高中物理知识点总结：几何光学、物理光学、原子物理考点例.pdf

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高中物理知识点总结：几何光学、物理光学、
原子物理考点例


夯实基础知识几何光学以光的直线传播为基础，主要研究光
在两个均匀介质分界面处的行为规律及其应用 。从知识要点可分
为四方面：一是概念；二是规律；三为光学器件及其光路控制作

用和成像；四是光学仪器及应用。
（一）光的反射
1、反射定律
2、 平面镜：对光路控制作用；平面镜成像规律、光路图及
观像视场。
（二）光的折射
1、折射定律
2、 全反射、临界角。全反射棱镜（等腰直角棱镜）对光路
控制作用。
3、 色散。棱镜及其对光的偏折作用、现象及机理应用注
意：
1、解决平面镜成像问题时，要根据其成像的特点（物、像关
于镜面对称），作出光路图再求解。平面镜转过 α 角，反射光线
转过 2α
: .

2、 解决折射问题的关键是画好光路图，应用折射定律和几
何关系求解。
3、 研究像的观察范围时，要根据成像位置并应用折射或反
射定律画出镜子或遮挡物边缘的光线的传播方向来确定观察范
围。
4、 无论光的直线传播，光的反射还是光的折射现象，光在
传播过程中都遵循一个重要规律：即光路可逆。
（三）光导纤维全反射的一个重要应用就是用于光导纤维
（简称光纤）。光纤有内、外两层材料，其中内层是光密介质，
外层是光疏介质。光在光纤中传播时，每次射到内、外两层材料
的界面，都要求入射角大于临界角，从而发生全反射。这样使从
一个端面入射的光，经过多次全反射能够没有损失地全部从另一
个端面射出。
（四）光的干涉光的干涉的条件是有两个振动情况总是相同
的波源，即相干波源。（相干波源的频率必须相同）。形成相干
波源的方法有两种：（1）利用激光（因为激光发出的是单色性极
好的光）。（2）设法将同一束光分为两束（这样两束光都来源于
同一个光源，因此频率必然相等）。下面 4 个图分别是利用双
缝、利用楔形薄膜、利用空气膜、利用平面镜形成相干光源的示
意图。
（五）干涉区域内产生的亮、暗纹
: .

1、亮纹：屏上某点到双缝的光程差等于波长的整数倍，即=
nλ（δ （相邻亮纹（暗纹）间的距离< height:27pt
fillcolor="window"> 。用此公式可以测定单色光的波长。用白
光作双缝干涉实验时，由于白光内各种色光的波长不同，干涉条
纹间距不同，所以屏的中央是白色亮纹，两边出现彩色条纹，各
级彩色条纹都是红靠外，紫靠内。
（六）衍射注意关于衍射的表述一定要准确。（区分能否发
生衍射和能否发生明显衍射）
1、各种不同形状的障碍物都能使光发生衍射。
2、 发生明显衍射的条件是：障碍物（或孔）的尺寸可以跟
波长相比，甚至比波长还小。
（七）光的电磁说
1、麦克斯韦根据电磁波与光在真空中的传播速度相同，提出
光在本质上是一种电磁波?D?D 这就是光的电磁说，赫兹用实验证
明了光的电磁说的正确性。
2、 电磁波谱。波长从大到小排列顺序为：无线电波、红外
线、可见光、紫外线、X 射线、γ 射线。各种电磁波中，除可见
光以外，相邻两个波段间都有重叠。各种电磁波的产生机理分别
是：无线电波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、紫外线是原子的外层电子受到激发后产生的；伦琴
射线是原子的内层电子受到激发后产生的；γ 射线是原子核受到
激发后产生的（伴随 α、β 衰变而产生）。
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3、 各种电磁波的产生、特性及应用。电磁波产生机理特性
应用无线电波 LC 电路中的周期性振荡波动性强无线技术红外线原
子的最外层电子受激发后产生的热作用显著，衍射性强加热、高
空摄影、红外遥感可见光引起视觉产生色彩效应照明、摄影、光
合作用紫外线化学、生理作用显著、能产生荧光效应日光灯、医
疗上杀菌消毒、治疗皮肤病、软骨病等伦琴射线原子的内层电子
受激发后产生的穿透本领很大医疗透视、工业探伤 γ 射线原子核
受激发后产生的穿透本领最强探伤；电离作用；对生物组织的物
理、化学作用；医疗上杀菌消毒；
4、 实验证明：物体辐射出的电磁波中辐射最强的波长 λm
和物体温度 λmb（
（八）光的偏振
1、光的偏振也证明了光是一种波，而且是横波。各种电磁波
中电场 E 的方向、磁场 （九）光电效应
1、在光的照射下物体发射电子的现象叫光电效应。（下图装
置中，用弧光灯照射锌版，有电子从锌版表面飞出，使原来不带
电的验电器带正电。）光效应中发射出来的电子叫光电子。ν0，
只有 ν0 才能发生光电效应；② 光电子的最大初动能与入射光的
强度无关，只随入光的频率增大而增大；③ 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；④ 瞬时性
（光电子的产生不超过 10－9s）。
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3、 爱因斯坦的光子说。光是不连续的，是一份一份的，每
一份叫做一个光子，光子的能量 成正比：E=hν
4、 爱因斯坦光电效应方程：
h －W（W 是逸出功，即从金属表面直接飞出的光电子克服正
电荷引力所做的功。）（）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，也具有动量。实验结果证明这个设想
是正确的。因此康普顿效应也证明了光具有粒子性。（一）光的
波粒二象性干涉、衍射和偏振以无可辩驳的事实表明光是一种
波；光电效应和康普顿效应又用无可辩驳的事实表明光是一种粒
子；因此现代物理学认为：光具有波粒二象性。（二）正确理解
波粒二象性波粒二象性中所说的波是一种概率波，对大量光子才
有意义。波粒二象性中所说的粒子，是指其不连续性，是一份能
量。
1、个别光子的作用效果往往表现为粒子性；大量光子的作用
效果往往表现为波动性。
2、 高的光子容易表现出粒子性； 低的光子容易表现出波动
性。
3、 光在传播过程中往往表现出波动性；在与物质发生作用
时往往表现为粒子性。
4、 由光子的能量 表示式也可以看出，光的波动性和粒子性
并不矛盾：表示粒子性的粒子能量和动量的计算式中都含有表示
: .

