《高考物理大一轮361度全程复习 光电效应 氢原子光谱课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高考物理大一轮361度全程复习 光电效应 氢原子光谱课件（36页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第二节光电效应氢原子光谱 1.光电效应的实验规律光电效应的实验规律(1)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电效应，低于这个极限频率则不能发生光电效极限频率才能发生光电效应，低于这个极限频率则不能发生光电效应应(2)光电子的最大初动能与入射光的强度无关，其随入射光频率的光电子的最大初动能与入射光的强度无关，其随入射光频率的增大而增大增大而增大(3)大于极限频率的光照射金属时，光电流强度大于极限频率的光照射金属时，光电流强度(反映单位时间内发反映单位时间内发射出的光电子数的多少射出的光电子数的多少)与入射光
2、强度成正比与入射光强度成正比(4)金属受到光照，光电子的发射一般不超过金属受到光照，光电子的发射一般不超过109 s.4对光电效应规律的解释对光电效应规律的解释 【应用提示【应用提示】(1)光电子也是电子，光子的本质是光，注意两者光电子也是电子，光子的本质是光，注意两者的区别的区别(2)光电效应方程研究的对象是从金属表面逸出的光电子，其列式光电效应方程研究的对象是从金属表面逸出的光电子，其列式依据为能量的转化和守恒定律依据为能量的转化和守恒定律5用光电管研究光电效应用光电管研究光电效应(1)常见电路常见电路(如图如图1411所示所示)(2)两条线索两条线索通过频率分析：光子频率高通过频率分析：
3、光子频率高光子能量大光子能量大产生光电子的最大产生光电子的最大初动能大初动能大通过光的强度分析：入射光强度大通过光的强度分析：入射光强度大光子数目多光子数目多产生的光电产生的光电子多子多光电流大光电流大(3)常见概念辨析常见概念辨析 (2010江苏高考江苏高考)研究光电效应的电路如图研究光电效应的电路如图1412所示所示用频率相同、强度不同的光分别照射密封真空管的钠极板用频率相同、强度不同的光分别照射密封真空管的钠极板(阴极阴极K)，钠极板发射出的光电子被阳极钠极板发射出的光电子被阳极A吸收，在电路中形成光电流下列光吸收，在电路中形成光电流下列光电流电流I与与A、K之间的电压之间的电压UAK的
4、关系图象中，正确的是的关系图象中，正确的是【自主解答【自主解答】虽然入射光强度不同，但光的频率相同，所以截虽然入射光强度不同，但光的频率相同，所以截止电压相同；又因当入射光强时，单位时间逸出的光电子多，饱和止电压相同；又因当入射光强时，单位时间逸出的光电子多，饱和光电流大，所以选光电流大，所以选C.【答案【答案】C(2010四川高考四川高考)用波长为用波长为2.0107 m的紫外线照射钨的表面，释的紫外线照射钨的表面，释放出来的光电子中最大的动能是放出来的光电子中最大的动能是4.71019 J由此可知，钨的极限由此可知，钨的极限频率是频率是(普朗克常量普朗克常量h6.631034 Js，光速，
5、光速c3.0108 m/s，结果，结果取两位有效数字取两位有效数字)()A5.51014 HzB7.91014 HzC9.81014 Hz D1.21015 Hz【答案【答案】B 1.卢瑟福的卢瑟福的粒子散射实验装置粒子散射实验装置(如图如图1413所示所示)2粒子散射实验的现象粒子散射实验的现象绝大多数绝大多数粒子穿过金箔后，基本上仍沿粒子穿过金箔后，基本上仍沿原来的方向前进，但少数原来的方向前进，但少数粒子发生了大粒子发生了大角度偏转，极少数角度偏转，极少数粒子甚至被撞了回来粒子甚至被撞了回来如图如图1414所示所示3卢瑟福的原子核式结构模型卢瑟福的原子核式结构模型在原子的中心有一个很小的
6、核，叫原子核，原子的所有正电荷和在原子的中心有一个很小的核，叫原子核，原子的所有正电荷和几乎所有质量都集中在原子核里，带负电的电子在核外绕核旋转几乎所有质量都集中在原子核里，带负电的电子在核外绕核旋转4建立核式结构模型的要点建立核式结构模型的要点(1)核外电子不会使核外电子不会使粒子的速度发生明显改变粒子的速度发生明显改变(2)汤姆孙模型不能解释汤姆孙模型不能解释粒子的大角度散射粒子的大角度散射(3)少数少数粒子发生了大角度偏转，甚至反弹回来，表明这些粒子发生了大角度偏转，甚至反弹回来，表明这些粒子粒子在原子中的某个地方受到了质量、电量均比它本身大得多的物体的在原子中的某个地方受到了质量、电量
