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1、1第第 1 1 讲讲 波粒二象性波粒二象性 原子结构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玻尔的原子模型c1.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 xp进行计算.h 44.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.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
2、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，h6.6261034 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.(3)光照射到金属表面时，光电子的发射几乎是瞬时的.2(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
3、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：hEkW0或EkhW0.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 1A.有光子从锌板逸出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
4、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 ，p为运动物体的动量，h为普朗克常量.h p3.概率波3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
5、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：
6、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：原子中带正电部分的体积很小，原子半径的数量级是 1010 m，而原子核半径的数量级是 1015 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 3A.相同时间内放在A位置时观察到屏上的闪光次数最多B.相同时间内放在B位置时观察到屏
7、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4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hEmEn.(h是普朗克常量，h6.631
8、034 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.原子的定态是不连续的，因此电子的可能轨道也是不连续的.3.能级公式：EnE1(n1,2,3，)，其中E1为基态能量，其数值为E113.6 eV(以1 n2氢原子为例).4.半径公式：rnn2r1(n1,2,3，)，其中r1为基态半径，又称玻尔半径，其数值为r15.31011 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
9、D.原子的核外电子在确定轨道上运动时，不向外辐射能量答案 BD5命题点一命题点一 光电效应规律的理解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：EkhW0.(2)光电子最大初动能与遏止电压的关系：EkeUc.(3)逸出功与极限频率的关系：W0hc.例 1
10、 (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c5.51014 Hz 钠阴极，已知普朗克常量h6.61034 Js，电子质量m9.11031 kg.用频率7.51014 Hz 的紫光照射钠阴极产生光电子的( )A.动能的数量级为 1019 JB.速率的数量级为 108 m/sC.动量的数量级为 1027 kgm/sD.德布罗意波长的数量级为 109 m答案 AD解析 根据EkhW0，W0hc，得：Ek1.321019 J，A 正确；由Ekmv2，得1 2v5105 m/s，B 错误；由p4.91025 kgm/s，C 错误；由p得2mEkh m1.3109 m，故
11、D 正确.6.6 1034 4.9 1025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，则光电流增大，故选6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，
12、选项 C 错误；根据EkhW0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 5A.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bD.普朗克解释了光电效应并提出光子能量Eh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
13、 正确；爱因斯坦解释了光电效应并提出光子能量Eh，故 D 错误.变式 3 (多选)对爱因斯坦光电效应方程EkhW0，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EkB.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W0hcD.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EkhW0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大初动能Ek都相同，但初动能可能不同，故 A 错误；W0表示逸出功，是每个电子从这种金属中飞出过
14、程中，克服金属中正电荷引力所做的功的最小值，故 B 错误；根据光电效应方程EkhW0知，当最大初动能为零时，入射光的频率即为截止频率，则有W0hc，故 C 正确；根据光电效应方程EkhW0知，最大初动能与入射光的频率成一次函数关系，不是正比关系，故 D 正确.变式 4 (多选)爱因斯坦提出了光量子概念并成功地解释了光电效应的规律而获得 1921年诺贝尔物理学奖.某种金属逸出光电子的最大初动能Ek与入射光频率的关系如图 6 所7示，其中0为极限频率.从图中可以确定的是( )图 6A.逸出功与有关B.Ek与入射光强度成正比C.当0时，会逸出光电子D.图中直线的斜率与普朗克常量有关答案 CD解析 由
15、爱因斯坦光电效应方程EkhW0和W0h0(W0为金属的逸出功)可得Ekhh0，可见图象的斜率表示普朗克常量，D 正确；只有0时才会发生光电效应，C 正确；金属的逸出功只和金属的极限频率有关，与入射光的频率无关，A 错误；光电子的最大初动能取决于入射光的频率，而与入射光的强度无关，B 错误.命题点二命题点二 氢原子能级图及能级跃迁氢原子能级图及能级跃迁氢原子能级图与能级跃迁问题的解答技巧1.能级之间跃迁时放出的光子频率是不连续的.2.能级之间发生跃迁时放出 (吸收)光子的频率由hEmEn求得.若求波长可由公式c求得.3.一个氢原子跃迁发出可能的光谱线条数最多为(n1)条.4.一群氢原子跃迁发出可能的光谱线条数的两种求解方法：(1)用数学中的组合知识求解：NC .2nnn12(2)利用能级图求解：在氢原子能级图中将氢原子跃迁的各种可能情况一一画出，然后相加.例 2 (多选)(2016浙江 10 月选考15)如图 7 为氢原子能级图，氢原子中的电子从n5 能级跃迁到n2 能级可产生a光；从n4 能级跃迁到n2 能级可产生b光.a光和b光的波长分别为a和b，照射到逸出功为 2.29 eV 的金属钠表面均可产生光电效应，遏止电压分别为Ua和Ub.则( )8图 7A.abB.UaUbC.a光的光子能量为 2.86 eVD.b光产生的光电子最大初动能Ek0.26 eV答
