1、 - 1 - 江苏省江都中学 2016 届高考物理考前指导 （ 二 ）选修模块 选修 3-4 需要记的内容 一 、受迫振动和共振 ：物体在驱动力（周期性外力）作用下的振动叫受迫振动，做受迫振动的其振动频率总等于驱动力的频率， 与物体的固有频率无关 。当驱动力的频率跟物体的固有频率相等时，受迫振幅的振幅最大，这种现象叫共振。 二 、波长、波速和频率（周期）的关系： v = f = T三 、波的反射和折射 波的干涉和衍射 1、在波的反射中，反射角等于折射角；在波的折射中， 2121sinsin vv 。 2、 产生干涉的必要条件是：两列波源的频率必须相同，干涉区域内某点是振动最强点还是振动最弱点的
2、充要条件： 最强：该点到两个波源的路程之差是波长的整数倍，即 =n 最弱：该点到两个波源的路程之差是半波长的奇数倍，即 122 n 根据以上分析，在稳定的干涉区域内，振动加强点始终加强；振动减弱点始终减弱。 3、 波绕过障碍物的现象叫做波的衍射，能够发生明显的衍射现象的条件是：障碍物或孔的尺寸比波长小，或者跟波长相差不多。 四 、多普勒效应： 当波源或者观测者相对 于介质运动时，观测者会发现波的频率发生了变化，这种现象叫多普勒效应。当波源与观察者相互靠近时，观察者“感觉”到的频率变大。 当波源与观察者相互远离时，观察者“感觉”到的频率变小。 五、电磁波 电磁波的传播 1、 麦克斯韦 电磁场 理
3、论 （ 1888 年赫兹用实验证明其理论是正确的） (1)变化的磁场能够在周围空间 _，变化的电场能够在周围空间 _。 (2)均匀变化的磁场产生 _的电场，均匀变化的电场产生 _的磁场 (3)振荡的 (即周期性变化的 )磁场产生同频率的振 荡电场，振荡的电场产生同频率的振荡磁场 2、 电磁场 变化电场在周围空间产生磁场，变化磁场在周围空 间产生电场，变化的电场和磁场成为一个完整的整体，这就是 _ 3、 电磁波 (1)定义：交替产生的振荡电场和振荡磁场向周围空间的传播形成电磁波 (2)特点： 电磁波是 _波在电磁波中，每处的电场强度和磁感强度的方向总是_，且与电磁波的传播方向 _ 电磁波的传播
4、_需要介质，波速取决于 _，任何频率的电磁波在 真空- 2 - 中的传播速度都等于 _ 电磁波的传播速度等于 _的乘积，即 _。 (3)电磁波 与机械波的关系 机械波在介质中的传播速度由介质决定，与机械波的频率无关电磁波在介质中的传播速度不仅取决于介质，还与电磁波的频率有关，频率 _，传播速度越小 电磁波本身是物质，所以电磁波的传播不像机械波需要别的物质作为介质机械波 _能在真空中传播，而电磁波 _真空中传播 六、 电磁振荡，电磁波的发 射和接收 1、 无线电波的发射 (1)要向外发射无线电波，振荡电路必须具有如下特点： 第一，要有足够高的频率； 第二，采用开放电路，使电场和磁场分散到尽可能大
5、的空间 (2)利用无线电波传递信号，要求发射的无线电波随信号而改变使无线电波随各种信号 而改变叫 _常用的调制方法有 _和 _两种使高频振荡的振幅随信号而改变叫 _，经过调幅以后发射出去的无线电波叫 _使高频振荡的频率随信号而改变叫 _，经过调频 以 后 发 射 出 去 的 无 线 电 波 叫 _ 在 无 线 电 波 的 发 送 中 必须有_ 2、 无线电波的接收 (1)当接收电路的固有频率跟接收到的无线电波的频率 _时，激起的振荡电流最强，这就是_现象 (2)使接收电路产生电谐振的过程叫做 _能够调谐的接收电路叫做调谐电路，收音机的调谐电路，是通过调 节 _来改变电路的频率而实现调谐的 (3
