电场

1.（1）电荷守恒定律：电荷既不能创造，也不能消灭，只能从一个物体转移给另一个物体或者从物体的一部分转移到另一部分。

（2）应用起电的三种方式：摩擦起电（前提是两种不同的物质发生摩擦）、感应起电（把电荷移近不带电的导体（不接触导体），使导体带电）、接触带电。

※注意：

①电荷量e称为元电荷电荷量。

②电子的电荷量e和电子的质量m的比叫做电子的比荷。

③两个完全相同的带电金属小球接触时电荷量分配规律：原带异种电荷的先中和后平分；原带同种电荷的总电荷量平分。

2.库仑定律

（1）适用对象：点电荷。

※注意：

①带电球壳可等效点电荷. 当带电球壳均匀带电时，我们可等效在球心处有一个点电荷；球壳不均匀带电荷时，则等效点电荷就靠近电荷多的一侧。

②库仑力也是电场力，它只是电场力的一种。

（2）公式：

（k为静电力常量等于9.0×109N·m2/c2）。

3.（1）电场：只要有电荷存在，电荷周围就存在电场（电场是描述自身的物理量），电场的基本性质是它对放入其中的电荷有力的作用，这种力叫做电场力。

（2）电场强度（描述自身的物理量）：E = F / q这个公式适用于一切电场，电场强度E是矢量，物理学中规定电场中某点的场强方向跟正电荷在该点的电场力的方向相同，即正电荷受的电场力方向，即E的方向为负电荷受的电场力的方向的反向. 此外F = Eq与

