1、第1页 第二章第二章 波粒二象性波粒二象性 原子结构原子结构 原子核原子核第2页 2.1 光电效应光电效应 原子结构原子结构 氢原子光谱氢原子光谱第3页 知知 识识 精精 要要 高效梳理高效梳理知识备考知识备考 一一 粒子散射实验粒子散射实验 核式结构核式结构 1.电子的发现及意义电子的发现及意义:汤姆生通过汤姆生通过阴极射线阴极射线的研究发现了电子的研究发现了电子,说明原子也是说明原子也是可分的可分的.2.卢瑟福用卢瑟福用粒子轰击金箔粒子轰击金箔,发现发现绝大多数绝大多数粒子穿过金粒子穿过金箔后仍沿原方向前进箔后仍沿原方向前进,少数少数粒子发生较大角度偏转粒子发生较大角度偏转,极少数极少数发
2、生大角度偏转发生大角度偏转,有的有的达到达到180而反向弹回而反向弹回.第4页 3.卢瑟福提出原子核式结构学说卢瑟福提出原子核式结构学说:在原子的中心有一在原子的中心有一个很小的核个很小的核,叫叫原子核原子核.它集中了原子的它集中了原子的全部正电荷全部正电荷和几乎和几乎全部全部质量质量.带负电的电子在核外绕核旋转带负电的电子在核外绕核旋转.从从粒子散射实验粒子散射实验可以估计出原子核的大小约为可以估计出原子核的大小约为1010-15-15 m m.第5页 二二 氢原子光谱氢原子光谱 1.光谱光谱:用光栅或棱镜可以把光按波长展开用光栅或棱镜可以把光按波长展开,获得光的获得光的波波长成分长成分和和
3、强度分布强度分布的记录的记录,即光谱即光谱.2.线状谱线状谱:光谱是一条条的光谱是一条条的亮线亮线.3.连续谱连续谱:光谱看起来不是一条条分立的谱线光谱看起来不是一条条分立的谱线,而是连在而是连在一起的一起的光带光带.4.特征谱线特征谱线:不同原子的亮线位置不同原子的亮线位置不同不同,说明不同的原子说明不同的原子的发光频率是的发光频率是不一样不一样的的,因此这些亮线称为原子的特征谱因此这些亮线称为原子的特征谱线线.第6页 5.光谱分析光谱分析:利用利用原子特征谱线原子特征谱线来鉴别物质和确定物质来鉴别物质和确定物质的组成成分的组成成分,这种方法称为光谱分析这种方法称为光谱分析.6.氢原子光谱的
4、实验规律氢原子光谱的实验规律 巴耳末系是氢光谱在可见光区的谱线巴耳末系是氢光谱在可见光区的谱线,其波长公式其波长公式 (n=3,4,5,R是里德伯常量是里德伯常量,R=1.10107 m-1).22111()2Rn第7页 三三 玻尔理论玻尔理论 能级能级1.1.玻尔原子模型玻尔原子模型 (1)(1)轨道假设轨道假设:原子中的电子在库仑引力的作用下原子中的电子在库仑引力的作用下,绕原绕原子核做圆周运动子核做圆周运动,电子绕核运动的轨道是电子绕核运动的轨道是稳定稳定的的.(2)(2)定态假设定态假设:电子在不同的轨道上运动时电子在不同的轨道上运动时,原子处于不原子处于不同的状态同的状态,因而具有不
5、同的能量因而具有不同的能量,即原子的能量是即原子的能量是不连续不连续的的.这些不同的状态叫定态这些不同的状态叫定态.在各个定态中在各个定态中,原子是原子是稳定稳定的的,不不向外辐射能量向外辐射能量.第8页 (3)(3)跃迁假设跃迁假设:原子从一个能量状态向另一个能量状态跃原子从一个能量状态向另一个能量状态跃迁时要迁时要吸收吸收或或放出放出一定频率的光子一定频率的光子,该光子的能量等于两该光子的能量等于两个状态的个状态的能量差能量差,即即h=h=E Em m-E-En n.第9页 2.能级能级:在玻尔理论中在玻尔理论中,原子的各个可能状态的原子的各个可能状态的能量值能量值叫叫能级能级.3.基态与
6、激发态基态与激发态:能量能量最低最低的状态叫基态的状态叫基态;其他能量状态其他能量状态叫激发态叫激发态.4.量子数量子数:现代物理学认为原子的可能状态是不连续的现代物理学认为原子的可能状态是不连续的,各状态的标号各状态的标号1,2,3,叫做量子数叫做量子数,一般用一般用n表示表示.第10页 四四 光电效应光电效应 1.定义定义:在光的照射下从物体发射出在光的照射下从物体发射出电子电子的现象的现象(发射出的电子称为发射出的电子称为光电子光电子).2.产生条件产生条件:入射光的频率入射光的频率大于大于极限频率极限频率.3.光电效应规律光电效应规律 (1)每种金属都有一个极限频率每种金属都有一个极限