6、)从经过调制的高频振荡中 “检 ”出调制信号的过程，叫做 _检波是调制的逆过程，也叫 _ (4)简单收音机通常包括调谐、高频放大、检波、低频放大四个主要部分 七、 电磁波谱及其应用 1、 电磁波谱 (1)光是一种电磁波，电磁波的速度和它的传播速度相同，在传播过程中可不需要介质，都具有波动的共性如干涉 、 _、 _。 它又是横波 (2)电磁波谱 种类 无线电波 红外线 可见光 紫外线 伦琴射线 射线 频率 产生机理 特性 波动性强 能使人类产 生视觉 化学作用、荧光作用、杀伤作用 穿透作用强 用途 通讯、广播、 导航等 加热、烘干、 医疗 、导向、 红外摄影、遥测遥感 照明、照相、 加热等 感光
7、技术、日光灯、黑光 灯、杀菌消毒、医疗等 工业探伤、 医学透视治 疗等 工业探伤、 医用治疗等 2、应用 (1)电视 - 3 - 在电视发射端，摄取景物并将景物反射的 _转换为 _的过程叫摄像，这个过程是由摄像管来完成的 在电视接收端，将 _还原成像的过程，由电视接收机的显像管来完成伴音信号经检波电路取出后，送到扬声器，扬声器便伴随电视屏幕上的景像发出声音 来 (2)雷达 雷达是利用无线电波来测定物体位置的无线电设备 当雷达向目标发射无线电波时，在指示器的荧光屏上呈现 出一个尖形波；在收到反射回来的无线电波时 .在荧光屏上呈现出二个尖 形波根据两个波的距离，可直接从荧光屏上的刻度读出障碍物的距
8、离。 八、光的全反射 光导纤维 1、 全反射：当光线从光密介质射到光疏介质的界面上时，若入射角大于临界角，则折射光线消失，只产生反射的现象叫全反射产生全反射的条件是： 光从光密介质射向光疏介质； 入射角大于 或等于 临界角 （ cvnC 1sin ）； 两条件必须同时存在，才发生全反射。 2、光导纤维：内层为 光密介质 ， 外层为 光疏介质 。 九、 光的干涉、衍射、和偏振 1、光的干涉 （ 1） 现象：符合一定条件的相干光在相遇的区域出现了稳定相间的加强区域和减弱区域 （ 2）光发生干涉的 条件： _。 （ 3） 双缝干涉： (1801 年，英国的托马斯 杨在实验室里观察到光的干涉现象 )
9、推导：如图所示，若 S1 、 S2 光振动情况完全相同，则符合_时，出现 亮条纹 (n=0， 1， 2， 3) 符合 _时，出现 暗条纹 (n=0， l， 2， 3， ) 相邻 亮条纹 （或相邻 暗条纹 ）之间的间距（相邻 亮条纹中央间距，相邻暗条纹中央间距 )为 _。 图象特点：中央为 _，两边 _间 距对称分布明暗相间条纹 红光明、暗条纹宽度最宽，紫光明、暗条纹宽度最窄 白光干涉图象中央明条纹 的最 外侧为红色 （ 4） 薄膜干涉： 相干光源的由来：利用薄膜 (如肥皂液膜 )_的反射 光束相遇而形成干涉现象 图象特点：同一条亮 (或暗 )条纹上所对应薄膜厚度 _ 单色光在肥皂膜上 (上薄下
10、厚 )形成水平状明暗相间条纹 (白光入射形成彩色条纹 ) 应用： _、 _。 2、光的衍射 （ 1） 现象：光偏离直线传播绕过障碍物 进入阴影区域里的 现象 （ 2） 产生条件： _ 由于可见光波波长较小，所以光的衍射需在特定的条件下才能被明显观察到 （ 3） 单 缝衍射： 图象特点：中央 条纹 _，两侧 为 _间隔的明暗相间的条纹 (白光入射为彩色条纹 ) 应用：用衍射光栅测定光波波长 （ 4） 例子 ： 1818 年法国物理学家 菲涅耳 提出光的波动理论；数学家 泊松 推算出在圆板阴影的中心应有一个亮斑（即著名的 泊松亮斑 ），后被实验证实，即说明泊松亮斑是由 光的衍射 形成。 ） 3、光
11、的偏振 - 4 - （ 1） 光是横波 ， 是电磁波，场强 E 和磁感 强度 B 的振动方向 均与波 传播的方向 垂直所以光有偏振现象 （ 2） 自然光：在光波传播方向垂直的平面内光振动 (指 E 的振动 )沿各个方向振动强度都 _的光如由太阳、电灯等普通光源发出的光 （ 3） 偏振光：在光波传播 方向 的垂直平面内，只有沿着 _振动的光如自然光经一偏振片作用后的光，再如自然光射到两介质分界面时同时发生反射和折射 (反射角和折射角和为 900 时 )，反射光线和折射光线是光振动方向 互相 垂直的偏振光 （ 4） 应用：利用偏振滤光片摄影、观看立体电影等 十 、激光 的特性和应用 1 、 由来：