不同就在于前者适用任何电场，后者只适用于点电荷。

※注意：

①对检验电荷（可正可负）的要求：一是电荷量应当充分小；二是体积也要小。

②E = F / q中F是检验电荷所受电场力，q为检验电荷的电量。

③凡是描述自身的物理量统统不能说××正比，××反比（下同）。

点电荷的电场场强

对象就必须是以点电荷Q为场源电荷的电量，因此它只适用于点电荷形成的电场。

4.电场线：电场线上每一点的切线方向与该点的场强方向一致。

（与电场线的走向方向相同的那一个方向）

（1）电场线的疏密程度表示场强的大小，电场线越密（疏）场强越大（小）。

（2）电场线的分布情况可用实验来模拟，而电场线都是假想的线。

（3）在任何一点场强大小和方向都相同，则此电场为匀强电场，匀强电强是最简单的电场.匀强电场的电场线是距离相等的平行直线。

（4）点电荷的电场线分布是直线型。

（5）电场线不可能相交，也不可能闭合。（不同于磁感线）

（6）电场线不是带电粒子的在电场中的运动轨迹，但可能重合。（例如：匀强电场中粒子沿电场线运动）

（7）电场线从正电荷出来终止于负电荷。（包括从正电荷出发终止于无穷远处或来自无穷远终止于负电荷）

（8）等势体永远不会有电场线。（如果有电场线，必定有电势降低，这与等势体矛盾）

5.静电屏敞：导体内的自由电子在外电场的作用下重新分布的现象，叫做静电感应.当导体内的自由电子不再做定向移动时，此时导体处于静电平衡。

※注意：

处于静电平衡的导体内部场强处处为零，但导体表面的场强不为零，场强方向垂直于外表面（等势面）。

6.电势差、电势、电势能、等势面。

（1）电势差（电势差是标量）。

①W＝Uq（电场力做功与路径无关，只和初未位置的电势差有关，q的十，一一同代入计算）。

②电势差跟带电量q无关，只跟电场中的两点之间的位置有关， 这表示电势差是反映电场自身的物理量。

③电势差单位：V，1V=1J/ c，电势差的绝对值表示的就是电压。

④U＝Ed（只适用于匀强电场，d为等势面间的距离），E的方向是电势降低最快的方向

（2）电势（特殊的电势差，同样是标量+，—之分表示的是大小，

初电势减去末电势）。

①零电势的选取：大地或大地相连的物体或无穷远处。

②电势与零电势选取有关，电势差与零电势选取无关。

③电势的高低仍然由电场自身来决定→反映电场自身的物理量。

④沿着电场线的方向，电势越来越低。

（3）电势能

① ε＝φq ∆ε ＝U·q（q的+，—一同代入计算，它表大小）。

ε＝φq，εA＝10J和εB＝－10J，则εA＞εB，这与重力势能类似。

②电势能由电荷性质与电势差共同决定。

③电场力做正功，电势能减小；电场力做负功，电势能增大。

④电势能与机械能守恒的形式是：

（条件是：只受电场力和重力）

※注意：

放在电场中某一定点的正电荷，其电量越多，只有电势能不一定越多。

（4）等势面

①电场线与等势面垂直（由得）并且电场线由高电势的等势面指向低电势的等势面。

②任意两个等势面不可能相交。

③初未位置在同一等势面的电荷所受的电场力对电荷不做功。

④孤立点电荷周围的等势面的分布在平面上是以点电荷为圆心的同心圆，空间上则是一个球。

⑤发生静电平衡的导体是等势体，等势体无电场线。

⑥等差等势面间的距离越小的地方，场强越大。

7. 电容：描述电容器容纳电荷本领的物理量。

（1）①使电容器的两个极板带上等量的异种电荷的过程叫做充电，这可以用灵敏电流计观察到短暂电流充电稳定后，电路中就无电流了，但两极板的电势差就等于电源的电动势.其它形势的能转化为电场能。

②把充电后的极板接通电荷互相中和（电荷没有消失，只是失去了电量而已），电容器就不再带电，这个过程是放电，这可形成短暂的放电电流，电场能转化为其它形式的能.共同判断方法可简记为充电时，电流从电源正极流向电容器正极板（负极同理）. 放电时，则电流从电源正极流向电容器负极板（负极同理）。

（2）

（k为静电力常量，为介电常数空气的介电常数最小，S为正对面积）电容是电容器本身的性质，这与电势差、场强是相同道理。

①在一个电容器充电稳定后，若突然使极板间距离减小，则极板电势大于电动势（C↓U不变→Q↓→电荷返回电源→必有电势差→φ极板＞φ电动势）。

②电容是标量，单位是法拉简称法符号F。

③静电计是检验电势差的，电势差越大，静电计的偏角越大，那么电容就越小（假设Q不变）. 验电器是检验物体是否带电，原理是库仑定律。

④—1容器保持与电源连接，则U不变。

→d增加，Q减小（减小的Q返回电源）；d减小，Q增加（继续充电）。

※注意：

插入原为L且与极板同面积的金属板A（如图）

由于静电平衡A极内场强为零→相当于平行板电容器两极板缩短L距离，故C是增加（是空气为最小，故也是增加的）同时E＝U/d同样E是增加的。

⑤—2电容器充电后与电源断开，则Q不变E＝U/d→d增加，E减小；d减小，E增大

→无论d怎样变化，E恒定不变。

※注意：

仅插入原为L且与两极板面积相同的金属板A，则同样是d减小c增大，U减小，E同样不变。

⑥电容器的击穿电压和工作电压：击穿电压是电容器的极限电压.额定电压是电容器最大工作电压。

8.带电粒子在电场中的运动

（1）加速电场（设q的初速为零）

。

※注意：

不考虑重力的有电子，质子

粒子，粒子

考虑重力的有宏观带电粒子（如带电小球，带电液滴）。

（2）偏转电场（即使粒子发生偏转同时也被加速）。

偏转量

偏转角

推论：

①荷质比相同的粒子以相同的初速度，以相同的方式进入同一电场，则偏转量和偏转角相同。

②动能相同的带电粒子，电量相同时，以相同方式进入同一电场，偏转量偏转角相同（荷质比相同）。

③动量相同的粒子，电量与质量乘积相同时，以相同方式进入同一电场偏转量偏转角相同（荷质比相同）。

恒定电流

1.（1）电源、电流、电阻。

电荷的定向移动形成电流，正电荷定向移动的方向为电流方向（电流强度是标量）电源的正极电势高，负极的电势低.因此电源的电压叫做电动势.电动势E（标量）是由电源本身性质决定的，表示电源把其它形式的能转化电能本领大小的物理量.若是理想电源即内阻为零E=U内+U路。

