熱運(yùn)動(dòng)無序性增大的方向進(jìn)行。熱力學(xué)第三定律：兩種溫度間的關(guān)系可以表示為：T = t+273.15K和T =t，要注意兩種單位制下每一度的間隔是相同的。0K是低溫的極限，它表示所有分子都停止了熱運(yùn)動(dòng)?？梢詿o限接近，但永遠(yuǎn)不能達(dá)到。不可能通過有限的過程把一個(gè)物體冷卻到絕對(duì)零度。熱力學(xué)第三定律不阻止人們想辦法盡可能地接近絕對(duì)零度。物質(zhì)是由大量分子組成的分子永不停息地做無規(guī)則運(yùn)動(dòng)分子間存在相互作用力壓強(qiáng) 用分子動(dòng)理論解

7、釋氣體壓強(qiáng)的產(chǎn)生（氣體壓強(qiáng)的微觀意義）。氣體的壓強(qiáng)是大量分子頻繁碰撞器壁產(chǎn)生的。壓強(qiáng)的大小跟兩個(gè)因素有關(guān)： 氣體分子的平均動(dòng)能，分子的密集程度體積：氣體的性質(zhì)物質(zhì)的量： 溫度 反映物體冷熱程度的物理量（是一個(gè)宏觀統(tǒng)計(jì)概念），是物體分子平均動(dòng)能大小的標(biāo)志。任何同溫度的物體，其分子平均動(dòng)能相同。熱力學(xué)溫度(T)與攝氏溫度(t)的關(guān)系 Tt+273.15（K）說明：兩種溫度數(shù)值不同，但改變1 K和1的溫度差相同K是低溫的極限，只能無限接近，但不可能達(dá)到。這兩種溫度每一單位大小相同，只是計(jì)算的起點(diǎn)不同。攝氏溫度把1大氣壓下冰水混合物的溫度規(guī)定為0，熱力學(xué)溫度把1大氣壓下冰水混合物的溫度規(guī)定為273K（

8、即把273規(guī)定為0K），所以T=t+273概念 理想氣體是一種理想化模型，其分子間距很大，不存在分子勢(shì)能，分子間沒有相互吸引和排斥，分子之間及分子與器壁之間發(fā)生的碰撞是完全彈性的，不造成動(dòng)能損失。這種氣體稱為理想氣體。理想氣體狀態(tài)方程 即克拉貝龍方程 氣體的體積、壓強(qiáng)、溫度間的關(guān)系：，等溫變化圖線 等容變化圖線 等壓變化圖線等溫變化圖線為雙曲線的一支，等容(壓)變化圖線均為過原點(diǎn)的直線(之所以原點(diǎn)附近為虛線，表示溫度太低了，規(guī)律不再滿足)；圖中雙線表示同一氣體不同狀態(tài)下的圖線，虛線表示判斷狀態(tài)關(guān)系的兩種方法；對(duì)等容(壓)變化，如果橫軸物理量是攝氏溫度t，則交點(diǎn)坐標(biāo)為-273.15飽和汽和飽和汽

9、壓 在密閉容器中的液面上同時(shí)進(jìn)行著兩種相反的過程：一方面分子從液面飛出來；另一方面由于液面上的汽分子不停地做無規(guī)則的熱運(yùn)動(dòng)，有的汽分子撞到液面上又會(huì)回到液體中去。隨著液體的不斷蒸發(fā)，液面上汽的密度不斷增大，回到液體中的分子數(shù)也逐漸增多。最后，當(dāng)汽的密度增大到一定程度時(shí)，就會(huì)達(dá)到這樣的狀態(tài)：在單位時(shí)間內(nèi)回到液體中的分子數(shù)等于從液面飛出去的分子數(shù)，這時(shí)汽的密度不再增大，液體也不再減少，液體和汽之間達(dá)到了動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)。把跟液體處于動(dòng)態(tài)平衡的汽叫做飽和汽，把未達(dá)到飽和的汽叫未飽和汽。一定溫度下，飽和汽的壓強(qiáng)一定，叫做飽和汽壓。未飽和汽的壓強(qiáng)小于飽和汽壓。l 飽和汽壓只是指空氣中這種液體蒸汽的分氣壓，與

