第4章 原子结构和波粒二象性 章末素养提升 （课件）-【步步高】2023-2024学年高二物理选择性必修第三册（人教版2019，浙江）

DISIZHANG 第四章 章末素养提升 再现素养 知识 物理观念 普朗克黑体辐射理论 (1)随着温度增加各种波长的辐射强度都有所 ；辐射强度的极大值向波长较 的方向移动 (2)能量子ε＝____ 增加 短 hν 物理观念 光电效应 本质：电子 光电子 规律：(1)存在 电流 (2)存在 (最大初动能) (3)存在_________ (4) 性 爱因斯坦光电效应方程：Ek＝________ W0只取决于_________ 光子说 光子的能量ε＝____ 康普顿效应 光子的动量p＝____ 饱和 遏止电压 截止频率 瞬时 hν－W0 金属本身 hν 物理观念 原子的核式结构模型 阴极射线―→电子的发现 α粒子散射实验及现象 的核式结构模型 氢原子光谱和玻尔的原子模型 光谱 发射光谱、吸收光谱、原子特征谱线 光谱分析 氢原子光谱的实验规律 玻尔的原子模型 三个基本假设： (1) 量子化 (2) 量子化 (3)能级跃迁：hν＝En－Em(m<n) 玻尔理论对氢原子光谱的解释 卢瑟福 轨道 能量 物理观念 粒子的波动性、物质波 物质波的频率 ν＝___ 波长 λ＝___ 科学思维 1.能用爱因斯坦光电效应方程解释光电效应现象 2.能用玻尔原子理论解释氢原子能级图及光谱 3.能够用爱因斯坦光电效应方程、玻尔氢原子理论、波粒二象性解释与解决有关问题 科学态度 与责任 1.认识玻尔的原子理论和卢瑟福的原子核式结构模型之间的继承和发展关系，了解玻尔模型的不足之处及原因 2.领会量子力学的建立对人们认识物质世界的影响 　α粒子散射实验被评为世界十大经典物理实验之一，此实验开创了原子结构研究的先河，为建立现代原子核理论打下了基础，关于α粒子散射实验，下列说法正确的是 A.汤姆孙的α粒子散射实验，证明了原子核是可以再分的 B.该实验的数据否定了卢瑟福的“西瓜模型”，并估算了原子的大小 C.该实验表明原子中心有一个极大的核，它占有原子体积的极大部分 D.该实验表明占原子质量绝大部分的带正电的物质集中在很小的空间范 围内 例1 √ 提能综合 训练 卢瑟福α粒子散射实验，证明了原子的核式结构，选项A错误； 卢瑟福用α粒子散射实验的数据否定了汤姆孙的“西瓜模型”，并估算了原子核的大小，选项B错误； 从绝大多数粒子几乎不发生偏转，可以推测使粒子受到排斥力的核体积极小，实验表明：原子中心有一个极小的核，它占有原子体积的极小部分，选项C错误； 该实验表明原子中心的核带有原子的全部正电和绝大部分质量，选项D正确。 　(2022·湖州市高二期末)2021年1月21日，包括中国科研人员在内的一支国际团队，使用冷冻镜断层成像技术“拍摄”到某种病毒的3D影像，测得该病毒的平均尺度是100 nm。已知普朗克常量为6.63×10－34 J·s，光速为3×108 m/s，电子电荷量为1.6×10－19 C，下列说法正确的是 A.100 nm相当于10－4 m B.想要“看清”这种病毒，所用“光波”的波长应该大于100 nm C.用能量为2.55 eV的可见光照射，在显微镜下病毒清晰可见 D.波长100 nm的光子动量数量级为10－27 kg·m/s 例2 √ 1 nm＝10－9 m，则100 nm＝100×10－9 m＝1×10－7 m，故A错误； 当障碍物的尺寸比波长小或跟波长差不多时，会发生明显的衍射(绕过障碍物)，反射光少，为避免发生明显的衍射而看不清病毒，所用“光波”的波长应该小于100 nm，故B错误； 　(多选)(2023·金华市校联考阶段练习)如图所示为与光电效应相关的三幅图，图丙为a、b、c三种单色光分别照射金属K时得到的光电流I与光电管两端电压U的关系图线。下列说法正确的是 A.光电效应是爱因斯坦最早在实验中发现， 并用光子说成功加以解释 B.图乙中，若仅将电源极性对调，则电流 表一定无示数 C.图乙中，若电流表无示数，说明金属K受 光照时一定没有发生光电效应 D.