高中物理光原子物理公式

三、光学

（一）几何光学

1、概念：光源、光线、光束、光速、实像、虚像、本影、半影。 2、规律：（1）光的直线传播规律：光在同一均匀介质中是沿直线传播的。

（2）光的传播规律：光在传播时，虽屡屡相交，但互不干扰，保持各自的规

律传播。

（3）光在两种介质交界面上的传播规律

①光的反射定律：反射光线、入射光线和法线共面；反射光线和入射光线分居法线两 侧；反射角等于入射角。 ②光的析射定律：

a、折射光线、入射光线和法线共面；入射光线和折射光线分别位于法线的两侧；

sini常数sinr 入射角的正弦跟折射角的正弦之比是常数。即

sini b、n 介质的折射率n：光由真空（或空气）射入某中介质时，有，只

sinr 决定于介质的性质，叫介质的折射率。 c、nc ： 设光在介质中的速度为 v，则可见，任何介质的折射率大于1。 v d、两种介质比较，折射率大的叫光密介质，折射率小的叫光疏介质。

③全反射：a、光由光密介质射向光疏介质的交界面时，入射光线全部反射回光密介质中 的现象。

b、发生全反射的条件：ⓐ光从光密介质射向光疏介质；ⓑ入射角等于临界角。

sinC1 临界角C n ④光路可逆原理：光线逆着反射光线或折射光线方向入射，将沿着原来的入射光线方向 反射或折射。 n真sinic1===1 折射率 sinrvsinC介5、常见的光学器件：（1）平面镜 （2）棱镜 （3）平行透明板 （二）光的本性

人类对光的本性的认识发展过程 （1）微粒说（牛顿） （2）波动说（惠更斯）

①xL : 光的干涉双缝干涉条纹宽度 (波长越长，条纹间隔越大)

d 应用：薄膜干涉——由薄膜前后表面反射的两列光波叠加而成，劈形薄膜干涉可产生平 行相间干涉条纹，检查平面，测量厚度，光学镜头上的镀膜。 ②光的衍射——单缝（或圆孔）衍射。 泊松亮斑 (波长越长，衍射越明显)

（1） 电磁说（麦克斯韦）

波长/m 104 名称 无线电 红外线 可见光 紫外线 伦琴（X）射线 产生机理 自由电子的运动 原子外层 电子受激发 特性与应用 波动性显著，无线电通讯 一切物体都能辐射，具有热作用，遥感技术，遥控器 由七种色光组成 一切高温物体都能辐射，具有化学作用、荧光效应 10-10 原子外内 电子受激发 原子核受激发 粒子性显著，穿透本领强 粒子性显著，穿透本领更强 γ射线 （4）光子说（爱因斯坦） ①基本观点：光由一份一份不连续的光子组成，每份光子的能量是Ehhc

②实验基础：光电效应现象

③规律：a、每种金属都有发生光电效应的极限频率；

b、光电子的最大初动能与光的强度无关，随入射光频率的增大而增大； c、光电效应的产生几乎是瞬时的； d、光电流与入射光强度成正比。 ④hwEkm爱因斯坦光电效应方程

hcwh00 逸出功

光电效应的应用：光电管可将光信号转变为电信号。 （5）光的波粒二象性

光是一种具有电磁本性的物质，既有波动性，又有粒子性。光具有波粒二 象性，单个光子的个别行为表现为粒子性，大量光子的运动规律表现为波动性。 波长较大、频率较低时光的波动性较为显著，波长较小，频率较高的光的粒子性 较为显著。 （6）光波是一种概率波 四、原子物理

E1102

Em 1= -13.6eV 氢原子能级,半径 能量最少 rn=nr1 r1=0.53102nhc Eh 跃迁时放出或吸收光子的能量 1．En2．三种衰变

射线 α射线 β射线 γ射线 本质 氦原子核（2He）流 高速电子（1e）流 高频电磁波（光子） 04速度 特性 v1贯穿能力小，电离作用强。 C 10贯穿能力强，电离作用弱。 贯穿能力很强，电离作用很弱。 V≈C V=C