①在外电路中电流是从高电势流向低电势。

②在内电路中，电流是从低电势（负极）流向高电势（正极）。

③I＝q/t（与通过导体横截面积的大小无关），I=nqSv(S横截面积，v定向移动速率，n单位体积的自由电荷个数)。

※注意：

a.自由电子定向移动的速率＜自由电子热运动的平均速率＜电流速率。

b.如果正、负两种电荷往相反方向定向通过横截面积而形成电流，这时对应q为两种电荷的电荷量之和（负电荷等效反方向过来的正电荷）若是同种电荷，则是电荷量之差。

④欧姆定律：I＝U/R。适用对象：金属，电解质溶液（对气态导体和半导体不适用）或者是伏安特性曲是直线即纯电阻。

⑤电阻定律：

R是反映自身的物理量，是反映材料导电性能的物理量，称为材料电阻率.纯金属的电阻率小，而合金的电阻率大.各种材料的电阻率都是随温度变化，有的随温度增高而增大.有的随温度增高而减小，而有的随温度增高而不变化。

附：

①半导体材料的导电性受温度、光照、掺入微量杂质影响.

②大多数金属在温度降到某一数值时，都会出现电阻突然为的现象，这个现象叫做超导，共温度称为超导转变温度（或临界温度）零。

③

（只适用于纯电阻电路）。

④EI= U路I+ U内I,，U路I 叫做外电路的消耗功率或者电源输出功率, U内I 叫做内电路的发热功率

U路=E—Ir（适用于一切电路），EI叫做电源功率或者电路总功率。

※注意：

①当电源两端短路时，R外=0，此时路端电压为零。

②路端电压与电流的图象：

（2）电功和电功率

电功率单位：瓦特w, 电功单位：J 常用单位：kwh千瓦时又称度1kwh = 3.6×106J。

①W=UIt（适用于一切电路），

（适用于纯电阻电路）。

②

（适用于一切电路），

（只适用于纯电阻电路）。

③焦耳定律：

（适用于一切电路），

（只适用于纯电阻电路电功等于电热），

W总=W机+W热=UIt=W机=UIt （适用于非纯电阻电路）。

④热功率P=（适用于一切电路），

P=UI=P热+P机=I2R+P机（适用于非纯电阻电路）。

※注意：

①电动机在正常工作的情况下，W总=W机+W热 而在电动机被卡住的情况下，W总= W热等效于纯电阻电路，电动机在因电压不足而不能转时，也同样可等效纯电阻电路，亦可用欧姆定律。

②在纯电路电路中，电路上消耗的总功率等于各个电阻上消耗的功率之和（无论是串联，还是并联）。

③电源输出功率，当R外= r 时，此时电源输出功率为最大。

④关于并联电路的最大电阻电路问题。

⑤串联，并联，混联特点是：其中任何一个阻值增大，则总电阻增大。

（3）伏安法测电阻

①伏安法测电阻原理：部份电路的欧姆定律。

②伏安法测电阻的两种接法。

电流表外接法：在电压表的内阻远远大于R时，使用（此时I0≈0）。

电流表内接法：在电流表的内阻远远小于R时，使用（此时V0≈0）。

磁场

1. 磁场、磁感线

（1）磁场的产生.：

磁极

磁场

磁极；

磁极

磁场

电流；

电流

磁场

电流。

（2）磁场的作用：

①磁场法对放入其中的磁极有力的作用（同各磁极互相排斥，异各磁极互相吸引）。

②磁场对放入其中的通电导线亦有力的作用，相向电流，相互吸引，异向电流互相排斥。

（3）磁场的方向性，在磁场中的任一点，小磁针北极受力的方向，亦即小磁针静止时北极所指的方向，就是那一点的磁场方向（两处有着重点符号文字等价）。

（4）磁感线：假想的一族曲线，在磁体外部从北极出发同到南极在内部从南极到北极→闭合的曲线（电场线是非闭合曲线，其相同点都是不相交的曲线）。但是磁感线从磁体N极出发，终止于磁体S极是错误的，那是因为磁感线是回到S极. 此外，通电螺线管内部的磁场是匀强磁场。

