考点15 原子物理 备战2022年高考物理一轮复习考点帮

考点15 原子物理 光电效应 波粒二象性 一、光电效应 1．光电效应现象：在光的照射下金属中的电子从金属表面逸出的现象 [注1]，称为光电效应，发射出来的电子称为光电子。 2．光电效应的四个规律 (1)每种金属都有一个极限频率。 (2)光照射到金属表面时，光电子的发射几乎是瞬时的。 (3)光电子的最大初动能与入射光的强度无关，只随入射光的频率增大而增大。 (4)光电流的强度与入射光的强度成正比。[注2] 3．遏止电压与截止频率 (1)遏止电压：使光电流减小到零的反向电压Uc。 (2)截止频率：能使某种金属发生光电效应的最小频率叫做该种金属的截止频率(又叫极限频率)。不同的金属对应着不同的极限频率。 二、爱因斯坦光电效应方程 1．光子说 在空间传播的光是不连续的，而是一份一份的，每一份叫做一个光的能量子，简称光子，光子的能量ε＝hν。其中h＝6.63×10－34 J·s。(称为普朗克常量) 2．逸出功W0 使电子脱离某种金属所做功的最小值。[注3] 3．最大初动能 发生光电效应时，金属表面上的电子吸收光子后克服原子核的引力逸出时所具有的动能的最大值。 4．爱因斯坦光电效应方程 (1)表达式：Ek＝hν－W0。 (2)物理意义：金属表面的电子吸收一个光子获得的能量是hν，这些能量的一部分用来克服金属的逸出功W0，剩下的表现为逸出后光电子的最大初动能Ek＝mev2。 三、光的波粒二象性 1．光的干涉、衍射、偏振现象证明光具有波动性。 2．光电效应说明光具有粒子性。 3．光既具有波动性，又具有粒子性，称为光的波粒二象性。 【注解释疑】 [注1] 光电效应现象可认为是光子把原子最外层的电子撞了出来，是一对一的关系，而且是瞬时的。 [注2] 光照强度决定着每秒钟光源发射的光子数，频率决定着每个光子的能量。 [注3] 金属越活跃，逸出功越小，越容易发生光电效应。 [深化理解] 1．每种金属都有一个极限频率，入射光的频率不低于这个极限频率才能使金属产生光电效应。 2．当入射光的频率大于极限频率时，饱和光电流的强度与入射光的强度成正比。 3．遏止电压Uc与入射光频率ν、逸出功W0间的关系式：Uc＝ν－。 4．截止频率νc与逸出功W0的关系：hνc－W0＝0，据此求出截止频率νc。 【典例】 1．在光电效应实验中，用波长为λ的光照射光电管阴极，发生了光电效应，下列说法正确的是(　　) A．仅增大入射光的强度，光电流大小不变 B．仅减小入射光的强度，光电效应现象可能消失 C．改用波长大于λ的光照射，光电子的最大初动能变大 D．改用波长大于λ的光照射，可能不发生光电效应 【答案】D 【解析】 当发生光电效应时，增大入射光的强度，则光电流会增大，故A错误；入射光的频率不低于金属的极限频率，就会发生光电效应，与入射光的强度无关，故B错误；在光电效应中，根据光电效应方程知，Ekm＝－W0，改用波长大于λ的光照射，光电子的最大初动能变小，或者可能不发生光电效应，故C错误，D正确。 原子结构 原子核 一、原子结构 1．电子的发现：英国物理学家汤姆孙发现了电子。 2．原子的核式结构 (1)α粒子散射实验：1909～1911年，英国物理学家卢瑟福和他的助手进行了用α粒子轰击金箔的实验，实验发现绝大多数α粒子穿过金箔后基本上仍沿原来方向前进，但有少数α粒子发生了大角度偏转，偏转的角度甚至大于90°，也就是说它们几乎被“撞”了回来。(如图所示) (2)原子的核式结构模型：在原子中心有一个很小的核，原子全部的正电荷和几乎全部质量都集中在核里，带负电的电子在核外空间绕核旋转。 二、氢原子光谱 1．光谱：用光栅或棱镜可以把各种颜色的光按波长展开，获得光的波长(频率)和强度分布的记录，即光谱。 2．光谱分类 3．氢原子光谱的实验规律：巴耳末系是氢光谱在可见光区的谱线，其波长公式＝R(n＝3,4,5，…，R是里德伯常量，R＝1.10×107 m－1)。 4．光谱分析：利用每种原子都有自己的特征谱线可以用来鉴别物质和确定物质的组成成分，且灵敏度很高。在发现和鉴别化学元素上有着重大的意义。 线状谱和吸收光谱都对应某种元素，都可以用来进行光谱分析。 三、氢原子的能级、能级公式 1．玻尔理论 (1)定态：原子只能处于一系列不连续的能量状态中，在这些能量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。 (2)跃迁：原子从一种定态跃迁到另一种定态时，它辐射或吸收一定频率的光子，光子的能量由这两个定态的能量差决定，即hν＝Em－En。(h是普朗克常量，h＝6.63×10－34 J·s)　 (3)轨道：原子的不同能量状态跟电子在不同的圆周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也是不连续的。 2．氢原子的能级、能级公式 (1)氢原子的能级 能级