7、频率,入射光的入射光的频率频率必须大于这个极限频必须大于这个极限频率才能产生光电效应率才能产生光电效应.(2)光电子的最大初动能与入射光的光电子的最大初动能与入射光的强度强度无关无关,只随入射光频率的增大只随入射光频率的增大而增大而增大.(3)光电效应的发生几乎是瞬时的光电效应的发生几乎是瞬时的,一般不超过一般不超过10-9 s.(4)当入射光的频率大于极限频率时当入射光的频率大于极限频率时,光电流光电流的强度与入射光的强度的强度与入射光的强度成正比成正比.第11页 五五 光电效应方程光电效应方程1.基本物理量基本物理量 (1)光子的能量光子的能量,=h其中其中h=6.6310-34 Js(称
8、为普朗克常称为普朗克常量量).(2)逸出功逸出功:使电子脱离某种金属所做功的使电子脱离某种金属所做功的最小值最小值.(3)最大初动能最大初动能 发生光电效应时发生光电效应时,金属金属表面上表面上的电子吸收光子后克服原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子核的引力逸出时所具有动能的最大值最大值.第12页 2.光电效应方程光电效应方程 爱因斯坦光电效应方程是根据爱因斯坦光电效应方程是根据能量能量守恒定律推导出来守恒定律推导出来的的,描述的是光电子的最大初动能描述的是光电子的最大初动能Ek跟入射光子的能量跟入射光子的能量h和逸出功和逸出功W之间的关系之间的关系:Ek=h-Wh-W.第1
9、3页 六六 波粒二象性波粒二象性 1.光电效应说明光具有粒子性光电效应说明光具有粒子性,同时光还具有波动性同时光还具有波动性,即即光具有光具有波粒二象性波粒二象性.2.大量光子运动的规律表现出光的大量光子运动的规律表现出光的波动性波动性,单个光子的单个光子的运动表现出光的运动表现出光的粒子性粒子性.3.光的波长越长光的波长越长,波动性越明显波动性越明显,越容易看到光的干涉和越容易看到光的干涉和衍射现象衍射现象.光波的频率越高光波的频率越高,粒子性越明显粒子性越明显,穿透本领越强穿透本领越强.第14页 双双 基基 精精 练练 自主探究自主探究基础备考基础备考(2019上海综合能力上海综合能力)二
10、十世纪初二十世纪初,为了研究物质内部的结构为了研究物质内部的结构,物理学家做了大量的实验物理学家做了大量的实验,揭示了原子内部的结构揭示了原子内部的结构,发现了发现了电子电子 中子和质子中子和质子,图图2-1-1所示是所示是()A.卢瑟福的卢瑟福的粒子散射实验装置粒子散射实验装置B.卢瑟福发现质子的实验装置卢瑟福发现质子的实验装置C.汤姆生发现电子的实验装置汤姆生发现电子的实验装置D.查德威克发现中子的实验装置查德威克发现中子的实验装置答案答案:A第15页 2.(2019高考广东卷高考广东卷)有关氢原子光谱的说法正确的是有关氢原子光谱的说法正确的是()A.氢原子的发射光谱是连续谱氢原子的发射光
11、谱是连续谱B.氢原子光谱说明氢原子只发出特定频率的光氢原子光谱说明氢原子只发出特定频率的光C.氢原子光谱说明氢原子能级是分立的氢原子光谱说明氢原子能级是分立的D.氢原子光谱线的频率与氢原子能级的能量差无关氢原子光谱线的频率与氢原子能级的能量差无关答案答案:BC第16页 1123.E,n,(),EEnn若用表示氢原子基态时能量的绝对值 对于第 能级的能量为则在下列各能量值中 哪个可能是氢原子从激发态向基态跃迁时辐射出的能量111137.44816EEABECED答案答案:B第17页 4.(2009高考上海卷高考上海卷)光电效应的实验结论是光电效应的实验结论是:对于某种金属对于某种金属()A.无论
12、光强多强无论光强多强,只要光的频率小于极限频率就不能产生光电只要光的频率小于极限频率就不能产生光电效应效应B.无论光的频率多低无论光的频率多低,只要光照时间足够长就能产生光电效应只要光照时间足够长就能产生光电效应C.超过极限频率的入射光强度越弱超过极限频率的入射光强度越弱,所产生的光电子的最大初所产生的光电子的最大初动能就越小动能就越小D.超过极限频率的入射光频率越高超过极限频率的入射光频率越高,所产生的光电子的最大初所产生的光电子的最大初动能就越大动能就越大第18页 解析解析:每种金属都有它的极限频率每种金属都有它的极限频率 0,只有入射光子的频只有入射光子的频率大于极限频率率大于极限频率0