（5）地磁场：地球本身就是一个磁场，是地球北极是地磁场的南极，地球南极是地磁场的北极，两极的磁感线是垂直地球两极. 在赤道，磁感线是与地球表面平行的。

2.安培力、洛伦磁力

（1）①安培力：通电导线在磁场中受到磁场对它的安培力。

②F安=IBL（L为有效长度，L平行于B时，F安为0，L垂直于B时，F安为最大）。

※注意：

用B= F/IL来测量B=F安/IL,非匀强磁场时需要L足够短。

③B叫磁感应强度，是描述磁场自身的物理量，用它可表示磁场强弱单位是特斯拉，简称特，符号T。

④磁感应强度的方向某点磁场的方向为该点磁感应强度的方向（B为矢量）。

⑤安培力的方向总是垂直于磁感线和通电导线所在的平面。

（2）①洛伦磁力：磁场对运动电荷能够有洛伦磁力。

②F洛 = qvB(v为有效速度，v0平行于B时，F洛 = 0，v0垂直于 B时，F洛为最大)。

③F洛与v有瞬时对应关系，即v瞬对应瞬时洛伦磁力。

④洛伦磁力对运动电荷不做功（f洛垂直于v与B确定的平面，故f⊥v由微元法知Wf=0）。

⑤安培力不同于洛伦磁力，安培力可以做功。（若电荷沿等势面移动，安培力不做功）

※注意：

F洛 = qVB可由F安 = (nqSv)LB是nLS个运动电荷所受的合力。

3. 电荷在洛伦磁力作用下的圆周运动：

qVB = mv2 / r

而

由此可见，荷质比相同的粒子以相同速度进入同一磁场，其轨道半径相同；带电量相同的粒子以相同的动量进入同一磁场，其轨道半径相同，荷质比相同的粒子，进入同一磁场，其周期相同。

※注意：

①电场或磁场都会使运动带电粒子发生偏转。

②利用质谱仪对某种元素进行测量，可以准确测出各种同位素的原子量。

电磁感应

1. 磁通量、电磁感应、感应电流

（1）磁通量：φ= BS（B为匀强磁场，S为有效面积）。

①是标量，但有正负（不表大小）+表示给定的一个平面来讲，是穿入（穿出）比如穿过某面的磁通量是φ，将面转过180°穿过该面的磁通量为 -φ。

②磁通量单位是韦，单位Wb。

③∆φ=φ末-φ初特别地当磁感应强度反向时：∆φ=-φ-φ=-2φ。

④产生感应电流图象：（互余关系）

（2）感应电流

产生感应电流的条件是：一是电路闭合，二是穿过闭合电路的磁通量有变化。

（3）法拉第电磁感应定律：

或E=BLv（L为有效长度—垂直于磁场的长度，v为有效速度—垂直于磁场的切割速度→可归纳为三垂线- B、L、v三者相互垂直）。

①对于上式，常用

计算一般时间E感的平均值，而E=BLV常用于计算瞬时电动势。

②产生感应电动势不同于感应电流，其电路是否闭合对是否产生感应电动势没有影响.

（4）楞次定律：感应电流产生的磁场总是要阻碍引起感应应电流的磁通量的变化，可归纳为是增加的，B感与B原反向；是减小的，B感与B原同向。

②I感的方向是内电路的方向→常用判断感应电动势的正负极，但要得注意的是电源内部的电势高低，是由低电势（负极）流向高电势（正极）。

2. 自感

（1）自感现象属于电磁感应现象，它是由于通电线圈中自身电流变化而引起的电磁感应现象。

（2）作用：阻碍原电流的增加，起延迟时间的作用。

（3）I自的方向：I原是增加的，I自的方向与I原相反；I原是减小的，I自的方向与I原方向相同。

（4）

（L为自感系数，描述线圈产生自感电动势大小本领的物理量其单位为享，用H表示

它的大小是由线圈本身决定）。

交变电流

1. 直流电，交流电

（1）直流电（DC）：电流方向不随时间变化的电流。

（2）交流电（AC）：电流方向随时间变化的电流。

2. 发电机原理：

电磁感应原理E =nBωSSinωt（从与中性面垂直的时刻开始计时）若是从与中性面垂直位置开始计时，则

附：

①中性面（B⊥S的位置）有φ为max等于BS；E=0V；每经过一次中性面，电流改变一次，对于一个周期，则电流改变两次。

②S与中性面垂直有φ＝0，E=BSω，

为max.。（φ＝BSωcosωt不乘以n，E＝nBSωsinωt乘以n）。

3. 表征交变电流的物理量

最大值、有效值、平均值—根据电流热效应的定义，相同电阻，相等时间，产生相等的热量；I、V表就是该交流电的有效值，铭牌A、V表读数都是有效值，一般来说，最大值E=NBSω；而平均值，则是

当计算通过导体的电量时，用平均值。

※注意：

对于正弦或余弦交流电有如下关系：

4. 变压器、改变交流电压的设备。

（1）原理：电磁感应中的互感现象.

