第四章 原子结构和波粒二象性 知识点清单-2025-2026学年高二物理寒假作业

高中物理选择性必修第三册寒假作业 第四章《原子结构和波粒二象性》（知识点清单） 第一节 普朗克黑体辐射理论 一、黑体与黑体辐射 1.黑体 能够完全吸收入射的 的电磁波而不发生 的物体就是绝对黑体,简称黑体。 2.黑体辐射 (1)定义:黑体虽然不反射电磁波,却可以向外辐射电磁波,这样的辐射叫作黑体辐射。 (2)特点:黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的 有关。 (3)与一般辐射的区别。 ①一般辐射:除了与温度有关,还与材料的种类及表面状况有关。 ②黑体辐射:只与温度有关。 3.黑体辐射的实验规律 (1)黑体辐射实验规律的图像。 (2)观察图像得到黑体辐射的规律。 ①某一温度时,黑体辐射强度随波长的分布有一个极大值。 ②随着温度的升高,各种波长的辐射强度都增加;辐射强度的极大值向波长较短的方向移动。 二、黑体辐射的实验规律 1.黑体实验规律 随着温度的升高,一方面,各种波长的辐射强度都有增加,另一方面,辐射强度的极大值向波长较短的方向移动。 2.维恩和瑞利的理论公式 (1)维恩公式:在短波区与实验非常接近,在长波区则与实验偏离很大。 (2)瑞利公式:在长波区与实验基本一致,但在短波区与实验严重不符。 3.普朗克的黑体辐射公式 (1)普朗克从电磁学、力学、统计物理学等物理学的基本理论出发推导出了公式。 (2)普朗克的黑体辐射公式与实验吻合得非常好。 三、能量子 1.背景:普朗克在1900年发现,如果要推导出黑体辐射公式,必须把组成黑体的振动着的带电微粒的能量看作是 能量值ε的整数倍。 2.定义 把不可再分的最小能量值ε叫作能量子。 3.表达式 ε=hν,其中ν是带电微粒的振动频率,h称为普朗克常量,其值为h=6.626 070 15×10-34 J·s(一般取h=6.63×10-34 J·s)。 4.能量的量子化 普朗克认为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。 第二节 光电效应 一、光电效应 1．定义：金属在____的照射下发射______的现象． 2．光电子：光电效应中发射出来的电子． 3．光电流：光电管中阴极发射的光电子受到______电压U加速，被阳极收集，在回路中形成的电流． 二、光电效应的实验规律 1．存在饱和电流 在光照条件不变的情况下，光电流的大小随着正向电压的增大而________，当正向电压增加到一定值时，光电流大小不再变化，达到饱和．饱和电流的大小与______________成正比． 2．存在截止频率 对于每一种金属，只有当入射光频率________某一频率ν0时，才会产生光电流，这个频率称为截止频率． 3．存在遏止电压 (1)光电管两极上加________电压，________电压达到某一数值时，光电流将会____________，这个电压称为遏止电压，符号：____. (2)遏止电压只与________________有关，与入射光的强度________. 三、光电效应方程hν＝Ek＋W0的应用 1．光电效应方程的理解 (1)Ek为光电子的最大初动能，与金属的逸出功W0和入射光的频率ν有关． (2)若Ek＝0，则hν＝W0，此时的ν即为金属的截止频率ν0. 2．光电效应现象的有关计算 (1)最大初动能的计算：Ek＝hν－W0＝hν－hν0； (2)截止频率的计算：hν0＝W0，即 ； (3)遏止电压的计算：－eUc＝0－Ek， 即Uc＝＝. 四、光电效应图像问题 光电效应规律中的三类图像 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Ek与入射光频率ν的关系图线 Ek＝hν－W0 ①截止频率ν0：图线与ν轴交点的横坐标 ②逸出功W0：图线与Ek轴交点的纵坐标的绝对值，即W0＝|－E|＝E ③普朗克常量h：图线的斜率k，即h＝k 光电流与电压的关系图线 ①遏止电压Uc1、Uc2 ②饱和电流 ③最大初动能Ek1＝eUc1，Ek2＝eUc2 遏止电压Uc与入射光频率ν的关系图线 Uc＝ν－ ①截止频率ν0：图线与横轴交点的横坐标 ②遏止电压Uc：随入射光频率的增大而增大 ③普朗克常量h：等于图线的斜率k与电子电荷量e的乘积，即h＝ke(注：此时两极之间接反向电压) 第三节 原子的核式结构模型 一、原子核式结构的提出 1．电子的发现：________在气体电离和光电效应实验现象中发现了电子． 