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1、近代物理重点难点整合一、波粒二象性1光电效应(1) 光电效应的规律 任何一种金属都有一个截止频率，低于这个截止频率则不能发生光电效应. 光电子的最大初动能与入射光的强度无关，随入射光频率的增大而增大. 光电效应的发生几乎是瞬时的 大于截止频率的光照射金属时，光电流强度与入射光强度成正比.光电流与电压的关系给光电管加反向电压时，随电压的增大，光电流逐渐减小，当电压大于或等于遏止 电压时，光电流为0.如图所示，给光电管加正向电压时，随电压的增大光电流逐渐 增大，当电压增大到某一值时，光电流达到饱和值，再增大电压，光电流不再增加.2光子说(1) 光子：在空间传播的光是不连续的，而是一份一份的，每一份
2、称为一个光量子，简称光子(2) 光子的能量：E=hv，h为普朗克常量，h = 6.63xl0v4 J.s.每个光子的能量只取决于光的频率.3. 光电效应方程(1) 最大初动能与入射光子频率的关系：Ek=hvW0.(2) 若入射光子的能量恰等于金属的逸出功W,则光电子的最大初动能为零，入射光的频W率就是金属的截止频率.此时有hv =W0，即v =W0，可求出截止频率.c 0 c h(3) Ekv曲线：如图所示，由Ek=hvW0可知，横轴上的截距是金属的截止频率或极限频率，纵轴上的截距是金属 的逸出功的负值，斜率为普朗克常量h.4. 光的波粒二象性实验基础表现光的波动性干涉和衍射光是概率波，即光子
3、在空间各点出现的概率可用波动规律来描述；足够数量的光子在传播时，表现出波的性质.说明：光的波动性不冋于宏观概念的波光的粒子性光电效应和康普顿效应当光冋物质发生作用时，这种作用是“一份一份”进行的，表现出粒子 的性质；少量或个别光子显示出光的粒子性.说明：光子不冋于宏观概念的粒子波动性和粒子性的对立与统一大量光子易显示出波动性，而少量光子易显示出粒子性；波长长（频率低）的光波动性强，而波长短（频率冋）的光粒子性强；hc光子说并未否定波动性，光子能量E_hv ；中, v和久就是与波有关的物理量；波和粒子在宏观世界是不能统一的，而在微观世界却是统一的5.物质波（德布罗意波）由光的波粒二象性的思想推广
4、到微观粒子和任何运动着的物体上去，得出物质波（德布罗意波）的概念：任何一个运动h着的物体都有一种波与它对应，该波的波长x=-p.二、原子的结构1原子的核式结构（1）电子的发现汤姆孙发现了电子，并提出了原子的枣糕式模型（2）a粒子散射实验19091911年，英国物理学家卢瑟福和他的助手进行了用a粒子轰击金箔的实验，发现绝大多数a粒子穿过金箔后 基本上仍沿原来方向前进，但有少数a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.为了解释a粒子的大角度散射，卢瑟福提出了原子的核式结构模型：在原子中心有一个很小的核，原子全 部正电荷和几乎全部的质量都集中在核里，带负电的电
5、子在核外空间绕核旋转2玻尔原子模型 (1)玻尔假说的内容 轨道量子化：原子的不同能量状态跟电子在不同的圆轨道绕核运动相对应.原子的定态是不连续的，因此电子的 轨道也是不连续的 能量状态量子化：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 跃迁假说：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hv=E E .mn(2) 氢原子的能级结构及能级公式E 原子各定态的能量值叫原子的能级.对于氢原子，其能级公式为En=E，对应的轨道半径公式为rn=nirv其中，n 为量子数，只能取正整