（2）匝数与电压的关系：

由于

得

（绝大部份磁通量通过铁芯）

※注意：

在多级线圈中也是成立的。

（3）匝数与电流的关系：I1/I2=n1/n2 【由P1=P2（由P2决定P1）得 U1I1=U2I2。】。

※注意：

①对于多级线圈则n1I1=n2I2+n3I3（同理是由P1=P2+P3推得）。

②变压器的高压线圈匝数多而通过的电流小，可用较细的导线绕制（考通常较长导线，虑经济因素），低压线圈匝数少，而通过电流大，应用较粗的导线绕制（通常较短，考虑电压损失的问题）。

（4）电能输送示意图。

①

故增大即减小的P线，所以采用升压，再降压的方法来远程输电。

②增加负载指输出功率增大，R总是减小的。

电磁场与电磁波

1、电磁振荡—LC振荡电路（产生振荡电流的电路，也是理想电路，不考虑电流发热等）。

周期：

（从电容器开始放电作计时起点）。

※注意：

振荡电路是正弦式交流电。

2. 电磁场：变化的磁场产生电场，变化的电场产生磁场。

① 均匀变化的电场（磁场）产生稳定的磁场（电场）。

② 非均匀变化的电场（磁场）产生变化的磁场（电场）。

③ 周期性变化的电场（磁场）产生周期性变化的磁场（电场）。

3. 电磁波：电磁振荡由近及远传播形成电磁波。

（1）特点有：

①横波。

②传播不需要介质。

③任何频率的电磁波在真空中传播速度等于光速。

④波的一切特性（反射，衍射等）。

⑤

（2）形成电磁波的条件：

①足够高的振荡频率 。

②振荡电路中电场和磁场必须分散到可能大的空间，才能有效地把电磁场的能量传播出去。

（3）电磁波的产生：变化电场和变化磁场由近及远向周围空间传播开去，电磁场这样由近及远地传播，就形成电磁波。

光的传播

1. 光的直线传播：在同一均匀介质中，光是沿直线传播的。

2. （1）光的反射与折射。

①折射率：光从空气或真空中射入到某种介质内部时，入射角的正弦与折射角正弦的比值大小就叫做该种介质的折射率，

②在反射和折射现象中光路是可逆的。

※注意：

a. 当入射角为0°时，折射角为0°，这仍是折射现象.（同时也有沿入射光线反向的反射光线）。

b.如果玻璃被上下两边平行时，则入射光线与射出光线平行，且一定不会有全反射现象。【假若是则

当

也不会发生全反射】。

（2）发生全反射的条件：光从光密介质射入光疏介质， 入射角大于或等于临界角。【

C为临界角）】

※注意：

①临界角是指光线的入射角，当入射角达到临界角时，折射角是90°故入射角发生全反射，则入射角在

折射角在[0，90°]。

②大气中的海市蜃楼是全反射现象。

③横截面为等腰直角三角形的棱镜叫全反射棱镜。

④如果发生折射，则该处既有折射光线，又有反射光线，若重点讨论折射光线，则可不考虑反射光线；如果发生全反射，则光路满足反射定律，此处没有折射光线。

3.光的色散

①白光：由各种单色光组成的复色光。

②色散：复射光在介质中由于折射率不同而分解成单色光的现象。（在同一介质中由

得，红光的传播速度最快）

③红橙黄绿青蓝紫，折射率增加，频率增加波长减小。（简记为红光折射率小，因此由

得λ为最大，速度最大c=λf知f为最小）

※注意：

a. 光的颜色由频率决定

b.色散的常见事例：阻光通过三棱镜成的彩色条纹，雨过天晴，天空中的彩虹而阳光下肥皂膜上的彩色条纹是光的干射现象

光的波动性

1. 光的干涉。

（1）杨氏双缝干涉实验（必须是相干光源）。

①产生双缝干涉的条件：f1=f2，且振动情况完全相同。

②缝产生的光相当于光源的作用。

③产生亮暗条件是

（亮），

（暗）两条亮纹或暗纹之间的距离。

④

（2）薄膜干涉：两个相干光源是薄膜的两条反射光产生的现象。