10、其他氣體的壓強(qiáng)無關(guān)。l 飽和汽壓與溫度和物質(zhì)種類有關(guān)。在同一溫度下，不同液體的飽和氣壓一般不同，揮發(fā)性大的液體飽和氣壓大；同一種液體的飽和氣壓隨溫度的升高而迅速增大。對(duì)于某種液體而言單位時(shí)間、單位面積（液面）飛出的液體分子數(shù)只與溫度有關(guān)l 將不飽和汽變?yōu)轱柡推姆椒ǎ航档蜏囟葴p小液面上方的體積等待（最終此種液體的蒸氣必然處于飽和狀態(tài)）汽氣體狀態(tài)描述氣體的狀態(tài)l 理想氣體，由于不考慮分子間相互作用力，其內(nèi)能僅由溫度和分子總數(shù)決定，與氣體的體積無關(guān)。溫度越高，內(nèi)能越大。l 理想氣體與外界做功與否：體積增大，對(duì)外做了功（外界是真空則氣體對(duì)外不做功），體積減小，則外界對(duì)氣體做了功。l 理想氣體內(nèi)能變化

11、情況看溫度。l 理想氣體吸不吸熱，則由做功情況和內(nèi)能變化情況共同判斷。（即從熱力學(xué)第一定律判斷）l 只有大量分子組成的物體才談得上溫度，不能說某幾個(gè)氧分子的溫度是多少。因?yàn)榉肿舆\(yùn)動(dòng)是無規(guī)則的，某時(shí)刻它們的平均動(dòng)能可能較大，另一時(shí)刻平均動(dòng)能也可能較小，無穩(wěn)定的“冷熱程度”。l 1的O2和1的H2平均動(dòng)能相同，1的O2小于1的H2平均速率。理想氣體等溫過程 玻意耳定律：PVC等容過程 查理定律： P / TC等壓過程 蓋呂薩克定律：V/ TC高中光學(xué)知識(shí)結(jié)構(gòu)幾何光學(xué)本影 半影 日食 月食 小孔成像發(fā)射光譜 由發(fā)光物體直接產(chǎn)生的光譜叫發(fā)射光譜。物理光學(xué)折射定律 光線從第一種媒質(zhì)射入第二種媒質(zhì)時(shí),入射

12、線、折射線與法線共面，且分居法線兩側(cè)；入射角(i)與折射角(r)正弦的比值為一常量n，n=sini/sinr (n由兩種媒質(zhì)種類決定)，稱為第二種媒質(zhì)對(duì)第一種媒質(zhì)的折射率。如第一種媒質(zhì)是空氣或真空，n又稱為第二種媒質(zhì)的折射率。光的直線傳播(均勻介質(zhì))光的反射反射定律 入射線、反射線與法線共面，且分居法線兩側(cè)，入射角=反射角。光的折射全反射現(xiàn)象 光線從空氣或真空中射向其它媒質(zhì)(n密n疏)時(shí)，當(dāng)入射角臨界角C時(shí)，折射光線完全消失,反射光最強(qiáng).這種現(xiàn)象叫做全反射。SinC=1/n全反射棱射 橫截面是等腰直角三角形的棱鏡叫全反射棱鏡。吸收光譜 連續(xù)光譜中某些波長(zhǎng)的光被物質(zhì)吸收后產(chǎn)生的光譜真空中光速 c

13、 = 3.0×108米/秒平面鏡成像 特點(diǎn)：成虛像;像與物等大小,正立,且與鏡面位置對(duì)稱。棱鏡 光從玻璃棱鏡的一個(gè)側(cè)面射入，從另一個(gè)側(cè)面射出時(shí)，出射光線跟入射光線相比，向底面偏折。明線光譜（線狀譜） 由一些不連續(xù)的亮線組成的光譜。各種元素都有一定的線狀譜，元素不同，線狀譜不同，故又稱原子光譜。光的色散 一束白光通過三棱鏡后發(fā)生色散,形成按一定次序(紅、橙、黃、綠、藍(lán)、靛、紫)排列的光譜。色散現(xiàn)象表明：白光是由各種單色光組成的復(fù)色光，同種媒質(zhì)對(duì)不同色光的折射率不同，對(duì)紫光折射率最大，對(duì)紅光折射率最小。光的本性光譜光的波動(dòng)性光的粒子性連續(xù)光譜 由連續(xù)分布的一切波長(zhǎng)的光組成的光譜。光譜分析

