《（全国通用版）2018高考物理大一轮复习 第十二章 原子与原子核（第1课时）波粒二象性 能级跃迁》由会员分享，可在线阅读，更多相关《（全国通用版）2018高考物理大一轮复习 第十二章 原子与原子核（第1课时）波粒二象性 能级跃迁（49页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、二章 原子与原子核 统计考情有的放矢 明考情 考点内容全国新课标课标 卷命题实题实 况 课课 时时 考点名称 20 11 20 12 2013201420152016 卷 卷 卷 卷 卷 卷 卷 卷 卷 波粒 二象 性能 级级 跃跃迁 对对光电电效应应的 理解 T35 (1) 光电电效应应方程 的应应用及图图像 分析 T35 (1) T35 (1) T35 (1) 光的波粒二象 性 物质质波 能级跃级跃 迁及光 谱谱分析 原子 结结构 与原 子核 原子的核式 结结构 T35 (1) 原子核的衰 变规变规 律 T35 (1) 核反应应方程 核能的计计算 T35 (1) T35 (1) T35 (
2、1) T35 (1) 高频频 考点 解读读 原子物理考查查的考点一般每年都不断变换变换 ,考点比较较分散,但总结总结 近几 年全国新课标课标 卷,主要集中在物理学史、光电电效应应、原子核的衰变变和 核反应应方程、核能的计计算. 第1课时 波粒二象性 能级跃迁 回扣教材 考点扫描 真题在线 回扣教材梳理知识 夯基础 知识整合 一、光电效应 1.定义 照射到金属表面的光,能使金属中的 从表面逸出的现象. 2.光电子 中发射出来的电子. 3.光电效应规律 (1)每种金属都有一个截止频率,入射光的频率必须 这个截止频率 才能产生光电效应.低于这个频率的光不能产生光电效应. (2)光电子的最大初动能与入
3、射光的 无关,只随入射光频率的增大 而 . (3)光电效应的发生 的,一般不超过10-9 s. (4)当入射光的频率大于截止频率时,饱和光电流的强度与入射光的强度 成 . 电子 光电效应 大于 强度 增大 几乎是瞬时 正比 4.用光电管研究光电效应 (1)光电效应电路图 (2)光电流与饱和电流 入射光强度: 入射到金属表面单位面积上的能量.频率一 定时, 越大,光子数越多. 光电流:光电子在电路中形成的电流.光电流有最大值,未达到最大值以 前,其大小和 、 都有关,达到最大值以后,光电流和 成 正比. 饱和电流:在 的光照射下的最大光电流,饱和电流不随 电路中 的增大而增大. 单位时间内 光强
4、 光强电压光强 一定频率与强度 电压 二、爱因斯坦光电效应方程 1.光子说 在空间传播的光是不连续的,而是一份一份的,每一份叫做一个光的能量 子,简称光子,光子的能量= .其中h=6.6310-34 Js.(称为普朗克 常量) 2.逸出功W0 使电子脱离某种金属所做功的 . 3.最大初动能 发生光电效应时,金属表面上的 吸收光子后克服原子核的引力逸出 时所具有的动能的最大值. 4.遏止电压与截止频率 (1)遏止电压:使光电流减小到零的反向电压Uc. (2)截止频率:能使某种金属发生光电效应的 频率叫做该种金属的 截止频率(又叫极限频率).不同的金属对应着不同的截止频率. h 最小值 电子 最小
5、 5.爱因斯坦光电效应方程 (1)表达式:Ek=h- . (2)物理意义:金属表面的电子吸收一个光子获得的能量是h,这些能量 的一部分用来克服金属的 ,剩下的表现为逸出后光电子的最 大初动能Ek= . 三、光的波粒二象性与物质波 1.光的波粒二象性 (1)光的干涉、衍射、偏振现象证明光具有 性. (2)光电效应现象说明光具有 性. (3)光既具有波动性,又具有粒子性,称为光的 性. 2.物质波 (1)概率波 光的干涉现象是大量光子的运动遵守波动规律的表现,亮条纹是光子到达 概率 的地方,暗条纹是光子到达概率 的地方,因此光波是一种概 率波. W0 逸出功W0 波动 粒子 波粒二象 大小 (2)