①单色平行光照楔形薄膜时呈现明暗相间条纹。（因为d的不同造成

的不同，因此有此d可能就使∆χ为波长整数倍，有的d可能使为半波长奇数倍，而呈现明暗相间条纹）

②用复色光照射时，则出现彩色条纹。（用白光作光源时，由于不同色光波长不同，在某一厚度d处只能是某一种色光相强而成为这种色光的亮条纹，旁边另一厚度处只能是另一种色光强而成为另一色光的亮条纹，这样在不同厚度d处，为不同波长的色光的亮条纹，从而形成彩色条纹）

③增透膜是干涉的应用之一，由于增透只使两反射光相消，一定的d只能使一定的波长的光相消，我们常见的涂有增透膜的光学元件，是在自然光条件下增透，通常控制增透膜的厚度，使它对黄、绿光满足增透，而其他色光（红、橙、蓝、靛、紫）不能满足增透。因此从入射光方向看上去呈现其他色光形成的淡紫色。

④薄膜干涉应用之二是检查平面是否平整。

2. 光的衍射—单缝衍射实验

①条纹间距不等。

②对孔的条纹最亮，朝两走依次变窄变暗。

③d小于或接近λ，衍射现象明显。这种衍射花样的明暗条纹的出现是光干涉的结果。（衍射只能绕过障碍物继续传播而已，而明暗的条纹则说明一些地方光的波动增强，一些地方光的波动减弱）

※注意：

a.光波衍射中有干涉；干涉中有衍射。

b.泊松亮斑是光的衍射形成的。

c.光的干涉和光的衍射都表明光具有波动性。（当赫兹发现电磁波的速度与光速几乎相等时，才提出光是一种电磁波）

3. 光的电磁说

（1）红外线。

①产生：

a.一切物体都在向外辐射能量。（例如：红外线夜视仪）

b. 温度越高，辐射红外线本领越强。

②作用：

a. 最显著作用是热作用（红外线取暖炉）。

b. 遥感技术。

※注意：

红外线比红光波长更长，不能引起视觉的光。

（2）紫外线：

①产生高温物体向外辐射。

②作用：

a.最显著作用是生物化学作用，易使蛋白质变性。

b.荧光效应。

（3）X射线（伦琴射线）. 最显著作用是穿透本领强。

※注意：

高速电子流时到任何固体上，都会产生X射线，而光电效应是吸收光子放出光电子。

（4）电磁波谱：

①电磁波由大到小，波长由大到小（即频率由小到大）依次为无限电波，红外线、可见光、紫外线、琴伦射线、γ射线。

②产生机理：无线电波，微波都是振荡电路中自由电子的周期性运动产生的，红外线，可见光，紫外线用原子外层电子受激发后产生，琴伦射线为原子内层电子受激发后产生，射线为原子核受激发后产生。

4. 光的偏振：光的偏振现象揭示了光波是横波。

自然光：光振动沿各个方向均匀分布。

偏振光：光振动沿特定方向。

要观察光的偏振现象，首先要将自然光转化为偏振光.光的偏振，首先要将自然光通过偏振片转化为偏振光，所以自然光一定能透过第一偏振片，当偏振光的振动方向与偏振片的。

5. 激光：

①激光是一种人工产生的相干光。

②激光的平行度非常好。

③激光的亮度高。

※注意：

激光只是某种特定波长的光，而白炽灯光是有一切波长的光。

量子论初步

1. 光电效应、光子。

（1）光电效应：某种金属在某种频率光照射下，自由电子吸收能量摆脱原子核束缚，飞出金属表面的现象。

①对任何一种金属都有一个极限频率（f0），如果入射光的频率fA＜fB，则无论光多强，照射时间变长，都不能发生光电效应。

②电子离开金属表面的最大初动能是与入射光频率有关与入射光强度无关。

③入射光照射到金属表面时光电子飞出其表面的时间t＜10-9s，即光照停止，光电子的发射亦立即停止。

④当入射光频率一定时，飞出金属表面的电子个数随着入射光强度的增加而增加。（由hv=Ek+W，吸收一个光子，发出一个光电子，而单位时间的光子数与光的强度成正比，那么单位时间发出的光电子数也就与光的强度成正比）