根据图丙可知，b光的光子动量一定大于 c光的光子动量 例3 √ √ 赫兹最早发现光电效应，故A错误； 图乙中，若仅将电源正负极性对调，如果光电子的最大初动能大于静电力做功，光电子仍可以到达A板，电流表有示数，如果光电子的最大初动能小于静电力做功，则电流表没有示数，故B错误； 图乙中，如果发生光电效应，光电子在静电力作用下向左运动，电路中有电流，电流表有示数，如果电流表没有示数，说明没有发生光电效应，故C正确； 图丙中，光电流恰为零，此时光电管两端加的电压为遏止电压，根据eUc＝ ＝hν－W0 可知入射光的频率越高，对应的遏止电压Uc越大，由图丙可知，a、c遏止电压相等，a、c为同一频率 的单色光，b的遏止电压大，b的频率大，波长λ小，由λ＝ 知光子动量大，由此可知，b光的光子动量大于c光的光子动量，故D正确。 　(2022·绍兴市诸暨中学期中)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中的Ⅰ、Ⅱ所示，纵截距分别为－Ek1、－Ek2，则下列判断正确的是 A.甲金属的逸出功等于Ek1 B.甲金属产生的光电子初动能都比乙产生的光电 子初动能小 C.入射光的频率为2ν1时，甲金属产生的光电子的 最大初动能为2Ek1 D.Ⅰ、Ⅱ的斜率是定值，但与入射光和金属材料均有关 例4 √ 由爱因斯坦光电效应方程：Ek＝hν－W0知，Ek－ν图像的斜率为普朗克常量h，与入射光和金属材料无关，故D错误； Ek－ν图像的纵截距为－W0，即－W0＝－Ek，可见甲金属的逸出功W0＝Ek1，故A正确； 由图知，在相同的入射光照射时，即入射光的频率相同时，甲金属产生的光电子初动能比乙产生的光电子初动能大，故B错误； 由图像可知甲金属的截止频率为ν1，入射光的频率为2ν1时，甲金属产生的光电子的最大初动能为Ekm＝2hν1－W0，而W0＝Ek1＝hν1，解得Ekm＝Ek1，故C错误。 　(2022·浙江6月选考)如图为氢原子的能级图。大量氢原子处于n＝3的激发态，在向低能级跃迁时放出光子，用这些光子照射逸出功为2.29 eV的金属钠。下列说法正确的是 A.逸出光电子的最大初动能为10.80 eV B.n＝3跃迁到n＝1放出的光电子动量最大 C.有3种频率的光子能使金属钠产生光电效应 D.用0.85 eV的光子照射，氢原子跃迁到n＝4激发态 例5 √ 从n＝3跃迁到n＝1放出的光电子能量最大，根据Ek＝E－W0，可得此时最大初动能为Ek＝9.8 eV，故A错误； 从n＝3跃迁到n＝1放出的光电子能量最大，根据p＝ E＝hν，可知动量也最大，故B正确； 大量氢原子从n＝3的激发态跃迁到基态能放出 ＝3种频率的光子，其中从n＝3跃迁到n＝2放出的光子能量为ΔE1＝－1.51 eV－(－3.4 eV)＝1.89 eV<2.29 eV，不能使金属钠发生光电效应，其他两种均可以，故C错误； 由于从n＝3跃迁到n＝4需要吸收的光子能量为ΔE2＝1.51 eV－0.85 eV＝0.66 eV，所以用0.85 eV的光子照射，不能使氢原子跃迁到n＝4激发态，故D错误。 　(多选)(2023·浙江1月选考)氢原子从高能级向低能级跃迁时，会产生四种频率的可见光，其光谱如图甲所示。氢原子从能级6跃迁到能级2产生可见光Ⅰ，从能级3跃迁到能级2产生可见光Ⅱ。用同一双缝干涉装置研究两种光的干涉现象，得到如图乙和图丙所示的干涉条纹。用两种光分别照射如图丁所示的实验装置，都能产生光电效应。下列说法正确的是 A.图甲中的Hα对应的是Ⅰ B.图乙中的干涉条纹对应的是Ⅱ C.Ⅰ的光子动量大于Ⅱ的光子动量 D.P向a移动，电流表示数为零时Ⅰ 对应的电压表示数比Ⅱ的大 例6 √ √ 根据题意，氢原子发生能级跃迁时，由公式可得Em－En＝hν＝ 可知可见光Ⅰ的频率大，波长小，可见光Ⅱ的频率小，波长大。题图甲中的Hα对应的是可见光Ⅱ，故A错误； 根据光电效应方程及动能定理可得 eUc＝hν－W0，可知频率越大，遏止电压越大，则P向a移动，电流表示数为零时Ⅰ对应的电压表示数比Ⅱ的大，故D正确。     根据E＝hν＝可得：λ＝＝ m≈4.9×10－7 m＝490 nm＞100 nm，根据B选项分析可知，用能量为2.55 eV的可见光照射，在显微镜下病毒不清晰，故C错误；  p＝＝ kg·m/s＝6.63×10－27 kg·m/s，所以波长100 nm的光子动量数量级为10－27 kg·m/s，故D正确。 mvm2    ＝， C  ， 干涉条纹间距为Δx＝λ，题图乙中条纹间距较小，则波长较小，对应的是可见光Ⅰ，故B错误； 根据题意，由公式可得光子动量为 p＝＝，可知Ⅰ的光子动量大于Ⅱ的光子动量，故C正确； $$