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冲量
物体所受外力和外力作用时间的乘积;矢量;过程量;I=Ft;单位是N·s。
动量
物体的质量与速度的乘积;矢量;状态量;p=mv;单位是kg·m/s;1kg·m/s=1N·s。
动量守恒定律
一个系统不受外力或者所受外力之和为零,这个系统的总动量保持不变。
(内力:系统内物体之间的相互作用;外力:系统外物体对系统内物体的作用力)
动量守恒定律成立的条件
①系统不受外力或者所受外力的矢量和为零;②内力远大于外力;
③如果在某一方向上合外力为零,那么在该方向上系统的动量守恒。
动量定理
物体所受合外力的冲量等于动量的变化;I=mv-mv。
反冲:在系统内力作用下,系统内一部分物体向某方向发生动量变化时,系统内其余部分物体向相反的方向发生动量变化;系统动量守恒。
碰撞
物体间相互作用持续时间很短,而物体间相互作用力很大;系统动量守恒。
弹性碰撞
如果碰撞过程中系统的动能损失很小,可以略去不计,这种碰撞叫做弹性碰撞。
物体m1以速度v0与静止的物体m2发生弹性碰撞,碰撞后两物体的速度分别为
非弹性碰撞
碰撞过程中需要计算损失的动能的碰撞;如果两物体碰撞后黏合在一起,这种碰撞损失的动能最多,叫做完全非弹性碰撞。
第二章波粒二象性
热辐射
一切物体都在辐射电磁波,这种辐射与物体的温度有关,所以叫做热辐射。
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,这种物质就是绝对黑体,简称黑体。
黑体辐射
黑体辐射的电磁波的强度按波长分布,只与黑体的温度有关。
黑体辐射规律
一方面随着温度升高各种波长的辐射强度都有增加,另一方面,辐射强度的极大值向波长较短的方向移动。
能量子
普朗克认为振动着的带电粒子的能量只能是某一最小能量的整数倍,这个不可再分的最小能量值叫做能量子;并且=h,是电磁波的频率,h为普朗克常量,h=
J·s;光子的能量为h。
光电效应
照射到金属表面的光使金属中的电子从表面逸出的现象;逸出的电子称为光电子;
电子脱离某种金属克服阻力所做功的最小值叫逸出功;
光电子的最大初动能E=h-W;(爱因斯坦光电效应方程)
每种金属都有发生光电效应的极限频率和相应的波长;光电子的最大初动能随入射光频率的增大而增大。
光的散射
光在介质中与物质微粒相互作用,因而传播方向发生改变的现象。
康普顿效应
在研究电子对X射线的散射时发现有些散射波的波长比入射波的波长略大,康普顿认为这是因为光子不仅有能量,还有动量;说明了光具有粒子性。
X光的产生
电热丝被普通的电源加热放出电子,电子被高压电源的电场加速,打到阳极上,可激发金属的原子核内层电子到激发态,激发态不稳定,电子会自动跃迁到基态,此时发出X光。
光子的动量
由于光子的能量是h,由相对论知E=mc,因此m=,动量p==。
式中C是光在真空中的传播速度,取C=×108m/s
光的波粒二象性
光的波动性和粒子性是光在不同条件下的具体表现,具有统一性;光子数量少时,粒子性强,数量多时,波动性强;频率高粒子性强,波长大波动性强。
物质波
也叫德布罗意波;任何一个运动的物体都有一种波与之对应,其波长=;宏观物体也存在波动性,波长很小。
概率波
光子在空间出现的可能性大小可以用波动规律来描述;概率大的地方到达的光子就多,反之则少;光波实质上是一种概率波。
不确定关系
也称作海森伯测不准原理;以x表示粒子位置的不确定量,以p表示粒子在x方向上动量的不确定量,那么xp。
第三章原子物理
电子的发现