13、时时,才会发生光电效应才会发生光电效应,且入射光的强度且入射光的强度越大则产生的光子数越多越大则产生的光子数越多,光电流越强光电流越强;由光电效应方程由光电效应方程Ek=h-W=h-h0可知可知,入射光子的频率越大入射光子的频率越大,产生的光电子产生的光电子的最大初动能也越大的最大初动能也越大,与入射光的强度无关与入射光的强度无关,所以所以A D正确正确.答案答案:AD第19页 疑疑 难难 精精 讲讲 名师解疑名师解疑能力备考能力备考 疑难点一疑难点一.根据玻尔理论根据玻尔理论,氢原子跃迁时吸收或辐射光子氢原子跃迁时吸收或辐射光子,同时电子动能同时电子动能 原子势能原子势能 原子能量会随之发生
14、变化原子能量会随之发生变化,请请利用所学知识对此进行说明利用所学知识对此进行说明.名师在线名师在线:1.原子从低能级向高能级跃迁原子从低能级向高能级跃迁:吸收一定能量吸收一定能量的光子的光子,当一个光子的能量满足当一个光子的能量满足h=E末末-E初初时时,才能被某一个才能被某一个原子吸收原子吸收,使原子从低能级使原子从低能级E初初向高能级向高能级E末末跃迁跃迁,而当光子能而当光子能量量h大于或小于大于或小于E末末-E初初时都不能被原子吸收时都不能被原子吸收.第20页 2.原子从高能级向低能级跃迁原子从高能级向低能级跃迁,以光子的形式向外辐射能以光子的形式向外辐射能量量,所辐射的光子能量恰等于发
15、生跃迁时的两能级间的能所辐射的光子能量恰等于发生跃迁时的两能级间的能量差量差.3.当光子能量大于或等于当光子能量大于或等于13.6 eV时时,也可以被氢原子吸也可以被氢原子吸收收,使氢原子电离使氢原子电离;当氢原子吸收的光子能量大于当氢原子吸收的光子能量大于13.6 eV,氢氢原子电离后原子电离后,电子具有一定的初动能电子具有一定的初动能.一群氢原子处于量子数为一群氢原子处于量子数为n的激发态时的激发态时,可能辐射出的光可能辐射出的光谱线条数为谱线条数为 .2(1)2nn nNC第21页 4.原子还可吸收外来实物粒子原子还可吸收外来实物粒子(例如自由电子例如自由电子)的能量而的能量而被激发被激
16、发.由于实物粒子的动能可全部或部分地被原子吸收由于实物粒子的动能可全部或部分地被原子吸收,所以只要入射粒子的能量大于或等于两能级的能量差值所以只要入射粒子的能量大于或等于两能级的能量差值(E=Em-En),均可使原子发生能级跃迁均可使原子发生能级跃迁.5.跃迁时电子动能跃迁时电子动能 原子势能与原子能量的变化原子势能与原子能量的变化 当轨道半径减小时当轨道半径减小时,库仑引力做正功库仑引力做正功,原子的电势能原子的电势能Ep减小减小,电子动能增大电子动能增大,原子能量减小原子能量减小.反之反之,轨道半径增大时轨道半径增大时,原子电势能增大原子电势能增大,电子动能减小电子动能减小,原子能量增大原
17、子能量增大.第22页 疑难点二疑难点二.如何理解光既具有波动性如何理解光既具有波动性,又具有粒子性呢又具有粒子性呢?名师在线名师在线:大量光子的运动规律显示波动性大量光子的运动规律显示波动性,个别光子的个别光子的行为显示出粒子性行为显示出粒子性,频率越低频率越低(波长越长波长越长),光的波动性就越明光的波动性就越明显显;频率越高频率越高(波长越短波长越短),粒子性就越显著粒子性就越显著.利用爱因斯坦对光电效应的解释可理解光的粒子性利用爱因斯坦对光电效应的解释可理解光的粒子性,通通过把曝光过程不同而曝光量很大的胶片上某种波的双缝干过把曝光过程不同而曝光量很大的胶片上某种波的双缝干涉图样进行比较涉
18、图样进行比较,可理解光是一种概率波可理解光是一种概率波,光子说并未否定光子说并未否定光的波动性光的波动性,光的波粒二象性是光的客观属性光的波粒二象性是光的客观属性,但它不同于但它不同于经典物理学中所说的粒子和波经典物理学中所说的粒子和波.第23页 易易 错错 点点 拨拨 自我完善自我完善误区备考误区备考易错点一易错点一 对能级跃迁不理解导致出错对能级跃迁不理解导致出错 自我诊断自我诊断1 氢原子在某三个相邻能级之间跃迁时氢原子在某三个相邻能级之间跃迁时,可发可发出三种不同波长的光出三种不同波长的光.已知其中的两个波长分别为已知其中的两个波长分别为1和和2,且且12,则另一个波长可能是则另一个波
