2019年高考物理一轮复习 第十二章 近代物理初步 第1讲 光电效应 原子结构 氢原子光谱学案

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1、第1讲　光电效应　原子结构　氢原子光谱微知识1原子结构1．电子的发现汤姆孙发现了电子，电子的发现证明了原子是可分的。2．原子核式结构(1)卢瑟福通过α粒子散射实验，提出了原子的核式结构，实验装置如图所示。(2)实验结果显示，绝大多数α粒子穿过金箔后仍沿原来的方向前进，少数α粒子发生了较大的偏转，只有极少数α粒子偏转角超过90°甚至被弹回。(3)原子的核式结构模型：在原子中心有个很小的核，叫做原子核，原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在核里，带负电的电子在核外空间绕核转动。(4)原子直径的数量级约为10－10m，原子核直径的数量级约为10－15m。微知

2、识2玻尔的氢原子理论1．能级：原子只能处于一系列不连续的能量状态中，具有确定能量的稳定状态称为定态，也称为能级，原子处于最低能级的状态叫做基态，其他的状态作激发态。2．跃迁：当原子从某一能级(设能量为Em)跃迁到另一能级(设能量为En)时，会辐射或吸收一定频率的光子，光子的能量为E＝

3、Em－En

4、＝hν(h叫做普朗克常量，h＝6.63×10－34J·s)。3．轨道：原子的不同能量状态对应于电子的不同运行轨道，由于原子的能量状态是不连续的，因此电子的轨道也是不连续的，即电子不能在任意半径的轨道上运动。4．局限性：虽然它能很好地解释氢原子光谱，但与其他原子

5、的光谱不符合。原因在于它一方面引入了量子假设，另一方面又应用了经典理论计算电子轨道半径和能量，因此，玻尔理论在解释复杂的微观现象时遇到困难是必然的。微知识3氢原子光谱1．氢原子的能级公式En＝(其中基态能量E1＝－13.6eV)2．电子的半径公式rn＝n2r1(n＝1,2,3…)(其中r1＝0.53×10－10m)。3．特征谱线不同原子的亮线位置不同，说明不同的原子的发光频率是不一样的，因此这些亮线称为原子的特征谱线。4．光谱分析利用原子特征谱线来鉴别物质和确定物质的组成成分，这种方法称为光谱分析。微知识4光电效应1．定义在光的照射下从物体发射出电子的

6、现象(发射出的电子称为光电子)。2．产生条件入射光的频率大于极限频率。3．光电效应规律(1)每种金属都有一个极限频率，入射光的频率必须大于这个极限频率才能产生光电效应。(2)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)光电效应的发生几乎是瞬时的，一般不超过10－9s。(4)当入射光的频率大于极限频率时，光电流的强度与入射光的强度成正比。微知识5光电效应方程1．基本物理量(1)光子的能量，ε＝hν其中h＝6.63×10－34J·s(称为普朗克常量)。(2)逸出功：使电子脱离某种金属所做功的最小值。(3)最大初动能发生光电效应时

7、，金属表面上的电子吸收光子后克服原子核的引力逸出时所具有动能的最大值。2．光电效应方程爱因斯坦光电效应方程是根据能量守恒定律推导出来的，描述的是光电子的最大初动能Ek跟入射光子的能量hν和逸出功W之间的关系：Ek＝hν－W0。微知识6波粒二象性1．光电效应说明光具有粒子性，同时光还具有波动性，即光具有波粒二象性。2．大量光子运动的规律表现出光的波动性，单个光子的运动表现出光的粒子性。3．光的波长越长，波动性越明显，越容易看到光的干涉和衍射现象。光波的频率越高，粒子性越明显，穿透本领越强。一、思维辨析(判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”。)1．光子

8、和光电子都是实物粒子。(×)2．光电效应说明光具有粒子性，光的波动性是错误的。(×)3．光电子的最大初动能与入射光的频率成正比。(×)4．α粒子散射实验说明了原子的正电荷和绝大部分质量集中在一个很小的核上。(√)5．氢原子由能量为En的定态向能量为Em低能级跃迁时，辐射出的光子能量hν＝En－Em。(√)二、对点微练1．(光电效应)(多选)光电效应实验中，下列表述正确的是(　　)A．光照时间越长光电流越大B．入射光足够强就可以有光电流C．遏止电压与入射光的频率有关D．入射光频率大于极限频率才能产生光电子解析　本题考查光电效应规律，考查考生对光电效应规律

9、的理解。光电流的大小与光照时间无关，A项错误；如果入射光的频率小于金属的极限频率，入射光再强也不会发生光电效应，B项错误；遏止电压Uc，满足eUc＝hν－hνc，从表达式可知，遏止电压与入射光的频率有关，C项正确；只有当入射光的频率大于极限频率，才会有光电子逸出，D项正确。答案　CD　2．(α粒子散射实验和原子核式结构)卢瑟福通过对α粒子散射实验结果的分析，提出(　　)A．原子的核式结构模型B．原子核内有中子存在C．电子是原子的组成部分D．原子核是由质子和中子构成的解析　卢瑟福通过对α粒子散射实验结果的分析否定了汤姆生“枣糕”式原子结构模型，提出了原子

10、的核式结构模型，故A项正确；原子核内有中子存在是通过核反应发现的，故B项错；电子是原子的组成部