专题05 原子结构、波粒二象性和原子核-2022-2023学年高二物理下学期期中期末考点大串讲（人教版2019）

专题05 原子结构、波粒二象性和原子核 1、 光电效应 1.光电效应方程的理解 （1）方程中的是光电子的最大初动能，就某个光电子而言，其离开金属时剩余动能大小可以是范围内的任何数值。 （2）光电效应方程实质上是能量守恒方程。能量为的光子被电子吸收，电子把这些能量的一部分用来克服金属表面对它的吸引，另一部分就是电子离开金属表面时的动能。如果克服吸引力做功最少为，则电子离开金属表面时动能最大为，根据能量守恒定律可知：。 （3）光电效应方程包含了产生光电效应的条件。若发生光电效应，则光电子的最大初动能必须大于零，即，亦即，，而恰好是光电效应的截止频率。 2.光电效应几种图像的对比 图像名称 图线形状 由图线直接（间接）得到的物理量 最大初动能与入射光频率ν的关系图线 ①极限频率：图线与ν轴交点的横坐标 ②逸出功：图线与轴交点的纵坐标的绝对值 ③普朗克常量：图线的斜率 颜色相同、强度不同的光，光电流与电压的关系 ①遏止电压：图线与横轴的交点 ②饱和电流：电流的最大值 ③最大初动能： 颜色不同时，光电流与电压的关系 ①遏止电压、 ②饱和电流 ③最大初动能， 遏止电压与入射光频率ν的关系图线 ①极限频率：图线与横轴的交点 ②遏止电压：随入射光频率的增大而增大 ③普朗克常量：等于图线的斜率与电子电荷量的乘积，即（注：此时两极之间接反向电压） 3.光电效应规律中的两条线索、两个关系 （1）两条线索 （2）两个关系 光强→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。 【例1】图甲为研究某种金属光电效应的实验装置，某同学用不同频率和强弱的光照射光电管的阴极K，用电流计G测得的光电流I随光电管两端电压U的变化如图乙所示，下列说法正确的是（　　） A．与用黄光照射相比，蓝光照射时光电子的最大初动能大 B．与用蓝光照射相比，紫光照射时遏止电压一定大 C．与用黄光照射相比，蓝光照射时金属的逸出功大 D．与用蓝光照射相比，黄光照射时饱和光电流一定大 【例2】甲、乙两种金属发生光电效应时，光电子的最大初动能与入射光频率间的函数关系分别如图所示。下列判断正确的是（　　） A．甲金属的极限频率大乙 B．图像纵轴截距由入射光强度决定 C．图中两图像的斜率是定值，与入射光和金属材料均无关系 D．用相同的光照射甲、乙两种金属材料发生光电效应时，从两种材料逸出的光电子其反向遏止电压相等 2、 波尔原子模型 1.玻尔原子模型的三条假设 （1）轨道量子化：轨道半径只能够是一些不连续的、某些分立的数值。 （2）能量量子化 ①电子在可能轨道上运动时，尽管是变速运动，但它并不释放能量，原子是稳定的，这样的状态也称之为定态。 ②由于原子的可能状态（定态）是不连续的，具有的能量也是不连续的。这样的能量值，称为能级，能量最低的状态称为基态，其他的状态叫作激发态。 （3）频率条件 原子从一种定态（设能量为）跃迁到另一种定态（设能量为）时，它辐射（或吸收）一定频率的光子，光子的能量由这两种定态的能量差决定。 2.氢原子的能级结构和跃迁问题的理解 （1）能级跃迁 处于激发态的原子是不稳定的，它会自发地向较低能级跃迁，经过一次或几次跃迁到达基态。所以一群氢原子处于量子数为的激发态时，可能辐射出的光谱线条数为，而一个氢原子跃迁最多会出现种谱线。 原子由高能级向低能级跃迁时以光子的形式放出能量，发射光子的频率由下式决定：（、是始末两个能级且，能级差越大，放出光子的频率就越高。 （2）使原子能级跃迁的两种粒子——光子与实物粒子 ①光子：原子若是吸收光子的能量而被激发，其光子的能量必须等于两能级的能量差，否则不被吸收，不存在激发到能级时能量有余，而激发到能级时能量不足，则可激发到能级的问题。 当光子能量大于或等于时，也可以被氢原子吸收，使氢原子电离；当氢原子吸收的光子能量大于时，氢原子电离后，电子具有一定的初动能。 ②实物粒子：原子还可吸收外来实物粒子（例如自由电子）的能量而被激发，由于实物粒子的动能可部分地被原子吸收，所以只要入射粒子的能量大于两能级的能量差值，就可使原子发生能级跃迁。 （3）原子跃迁时需要注意的几个问题 ①注意一群原子和一个原子 氢原子核外只有一个电子，这个电子在某个时刻只能处在某个可能的轨道上，在某段时间内，由某一轨道跃迁到另一个轨道时，可能的情况只有一种，但是如果容器中盛有大量的氢原子，这些原子的核外电子跃迁时就会有各种情况出现了。 ②注意间接跃迁与直接跃迁 原子从一种能量状态跃迁到另一种能量状态时，有时可能是直接跃迁，有时可能是间接跃迁。两种情况下辐射（或吸收）光子的频率可能不同。 ③注意跃迁与电离 只适用于光子与原子作用使原子在各定态之间跃迁的情况。对于光子与原子作用使原子电离的情况，