第四章 原子结构和波粒二象性 知识点-2022-2023学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第三册

选修三：第四章：普朗克黑体辐射、爱因斯坦光电效应方程、卢瑟福核式结构、氢原子光谱、玻尔理论、物质波 能量量子化 1．黑体辐射 (1)随着温度的升高，各种波长的辐射强度都有__增强__，辐射强度的极大值向__波长较短__的方向移动。 (2)维恩：在__短波__与实验非常接近，在__长波__则与实验偏离很大。 瑞利：在__长波__与实验基本一致，在__短波__与实验严重不符，由理论得出的荒谬结果被称为“紫外灾难”。 普朗克：长波+短波都适用。 注意：任何温度的物体都发出一定的热辐射，只是温度低时热辐射弱，温度高时热辐射强； 黑体是一个理想化的物理模型，实际不存在； 黑体只辐射不反射； 黑体看上去不一定是黑色的，有些可看作黑体的物体由于自身有较强的辐射，看起来还会很明亮； 黑体辐射的电磁波强度按波长的分布只跟黑体温度有关； 2．能量子 (1)普朗克的假设 组成黑体的振动着的带电微粒的能量只能是某一最小能量值ε的_整数倍_。这个不可再分的最小能量值ε叫作__能量子__。 (2)能量子公式 ε＝hν，其中ν是电磁波的频率，h称为__普朗克常量__。h＝6.63×10－34J·s (3)能量的量子化 微观粒子的能量是_量子化___的，或者说微观粒子的能量是_分立___的。这种现象叫能量的量子化。 (4)能量子假说的意义：解决了“紫外灾难”的问题，破除了“能量连续变化”的传统观念。 光电效应现象和规律 （赫兹最早发现；勒纳德、J.J.汤姆孙证实；爱因斯坦光电效应方程） 1．光电效应定义：照射到金属表面的光，能使金属中的__电子__从表面逸出的现象。 2．光电效应发生条件：入射光频率大于等于截止频率νc 3．光电子：光电效应中发射出来的__电子__。 4．光电效应的实验规律 (1)截止频率：发生光电效应的最小频率νc，由材料决定。 (2)存在着饱和电流：由光强、频率决定，与电压无关。 (3)遏止电压：施加反向电压，使光电流减小为0的电压Uc，由频率、逸出功决定eUc=Ek＝hν－W0。 (4)光电效应具有瞬时性：当频率超过截止频率νc时，光电效应几乎是__瞬时__发生的。 5．逸出功：使电子脱离某种金属所做功的_最小值___，叫作这种金属的逸出功W0，由金属材料决定。 爱因斯坦的光子说及光电效应方程 1．光子说：频率为ν的光的能量子为__hν__，这些能量子称为光子。 2．光电效应方程:Ekm＝hν－W0 3．对光电效应规律的解释 (1)光电子的最大初动能与入射光__频率__有关，与光的__强度__无关。只有当hν ≥W0时，才有光电子逸出。 (2)电子__瞬时__吸收光子的全部能量，_不需要___积累能量的时间。 (3)对于同种颜色的光，光较强时，包含的__光子__较多，照射金属时产生的_光电子_较多，因而饱和电流较大。 4.注意： (1)e＝1.6*10-19C 1ev=1.6*10-19J (2)Ek是光电子最大初动能，就某个光电子而言，其离开金属时剩余动能大小可以是0～Ek范围内的任何数值。 (3)Ekm­ν图线：如图所示是光电子最大初动能Ekm随入射光频率ν的变化图线。横截距是截止频率或极限频率；纵截距是逸出功的负值；斜率为普朗克常量。 (4)光越强→光子数目多→发射光电子多→光电流大； 光子频率高→光子能量大→产生光电子的最大初动能大。 (5)光子是光在空间传播时的每一份能量，光子不带电，光电子是金属表面受到光照射时发射出来的电子，其本质是电子，光子是光电效应的因，光电子是果。 (6)光电子的动能与光电子的最大初动能 光照射到金属表面时，光子的能量全部被电子吸收，电子吸收了光子的能量，可能向各个方向运动，需克服原子核和其他原子的阻碍而损失一部分能量，剩余部分为光电子的初动能；只有金属表面的电子直接向外飞出时，只需克服原子核的引力做功，才具有最大初动能。光电子的初动能小于或等于光电子的最大初动能。 (7)光子的能量与入射光的强度 光子的能量即每个光子的能量，其值为ε＝hν(ν为光子的频率)，其大小由光的频率决定。入射光的强度指单位时间内照射到金属表面单位面积上的总能量，入射光的强度等于单位时间内光子能量与入射光子数的乘积。 (8)光电流与饱和光电流 金属板飞出的光电子到达阳极，回路中便产生光电流，随着所加正向电压的增大，光电流趋于一个饱和值，这个饱和值就是饱和光电流，在一定的光照条件下，饱和光电流与所加电压大小无关。 (9)光的强度与饱和光电流 饱和光电流与入射光强度成正比的规律是对频率相同的光照射金属产生光电效应而言的，对于不同频率的光，由于每个光子的能量不同，饱和光电流与入射光强度之间不是简单的正比关系。 5．光电效应与经典电磁理论的矛盾 (1)矛盾之一：遏止电压由入射光频率决定，与光的强弱无关 按照光的经典电磁理论，光越强