7、均比它本身大得多的物体的作用作用(4)绝大多数绝大多数粒子在穿过厚厚的金原子层而运动方向没有明显变化，粒子在穿过厚厚的金原子层而运动方向没有明显变化，说明原子中绝大部分是空的原子的质量、电量都集中在体积很小说明原子中绝大部分是空的原子的质量、电量都集中在体积很小的核上的核上【标准解答【标准解答】(1)粒子散射实验发现了原子内存在一个集中了全粒子散射实验发现了原子内存在一个集中了全部正电荷和几乎全部质量的核数年后卢瑟福发现核内有质子并预部正电荷和几乎全部质量的核数年后卢瑟福发现核内有质子并预测核内存在中子，所以测核内存在中子，所以C对，对，A、B错玻尔发现了电子轨道量子错玻尔发现了电子轨道量子化
8、，化，D错错【答案【答案】(1)C(2)2.71014 m 3玻尔理论玻尔理论(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：原子从一种定态跃迁到另一种定态时，它辐射或吸收一跃迁：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，即定频率的光子，光子的能量由这两个定态的能量差决定，即hEmEn(h是普朗克常量是普朗克常量h6.631034 Js)(3)轨道：原
9、子的不同能量状态跟电子在不同的圆周轨道绕核运动轨道：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的4氢原子能级公式氢原子能级公式(1)氢原子的能级图氢原子的能级图 (如图如图1415所示所示)能级图中的横线表示氢原子可能能级图中的横线表示氢原子可能 的能量状态的能量状态定态定态横线左端的数字横线左端的数字“1,2,3，”表表 示量子数，右端的数字示量子数，右端的数字“13.6， 3.4，”表示氢原子的能级表示氢原子的能级相邻横线间的距离，表示相邻的能级差，量子数越大，相邻的相邻
10、横线间的距离，表示相邻的能级差，量子数越大，相邻的能级差越小能级差越小带箭头的竖线表示原子由较高能级向较低能级跃迁，原子跃迁带箭头的竖线表示原子由较高能级向较低能级跃迁，原子跃迁条件为：条件为：hEmEn. (2010重庆高考重庆高考)氢原子部分能级的示意图如图氢原子部分能级的示意图如图1416所示不同色光的光子能量如下表所示：所示不同色光的光子能量如下表所示：处于某激发态的氢原子，发射的光的谱线在可见光范围内仅有处于某激发态的氢原子，发射的光的谱线在可见光范围内仅有2条，条，其颜色分别为其颜色分别为A红、蓝红、蓝靛靛 B黄、绿黄、绿C红、紫红、紫 D蓝蓝靛、紫靛、紫【自主解答】【自主解答】先
11、分别计算能级差先分别计算能级差由由n2向向n1跃迁时，跃迁时，E21E2E110.2 eV由由n3向向n1跃迁时，跃迁时，E31E3E112.09 eV由由n3向向n2跃迁时，跃迁时，E32E3E21.89 eV由由n4向向n3跃迁时，跃迁时，E43E4E30.66 eV由由n4向向n2跃迁时，跃迁时，E42E4E22.55 eV由于发光时光子的能量等于原子能级差根据以上数据的变化规由于发光时光子的能量等于原子能级差根据以上数据的变化规律知，有两个能量分别为律知，有两个能量分别为1.89 eV和和2.55 eV的光子属于可见光，并且的光子属于可见光，并且属于红光和蓝属于红光和蓝靛的范围，故选靛
12、的范围，故选A.【答案【答案】A 与氢原子能级有关的能量转化问题与氢原子能级有关的能量转化问题 在研究原子物理时，科学家经常借用宏观模型进行模拟在玻在研究原子物理时，科学家经常借用宏观模型进行模拟在玻尔原子模型中，完全可用卫星绕行星运动来模拟研究电子绕原子核的运动尔原子模型中，完全可用卫星绕行星运动来模拟研究电子绕原子核的运动当然这时的向心力不是粒子间的万有引力当然这时的向心力不是粒子间的万有引力(可忽略不计可忽略不计)，而是粒子间的静，而是粒子间的静电力设氢原子中，电子和原子核的带电荷量大小都是电力设氢原子中，电子和原子核的带电荷量大小都是e1.601019 C，电子在第电子在第1、2可能轨
13、道运行时，其运动半径分别为可能轨道运行时，其运动半径分别为r10.531010 m，r24r1，据此求：，据此求：(1)电子分别在第一、二可能轨道运行时的动能电子分别在第一、二可能轨道运行时的动能(以以eV为单位为单位)(2)当电子从第一可能轨道跃迁到第二可能轨道时，原子还需吸收当电子从第一可能轨道跃迁到第二可能轨道时，原子还需吸收10.2 eV的光子，那么电子的电势能增加了多少？的光子，那么电子的电势能增加了多少？(静电力常量静电力常量k9.0109 Nm2/C2)【答案【答案】(1)13.6 eV3.4 eV(2)20.4 eV 1氢氢原原子子的的核核外外电电子子由由离离原原子子核核较较远