2．汤姆孙的原子结构模型：原子是一个球体，正电荷________地分布在其中，质量很小的电子镶嵌其中，被形象地称为“枣糕模型”或“葡萄干布丁模型”． 3．α粒子散射实验 (1)英国物理学家________指导他的助手进行了α粒子散射实验． (2)实验结果：__________α粒子穿过金箔后仍沿原来的方向前进，但少数α粒子发生了较大的偏转，并且有________α粒子的偏转超过了90°，有的甚至达到180°. (3)实验意义：卢瑟福通过α粒子散射实验，否定了汤姆孙的原子模型，建立了________模型． 4．核式结构模型：原子的中心有一个带正电的很小的原子核，它几乎集中了原子的全部质量，而电子则在核外空间绕原子核旋转． 第四节 氢原子光谱和玻尔的原子模型 一、氢原子光谱 1．原子光谱：某种________的气体通电后可以发光并产生____________的光谱． 2．经典理论的困难：经典物理学既无法解释原子的_____，又无法解释原子光谱是______的． 二、原子的能级结构 1．轨道量子化：丹麦物理学家________提出电子绕原子核运动的轨道半径是________的，电子只能在某些________的轨道上运动． 2．能级：当电子在不同轨道上运动时，原子具有________的能量．这些分立的__________被称为原子的能级． 3．跃迁：原子从一个________变化到另一个______的过程． 4．基态与激发态：在正常状态下，氢原子处于________的能级E1(n＝1)，这个最低能级对应的状态称为________．当电子受到外界激发时，可从外界________能量并跃迁到较____的能级上，这些能级对应的状态称为__________．处于激发态的氢原子是不稳定的，会向较低的能级跃迁并以________形式向外辐射能量． 5．光子的能量：跃迁前后的能级分别为Em和En，则辐射(或吸收)光子的能量为hν＝________________. 三、氢原子的辐射条件和氢原子能级图的应用 1．氢原子能级图(如图所示) 2．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n的激发态时，可能辐射出的光谱线条数为N＝C＝. 3．光子的发射：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计算． hν＝Em－En(Em、En是初、末两个能级且m>n)，能级差越大，发射光子的频率就越高． 4．光子的吸收：原子只能吸收一些特定频率的光子，原子吸收光子后会从较低能级向较高能级跃迁，吸收光子的能量仍满足hν＝Em－En(m>n)． 第五节 粒子的波动性和量子力学的建立 1.物质波 (1)德布罗意把波粒二象性推广到实物粒子,他提出假设:实物粒子也具有 性,即每一个运动的粒子都与一个对应的波相联系。 (2)粒子的能量ε和动量p跟它所对应的波的频率ν和波长λ之间的关系为 ν=,λ=。 (3)与实物粒子相联系的波后来被称为德布罗意波,也叫作 波。 2.对物质波的理解 (1)任何物体,小到电子、质子,大到行星、太阳都存在波动性,我们之所以观察不到其波动性,是因为对应的波长太小。 (2)德布罗意假说是光子的波粒二象性的一种推广,使之包括了所有的物质粒子,即光子与实物粒子都既具有粒子性,又具有波动性。与光子对应的波是电磁波,与实物粒子对应的波是物质波。 3.计算物质波波长的方法 (1)求宏观物体或微观粒子动量p=mv。 (2)根据波长公式λ=求解。 4.光子和微观粒子的能量和动量 光子(电磁波)的能量ε=hν,动量p=;微观粒子的动能Ek=mv2,动量p=mv。 学科网（北京）股份有限公司 $ 高中物理选择性必修第三册寒假作业 第四章《原子结构和波粒二象性》（知识点清单）答案 第一节 普朗克黑体辐射理论 各种波长、 反射 、 温度 、某一最小 第二节 光电效应 一、1．光　电子 3．正向 二、1．增大　入射光的强度 2．大于 3．(1)反向　反向　减小到零　Uc (2)入射光的频率　无关 三 、ν0＝ 第三节 原子的核式结构模型 一、1．汤姆孙 2．均匀 3．(1)卢瑟福　(2)绝大多数　极少数　(3)核式结构 二、 1．原子　固定不变 2．稳定性　分立 第四节 氢原子光谱和玻尔的原子模型 1．玻尔　分立　特定 2．不同　能量值 3．能级　能级 4．最低　基态　吸收　高　激发态　光子 5．Em－En 第五节 粒子的波动性和量子力学的建立 波动、物质 学科网（北京）股份有限公司 $