6、数；E = 13.6 eV, r1 = 0.53x10-10 m. 原子的最低能量状态为基态，对应电子在离核最近的轨道上运动；较高的能量状态称为激发态，对应电子在离核 较远的轨道上运动氢原子的能级图如图所示:T 01r-r-r -心 4fT卄i阴13.6(3) 氢原子光谱氢原子光谱的实验规律：氢原子光谱线是最早被发现、研究的光谱线，这些光谱线可用一个统一的公式表示：1 = R右)，式中 R 叫里德伯常量，R=1.10x107 m1，m=1，2，3,.对每一个 m,有 n=m+1, m+2, m+3, . 构成一个谱线系三、核反应1. 衰变：原子核自发地放出某种粒子而转变成新核的变化.可分为a衰
7、变、卩衰变，并伴随着Y射线放出.2. a衰变和卩衰变的比较a衰变卩衰变衰变方程AXAz2Y+4HeAXfA+iY+e典例锄UfTh+gHe234Thf23l4Pa+ ye衰变实质2iH+20n2He1nf1H+e衰变规律电荷数守恒，质量数守恒注意：Y射线是伴随a衰变或卩衰变产生的，不改变原子核的核电荷数和质量数，其实质是产生的某些新核由于具有过多的能量而辐射出的光子3半衰期(1)半衰期：放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间半衰期由原子核内部的因素决定，跟原子所处的物理、 化学状态无关(2)半衰期公式：N余=川原，m余=肌原.式中N原、m原表示衰变前放射性元素的原子数和质量，N余、m余表
8、余原 2余原 2原原余余示衰变后尚未发生衰变的放射性元素的原子数和质量，t表示衰变时间，t表示半衰期.4核反应类型核反应有 4 种类型，即衰变、人工核转变、聚变及裂变.4种核反应类型对比如下：种类可控性核反应方程典例衰变a衰变自发繆Uf23fTh+2He卩衰变自发234Thf234Pa+ 0e人工转变人工控制L4N+4HefO+iH(卢瑟福发现质子)2A1+2Hef 15P+n 35Pf14Si+ie(约里奥居里夫妇发现放射性同位素，同时探测到正电子)重核裂变较容易235U+inf1564Ba+86Kr+3in人工控制235U+oniXe+3gSr + 10护轻核聚变无法控制+HpHe+0n注
9、意：4 种核反应都遵循质量数守恒和电荷数守恒的规律四、核能1核力及其特点原子核里的核子间存在着相互作用的核力，核力把核子紧紧地束缚在核内，形成稳定的原子核核力具有以下特点： (1)核力是强相互作用(强力)的一种表现，在它的作用范围内，核力比库仑力大得多(2) 核力是短程力，作用范围在1.5x10-15 m之内.(3) 每个核子只跟相邻的核子发生核力作用，这也称为核力的饱和性2结合能(1) 结合能：克服核力束缚，使原子核分解为单个核子时需要的能量，或若干个核子在核力作用下结合成原子核时放 出的能量(2) 比结合能：原子核的结合能与核子数之比，也叫平均结合能比结合能越大，表示原子核、核子结合得越牢
10、固，原子核越稳定3质量亏损(1) 爱因斯坦质能方程：E=mc2.(2) 质量亏损：原子核的质量小于组成它的核子的质量之和的现象4裂变与聚变(1) 重核裂变：重核俘获一个中子后分裂成为两个中等质量的核的反应过程重核裂变的同时放出几个中子，并释放 出大量核能为了使铀235裂变时发生链式反应，铀块的体积应大于它的临界体积裂变的应用：原子弹、原子反应堆(2) 轻核聚变：某些轻核结合成质量较大的核的反应过程，反应时释放出大量的核能要想使氘核和氚核合成氦核， 必须达到几百万摄氏度以上的高温，因此聚变反应又叫热核反应聚变的应用：氢弹1一群原子和一个原子：氢原子核外只有一个电子，这个电子在某个时刻只能处在某一个可能的轨道上，在某段时 间内，由某一轨道跃迁到另一轨道时，可能的情况只有一种，但如果容器中有大量氢原子，这些原子的核外电子跃 迁时就会有各种情况出现2原子吸收能量后在能级间发生跃迁，则吸收的能量值是固定的；若原子吸收能量后发生电离，则吸收的能量值为 不小于该能级能量值的任意值3决定光电子初动能大小的是入射光的频率，决定光电流大小的是入射光的强度4核反应前后质量数守恒，但质量不守恒
