1、【 精品教育资源文库 】 第 1 讲 波粒二象性 原子结构 考试标准 知识内容 必考要求 加试要求 说明 能量量子化 b 1.不要求掌握黑体辐射的概念和实验规律 . 2.不要求识记研究光电效应现象的实验电路图 . 3.不要求用 x p h4 进行计算 . 4.不要求了解测量比荷的实验装置 . 5.不要求计算以密立根实验为背景的问题 . 6.不要求了解 粒子散射实验装置的细节 . 7.不要求用氢原子光谱的实验规律计算波长 . 8.不要求识记氢原子不同状态时的电子云 . 光的粒子性 c 粒子的波动性 c 概率波 b 不确定性关系 b 电子的发现 a 原子的核式结构模型 b 氢原子光谱 b 玻尔的
2、原子模型 c 一、能量量子化 1.量子化假设 振动着的带电微粒的能量只能是某一最小能量值 的 整数倍 ，并以这个最小能量值为单位一份一份地吸收或辐射 . 2.能量子 不可再分的最小能量值 h ， 是 电磁波的频率 ， h 是普朗克常量， h 6.62610 34 Js. 二、光的粒子性 1.光电效应现象 在光的照射下金属中的电子从金属表面逸出的现象，叫做光电效应，发射出来的电子叫做 光电子 . 2.实验规律 (1)每种金属都有一个 极限频率 . (2)光电子的最大初动能与入射光的强度无关，只随入射光的 频率 增大而增大 . 【 精品教育资源文库 】 (3)光照射到金属表面时，光电子的发射几乎
3、是 瞬时 的 . (4)入射光越强，单位时间内发射的光电子数越多 . 3.爱因斯坦光电效应方程 (1)光子：光不仅在发射和吸收时能量是一份一份的，而且光本身就是由一个个不可分割的能量子组成的，这些能量子称为 光子 ，频率为 的光子的能量为 h . (2)爱因斯坦光电效应方程 表达式： h Ek W0或 Ek h W0. 物理意义：金属中的电子吸收一个光子获得 的能量是 h ，这些能量的一部分用于克服金属的 逸出功 W0，剩下的表现为逸出后电子的初动能 Ek. 自测 1 (多选 )如图 1 所示，用导线把验电器与锌板相连接，当用紫外线照射锌板时，发生的现象是 ( ) 图 1 A.有光子从锌板逸出
4、 B.有电子从锌板逸出 C.验电器指针张开一个角度 D.锌板带负电 答案 BC 解析 用紫外线照射锌板是能够发生光电效应的，锌板上的电子吸收紫外线的能量从锌板表面逸出，这种电子被称为光电子，故 A 错误， B 正确；锌板与验电器相连，带有相同电性的电荷，锌板失去电子应该带正电，且失去电子越多 ，带正电的电荷量越多，验电器指针张角越大，故 C 正确， D 错误 . 三、光的波动性 概率波 1.光的波粒二象性 (1)光的干涉、衍射、偏振现象证明光具有 波动 性 . (2)光电效应说明光具有 粒子 性 . (3)光既具有波动性，又具有粒子性，称为光的 波粒二象 性 . 2.物质波 任何一个运动着的物
5、体，小到微观粒子大到宏观物体都有一个波与它对应，其波长 hp，【 精品教育资源文库 】 p 为运动物体的动量， h 为普朗克常量 . 3.概率波 大量光子产生的效果显示出 波动性 ，个别光子产生的效果显示出粒子性，光波是概率波，光子的行为服从统计规律 ，对于电子和其他微粒，由于同样具有波粒二象性，所以与它们相联系的物质波也是概率波 . 4.不确定性关系 在经典力学中，一个质点的位置和动量是可以同时测定的，在量子力学中，要同时测出微观粒子的位置和动量是不可能的，我们把这种关系叫做 不确定性 关系 . 自测 2 (多选 )关于光的波粒二象性的理解正确的是 ( ) A.大量光子的效果往往表现出波动
6、性，个别光子的行为往往表现出粒子性 B.光在传播时是波，而与物质相互作用时就转变成粒子 C.高频光是粒子，低频光是波 D.波粒二象性是光的根本属性，有时它的波动性显著，有时它 的粒子性显著 答案 AD 四、电子的发现 原子的核式结构模型 1.英国物理学家 汤姆孙 在研究阴极射线时发现了电子，提出了原子的 “ 枣糕模型 ”. 2.原子的核式结构模型 (1) 粒子散射实验的结果：绝大多数 粒子穿过金箔后，基本上仍沿原来的方向前进，但有 少数 粒子发生了大角度偏转，偏转的角度甚至大于 90 ，也就是说它们几乎被 “ 撞了回来 ” ，如图 2 所示 . 图 2 (2)原子的核式结构模型：原子中带正电部
7、分的体积很小，原子半径的数量级是 10 10 m，而原子核半径的数量级是 10 15 m，但几乎占有全部质量，电子在正 电体的外面运动 . 自测 3 (多选 )如图 3 为卢瑟福和他的同事们做 粒子散射实验的装置示意图，荧光屏和显微镜一起分别放在图中的 A、 B、 C、 D四个位置时，关于观察到的现象，下列说法正确的是 ( ) 图 3 A.相同时间内放在 A 位置时观察到屏上的闪光次数最多 【 精品教育资源文库 】 B.相同时间内放在 B 位置时观察到屏上的闪光次数只比放在 A 位置时稍微少些 C.放在 C、 D 位置时屏上观察不到闪光 D.放在 D 位置时屏上仍能观察到一些闪光，但次数极少