12、是一种人工产生的 _ 2、特点： _； _； _。 3、 广泛应用： 产生明显的干涉图象 (频率单一相干性好 ) 利用激光通过光导纤维实现通讯 (利用相于性好进行 “调制 ”) 激光雷达测距测速 (平行度好，结合多普勒效应 ) VCD、 CD 唱机，电脑光驱 (平行度好 ) 医学上 “激光刀 ”(光强度大 ) 受控核聚变 (光强大、能量集中 ) 十一、狭义相对论的基本假设 1、 一切 惯性系中，所有的物理规律都是相同的。 2、 光速不变原理： 在所有惯性系中，真空中的光速具有相同的量值 c。 十二、狭义相对论的几个重要结论 1、同时的相对性：两个时间是否同时因参考系的不同而不同 2、时空的相对
13、性： （ 1）时间间隔的相对性：两个事件之间的时间间隔在不同的参考系内观测是不同的。这种效应也称为“时间膨胀”或“钟慢效应”。 （ 2） 长度的相对性：物体相对观测者运动时，在运动方向上，观测者认为它们的长度要缩短，也称为“长度收缩”或“尺缩效应”。 3、相对质量：物体的质量会随着速度的增大而增大。 4、质 能方程： E = mc2 即一定的质量总是 与一定的能量对应 着 。 但 “ 质量不是能量、质量不可以转 变 为能量 ” 。 选修 3-5 需要记的内容 一、量子理论的建立 黑体和黑体辐射 1、量子理论的建立： 1900 年德国物理学家普朗克提出振动着的带电微粒的能量只能是某个最小能量值
14、的整数倍 ，这个不可在分的能量值 叫做能量子 = h 。 h 为普朗克常数（ 6.63- 5 - 10-34J.S） 2、黑体： 如果某种物体能够完全吸收入射的各种波长的电磁波而不发生反射，这种物体就是绝对黑体，简称黑 体。 3、黑体辐射： 黑体辐射的规律为：温度越高各种波长的辐射强度都增加，同时，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动。（ 普朗克的能量子 理论很好的解释了这一现象） 二、光电效应 光子说 光电效应方程 1、光电效应 （表明光子具有能量） （ 1） 光的电磁说使光的波动理论发展到相当完美的地步，但是它并不能解释光电效应的现象。在光（包括不可见光）的照射下从物体发射 出电子的现象叫
15、做光电效应，发射出来的电子叫光电子。（实验图在课 本 3-5 32 页 ） （ 2） 光电效应的研究结果： 新教材： 存在饱和电流，这表明入射光越强，单位时间内发射的光电子数越多。 存在遏止电压：cee euvm 21 截止频率：光电子的能量与入射光的频率有关，而与入射光的强弱无关，当入射光的频率低于截止频率时不能发生光电效应 效应具有 瞬时 性： 光电子的发射几乎是瞬时的，一般不超过 10-9s。 老教材： 任何一种金属，都有一个极限频率，入射光的频率必须大于这个极限频率，才能产生 光电效应；低于这个频率的光不能产生光电效应。 光电子的最大初动能与入射光的强度无关，只随着入射光频率的增大而增
16、大。 入射光照到金属上时，光电子的发射几乎是瞬时的，一般不超过 10-9s。 当入射光的频率大于极限频率时，光电流的强度与入射光的强度成正比。 （ 3） 光电管的玻璃泡的内半壁涂有碱金属作为阴极 K（与电源负极相连），是因为碱金属有较小的逸出功。 2、光子说： 光本身就是由一个个不可分割的能量子组成的，频率为 的光 的能量子为 h。这些能量子被成为光子。 3、光电效应 方程 ： EK = h - WO 同时， h 截止 = WO 三、康普顿效应（表明光子具有动量） 1、 1918-1922 年 康普顿（美）在研究石墨对 X 射线的散射时发现： 光子在介质中和物质微粒相互作用，可以使光的传播方向