19、长可能是()121212121212.ABCD 第24页 答案答案:CD第25页 易错点二易错点二 对光电效应规律不理解导致出错对光电效应规律不理解导致出错 自我诊断自我诊断2 研究光电效应规律的实验装置如图研究光电效应规律的实验装置如图2-1-2所示所示,以频率为以频率为的光照射光电管阴极的光照射光电管阴极K时时,有光电子产生有光电子产生.由由于光电管于光电管K A间加的是反向电压间加的是反向电压,光电子从阴极光电子从阴极K发射后发射后将向阳极将向阳极A做减速运动做减速运动.光电流光电流i由图中电流表由图中电流表G测出测出,反向反向电压电压U由电压表由电压表V测出测出,当电流表的示数恰好为零
20、时当电流表的示数恰好为零时,电压表电压表的示数称为反向遏止电压的示数称为反向遏止电压U0.在图在图2-1-3表示光电效应实验表示光电效应实验规律的图象中规律的图象中,错误的是错误的是()答案答案:B第26页 第27页 解析解析:由光电效应的规律可知由光电效应的规律可知,光电效应中光电效应中:电压电压 频频率一定时光电流与光强成正比率一定时光电流与光强成正比,存在遏止电压存在遏止电压,光电效光电效应具有瞬时性应具有瞬时性,产生光电流的时间不超过产生光电流的时间不超过10-9 s.由以上三点由以上三点可依次得到可依次得到A C D正确正确.关于遏止电压与频率的关系关于遏止电压与频率的关系,可可由以
21、下两式得出由以下两式得出:第28页 题题 型型 研研 练互动探究练互动探究方法备考方法备考题型一题型一 粒子散射实验与原子结构粒子散射实验与原子结构【例【例1】下面列举的现象中下面列举的现象中,哪个是卢瑟福在哪个是卢瑟福在粒子散射实验粒子散射实验中中(如图如图2-1-4)观察到的观察到的,并据此得出原子的核式结构的现象并据此得出原子的核式结构的现象()第29页 A.大多数大多数粒子发生较大角度偏转粒子发生较大角度偏转,少数少数粒子仍按原方向前粒子仍按原方向前进进B.极少数极少数粒子发生较大角度偏转粒子发生较大角度偏转,甚至被弹回甚至被弹回C.粒子的散射实验证明原子核集中了原子的全部正电荷粒子的
22、散射实验证明原子核集中了原子的全部正电荷D.粒子的散射实验证明原子核是由质子和中子组成粒子的散射实验证明原子核是由质子和中子组成答案答案:BC第30页 解析解析:关于卢瑟福关于卢瑟福粒子散射实验的现象主要是理解性地记住粒子散射实验的现象主要是理解性地记住结论结论.此实验分析推理路线如下此实验分析推理路线如下:(1)大多数大多数粒子沿直线穿粒子沿直线穿过过,分析推理原子内大部分是空的分析推理原子内大部分是空的.(2)少数粒子发生大角度偏转少数粒子发生大角度偏转,甚至有的被反弹回来甚至有的被反弹回来,分析推理分析推理原子中带正电的质量都集中在很小的体积上原子中带正电的质量都集中在很小的体积上.(3
23、)太阳系结构的启示和类比分析推理电子绕原子核旋转太阳系结构的启示和类比分析推理电子绕原子核旋转.应应选选B C.方法总结方法总结:认真阅读教材认真阅读教材,正确对应物理实验结果和规律是解正确对应物理实验结果和规律是解决此类问题的关键决此类问题的关键.第31页 创新预测创新预测1 (1)关于原子结构理论与关于原子结构理论与粒子散射实验的关系粒子散射实验的关系,下下列说法正确的是列说法正确的是_.A.卢瑟福做卢瑟福做粒子散射实验是为了验证汤姆生的枣糕模型是粒子散射实验是为了验证汤姆生的枣糕模型是错误的错误的B.卢瑟福认识到汤姆生卢瑟福认识到汤姆生“枣糕模型枣糕模型”的错误后提出了的错误后提出了“核
24、式核式结构结构”理论理论C.卢瑟福的卢瑟福的粒子散射实验是为了验证核式结构理论的正确粒子散射实验是为了验证核式结构理论的正确性性D.卢瑟福依据卢瑟福依据粒子散射实验的现象提出了原子的粒子散射实验的现象提出了原子的“核式结核式结构构”理论理论D 第32页 (2)在在粒子散射实验中粒子散射实验中,粒子的偏转是由于受到原子粒子的偏转是由于受到原子内正电荷的库仑力而发生的内正电荷的库仑力而发生的.实验中即使实验中即使1 mm厚的金箔也厚的金箔也大约有大约有3 300层原子层原子,但绝大多数的但绝大多数的粒子穿过金箔后仍沿原粒子穿过金箔后仍沿原来的方向前进来的方向前进,只有少数发生了大角度偏转只有少数发
25、生了大角度偏转,这说明了什这说明了什么么?_原子内带正电荷部分在整个原子中占的空间非常小原子内带正电荷部分在整个原子中占的空间非常小.第33页 解析解析:(1)由于卢瑟福设计的由于卢瑟福设计的粒子散射实验是为了探究原粒子散射实验是为了探究原子内电荷的分布子内电荷的分布,并非为了验证汤姆生模型是错误的并非为了验证汤姆生模型是错误的,A错错误误;卢瑟福并不是认识到卢瑟福并不是认识到“枣糕模型枣糕模型”的错误而提出的错误而提出“核核式结构式结构”理论的理论的,B错误错误;卢瑟福做了卢瑟福做了粒子散射实验后粒子散射实验后,由实由实验现象提出了验现象提出了“核式结构核式结构”理论理论,C错误错误,D正确
