原子物理知识点讲解

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1、一、光电效应现象1、光电效应： 光电效应：物体在光（包括不可见光）的照射下发射电子的现象称为光电效应。2、光电效应的研究结论：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, 才能产生光电效应；低于这个频率的光不能产生光电效应。光电子的最大初动 能与入射光的强度无关，只随着入射光频率的增大而增大。注意：从金属出来的 电子速度会有差异，这里说的是从金属表面直接飞出来的光电子。入射光照到 金属上时，光电子的发射几乎是瞬时的，一般不超过10-9S；当入射光的频率 大于极限频率时，光电流的强度与入射光的强度成正比。3、光电效应的应用：光电管：光电管的阴极表面敷有碱金属，对电子的束缚能

2、力比较弱，在光的 照射下容易发射电子，阴极发出的电子被阳极收集,在回路中形成电流，称为光 电流。注意：光电管两极加上正向电压，可以增强光电流。光电流的大小跟入 射光的强度和正向电压有关，与入射光的频率无关。入射光的强度越大，光电流 越大。遏止电压U。回路中的光电流随着反向电压的增加而减小，当反向电压 0U满足：1 mv2 = eU ,光电流将会减小到零，所以遏止电压与入射光的频率有02 max0关。4、波动理论无法解释的现象： 不论入射光的频率多少，只要光强足够大，总可以使电子获得足够多的能 量，从而产生光电效应，实际上如果光的频率小于金属的极限频率，无论光强多 大，都不能产生光电效应。 光强

3、越大，电子可获得更多的能量，光电子的最大初始动能应该由入射光 的强度来决定，实际上光电子的最大初始动能与光强无关，与频率有关。 光强大时，电子能量积累的时间就短，光强小时，能量积累的时间就长， 实际上无论光入射的强度怎样微弱，几乎在开始照射的一瞬间就产生了光电子.二、光子说1、普朗克常量普郎克在研究电磁波辐射时，提出能量量子假说：物体热辐射所发出的电磁 波的能量是不连续的，只能是hv的整数倍，hv称为一个能量量子。即能量是一 份一份的。其中v辐射频率，h是一个常量，称为普朗克常量。2、光子说在空间中传播的光的能量不是连续的，而是一份一份的，每一份叫做一个光 子，光子的能量跟光的频率v成正比。=

4、 hv，其中：h是普朗克常量，v 是 光的频率。三、光电效应方程1、逸出功W:电子脱离金属离子束缚，逸出金属表面克服离子引力做的功。02、光电效应方程：如果入射光子的能量hv大于逸出功W,那么有些光电子0 在脱离金属表面后还有剩余的动能根据能量守恒定律,入射光子的能量 hv 等于出射光子的最大初动能与逸出功之和,即11hv = mv2 + W其中-mv2是指出射光子的最大初动能。2 max 0 2 max3、光电效应的解释： 极限频率：金属内部的电子一般一次只能吸收一个光子的能量，只有入射 光子的能量hv大于或者等于逸出功W即：v W0时，电子才有可能逸出，这就0h 是光电效应存在极限频率的原

5、因。 遏制电压：由hv = mv2 + W和丄mv2 = eU有：hv - eU + W，所以遏2 max 0 2 max 0 0 0制电压只与入射光频率有关，与入射光的强度无关，这就是光电效应存在遏制电 压的原因。四、康普顿效应（表明光子具有动量）1、康普顿效应：用X射线照射物体时，一部分散射出来的X射线的波长会 变长，这个现象叫康普顿效应。康普顿效应是验证光的波粒二象性的重要实验之 一。2、康普顿效应的意义：证明了爱因斯坦光子假说的正确性，揭示了光子不仅具有能量，还具有动量。光子的动量为p二h九3、现象解释：碰撞前后光子与电子总能量守恒，总动量也守恒。碰撞前， 电子可近似视为静止的，碰撞后

6、，电子获得一定的能量和动量， X 光子的能量 和动量减小，所以X射线光子的波长入变长。高考考点：原子物理考点分析一、历史人物及相关成就1、汤姆生：发现电子，并提出原子枣糕模型 说明原子可再分2、卢瑟福：粒子散射实验一一说明原子的核式结构模型发现质子3、查德威克：发现中子4、约里奥.居里夫妇：发现正电子5、贝克勒尔：发现天然放射现象说明原子核可再分6、爱因斯坦：质能方程E二mc2，AE二Amc27、玻尔：提出玻尔原子模型，解释氢原子线状光谱8 、密立根：油滴实验 测量出电子的电荷量、核反应的四种类型类型可控性核反应方程典例衰变a衰变自发238 U T 234 Th+4 He929020衰变自发2

7、34 Th T 234Pa + 0 e90911人工控制14N + 4HeT17o + 1H卢瑟福发现质子72819Be + 4HeT12C + 1n查德威克发现中子4260人工转变27 Al + 4He T 30 P + 1n约里奥.居里夫妇13215030PT30Si + 0e发现放射性同位素，同15141时发现正电子重核裂变比较容易进行人工控制235U + 1n T144Ba + 89 Kr + 31 n92056360235U + 1n T136 Xe + 9oSr + 101 n92054380轻核聚变除氢弹外无 法控制2 H+3H t 4 He + 1n112 0提醒：1、 核反应

