第一讲 原子物理

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1、考点一：电子的发现 1897 年，英国物理学家汤姆生发现了电子，并提出了原子的枣糕式模型。(说明原子具有复杂结构)粒子散射实验：19091911 年，英国物理学家卢瑟福用 粒子轰击金箔，发现绝大多数粒子穿过金箔后基本上按原来的方向前进，少数 粒子发生了大角度偏转；提出了核式结构模型。例题 1关于 粒了散射实验，下列说法中正确的是 绝大多数 粒子经过重金属箔后，发生了角度不太大的偏转 粒子在接近原子核的过程中，动能减小，电势能减小 粒子在离开原子核的过程中，加速度逐渐减小 对 粒了散射实验的数据分析，可以估算出原子核的大小例题 2对卢瑟福的 粒子散射实验现象的分析表明了 原子内存在着质量与正电荷

2、集中的原子核 原子内有带负电的电子 电子绕核运行的轨道是不连续的 原子核只占原子体积的极小部分例题 3下面列举的现象中，哪个是卢瑟福在 粒子散射实验中观察到的，并据此现象得出原子的核式结构 大多数 粒子发生较大角度偏转，少数 粒子仍按原方向前进 多数 粒子发生较大角度偏转，少数 粒子按原方向前进，或被弹回 绝大多数 粒子穿过金箔后仍按原方向前进 极少数 粒子发生较大角度偏转，甚至被弹回考点二：光电效应1、光电效应（1）光电效应在光（包括不可见光）的照射下，从物体发射出电子的现象称为光电效应。（2）光电效应的实验规律：装置：任何一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发生光

3、电效应，低于极限频率的光不能发生光电效应。光电子的最大初动能与入射光的强度无关，光随入射光频率的增大而增大。大于极限频率的光照射金属时，光电流强度（反映单位时间发射出的光电子数的多少） ，与入射光强度成正比。 金属受到光照，光电子的发射一般不超过 109 秒。2、波动说在光电效应上遇到的困难波动说认为：光的能量即光的强度是由光波的振幅决定的与光的频率无关。所以波动说对解释上述实验规律中的条都遇到困难3、光子说（1）量子论：1900 年德国物理学家普郎克提出：电磁波的发射和吸收是不连续的，而是一份一份的，每一份电磁波的能量 E=hv（2）光子论：1905 年受因斯坦提出：空间传播的光也是不连续的

4、，而是一份一份的，每一份称为一个光子，光子具有的能量与光的频率成正比。即：E=hv ，其中 h 为普郎克恒量 h=6.631034Js4、光子论对光电效应的解释金属中的自由电子，获得光子后其动能增大，当功能大于脱出功时，电子即可脱离金属表面，入射光的频率越大，光子能量越大，电子获得的能量才能越大，飞出时最大初功能也越大。解题方法：两条线索：一是光的频率线，二是光的强度线。两条对应关系是：(1)光强光子数目多发射光电子多光电流大(2)光子频率高光子能量大产生光电子的最大初动能大【例 1】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

5、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【例 2】在光电效应的实验结果中，与光的波动理论不矛盾的是A光电效应是瞬时发生的 B所有金属都存在极限频率C光电流随着入射光增强而变大 D入射光频率越大，光电子最大初动能越大【例 3】在光电效应实验中，用同一种单色光，先后照射锌和银的表面，都能发生光电效应。对于这两个过程，下列四个物理量中，一定不同的是A遏止电压 B饱和光电流 C光电子的最大初动能 D逸出功【例 4】 （1）已知钙和钾的截止频率分别为 7.731014Hz 和 5.441014Hz，在某种单色光的照射

6、下两种金属均发生光电效应，比较它们表面逸出的具有最大初动能的光电子，钙逸出的光电子具有较大的。A波长 B频率 C能量 D动量练习1在光电效应实验中，用单色光照时某种金属表面，有光电子逸出，则光电子的最大初动能取决于入射光的 （ ）（A）频率 （B）强度 （C）照射时间 （D）光子数目2.产生光电效应时，关于逸出光电子的最大初动能 Ek，下列说法正确的是A对于同种金属，Ek 与照射光的强度无关 B对于同种金属，Ek 与照射光的波长成反比C对于同种金属，Ek 与光照射的时间成正比 D对于同种金属，Ek 与照射光的频率成线性关系 E对于不同种金属，若照射光频率不变，Ek 与金属的逸出功成线性关系3.

7、在光电效应试验中，某金属的截止频率相应的波长为 ，该金属的逸出功为_。若0用波长为 （ 0）单色光做实验，则其截止电压为_。已知电子的电荷量，真空中的光速和布朗克常量分别为 e，c 和 h4.用一束紫外线照射某金属时不能产生光电效应，可能使该金属产生光电效应的措施是（A）改用频率更小的紫外线照射 （B）改用 X 射线照射（C）改用强度更大的原紫外线照射 （D）延长原紫外线的照射时间5.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6.当用一束紫外线照射锌板时，产生了光电效应，这时(A)锌