1897年,英国物理学家汤姆生发现了电子,并提出了原子的枣糕式模型。
粒子散射实验
1909—1911年,英国物理学家卢瑟福用粒子轰击金箔,发现绝大多数粒子穿过金箔后基本上按原来的方向前进,少数粒子发生了大角度偏转;提出了核式结构模型。
玻尔原子理论的三条假说
原子能量的量子化假说,即原子只能处于一系列不连续的能量状态中,一种能量值对应一种状态,这些状态叫做定态;
原子能级的跃迁假说,即原子从一种定态跃迁到另一种定态时,原子辐射或者吸收一定频率的光子,光子的能量差由这两种定态的能量差决定,h=E-E;
原子中电子运动轨道量子化假说,即原子的不同能量状态对应于电子的不同运行轨道,电子可能的运动轨道是不连续的。
能级
在玻尔模型中,原子的可能状态是不连续的,因此各状态对应的能量也是不连续的,这些能量值叫做能级;各状态的标号1、2、3……叫做量子数,通常用n表示;能量最低的状态叫做基态,其他状态叫做激发态;基态和激发态的能量分别用E、E、E……表示。
氢原子能级
E=-,E=-,E=-;满足E=E(n=1,2,3,…)。
原子跃迁
只发出或吸收特定频率的光;可能直接跃迁或间接跃迁,两种情况辐射或吸收的光子的频率不同;一群处于n=k能级的氢原子向基态或较低激发态跃迁时,可能产生的光谱线条数N=。
电离
若想把处于某一定态上的原子的电子电离出去,就需要给原子一定的能量;,,入射光的能量越大,原子电离后产生的自由电子的动能越大。
电子云
玻尔模型引入了量子化观点,但不完善;在量子力学中,核外电子并没有确定的轨道,玻尔的电子轨道只不过是电子出现概率较大的地方;把电子的概率分布用图像表示时,用小黑点的稠密程度代表概率的大小,其结果如同电子在原子核周围形成云雾,称为“电子云”。
原子核
由质子和中子组成;质子数决定元素的化学性质;同种元素的质子数和核外电子数相同,但中子数可以不同。
同位素
具有相同质子数、不同中子数的原子互称同位素;氕(H)、氘(H)、氚(H)是氢的三种同位素。
原子核的衰变
天然放射现象说明原子核具有复杂的结构,原子核放出粒子或粒子,放出后就变成新的原子核,这种变化称为原子核的衰变;原子核衰变前后的电荷数和质量数都守恒。
衰变
XY+He;UTh+He。
衰变
XY+e;ThPa+e。
衰变
伴随着衰变和衰变同时发生;放出光子流;不改变原子核的质量数和电荷数;实质是当放射性物质发生衰变和衰变时,产生的某些新核由于具有过多的能量而处于高能级,在向低能级跃迁的过程中放出射线。
半衰期
放射性元素的原子核有半数发生衰变所用的时间;大量原子核衰变遵循的规律;用符号表示;大小由放射性元素的原子核内部的本身因素决定,跟原子所处的物理状态和化学状态无关。
核反应规律
遵循质量数守恒而不是质量守恒,核反应中一般会有质量亏损,从而释放出核能,而原子核分解成质子和中子时要吸收一定的能量;这两种过程都遵循爱因斯坦质能方程。
原子核的人工转变
1919年卢瑟福发现质子:
N+HeO+H
1932年查德威克发现了中子:
Be+HeC+n
1934年约里奥·居里夫妇发现正电子:
Al+HeP+n,PSi+e
重核裂变
重核俘获一个中子后分裂成几个中等质量核的反应过程;核反应堆原理。
链式反应
重核裂变时放出几个中子,再引起其它重核裂变而使裂变反应不断自动进行下去;***原理;为使裂变的链式反应容易发生,最好用铀235。
轻核聚变
把轻核结合成质量较大的核释放出核能的反应;又称热核反应;与重核裂变相比释放的核能更多;宇宙中普遍存在;氢弹爆炸原理;除氢弹外,人类无法控制热核反应。
放射性的防护
要防止放射线对人类和自然的破坏,生活中要有防护放射性物质的意识,尽可能远离放射源。