26、正确.(2)粒子穿过金箔后绝大多数仍沿原来的方向前进粒子穿过金箔后绝大多数仍沿原来的方向前进,说明它们说明它们距正电荷部分较远距正电荷部分较远,库仑力很小库仑力很小;尽管经过若干层原子尽管经过若干层原子,但靠但靠近正电荷部分的机会很小近正电荷部分的机会很小,这说明原子内带正电荷部分在这说明原子内带正电荷部分在整个原子中占的空间非常小整个原子中占的空间非常小.第34页 题型二能级跃迁题型二能级跃迁 【例【例2】已知氢原子基态的电子轨道半径已知氢原子基态的电子轨道半径r1=0.5310-10 m,基态的能级值为基态的能级值为E1=-13.6 eV.(1)求电子在求电子在n=1的轨道上运动形成的等效
27、电流的轨道上运动形成的等效电流.(2)有一群氢原子处于量子数有一群氢原子处于量子数n=3的激发态的激发态.画出能级图画出能级图,在图上在图上用箭头标明这些氢原子能发出哪几条光谱线用箭头标明这些氢原子能发出哪几条光谱线.(3)计算这几条光谱线中最长的波长计算这几条光谱线中最长的波长.第35页 解析解析:(1)电子绕核运动具有周期性电子绕核运动具有周期性,设运转周期为设运转周期为T,由牛顿第由牛顿第二定律和库仑定律有二定律和库仑定律有:又轨道上任一处又轨道上任一处,每一周期通过该处的电荷量为每一周期通过该处的电荷量为e,由电流的定由电流的定义式得所求等效电流义式得所求等效电流 联立联立式得式得22
28、112()2ekmrrTeIT第36页 (2)由于这群氢原子的自发跃迁辐射由于这群氢原子的自发跃迁辐射,会得到三条光谱线会得到三条光谱线,如图如图2-1-5所示所示.第37页 (3)三条光谱线中波长最长的光子能量最小三条光谱线中波长最长的光子能量最小,发生跃迁的两个发生跃迁的两个能级的能量差最小能级的能量差最小,根据氢原子能级的分布规律可知根据氢原子能级的分布规律可知,氢原氢原子一定是从子一定是从n=3的能级跃迁到的能级跃迁到n=2的能级的能级,设波长为设波长为,由由 答案答案:(1)1.0510-3A (2)见图见图2-1-5 (3)6.5810-7 m第38页 方法总结方法总结:(1)量子
29、数为量子数为n的氢原子辐射光子的可能频率的的氢原子辐射光子的可能频率的判断方法判断方法:如果是一个氢原子如果是一个氢原子,向低能级跃迁时向低能级跃迁时,最多发出的最多发出的光子数为光子数为(n-1);如果是一群氢原子如果是一群氢原子,向低能级跃迁时最多发向低能级跃迁时最多发出的光子为出的光子为 种种.(2)理解氢原子能级图理解氢原子能级图,量子数越大量子数越大,能级差越小能级差越小,发出的光发出的光频率越小频率越小,波长越长波长越长.2nC第39页 创新预测创新预测2 如图如图2-1-6所示为氢原子最低的四个能级所示为氢原子最低的四个能级,当当氢原子在这些能级间跃迁时氢原子在这些能级间跃迁时:
30、(1)有可能放出种能量的光子有可能放出种能量的光子.(2)在哪两个能级间跃迁时在哪两个能级间跃迁时,所放出光子波长最长所放出光子波长最长?波长是多少波长是多少?答案答案:(1)6(2)由第由第4能级向第能级向第3能级能级,1.8810-6 m第40页(2)氢原子由第氢原子由第4能级向第能级向第3能级跃迁时能级跃迁时,能级差最小能级差最小,辐射的光辐射的光子波长最长子波长最长.=1.8810-6 m.第41页 题型三题型三 电效应电效应 【例【例3】入射光照射到某金属表面上发生光电效应入射光照射到某金属表面上发生光电效应,若入若入射光的强度减弱射光的强度减弱,而频率保持不变而频率保持不变,那么那
31、么()A.从光照至金属表面上到发射出光电子之间的时间间从光照至金属表面上到发射出光电子之间的时间间隔将明显增加隔将明显增加 B.逸出的光电子的最大初动能将减小逸出的光电子的最大初动能将减小 C.单位时间内从金属表面逸出的光电子数目将减少单位时间内从金属表面逸出的光电子数目将减少 D.有可能不发生光电效应有可能不发生光电效应第42页 解析解析:光电效应瞬时光电效应瞬时(不超过不超过10-9 s)发生发生,与光强无关与光强无关,A错错;能否发生光电效应能否发生光电效应,只决定于入射光的频率是否大于极限只决定于入射光的频率是否大于极限频率频率,与光强无关与光强无关,D错错;光电子的最大初动能只与入射