6、物质波 任何一个运动着的物体,小到微观粒子大到宏观物体都有一种波与它对应 ,其波长= ,p为运动物体的动量,h为普朗克常量. 四、光谱 1.光谱 用光栅或棱镜可以把光按波长展开,获得光的 (频率)和强度分布 的记录,即 . 2.光谱分类 有些光谱是一条条的 ,这样的光谱叫做线状谱. 有的光谱是连在一起的 ,这样的光谱叫做连续谱. 3.氢原子光谱的实验规律 巴耳末系是氢原子光谱在可见光区的谱线,其波长公式 = , (n=3,4,5,),R是里德伯常量,R=1.10107 m-1,n为量子数. 波长 光谱 亮线 光带 五、氢原子的能级结构、能级公式 1.玻尔理论 (1)定态:原子只能处于一系列 的
7、能量状态中,在这些能量状态 中原子是 的,电子虽然绕核运动,但并不向外辐射能量. (2)跃迁:原子从一种定态跃迁到另一种定态时,它辐射或吸收一定频率 的光子,光子的能量由这两个定态的能量差决定,即h= .(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对应 .原子的定态是 的,因此电子的可能轨道也是 的. 2.氢原子的能级、能级公式 (1)氢原子的能级 能级图如图所示 不连续 稳定 Em-En 不连续不连续 (2)氢原子的能级和轨道半径 氢原子的能级公式:En= (n=1,2,3,),其中E1为基态能量,其数 值为E1= . 氢
8、原子的半径公式:rn= (n=1,2,3,),其中r1为基态半径,又称玻 尔半径,其数值为r1=0.5310-10 m. -13.6 eV n2r1 问题思考 1.把一块锌板连接在验电器上,并使锌板带负电,验电器指针张开.用紫 外线灯照射锌板,观察到验电器指针张角减小至闭合. 选修3-5P30图17.2-1 (1)如果紫外线的强度增加,将对光电效应产生什么结果? (2)金属A在一束绿光照射下恰能发生光电效应,现用紫光或红光照射时, 能否发生光电效应? 解析:(1)紫外线的强度增强,单位时间内发射的光电子的数目增多. (2)紫光的频率比绿光的大,紫光照射金属A时会发生光电效应;红光的频 率比绿光
9、的小,红光照射金属A时不会发生光电效应. 答案:(1)单位时间内发射的光电子数目增多. (2)紫光照射时会发生光电效应,红光照射时不会发生光电效应. 2.如图所示是氢原子的能级图 选修3-5P58图18.4-2 (1)请用玻尔理论解释为什么原子的发射光谱都是一些独立的亮线? (2)如果大量的氢原子处在n=3的能级,会辐射出几种频率的光?其中波 长最短的光是在哪两个能级之间跃迁时发生的?其中光子的能量最大是 多大? 解析:(1)原子从高能态向低能态跃迁时放出的光子的能量等于前后两 个能级的能量差.由于原子的能级是分立的,所以放出的光子的能量也 是分立的,因此原子的发射光谱只有一些分立的亮线. (
10、2)处在n=3能级的氢原子会在能级3与1、能级3与2、能级2与1之间跃 迁,会辐射出3种频率的光,其中波长最短的光也是能量最大的光,在能 级3与1之间跃迁产生,E=-1.51 eV-(-13.6 eV)=12.09 eV. 答案:(1)见解析 (2)3种 能级3与能级1 12.09 eV 考点扫描重点透析 通热点 考点一 对光电效应的理解 要点透析 1.光电效应的实质 光子照射到金属表面,某个电子吸收光子的能量使其动能变大,当电子的 动能增大到足以克服原子核的引力时,便飞出金属表面成为光电子. 2.截止频率的实质 光子的能量和频率有关,而金属中电子克服原子核引力需要的能量是一 定的,光子的能量