8、 答案 AD 五、氢原子光谱 玻尔的原子模型 1.光谱分析：利用每种原子都有自己的 特征谱线 可以 用来鉴别物质和确定物质的组成成分，且灵敏度很高 .在发现和鉴别化学元素上有着重大的意义 . 2.玻尔理论 (1)定态：原子只能处于一系列 不连续 的能量状态中，在这些能量状态中原子是稳定的，电子虽然绕核运动，但并不向外辐射能量 . (2)跃迁：电子从能量较高的定态轨道跃迁到能量较低的定态轨道时，会放出能量为 h 的光子，这个光子的能量由前后两个能级的能量差决定，即 h Em En.(h 是普朗克常量， h 6.6310 34 Js) (3)轨道：原子的不同能量状态跟电子在不同的圆周轨道绕核运动相
9、对应 .原子的定态是 不连续 的 ，因此电子的可能轨道也是不连续的 . 3.能级公式： En 1n2E1(n 1,2,3， ?) ，其中 E1为基态能量，其数值为 E1 13.6 eV(以氢原子为例 ). 4.半径公式： rn n2r1(n 1,2,3， ?) ，其中 r1 为基态半径，又称玻尔半径，其数值为r1 5.310 11 m(以氢原子为例 ). 5.氢原子的能级图 (如图 4 所示 ) 图 4 自测 4 (多选 )关于玻尔的原子模型理论，下列说法正确的是 ( ) A.原子可以处于连续的能量状态中 B.原子的能量状态不可能是连续的 C.原 子的核外电子在确定轨道上运动时，要向外辐射能量
10、 D.原子的核外电子在确定轨道上运动时，不向外辐射能量 【 精品教育资源文库 】 答案 BD 命题点一 光电效应规律的理解 1.对光电效应的四点提醒 (1)能否发生光电效应，不取决于光的强度而取决于光的频率 . (2)光电效应中的 “ 光 ” 不是特指可见光，也包括不可见光 . (3)逸出功的大小由金属本身决定，与入射光无关 . (4)光电子不是光子，而是电子 . 2.两条对应关系 光强大 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 光电子的最大初动能大 . 3.定量分析时应抓住三个 关系式 (1)爱因斯坦光电效应方程： Ek h W0. (2)光电子最大初动能与遏止电压的
11、关系： Ek eUc. (3)逸出功与极限频率的关系： W0 h c. 例 1 (多选 )(2016 浙江 4 月选考 16) 在光电效应实验中，采用极限频率为 c5.510 14 Hz 钠阴极，已知普朗克常量 h 6.610 34 Js ，电子质量 m 9.110 31 kg.用频率 7.510 14 Hz 的紫光照射钠阴极产生光电子的 ( ) A.动能的数量级为 10 19 J B.速率的数量级为 108 m/s C.动量的数量 级为 10 27 kgm/s D.德布罗意波长的数量级为 10 9 m 答案 AD 解析 根据 Ek h W0， W0 h c，得： Ek 1.3210 19 J
12、， A正确；由 Ek 12mv2，得 v510 5 m/s，B错误；由 p 2mEk4.910 25 kgm/s ， C错误；由 p h 得 6.610 344.910 25 m1.310 9 m，故 D 正确 . 变式 1 (多选 )在光电效应实验中，用频率为 的光照射光电管 阴极，发生了光电效应，下列说法正确的是 ( ) A.增大入射光的强度，光电流增大 B.减小入射光的强度，光电效应现象消失 【 精品教育资源文库 】 C.改用频率小于 的光照射，一定不发生光电效应 D.改用频率大于 的光照射，光电子的最大初动能变大 答案 AD 解析 增大入射光强度，单位时间内照射到单位面积的光子数增加
13、，则光电流增大，故选项A 正确；光电效应是否发生取决于入射光的频率，与入射光强度无关，故选项 B 错误 .用频率为 的光照射光电管阴极，发生光电效应，用频率小于 的光照射时，若光的频率仍大于金属的极限频率，则仍会发生光电效应，选 项 C 错误；根据 Ek h W0可知，增加入射光频率，光电子的最大初动能也增大，故选项 D 正确 . 变式 2 (多选 )如图 5，用一定频率的单色光照射光电管时，电流表指针会发生偏转，则( ) 图 5 A.电源右端应为正极 B.流过电流表 G 的电流大小取决于照射光的强度 C.流过电流表 G 的电流方向是由 a 流向 b D.普朗克解释了光电效应并提出光子能量 E
14、 h 答案 BC 解析 发生光电效应时，电子从光电管右端运动到左端，而电流的方向与电子定向移动的方向相反，所以流过电流表 G 的电流方向是由 a 流向 b，所以电源左端应为正 极，故 A 错误，C 正确；流过电流表 G 的电流大小取决于照射光的强度，与光的频率无关，故 B 正确；爱因斯坦解释了光电效应并提出光子能量 E h ，故 D 错误 . 变式 3 (多选 )对爱因斯坦光电效应方程 Ek h W0，下面的理解正确的有 ( ) A.只要是用同种频率的光照射同一种金属，那么从金属中逸出的所有光电子都会具有同样的初动能 Ek B.式中的 W0表示每个光电子从金属中飞出过程中克服金属中正电荷引力所做的功 C.逸出功 W0和截止频率 c之间应满足关系式 W0 h c D.光电子的最大初动能和入射光的频率不是成正比 答案 CD 解析 根据光电效应方程 Ek h W0知，同种频率的光照射同一种金属，从金属中逸出的所有光电子的最