32、光频光电子的最大初动能只与入射光频率有关率有关,入射光频率越大入射光频率越大,最大初动能越大最大初动能越大,B错错;光电子数目光电子数目多少与入射光强度有关多少与入射光强度有关,可理解为一个光子能打出一个电可理解为一个光子能打出一个电子子,光强减弱光强减弱,逸出的光电子数目减少逸出的光电子数目减少,C对对.答案答案:C 方法总结方法总结:光子频率不变光子频率不变,则光子能量不变则光子能量不变,入射光强度减入射光强度减弱是由于单位时间内光子个数减少弱是由于单位时间内光子个数减少.第43页 创新预测创新预测3 如图如图2-1-7所示所示,当开关当开关S断开时断开时,用光子能量为用光子能量为2.5
33、eV的一束光照射阴极的一束光照射阴极P,发现电流表读数不为零发现电流表读数不为零.合上开关合上开关,调节滑动变阻器调节滑动变阻器,发现当电压表读数小于发现当电压表读数小于0.60 V时时,电流表电流表读数仍不为零读数仍不为零;当电压表读数大于或等于当电压表读数大于或等于0.60 V时时,电流表电流表读数为零读数为零.由此可知阴极材料的逸出功为由此可知阴极材料的逸出功为()A.1.9 eV B.0.6 eV C.2.5 eV D.3.1 eV第44页 解析解析:由题意知光电子的最大初动能为由题意知光电子的最大初动能为Ek=qU=0.60 eV,所所以根据光电效应方程以根据光电效应方程Ek=h-W
34、得得W=h-Ek=(2.5-0.6)eV=1.9 eV.答案答案:A 方法总结方法总结:光电管是依靠光电效应中发射出的光电子把光电管是依靠光电效应中发射出的光电子把电路导通的电路导通的,一旦达到和超过遏止电压一旦达到和超过遏止电压,电子不能到达阳极电子不能到达阳极,电路被切断电路被切断.第45页 高高 效效 作作 业业 自我测评自我测评技能备考技能备考一一 选择题选择题1.卢瑟福通过对卢瑟福通过对粒子散射实验结果的分析粒子散射实验结果的分析,提出提出()A.原子的核式结构模型原子的核式结构模型B.原子核内有中子存在原子核内有中子存在C.电子是原子的组成部分电子是原子的组成部分D.原子核是由质子
35、和中子构成的原子核是由质子和中子构成的答案答案:A第46页 解析解析:卢瑟福通过对卢瑟福通过对粒子散射实验结果的分析否定了粒子散射实验结果的分析否定了汤姆生汤姆生“枣糕枣糕”式原子结构模型式原子结构模型,提出了原子的核式结构提出了原子的核式结构模型模型,故故A正确正确;原子核内有中子存在是通过核反应发现的原子核内有中子存在是通过核反应发现的,故故B错错;电子是原子的组成部分电子是原子的组成部分,是通过汤姆生发现电子而是通过汤姆生发现电子而发现的发现的,故故C错错;原子核是由质子和中子构成的原子核是由质子和中子构成的,是通过核反是通过核反应发现的应发现的,故故D错错.第47页 2.(2009 2
36、.(2009高考全国卷高考全国卷)氢原子的部分能级如图氢原子的部分能级如图2-1-2-1-8 8所示所示.已知可见光的光子能量在已知可见光的光子能量在1.62 eV1.62 eV到到3.11 eV3.11 eV之间之间,由此可推知由此可推知,氢原子氢原子()()第48页 A.从高能级向从高能级向n=1能级跃迁时发出的光的波长比可见光能级跃迁时发出的光的波长比可见光的短的短 B.从高能级向从高能级向n=2能级跃迁时发出的光均为可见光能级跃迁时发出的光均为可见光 C.从高能级向从高能级向n=3能级跃迁时发出的光的频率比可见光能级跃迁时发出的光的频率比可见光的高的高 D.从从n=3能级向能级向n=2
37、能级跃迁时发出的光为可见光能级跃迁时发出的光为可见光答案答案:AD第49页 解析解析:本题考查玻尔的原子理论本题考查玻尔的原子理论.从高能级向从高能级向n=1能级跃能级跃迁的过程中辐射出的最小光子能量为迁的过程中辐射出的最小光子能量为10.2 eV,不在不在1.62 eV到到3.11 eV之间之间,A正确正确.已知可见光子能量在已知可见光子能量在1.62 eV到到3.11 eV之间之间,从高能级向从高能级向n=2能级跃迁时发出的光的能量小于能级跃迁时发出的光的能量小于3.40 eV,B错错.从高能级向从高能级向n=3能级跃迁时发出的光的能量小能级跃迁时发出的光的能量小于于1.51eV,C错错.