11、必须大于金属的逸出功时才能发生光电效应.这个能 量的最小值等于这种金属对应的逸出功,所以每种金属都有一定的截止 频率. 3.对光电效应瞬时性的理解 光照射到金属上时,电子吸收光子的能量不需要积累,吸收的能量立即转 化为电子的能量,因此电子对光子的吸收十分迅速. 4.对光电效应规律的解释 5.光电效应的研究思路 (1)两条线索 (2)两条对应关系 通过频率分析:光子频率高光子能量大产生光电子的最大初动 能大. 通过光的强度分析:入射光强度大光子数目多产生的光电子多 光电流大. 典例突破 【例1】 (2016山东莱芜质检)入射光照射到某金属表面上发生光电效 应,若入射光的强度减弱,而频率保持不变,
12、那么( ) A.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 B.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 D.有可能不发生光电效应 解析:光电效应瞬时(10-9 s)发生,与光强无关,选项A错误;能否发生光电 效应,只取决于入射光的频率是否大于截止频率,与光强无关,选项D错误 ;对于某种特定金属,光电子的最大初动能只与入射光频率有关,入射光 频率越大,最大初动能越大,选项B错误;光电子数目多少与入射光强度有 关,光强减弱,逸出的光电子数目减少,选项C正确. 答案:C 题后反思 光电效应现象的本质 (1)光电效应是发生在金属表面的现象. (2)
13、不管是否发生光电效应,金属表面的电子都只吸收一个光子,不能同 时吸收两个光子. (3)逸出功是克服金属表面做功的最小值. (4)光电子的速度是不确定的,但有最大值,即最大初动能. (5)光的强度简称为光强,光强=光子数h. 1.光电效应产生的条件(2016山东威海质检)(多选)光电效应的实 验结论是:对某种金属( ) A.无论光强多强,只要光的频率小于截止频率就不能发生光电效应 B.无论光的频率多低,只要光照时间足够长就能发生光电效应 C.超过截止频率的入射光强度越弱,所产生的光电子的最大初动能就 越小 D.超过截止频率的入射光频率越高,所产生的光电子的最大初动能就 越大 即时巩固 解析:每种
14、金属都有它的截止频率,只有入射光的频率大于截止频率时, 才会发生光电效应,且入射光的强度越大产生的光子数越多,光电流越 强;由光电效应方程,可知入射光的频率越大,产生的光电子的最大初动 能也越大,与入射光的强度无关,所以选项A,D正确. AD 解析:换波长为2的单色光照射时,只要光的频率大于截止频率,就可 以发生光电效应,但光电流与照射光的强度有关,光电流不一定比前次 小,选项A,D错误;光电效应发生的时间极短,选项B正确;若电源正、负 极反接,只要EkqU,电路中仍有光电流,选项C正确. 2. 导学号 00622792 光电管(多选)如图所示是光电管的工作原理电路 图,一束波长为1的单色光照
15、射到光电管的阴极,电路中产生了光电流,下 列判断正确的是( ) A.若另一束波长为2的单色光(21)照射到光电管的阴极时,电路中 也可能产生光电流,但光电流肯定比前次小 B.若电路中产生光电流时,光电流几乎跟光照射同时发生 C.若电路中电源的正、负极反接后,电路中仍可能有光电流 D.入射光的强度一定时,电路中光电流的大小随电压的增大而持续增大 BC 3.光电效应的规律(2016全国卷,35)(多选)现用某一光电管进行 光电效应实验,当用某一频率的光入射时,有光电流产生.下列说法正确 的是( ) A.保持入射光的频率不变,入射光的光强变大,饱和光电流变大 B.入射光的频率变高,饱和光电流变大 C.入射光的频率变高,光电子的最大初动能变大 D.保持入射光的光强不变,不断减小入射光的频率,始终有光电流产生 E.遏止电压的大小与入射光的频率有关,与入射光的光强无关 ACE 解析:由于用某一频率的光入射时有光电流产生,保持入射光频率不变, 当入射光的光强变大,则入射光子增加,产生的光电子增加,则饱和光电 流变大,饱和光电流与光强有关,与入射光频率无关;根据光电效应方程 Ek=h-W0可知,入射光频率变大则最大初动能变大,若入射光频率减小,