14、远的的轨轨道道跃跃迁迁到到离离核核较较近近的的轨轨道上时，下列说法中正确的是道上时，下列说法中正确的是()A氢原子的能量增加氢原子的能量增加B氢原子的能量减少氢原子的能量减少C氢原子要吸收一定频率的光子氢原子要吸收一定频率的光子D氢原子要放出一定频率的光子氢原子要放出一定频率的光子【解解析析】氢氢原原子子的的核核外外电电子子离离原原子子核核越越远远，氢氢原原子子的的能能量量(包包括括动动能能和和势势能能)越越大大当当氢氢原原子子的的核核外外电电子子由由离离原原子子核核较较远远的的轨轨道道跃跃迁迁到到离离核核较较近近的的轨轨道道上上时时，原原子子的的能能量量减减少少，氢氢原原子子要要放放出出一一
15、定定频频率率的的光子显然，选项光子显然，选项B、D正确正确【答案】【答案】BD2关于原子结构的认识历程，下列说法正确的有关于原子结构的认识历程，下列说法正确的有()A汤姆孙发现电子后猜想出原子内的正电荷集中在很小的核内汤姆孙发现电子后猜想出原子内的正电荷集中在很小的核内B. 粒子散射实验中少数粒子散射实验中少数粒子发生了较大偏转是卢瑟福猜想原子粒子发生了较大偏转是卢瑟福猜想原子核式结构模型的主要依据核式结构模型的主要依据C对原子光谱的研究开辟了深入探索原子结构的道路对原子光谱的研究开辟了深入探索原子结构的道路D玻尔原子理论无法解释较复杂原子的光谱现象，说明玻尔提出玻尔原子理论无法解释较复杂原子
16、的光谱现象，说明玻尔提出的原子定态概念是错误的的原子定态概念是错误的【解析【解析】汤姆孙发现电子后猜想原子是枣糕式结构模型，即正电汤姆孙发现电子后猜想原子是枣糕式结构模型，即正电荷均匀地分布在原子内，电子就像枣糕一样镶嵌在原子内，荷均匀地分布在原子内，电子就像枣糕一样镶嵌在原子内，A错误；错误；粒子散射实验结果是卢瑟福建立原子核式结构模型的依据，粒子散射实验结果是卢瑟福建立原子核式结构模型的依据，B正确；正确；对原子光谱的研究，使人们认识了原子结构的特点，对原子光谱的研究，使人们认识了原子结构的特点，C正确；玻尔原正确；玻尔原子理论只能解释氢原子光谱，不能解释复杂的原子光谱，只能说明玻子理论只
17、能解释氢原子光谱，不能解释复杂的原子光谱，只能说明玻尔理论的局限性，它在一定范围内是正确的，尔理论的局限性，它在一定范围内是正确的，D错误错误【答案【答案】BC3如图如图13210所示为氢原子的能级示意图，一群氢原子处于所示为氢原子的能级示意图，一群氢原子处于n3的激发态，原子在向较低能级跃迁的过程中向外发出光子若的激发态，原子在向较低能级跃迁的过程中向外发出光子若用这些光照射逸出功为用这些光照射逸出功为2.49 eV的金属钠，则下列说法正确的是的金属钠，则下列说法正确的是()A这群氢原子能发出三种频率不同的这群氢原子能发出三种频率不同的光，其中从光，其中从n3跃迁到跃迁到n2所发出的光所发出
18、的光波长最短波长最短B这群氢原子能发出两种频率不同的这群氢原子能发出两种频率不同的光，其中从光，其中从n3跃迁到跃迁到n1激发的光频激发的光频率最高率最高C金属钠表面所发出的光电子的初动金属钠表面所发出的光电子的初动能最大值为能最大值为11.09 eVD金属钠表面所发出的光电子的初动能最大值为金属钠表面所发出的光电子的初动能最大值为9.60 eV【答案【答案】D 【答案【答案】3.4 eV10.2 eV小于小于 5如图如图14110所示为氢原子最低的四个能级，当氢原子在这所示为氢原子最低的四个能级，当氢原子在这些能级间跃迁时：些能级间跃迁时：(1)有可能放出有可能放出_种能量的光子种能量的光子
19、(2)在哪两个能级间跃迁时，所放出光子波长最长，波长是多少？在哪两个能级间跃迁时，所放出光子波长最长，波长是多少？【答案【答案】(1)6(2)第第4能级向第能级向第3能级跃迁能级跃迁1.88106 m 【答案【答案】(1)1.09106 m(2)3108 m/s2.751014 Hz7原子可以从原子间的碰撞中获得能量，从而发生能级跃迁原子可以从原子间的碰撞中获得能量，从而发生能级跃迁(在在碰撞中，动能损失最大的是完全非弹性碰撞碰撞中，动能损失最大的是完全非弹性碰撞)一个具有一个具有13.6 eV动能、动能、处于基态的氢原子与另一个静止的、也处于基态的氢原子发生对心处于基态的氢原子与另一个静止的、也处于基态的氢原子发生对心正碰正碰(1)是否可以使基态氢原子发生能级跃迁是否可以使基态氢原子发生能级跃迁(氢原子能级如图氢原子能级如图14111所示所示)?(2)若上述碰撞中可以使基态氢原子发生电离，则氢原子的初动能若上述碰撞中可以使基态氢原子发生电离，则氢原子的初动能至少为多少？至少为多少？【答案【答案】(1)不能不能(2)27.2 eV