※注意：

光电效应与电磁波动理论的矛盾有：

a.光子能量与频率有关，与振幅无关。

b.电子吸收光子的能量瞬间完成，不需要时间积累。（由hv=Ek+W，hv是一个光子的能量，电子吸收这份能量后，使自己的能量达到逸出金属所需的能量，不需要时间的积累，即光电子的发射是瞬时的）

（2）光子说：普朗克提出电磁波动的能量是不连续的，爱因斯坦提出在空间传播的光也不是不连续的，而是一份一份的，每一份叫做一个光量子，简称光子，有表光的频率为普朗克常量，其值为6.63×10-34J/s）。

（3）光电效应方程

①逸出功：使电子脱离某种金属所做功的最小值w=hv0，这量的即γ0为极限频率。

②光电效应方程Ekmax=hv-Wmax（逸出功）。

※注意：

a.光电子的最大初动能与入射光的强度无关，只随入射光的频率的增大而增大。

b. 光电效应方程是对大量光电子来讲，如果fa＞fb，则对某些光电子可能最大初动能相同，也有些大于或者小于对大量来讲，Eka＞Ekb。

2. 光的波粒二象性：

光是一种波，同时也是一种粒子，个别光子表现出粒子性，大量光子表现出波动性.因此光波又可叫做概率波. 如单个光子通过双缝后的落点无法预测，但大量光子的行为（通过双缝后）产生干涉条纹，明纹处光子到达的机会大，暗纹处光子到达的机会小。

①波动性是光子本身的一种属性，故光在本质上是一种高频率的电磁波。

②光的反射，折射、干涉、衍射等现象说明光具有波动性；光电效应现象则说明光具有粒子性.

③频率越低，波动性就越突出，粒子性就越弱；频率越高，粒子性就越突出，波动性就越弱.光的电磁说与光子说并不是互相对立的，而是相互统一的.光子的能量与其对应的频率v成正比（E=hv），其中频率v是波动性的特征物理量。

3. 能级：

电子在各个定态时，能量的值称为能级，其值等于电子的动能和电势能之和（基态能量最低的状态）和激发态（其它状态）统称为定态。

①原子能量的量子化：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，电子虽然做加速运动，但不向外辐射能量.这些状态叫做定态。

②原子能级的跃迁：原子从一种定态（设能量为E2）跃迁到另一种定态（设能量为时，要辐射或吸收一定频率的光子，光子的能量等于这两个定态的能量差。光电效应方程：

a. 轨道能量与半径的关系：

（式中n称为量子数，表示第n条可能轨道）

b. 原子对光子的吸收的选择性（从低能级到高能级）电离之前，满足的光子才能被吸收；E1=13.6eV，E2=13.7eV只能吸收E1不能吸收E2电离之后，电子跑到无穷远处，例如：E1=13.6eV，E2=13.7eV都可以吸收，但E2剩0.1ev作为其动能。（原子丢失电子的过程叫电离）

③电子动能与电势能的关系：电子绕核做圆周运动，是库仑力提供向心力，即

电子的动能

即随r的减小而增大。

④原子光谱（又叫线状光谱）：对不同元素，原子结构不同，可能能量状态不同，各能级可能能级差不同，则各种元素的原子发光谱线位置不相同，因此原子光谱可以反映出原子结构特征.从而鉴别物质中所含有的元素。

原子物理

1.粒子散射实验

用射线照射金箔，一些α粒子穿过金箔后改变了原来的运动方向，这个现象叫做α粒子散射。实验结果是绝大多数α粒子穿过金箔后基本上仍沿原来的方向前进，但是有少数α粒子发生了较大的偏转，即少数偏角超过90°，极个别偏转角几乎达180°。