14、 根據(jù)光譜來鑒別質(zhì)和確定它的化學(xué)組成，這種方法叫光譜分析。做光譜分析時(shí)，可利用明線光譜也可以利用吸收光譜。光電效應(yīng) 在光的照射下，物體發(fā)射電子的現(xiàn)象叫光電效應(yīng)。特點(diǎn)：入射光的頻率必須大于被照射金屬的極限頻率，才可以發(fā)生；光電子的最大初動(dòng)能隨入射光的頻率增大而增大；光電子的發(fā)射是光照瞬間進(jìn)行的；光電流的強(qiáng)度與入射光強(qiáng)度成正比。光子 光在空間傳播不是連續(xù)的，是一份一份的，每一份叫做一個(gè)光子。光子的能量E=hv，h=6.63×1034焦·秒，稱普朗克常量。愛因斯坦的光電方程：hvW=mv2，其中W為逸出功，mv2為光電子最大初動(dòng)能。光的衍射光的干涉（雙縫干涉、薄膜干涉）干涉的應(yīng)用

15、光的波粒二象性 光既有波動(dòng)性，又有粒子性，故認(rèn)為光具有波粒二象性（這里的波動(dòng)性和粒子性都是微觀世界中的意義）。電磁波譜 無線電波、紅外線、可見光、紫外線、倫琴射線、r射線，由低頻到高頻，構(gòu)成了范圍非常廣闊的電磁波譜。高中原子物理學(xué)知識(shí)結(jié)構(gòu)原子的結(jié)構(gòu)原子核天然放射線射線: 粒子流。粒子就是氦原子核,貫穿本領(lǐng)小,電離作用強(qiáng)。射線:高速電子流。粒子就是電子，貫穿本領(lǐng)強(qiáng)，電離作用弱。射線:波長(zhǎng)極短的電磁波。貫穿本領(lǐng)很強(qiáng)，電離作用很小。湯姆生原子模型a粒子散射實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)的結(jié)果是：絕大多數(shù)a粒子穿過金箔后仍沿原來的方向前進(jìn)，少數(shù)a粒子發(fā)生了較大的偏轉(zhuǎn)，極少數(shù)a粒子偏轉(zhuǎn)角超過了90°，極個(gè)別的甚至

16、被彈回，偏轉(zhuǎn)角幾乎是180°原子核的衰變 指原子核由于放出某種粒子而轉(zhuǎn)變?yōu)樾潞说淖兓?。半衰?指放射性元素的原子核有半數(shù)發(fā)生衰變需要的時(shí)間。盧瑟福核式結(jié)構(gòu)模型 在原子的中心有一個(gè)很小的核叫原子核，原子核集中了原子的全部正電荷和幾乎全部的質(zhì)量，帶負(fù)電的電子在核外繞核旋轉(zhuǎn)。玻爾理論1、原子只能處于一系列不連續(xù)的能量狀態(tài)中，這些狀態(tài)稱為定態(tài)。2、原子從一種定態(tài)躍遷到另一種定態(tài)時(shí)，輻射(或吸收)一定頻率的光子。光子的能量 hv=E初E終。(各定態(tài)的能量值叫能級(jí)。)3、原子的不同能量狀態(tài)與電子沿不同半徑圓軌道繞核運(yùn)動(dòng)相對(duì)應(yīng)。能量不連續(xù)，故可能的電子軌道也不連續(xù)。核能利用l 重核裂變?nèi)纾?一個(gè)鈾核裂變時(shí)，放出的幾個(gè)中子如能再引起其他鈾核裂變，就可以使裂變不斷地進(jìn)行下去，這稱為鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。（核反應(yīng)堆、核電站）