8、板带负电 (B)有正离子从锌板逸出(C)有电子从锌板逸出 (D)锌板会吸附空气中的正离子7.在光电效应实验中，下列结果正确的是 ()A当光照时间增大为原来的两倍时，光电流强度也增大为原来的两倍B当入射光频率增大为原来的两倍时，光电子的最大初动能也增大为原来的两倍C当入射光的波长增大为原来的两倍时，可能不产生光电效应D当入射光的强度增大为原来的两倍时，单位时间内发射光电子的数量也增大为原来的两倍考点三能级跃迁1氢原子能级图的理解(1)能级图中的横线表示氢原子可能的能量状态定态。氢原子可以有无穷多个定态。(2)横线左端的数字“1,2,3”表示量子数。(3)横线右端的数字“13.6，3.4”表示氢原

9、子各定态的能量值(能级)。量子数 n1 的定态能量值最小，这个状态叫做基态，量子数越大，能量值越大，这些状态叫激发态。(4)相邻横线间的距离不相等，表示相邻的能级差不等，量子数越大，相邻的能级差越小。(5)带箭头的竖线表示原子由较高能级向较低能级的跃迁。例题 1，氢原子的能级如图 124 所示，已知可见光的光子能量范围约为 1.62 eV3.11eV，则：(1)若用任意频率的紫外线照射处于 n3 能级的氢原子，氢原子能否电离？ (2)大量氢原子从高能级向 n 能级跃迁时，发出的光具有显著的热效应，则 n 至少等于多少？(3)在能级图上画出大量处于 n4 能级的氢原子向低能级跃迁时发出的可能的光

10、谱线。2 跃 迁 分 析 (1)自 发 跃 迁 ： 高 能 级 低 能 级 。 释 放 能 量 ， 发 出 光 子 。 光 子 的 频 率 ： Eh 高 低 受 激 跃 迁 ： 低 能 级 高 能 级 ， 吸 收 能 量 。 光 照 (吸 收 光 子 )： 光 子 的 能 量 必 恰 等 于 能 级 差 h E 碰 撞 、 加 热 等 ： 只 要 入 射 粒 子 能 量 大 于 或 等 于 能 级 差 即 可 。 外 E。 大 于 电 离 能 的 光 子 可 被 吸 收 将 原 子 电 离 。 (3)一 群 氢 原 子 处 于 量 子 数 为 n的 激 发 态 时 ， 可 能 辐 射 出 的

11、光 谱 线 条 数 ：N C2n 1。 例题 2 氢原子的部分能级如图 126 所示，已知可见光的光子能量在 1.62 eV 到 3.11 eV之间。由此可推知，氢原子 ()A从高能级向 n1 能级跃迁时发出的光的波长比可见光的短 B从高能级向 n2 能级跃迁时发出的光均为可见光C从高能级向 n3 能级跃迁时发出的光的频率比可见光的高D从 n3 能级向 n2 能级跃迁时发出的光为可见光练习：1.根据玻尔原子结构理论,氦离子(He+ )的能级图如题12C-1 图所示. 电子处在 n =3 轨道上比处在 n =5 轨道上离氦核的距离_(选填“近”或“远”). 当大量 He+处在 n =4 的激发态

12、时,由于跃迁所发射的谱线有_条.2.已知氢原子的基态能量为 E，激发态能量，其中 n=2,3。用 h 表示普朗克常量，c 表示真空中的光速。能使氢原子从21/nE第一激发态电离的光子的最大波长为A B C D143hc1E1419hcE3.氢原子从激发态跃迁到基态，则核外电子的 电势能减小，动能减少，周期增大 电势能减小，动能增大，周期减小电势能的减小值小于动能的增加值 电势能的减小值等于动能的增大值4.氢原子从能级跃迁到能级时，释放频率为 1 的光子；氢原子从能级跃迁到能级时，吸收频率为 2 的光子若 21，则氢原子从能级跃迁到能级时，将 吸收频率为 21 的光子 吸收频率为 12 的光子

13、释放频率为 21 的光子 释放频率为 12 的光子5.按照玻尔理论，氢原子处在量子数1 和2 的定态时，其相应的原子能量的绝对值之比12及电子的动能之比12 分别等于 41，41 41，21 21，41 21，216.一群处于基态的氢原子吸收某种单色光光子后，向外辐射了 1、2、3 三种颜色的光子，且 321，则 被氢原子吸收的光子能量为3 被氢原子吸收的光子能量为2被氢原子吸收的光子能量为1 被氢原子吸收的光子能量为（12）7.当氢原子的电子处于第条轨道时，下面说法正确的是 电子的轨道半径是1（1 为第 1 条可能轨道半径） 由12（1 为电子在第一条可能轨道时的能量） ，可知越大时，原子能

14、量越大原子从定态跃迁到（1）定态时，辐射光子的波长 （1） 大量处于这一状态的氢原子通过自发辐射最多产生的光谱线数为（1）28.氢原子中核外电子在基态轨道上运动的能量为13.6，若已知氢原子辐射光子的能量为 2.55，则可判断这个氢原子的核外电子是由第条可能轨道跃迁到第条可能轨道9.如图 57 中给出的氢原子最低的四个能级、分别表示氢原子在这些能级之间跃迁所辐射的光子，其中波长最短的光子是（填字母）最小的频率等于 （保留两位有效数字，普朗克常量6.61034） 图 57 10.在玻尔的氢原子模型中，电子的第一条可能轨道的半径为1，则由此向外数的第三条可能轨道的半径3电子在这第三条轨道上运动时的动能 （已知基元电荷，静电力常量为）考点四：原子核2核能(1)原子核的结合能：克服核力做功，使原子核分解为单个核子时吸收的能量，或若干单个核子在核力的作用下结合成原子核时放出的能量。(