38、从从n=3到到n=2的过程中释放的光的能量等于的过程中释放的光的能量等于1.89 eV,介于介于1.62 eV到到3.11 eV之间之间,所以是可见光所以是可见光,D对对.第50页 3.(2009 3.(2009高考广东卷高考广东卷)硅光电池是利用光电效应原理制硅光电池是利用光电效应原理制成的器件成的器件,下列表述正确的是下列表述正确的是()()A.A.硅光电池是把光能转变为电能的一种装置硅光电池是把光能转变为电能的一种装置 B.B.硅光电池中吸收了光子能量的电子都能逸出硅光电池中吸收了光子能量的电子都能逸出 C.C.逸出的光电子的最大初动能与入射光的频率无关逸出的光电子的最大初动能与入射光的
39、频率无关 D.D.任意频率的光照射到硅光电池上都能产生光电效应任意频率的光照射到硅光电池上都能产生光电效应答案答案:A:A第51页 解析解析:硅光电池是把光能转变为电能的一种装置硅光电池是把光能转变为电能的一种装置,A,A正确正确;硅光电池是利用光电效应原理制成的器件硅光电池是利用光电效应原理制成的器件,依据光电效应依据光电效应方程方程E Ek k=h-W=h-h=h-W=h-h 0 0,可见只有当入射光子的频率大可见只有当入射光子的频率大于极限频率时才能发生光电效应于极限频率时才能发生光电效应,B,B错误错误,C,C错误错误,D,D错误错误.第52页 4.(2009高考全国卷高考全国卷)氦氖
40、激光器能产生三种波长的激氦氖激光器能产生三种波长的激光光,其中两种波长分别为其中两种波长分别为1=0.632 8 m,2=3.39 m,已知波已知波长为长为1的激光是氖原子在能级间隔为的激光是氖原子在能级间隔为E1=1.96 eV的两个能的两个能级之间跃迁产生的级之间跃迁产生的.用用E2表示产生波长为表示产生波长为2的激光所对应的激光所对应的跃迁的能级间隔的跃迁的能级间隔,则则E2的近似值为的近似值为()A.10.50 eV B.0.98 eV C.0.53 eV D.0.36 eV答案答案:D第53页 解析解析:本题考查玻尔的原子跃迁理论本题考查玻尔的原子跃迁理论.根据根据E=h,可知当可知
41、当E1=1.96 eV,1=0.6328 m,2=3.39 m时时,联立可知联立可知E2=0.36 eV.c第54页 5.氢原子放出一个光子后氢原子放出一个光子后,根据玻尔理论根据玻尔理论,氢原子的氢原子的()A.核外电子的电势能增大核外电子的电势能增大B.核外电子的动能增大核外电子的动能增大C.核外电子的转动周期变大核外电子的转动周期变大D.氢原子能量增大氢原子能量增大答案答案:B第55页 解析解析:据玻尔理论据玻尔理论,氢原子由能量较高的定态跃迁到能量较低氢原子由能量较高的定态跃迁到能量较低的定态才辐射出光子的定态才辐射出光子,反之会吸收光子反之会吸收光子,所以所以D错误错误.据玻尔理论据
42、玻尔理论,氢原子放出一个光子后氢原子放出一个光子后,核外电子进入低能级轨核外电子进入低能级轨道运行道运行,半径变小半径变小,由由 知知,随随r变小变小,电子线速度变大电子线速度变大,电子的动能增大电子的动能增大,所以所以B正确正确.由由 知知,r变小变小,线速度线速度v变大变大,所以所以T变小变小,C错误错误.当电子由半径大的轨道跃迁到半径小的轨道时当电子由半径大的轨道跃迁到半径小的轨道时,电场力做正功电场力做正功,所以电子电势能变小所以电子电势能变小,A错误错误.应选应选B.222evkmrr2Tvr第56页 6.光子的频率为光子的频率为,具有的能量为具有的能量为h 动量为动量为 .将光子打
43、在处将光子打在处于静止状态的电子上于静止状态的电子上,光子将偏离原运动方向光子将偏离原运动方向,这种现象称这种现象称为光子的散射为光子的散射.下列关于光子散射的说法中正确的是下列关于光子散射的说法中正确的是()A.光子虽然改变原来的运动方向光子虽然改变原来的运动方向,但频率不变但频率不变B.由于光子在与电子碰撞中获得能量由于光子在与电子碰撞中获得能量,因而频率增大因而频率增大C.由于受到电子碰撞由于受到电子碰撞,散射后的光子频率小于入射光子的频率散射后的光子频率小于入射光子的频率D.由于受到电子碰撞由于受到电子碰撞,散射后的光子波长小于入射光子的波长散射后的光子波长小于入射光子的波长答案答案:
44、Cvhc第57页 解析解析:碰撞过程中电子及光子组成的系统动量守恒碰撞过程中电子及光子组成的系统动量守恒,由由于光子的动量发生变化于光子的动量发生变化,所以静止的电子动量一定发生变所以静止的电子动量一定发生变化化,具有一定的速度具有一定的速度,电子在碰撞中获得了动能电子在碰撞中获得了动能.根据能量守根据能量守恒定律恒定律,电子动能增大电子动能增大,光子的能量一定减小光子的能量一定减小.根据根据E=h,所所以散射后的光子频率一定小于入射光子的频率以散射后的光子频率一定小于入射光子的频率.C项正确项正确.第58页 7.在单缝衍射实验中在单缝衍射实验中,中央亮纹的光强占从单缝射入的中央亮纹的光强占从
45、单缝射入的整个光强的整个光强的95%以上以上.假设现在只让一个光子通过单缝假设现在只让一个光子通过单缝,那那么该光子么该光子()A.一定落在中央亮纹处一定落在中央亮纹处 B.可能落在其他亮纹处可能落在其他亮纹处 C.不可能落在暗纹处不可能落在暗纹处 D.落在中央亮纹处的可能性最大落在中央亮纹处的可能性最大答案答案:BD第59页 解析解析:根据光的概率波的概念根据光的概率波的概念,对于一个光子通过单缝对于一个光子通过单缝落在何处是不可确定的落在何处是不可确定的,但概率最大的是落在中央亮纹处但概率最大的是落在中央亮纹处,可达可达95%以上以上.当然也可落在其他亮纹处当然也可落在其他亮纹处,还可能落
46、在暗纹还可能落在暗纹处处,不过不过,落在暗纹处的概率很小落在暗纹处的概率很小,故故B D正确正确.第60页 8.(2019高考江苏卷高考江苏卷)子与氢原子核子与氢原子核(质子质子)构成的原子称为构成的原子称为氢原子氢原子(hydrogen muon atom),它在原子核物理的研究中它在原子核物理的研究中有重要作用有重要作用.图图2-1-9所示为所示为氢原子的能级示意图氢原子的能级示意图.假定光假定光子能量为子能量为E的一束光照射容器中大量处于的一束光照射容器中大量处于n=2能级的能级的氢原氢原子子,氢原子吸收光子后氢原子吸收光子后,发出频率为发出频率为1 2 3 4 5和和6的光的光,且频率
47、依次增大且频率依次增大,则则E等于等于()第61页 第62页 A.h(A.h(3 3-1 1)B.h()B.h(5 5+6 6)C.hC.h3 3 D.hD.h4 4答案答案:C:C解析解析:由由6=6=得得n=4,n=4,由由1 12 23 34 45 5|E2|B.两次均向低能级跃迁两次均向低能级跃迁,且且|E1|E2|C.先向高能级跃迁先向高能级跃迁,再向低能级跃迁再向低能级跃迁,且且|E1|E2|第66页 答案答案:D 解析解析:原子吸收紫外线原子吸收紫外线,使原子由低能级向高能级跃迁使原子由低能级向高能级跃迁,吸吸收收|E1|,再由高能级向低能级跃迁再由高能级向低能级跃迁,放出可见光
48、放出可见光,紫外线光子紫外线光子能量大于可见光能量大于可见光,故故|E1|E2|,D正确正确.第67页 二二 非选择题非选择题11.氢原子在基态时轨道半径氢原子在基态时轨道半径r1=0.5310-10 m,能量能量E1=-13.6 eV.求氢原子处于基态时求氢原子处于基态时:(1)电子的动能电子的动能.(2)原子的电势能原子的电势能.(3)用波长是多少的光照射可使其电离用波长是多少的光照射可使其电离?答案答案:(1)13.6 eV (2)-27.2 eV (3)0.914 110-7 m第68页 解析解析:(1)设处于基态的氢原子核外电子速度为设处于基态的氢原子核外电子速度为v1,第69页 (
49、2)E1=Ek1+Ep1,故故Ep1=E1-Ek1=-13.6 eV-13.6 eV=-27.2 eV.(3)设用波长设用波长的光照射可使氢原子电离的光照射可使氢原子电离:第70页 12.氢原子处于基态时氢原子处于基态时,原子的能量为原子的能量为E1=-13.6 eV,当处于当处于n=3的激发态时的激发态时,能量为能量为E3=-1.51 eV,则则:(1)当氢原子从当氢原子从n=3的激发态跃迁到的激发态跃迁到n=1的基态时的基态时,向外辐向外辐射的光子的波长是多少射的光子的波长是多少?(2)若要使处于基态的氢原子电离若要使处于基态的氢原子电离,至少要用多大频率的至少要用多大频率的电磁波照射原子
50、电磁波照射原子?(3)若有大量的氢原子处于若有大量的氢原子处于n=3的激发态的激发态,则在跃迁过程中则在跃迁过程中可能释放出几种不同频率的光子可能释放出几种不同频率的光子?答案答案:(1)1.0310-7m (2)3.31015 Hz (3)3种种第71页 解析解析:(1)由跃迁公式得由跃迁公式得:h=E3-E1 由由代入数据得代入数据得:=1.0310-7m.(2)若要将基态原子电离若要将基态原子电离:h=0-E1,代入数据得代入数据得=3.31015Hz.(3)光子种数光子种数 种种.cv233(3 1)32NC第72页 13.紫光在真空中的波长为紫光在真空中的波长为4.510-7 m,问