衰变：原子核由于放出某种粒子而转变位新核的变化。

放出α粒子的叫α衰变。放出β粒子的叫β衰变。放出γ粒子的叫γ衰变。

① 哀变规律：（遵循电荷数、质量数守恒）

MZMZ44XMZ2Y2He α衰变：

1001XZM1Y1e β衰变： （β衰变的实质是0n= 1H +1e）

γ衰变：伴随着α衰变或β衰变同时发生。

1n1 3．NN0， m=m0（）半衰期

224．2He7N8O1H 质子的发现（1919年，卢瑟福）

4291He4Be126C0n 中子的发现（1932年，查德威克） 414171n42273030300He13Al15P01n ， 15P14Si1e 发现正电子（居里夫妇）

5． E=mc2

Emc2 1J=1Kg.(m/s)2 质能方程

-

1u放出的能量为931.5MeV 1u=1.660566×1027kg

1901361 6．23592U0n38Sr54Xe100n141MeV 重核裂变 原子弹 核反应堆

234 1H1H2He01n17.6MeV 氢的聚变 氢弹 太阳内部反应

六、狭义相对论

1．伽利略相对性原理：力学规律在任何惯性系中都是相同的。 2．狭义相对论的两个基本假设：

（1）狭义相对性原理：在不同的惯性系中，一切物理规律都是相同的。 （2）光速不变原理：真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的。 3．时间和空间的相对性： （1）“同时”的相对性：“同时”是相对的。在一个参考系中看来“同时”的，在另一个参 考系中却可能“不同时”。 （2）ll0v1：长度的相对性一条沿自身长度方向运动的杆，其长度总比静止时的

c2 长度小。 （式中l，是与杆相对运动的人观察到的杆长，l0是与杆 相对静止的人观察到的杆长）。 注意：①在垂直于运动方向上，杆的长度没有变化。

②这种长度的变化是相对的，如果两条平行的杆在沿自己的长度方向上做相对运动， 与他们一起运动的两位观察者都会认为对方的杆缩短了。 （3）tv1c2：时间间隔的相对性从地面上观察，高速运动的飞船上时间进程变慢，

飞船上的人则感觉地面上的时间进程变慢。（时间膨胀或动钟变慢）

（式中是与飞船相对静止的观察者测得的两事件的时间间隔，△t 是地面上观察到的两事件的时间间隔）。

（4）相对论的时空观：经典物理学认为，时间和空间是脱离物质而存在的，是绝对的， 二者之间也没有联系；相对论则认为时间和空间与物质的运动状态

有关，物质、时间、空间是紧密联系的统一体。 4．狭义相对论的其他结论： *（1）uu'v：相对论速度变换公式（式中v为高速火车相对地的速度，u′为车上的 u'v12c 人相对于车的速度，u为车上的人相对地面的速度）。

对于低速物体u′与v与光速相比很小时，根据公式可知， 这时u≈uv，这就是经典物理学的速度合成法则。

注意：这一公式仅适用于u′与v在一直线上的情况，当u′与v相反时，u′取负值。 （2）mm0v1c2：相对论质量（式中m0为物体静止时的质量，m为物体以速度v运动

时的质量，由公式可以看出随v的增加，物体的质量随之增大）。

2（3）质能方程：Emc

常见非常有用的经验结论：

1、物体沿倾角为α的斜面匀速下滑------µ=tanα；

2、物体沿光滑斜面滑下a=gsinα物体沿粗糙斜面滑下a=gsinα-gcosα 3、两物体沿同一直线运动，在速度相等时，距离有最大或最小； 4、物体沿直线运动，速度最大的条件是：a=0或合力为零。

5、两个共同运动的物体刚好脱离时，两物体间的弹力为=0，加速度相等。 6、两个物体相对静止，它们具有相同的速度；

7、水平传送带以恒定速度运行，小物体无初速度放上，达到共同速度过程中，摩擦生热 等于小物体的动能。

*8、一定质量的理想气体,内能大小看温度,做功情况看体积,吸热、放热综合以上两项用能量 守恒定律分析。

9、电容器接在电源上，电压不变；断开电源时，电容器上电量不变；改变两板距离E不变。 10、磁场中的衰变：外切圆是α衰变，内切圆是β衰变，α，β是大圆。 11、直导体杆垂直切割磁感线，所受安培力F=B2L2V/R。

12、电磁感应中感生电流通过线圈导线横截面积的电量：Q=N△Ф/R。

13、解题的优选原则：满足守恒则选用守恒定律；与加速度有关的则选用牛顿第二定律F=ma；与时间直接相关则用动量定理；与对地位移相关则用动能定理；与相对位移相关(如摩擦生热)则用能量守恒。