课程阶段总结(四) -【正禾一本通】2023-2024学年新教材高二物理选择性必修3同步课堂高效讲义教师用书(人教版）

课程阶段总结(四) 　知识体系建构·关键理清 　学科素养提升·整合培优 一、光电效应的实验规律和光电效应方程的综合问题 1．光电效应的实验规律 (1)任何一种金属都有一个极限频率，入射光的频率必须大于等于这个极限频率，才能发生光电效应。低于极限频率时，无论光照强度多强，都不会发生光电效应。 (2)发生光电效应时，光电子的最大初动能与入射光的强度无关，只随入射光频率的增大而增大。 (3)入射光照射到金属上时，光电子的发射几乎是瞬时的，一般不超过10－9 s。 (4)当入射光的频率高于极限频率时，单位时间内从金属表面逸出的光电子数目与入射光的强度成正比。 2．爱因斯坦光电效应方程：Ek＝hν－W0 W0表示金属的逸出功，νc表示金属的极限频率，则W0＝hνc。 3．分析方法 以频率为纽带，利用能量守恒的思想分析光电效应与氢原子能级跃迁综合问题。 [对点练1] (多选)如图所示，甲图为演示光电效应的实验装置；乙图为用甲装置在a、b、c三种光照射下得到的三条电流表与电压表读数之间的关系曲线；丙图为氢原子的能级图；丁表格给出了几种金属的逸出功和极限频率。以下说法正确的是(　　 ) 丙 金属 W0/eV νc/(1014 Hz) 钠 2.29 5.53 钾 2.25 5.44 铷 2.13 5.15 丁 A．若b光为绿光，c光可能是紫光 B．若a光为绿光，c光可能是紫光 C．若b光光子能量为2.81 eV，用它照射由金属铷构成的阴极，所产生的大量具有最大初动能的光电子去撞击大量处于n＝3能级的氢原子，可以辐射出6种不同频率的光 D．若b光光子能量为2.81 eV，用它直接照射大量处于n＝2能级的氢原子，可以辐射出6种不同频率的光 解析：选BC。由题图乙可知b光和c光的遏止电压相等，且大于a光的遏止电压，根据eUc＝Ek可知，b光和c光照射产生光电子的最大初动能相等，大于a光照射产生的光电子的最大初动能；根据光电效应方程Ek＝hν－W0可知，逸出功相等，b光和c光的频率相等，大于a光的频率，若a光为绿光，b光和c光可能是紫光，故A错误，B正确。用b光照射金属铷时，产生的光电子的最大初动能为Ekm＝hν－W0＝(2.81－2.13) eV＝0.68 eV，去撞击大量处于n＝3激发态的氢原子时，光电子与氢原子碰撞，可以使氢原子吸收ΔE＝－0.85 eV－(－1.51 eV)＝0.66 eV的能量跃迁到n＝4的能级，这时大量氢原子处在n＝4的能级上，可辐射出C42＝6种不同频率的光，故C正确。若用b光直接照射大量处于n＝2激发态的氢原子，氢原子只能吸收能量恰好等于能级能量之差的光子，可知氢原子不能吸收2.81 eV的能量发生跃迁，不会辐射出其他频率的光，故D错误。 [对点练2] 图甲为氢原子部分能级图，大量的氢原子处于n＝4的激发态，向低能级跃迁时，会辐射出若干种不同频率的光。用辐射出的光照射图乙光电管的阴极K。已知阴极K的逸出功为4.54 eV，则(　　 ) A．这些氢原子能辐射4种不同频率的光子 B．某氢原子辐射出一个光子后，核外电子的速率减小 C．阴极K逸出光电子的最大初动能为8.21 eV D．若滑动变阻器的滑片右移，电路中的光电流一定增大 解析：选C。大量氢原子处于n＝4的激发态，向低能级跃迁时，会辐射出N＝C42＝6种不同频率的光子，故A错误；某氢原子辐射出一个光子后，能量减小，轨道半径减小，库仑力做正功，核外电子的速率增大，故B错误；大量氢原子处于n＝4的激发态，向低能级跃迁时，放出光子的最大能量为ΔE＝E4－E1＝[－0.85－(－13.6)] eV＝12.75 eV，由光电效应方程可知Ekmax＝hν－W0＝(12.75－4.54) eV＝8.21 eV，故C正确；若滑动变阻器的滑片右移，正向电压增大，如果光电流已达到饱和值，则电路中的光电流不变，故D错误。 二、玻尔氢原子模型及跃迁规律的应用 1．氢原子的能级 对氢原子而言，核外的一个电子绕核运行时，若半径不同，则对应的原子能量也不同。 原子各能级的关系为En＝(n＝1，2，3，…)，其中基态能级E1＝－13.6 eV。 2．氢原子的能级图 3．频率和波长的关系 跃迁过程中吸收或辐射光子的频率和波长满足hν＝|Em－En|，h＝|Em－En|。 4．原子跃迁时需要注意的两个问题 (1)注意一群原子和一个原子：氢原子核外只有一个电子，在某段时间内，由某一轨道跃迁到另一个轨道时，只能出现所有可能情况中的一种，但是如果有大量的氢原子，这些原子的核外电子跃迁时就会有各种情况出现。 (2)注意跃迁与电离：hν＝Em－En只适用于光子和原子作用使原子在各定态之间跃迁的情况，对于光子和原子作用使原子电离的情况，则不受此条件的限制。如基态氢原子的电离能为13.6 e