波的特征的物理量?D?D 频率 和波长 λ。由以上两式和波速公式
c=λ 还可以得出：（三）由光的波粒二象性的思想推广到微观粒
子和任何运动着的物体上去，得出物质波（德布罗意波）的概
念：任何一个运动着的物体都有一种波与它对应，该波的波长 λ=
（四）天然放射现象原子序数大于 83 的所有天然存在的元素的原
子核都不稳定，能自发地变为别种元素的原子核 ，同时放出射
线。
1、三种射线的比较。?ゼ/p>α 射线：氦原子核（ ；β 射
线：高速电子流（γ 射线：波长极短的电磁波，它的电离本领很
弱，贯穿本领最强。
2、 衰变规律。α 衰变：
Heβ 衰变：
Y
3、 衰变快慢描述（半衰期）放射线元素的原子核有半数发
生衰变需要的时间，半衰期与元素所处的物理、化学状态无关 。
4、 原子核的人工转变、原子核的组成原子核的人工转变是
原子核在其它粒子作用下转变成另一种原子核的变化。（1）质子
的发现（卢瑟福） He → H（2）中子的发现（查德威克） He→
（3）原子核的组成：由质子和中子组成。核电荷数＝质子数、质
量数＝质子数 中子数。原子核反应遵守质量数和电荷数守恒。
（4）放射性同位素：人工放射性的发现：
Al
: .

5、 核能、重核的裂变和轻核的聚变。?ゼ/p>（1）核力、核
能。质量亏损、爱因斯坦的质能方程。?ゼ/p>（2）重核的裂变和
轻核的聚变：二者是释放核能的二种方法。?ゼ/p>（3）聚变产生
的条件是：温度达到几百万度以上，所以聚变又叫热核反应。?ゼ
/p>
6、 本章应将动量守恒、圆运动等知识与磁场力、核衰变规
律综合起来，来进一步提高解决问题能力。
7、 在认识核子结合为核、核分裂为核子过程中的质量变
化、能量变化后，应将两个守恒定律与质能方程综合起来形成定
量计算。（五）玻尔原子模型 能级
1、定态假设：原子处于一系列不连续的能量状态中，在这些
能量状态中的原子是稳定的。
2、 能级跃迁：原子从一状态跃迁到另一状态，要辐射（或
吸收）一定频率的光子，即
3、 轨道能量量子化：
（1，2，3，……）。
4、 能级的概念：原子的各个定态的能量值，称为原子的能
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
状态称为基态。原子从低能级跃迁到高能级，要吸收能量，从高
能级跃迁到低能级，要辐射能量，相应能量差为
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