8、过程一般都是不可逆的，所以核反应方程只能用单箭头表示反应方向，不能用等号连接。2、核反应的生成物一定要以实验事实为基础，不能凭空只依据两个守恒定律杜撰出生成 物来写出核反应方程3、核反应遵循质量数守恒而不是质量守恒，遵循电荷数守恒三、三种射线比较种类a射线（4He）20射线（0e）17射线速度0.1c0.99cC在电磁场中偏转与a射线反向偏转不偏转贯穿本领最弱，用纸能挡住较强，穿透几毫米的铝 板最强，穿透几厘米的 铅板对空气的电 离作用很强较弱很弱产生机制核内两个中子和两个质 子结合的比较紧密，有 时会作为一个整体从较 大的原子核抛射出来核内的中子可以转化为 一个质子和一个电子，产生的电子从核

9、内发射 出来放射性原子核在发生 两种衰变后产生得新 核往往处于高能级， 当它向低能级跃迁 时，辐射r光子提醒： 半衰期：表示原子衰变一半所用时间1、半衰期由原子核内部本身的因素据顶，跟原子所处的物理状态（如压强、温度）或化学状 态（如单质、化合物）无关2、半衰期是大量原子核衰变时的统计规律，个别原子核经多长时间衰变无法预测，对个别 或极少数原子核，无半衰期而言。3、放射性同位素的应用：(1)工业、摊上、农业、医疗等(2)作为示踪原子四、原子结构1、原子的核式结构模型(1) a粒子散射实验结果：绝大多数a粒子穿过金箔后仍沿原来的方向前进，少数a粒子发生了较大偏转，极少数a粒 子甚至被反弹回来。(

10、2) 原子的核式结构模型： 在原子中心有一个很小的原子核，原子全部的正电荷和几乎全部质量都集中在核里，带负电 的电子在核外空间绕核旋转。(3) 原子核的尺度：原子核直径的数量级为io-i5m，原子直径的数量级约为10-iom。(4) 原子核的组成：原子核是由质子和中子组成的，原子核的电荷数等于核内的质子数。2、玻尔原子模型(1)原子只能处于一系列能量不连续的状态中，具有确定能量的未定状态叫定态。原子处 于最低能级的状态叫基态，其他的状态叫激发态。( 2 )频率条件：c咼能m到低能m态：辐射光子hv = E E = h mn九(3)原子的不同能量状态对应于电子的不同运行轨道。五、氢原子光谱E/e

11、V(1) 氢原子能级图： 提醒：E40.85A、原子跃迁条件：hv二E E，只适用于光子和mnH51图3原子作用而使原子在各定态之间跃迁的情况。对于 光子和原子作用而使原子电离时，只要入射光的能 量E 13.6eV，原子就能吸收，对于实物粒子与 原子作用使原子激发时，粒子能量大于或等于能级 差即可。B、原子跃迁发出的光谱线条数N = C2 =丛 9，n2是一群氢原子，而不是一个，因为某一个氢原子有固定的跃迁路径。六、核力与核能1、核力：原子核内核子间存在的相互作用力2、特点：强相互作用、短程力，作用范围1.5X10-i5m之内3、核能(1)质能方程：一定的能量和一定的质量相联系，物体的总能量和

12、他的质量成正比。即E二mc2含义：物体具有的能量与他的质量之间存在简单的正比关系，物体的 能量增大，质量也增大，物体的能量减小，质量也减小。(2)核子在结合成核子时出现质量亏损Am，吸收的能量也要相应减小。AE = Nmc2原子核分解成核子时要吸收一定的能量，相应的质量增加Am，吸收能量AE = Amc2( 2) 获得方式：重核裂变和轻核聚变 聚变反应比裂变反应平均每个核子放出的能量大约要大3-4倍。波粒二象性、原子结构和原子核、单项选择题1. （云南省昆明八中2012届高三上学期期中考试）氢原子辐射出一个光子后，根据玻 尔理论，下述说法中正确的是（）A.电子绕核旋转的半径增大B.氢原子的能量

13、增大C.氢原子的电势能增大D.氢原子核外电子的速率增大u 0d血3UL2A.2条B.4条C.5条D.6条2. （云南省部分名校2012届高三上学期联考理综卷）某光电管的阴极为金属 钾制成的，它的逸出功为2.21 eV，如图所示是氢原子的能级图，一群处于n = 4能级的氢原子向低能级跃迁时，辐射的光照射到该光电管的阴极上，这束光中能使金属钾发生光电效应的光谱线条数是（）3 .图1所示为氢原子的四个能级，其中E为基态，若氢原子A处于激发态图1E2,氢原子B处于激发态E3,则下列说法正确的是（）A. 原子A可能辐射出3种频率的光子B.原子B可能辐射出3种频率的光子C. 原子A能够吸收原子B发出的光子

14、并跃迁道能级E4D. 原子B能够吸收原子A发出的光子并跃迁道能级E44. （北京市朝阳区2012届高三上学期期中统考）下列核反应方程中属于B衰变的是B. i3iI t i3iXe + oe5354iD. 238 U t 234 Th+4He92902A. 235U+ in T 144Ba + 89Kr+3 in92056360C. 4He+i4N t i7O + iH278i5. （福建省福州八中2012届高三上学期质检物理试卷）用光照射某种金属，有光电子 从金属表面逸出，如果光的频率不变，而减弱光的强度，则（）A. 逸出的光电子数减少，光电子的最大初动能不变B. 逸出的光电子数减少，光电子的最大初动能减小C. 逸出的光电子数不变，光电子的最大初动能减小D. 光的强度减弱到某一数值，就没有光电子选出了6. （云南省昆明八中2012届高三上学期期中考试）下面列出的是一些核反应方程（）30 P T30 Si + Xi5i49 Be + 2 H Tio B + Y4 i54 He + 4 He T7 Li + Z223A. X是质子，Y是中子，Z是正电子B. X是正电子，Y是质子，Z是中子C. x是中子，Y是正电子，Z是质子D. X是正电子，Y是中子，Z是质子7（2