17、发生改变，这种现象叫光的散射。 2、在光的散射过程中，有些散射光的波长比入射光的波长略大，这种现象叫康普顿效应。 3、光子的动量： P = h 四、光的波粒二象性 物质波 概率波 不确定关系 1、光的波粒二象性： 由于光既有波动性，又有粒子性，只能认为光具有波粒二象性。但不可把光当成宏观观念中的波，也不可把光当成宏观观念中的粒子。少量的光子表现出粒子性，大量光子运动表现为波动性 ；光在传播时显示波动性，与物质发生作用时，往往显示粒子性；频率小波长大的波动性显著，频率大波长小的粒子性显著。 2、物质波： 1924 年德布罗意（法）提出，实物粒子和光子一样具有波动性，任何一个运动着的物体都有一种与
18、之对应的波，波长ph，这种波叫物质波，也叫德布罗意波。 3、概率波：从光子的概念上看，光波是一种概率波。 - 6 - 4、不确定关系： 4hpx ， x 表示粒子位置的不确定量， p 表示粒子在 x 方向上的动量的不确定量， h 为普朗克常数。 五、原子核式模型机构 1、 1897 年汤姆孙（英） 发现了电子，提出原子的枣糕模型。 2、 1909 年起英国物理学家卢瑟福做了粒子轰击金箔的实验，即粒子散射实验（实验装置见 必修本 P257）得到出乎意料的结果：绝大多数粒子穿过金箔后仍沿原来的方向前进，少数粒子却发生了较大的偏转，并且有极少数粒子偏转角超过了 90，有的甚至被弹回，偏转角几乎达到
19、180。 3、 卢瑟福在 1911 年提出原子的核式结构学说：在原子的中心有一个很小的核 ，叫做原子核，原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里，带负电的电子在核外空间里绕着核旋转。 按照这个学说，可很好地解释粒子的散射实验结果 ， 粒子散射实验的数据还可以估计原子核的大小（ 数量级为 10-15m）。 六、氢原子的光谱 1、某种原子 的气体通电后可以发光并产生固定不变的光谱，这种光谱称为原子光谱。 2、氢原子的光谱是线状的，即辐射波长是分立的。 七、原子的能级 1、 卢瑟福的原子核式结构学说跟经典的电磁理论发生矛盾（ 矛盾为： a 原子是不稳定的 ； b 原子光谱是连续谱）， 1913
20、 年玻尔 （丹麦） 在其基础上，把普朗克的量子理论运用到原子系统上，提出玻尔理论。 2、 玻尔理论的假设： （ 1） 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，电子虽然绕核运动，但并不向外辐射能量，这些状态叫做定态。 氢原子的各个定态的能量值，叫做它的能级。原子处 于最低能级 时电子在离核最近的轨道上运动，这种定态叫做基态； 原子 处于较高能级 时电子在离核较远的轨道上运动的这些定态叫做激发态。 （ 2） 原子从一种定态（设能量为 En）跃迁到另一种定态（设能量为 Em）时，它辐射（或吸收）一定频率的光子，光子的能量由这两种定态的能量差决定，即 h = En Em， （
21、能级图见 3-5第 64 页 ） （ 3） 原子的不同能量状态跟电子沿不同的圆形轨道绕核运动相对应。原子的定态是不连续的，因此电子的可能轨道的分布也是不连续的。 3、 玻尔计算公式： rn =n2 r1 , En = 21nE(n=1,2,3 )r1 =0.5310-10 m , E1 = -13.6eV ,分别代表第一条（即离核最近的）可能轨道的半径和电子在这条轨道上运动时的能量。（选定离核无限远处的电势能为零，电子从离核无限远处移到任一轨道上，都是电场力做正功，电势能减少，所以在任一轨道上，电子的电势能都是负值，而且离核越近，电势能越小。） 八、原子核的组成 (核反应方程回归书本 ) 1