2.（1）原子的核式结构模型：原子的中心由一个很小的核，叫原子核，原子核集中了原字的全部正电荷和几乎全部质量，带负电的电子在核外的空间运动。

（2）原子核的组成：原子核由质子和中子组成.原子的核式结构的研究表明，原子的直径为10-10m数量级，原子核的直径为10-15m数量级，两者差105数量级。由于质子和中子是组成原子核的基本粒子，即把质子和中子统称为核子。由于质子和中子的质量几乎相等，因而原子核的质量由核子数决定，即原子核的质量数等于原子核的核子数。

（3）原子核的质子数决定了核外电子数，也决定了电子在核外的分布情况，进而决定了这种元素的化学性质。因而同位素具有相同的化学性质，并且每一种元素都有放射性元素，即通过人工合成的方法。

3.天然放射现象：

所有原子序数大于或等于83的元素，都能自发地放出射线（也就说它具有放射性）.对射线的研究发现有三种射线：α射线、β射线、γ射线。

①射线是粒子流，是氦核，它带有两个单位的正电荷，4个单位的核子.速度高达光速的1/10。它电离本领很强，贯穿物质的本领弱。

②射线是高速电子流，粒子带一个单位的负电荷，质量数为0，它的速度接近光速，它电离本领较弱，贯穿物质本领较强。

③射线是一种频率很高的电磁波.它电离本领很弱，贯穿物质的本领很强。

※注意：

天然放射现象揭示了原子核内部还有复杂结构.因为这三种射线都不可能来源于原子核外部，只可能来源于原子核内部.α粒子带正电，核外没有带正电的粒子；虽然β粒子带负电，但速度之大是核外不可能存在的；γ光子的能量E=hγ，核外能级的跃迁达不到这种能量值。

4. （1）衰变：原子核放出α粒子或β粒子后，变成新的原子核. 原子核衰变满足的规律：核电荷数守恒；质量数（核子数）守恒（不是质量守恒，但也不否认质量守恒）。

①α衰变方程

②β衰变方程

③γ射线是伴随α衰变或者隐变通时而产生的。

（2）半衰期：放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间。不同的放射性元素半衰期不同，甚至差别非常大。它是描述放射性元素衰变快慢的物理量。

a.

n为总时间t/τ（τ为半衰期）。

b. 某种元素的半衰期与它所在的状态，即游离态还是化学态无关。

（3）核反应：原子核在其他粒子的轰击下产生新原子核的过程。

①核反应方程：

方程两边a+c=E+G；b+d=F+H。

a. 质子的发现：用α粒子轰击氮，

b. 电子的发现：用α粒子轰击铍，

ⅲ. 正电子的发现：

而来，原子核中是没有电子和正电子的，因此只有生成电子和正电子的核反应才会有质子衰变中子或中子衰变质子）。

②核能：核反应过程释放出来的能量. 根据爱因斯坦质能方程E=mc2，一个核反应要释放出核能，这个核反应要发生质量亏损，即参与反应的粒子，反应前的总质量要大于反应所得到的所有粒子的总质量m，即∆m=m0-m释放的能量∆E=∆mc2当质量单位是kg时，E的单位是J，当质量单位是μ，即1μ释放的能量相当于931.5Mev=931.5·106ev，故有∆E=∆m·931.5MeV（∆m单位为μ）。

③核力：当r＜10-15m时，核子间相互作用力起作用。

※注意：

a.太阳向外辐射大量的能量是靠太阳内部进行的热核反应产生的。

b. 热核反应：聚变反应又叫热核反应。

（4）轻核聚变与重核裂变的区别。

①重核的裂变是重核裂变成几个中等质量的原子核，放出能量；聚变是几个轻核聚变（结合）成一个质量较大的原子核，放出巨大的能量。

②放出能量的大小不同：重核裂变时，平均每个核子释放的能量约为1MeV左右，而轻核的聚变，平均每个核子释放出3 MeV以上的能量. 相同质量的核燃料，热核反应比裂变反应释放的能量大得多。

③裂变反应速度可以比较容易地进行人工控制，因此现在国际上的核电站都是利用裂变放出能量。

※注意：

无论是裂变还是衰变，都是放出核能的反应。