22、、 1919 年卢 瑟 福用 粒 子轰 击 氮原 子 核发 现 质子 即 氢原 子 核 。核 反 应方 程_ 2、 卢瑟福预想到原子内存在质量跟质子相等的不带电的中性粒子，即中子。 查德威克 经过研究，证明：用天然放射性元素钋放出的 射线 轰击铍时，会产生一种看不见的贯穿能力很强（ 10-20厘米的铅板）的不带电粒子，用其轰击石蜡时，竟能从石蜡中打出 质子 ，此贯穿能力极强的射线即为设想中的中子。核反应方程 _。 3、 质子和中子统称 核子 ，原子核的电荷数等于其 质子数 ，原子核的质量数等于其 质子数与中子- 7 - 数的和 。具有相同质子数的原子属于 同一种 元素；具有 相同的质子数和不同
23、的中子数 的原子互称同位素。 3、 天然放射现象 （ 1） 人类认识原子核的复杂结构和它的变化规律，是从天然放射现象开始的。 （ 2） 1896 年法国物理学家贝克勒耳发现放射性，在他的建议下，玛丽居里和皮埃尔居里经过研究发现了新元素钋和镭。 （ 3）用磁 场来研究放射线的性质（图见 3-5 第 74 页 ）： 射线带正电，偏转较小，粒子就是氦原子核，贯穿本领很小，电离作用很强，使底片感光作 用很强 。 射线带负电，偏转较大，是高速电子流，贯穿本领很强（几毫米的铝板），电离作用较弱 。 射线中电中性的，无偏转，是波长极短的 电磁波 ，贯穿本领最强（几厘米的铅板），电离作用很小。 九、原子核的衰
24、变 半衰期 1、 原子核由于放出某种粒子而转变为新核的变化 叫做原子核的衰变。在衰变中 电荷数和质量数都是守恒的。射线是伴随射线或射线产生的，没有单独的衰变。 衰变举例 衰变举例 2、 半衰期： 放射性元素的原子核有半数发生衰变需要的时间 。放射性元素衰变的快慢是由 核内部本身的因素 决定，与原子所处的物理状态或化学状态无关 ，它是对 大量原子 的统计规律。 N 剩 =N 原 Tt)21( m 剩 =m 原 Tt)21( 十、放射性的应用与防护 放射性同位素 1、 放射性同位素的应用： a 利用它的射线 （贯穿本领、电离作用、物理和化学效应） ； b 做示踪原 子。 2、 放射性同位素的 防护
25、：过量的射线对人体组织有破坏 作用，这些破坏往往是对细胞核的破坏，因此，在使用放射性同位素时，必须注意人身安全，同时要放射性物质对空气、水源等的破坏。 十一、核力与结合能 质量亏损 1、 由于核子间存在着强大的 核力 ，所以核子结合成原子核（例 _）或原子核分解为核子（例 _）时，都伴随着巨大的 能量 变化。 2、 我们把组成原子核的核子的质量与原子核的质量之差叫做核的质 量亏损 。 爱因斯坦 在相对论中得出物体的质量和能量间的关系式 _，就是著名的 质能联系方程 ，简称质能方程。 1u=_kg 相当于 _MeV （此结论在计算中可直接应用） 。 十二、原子核的人工转变 1、原子核在其他粒子的
26、轰击下产生新核的过程，称为核反应。 在 核反应 中 电荷数和质量数 都是守恒的 。 举例： （ 1）如知识八中 粒子轰击氮原子核发现 质子 （ 2） 1934 年， 约里奥居里和伊丽芙居里 夫妇在用粒子轰击铝箔时，除探测到预料中的中子外，还探测到了 正电子 。核反应方程 _, _这是第一次 用人工方法得到放射性同位素 。 十三、重核的裂变 轻核的聚变 1、 1938 年德国化学家 哈恩和斯特拉斯曼 发现重核裂变，即 一个重核在俘获一个中子后，分裂成几个中等质量的核的反应过程 ,这发现为 核能的利用 开辟了道路。铀核裂变的核反应方程- 8 - _。 2、 由 于中子的增殖使裂变反应能持续地进行的过程 称为链式反应。为使其容易发生，最好使用纯铀 235。因为原子核非常小，如果铀块的体积不够大，中子从铀块中通过时，可能还没有碰到铀核就跑到铀块外面去了，因此存在能够发生链式反应的铀块的最小体积，即 临界体积 。 发生链式反应的条件是裂变物的 体积大于临界体积，并有中子进入 。应用有 原子弹、核反应堆 。 3、 轻核结合成质量较大的核 叫聚变。（例： _）发生聚变的条件是： 超高温 （几百万度以上），因此聚变又叫 热核反应 。 太阳的能量产生于 热核反应 。可以用原子弹来引起热核反应。应用有 氢弹、可控热核反应 。
