【学海导航】高中物理第2轮复习 专题5 第4讲 量子论初步和原子核课件

第讲4量子论初步和原子核专题五波与粒子

一、光的波粒二象性

1．光电效应

a．现象：金属在光照射下发射光电子．

b．规律(1)每种金属都具有发生光电效应的极限频率．(2)光电效应的产生几乎是瞬间的．(3)光电子的最大初动能与入射光的强度无关，随入射光的频率增大而增大．(4)饱和光电流与入射光强度成正比．

2．光具有波粒二象性个体光子的行为表现出粒子性，大量光子表现出波动性．频率越高的光，粒子性越强；频率越低的光，波动性越强．光的能量是不连续的，每一份即为一个光子，能量E=h.光是一种概率波．

二、原子的核式结构

1．卢瑟福的a粒子散射实验是原子核式结构学说的实验基础．2．原子核式结构学说原子的中心有一个很小的核叫原子核，它集中了原子内所有的正电荷和几乎全部的质量，电子在核外空间运动．

三、玻尔原子模型和能级

注意：如果是原子吸收光子发生跃迁，则所吸收光子的能量必须对应两能级差，也就是说只能吸收特定频率的光．但如果入射的是电子，电子的能量可以大于或等于两能级差．

四、原子核的衰变与三种射线的性质

1．原子核的衰变注意a．衰变中静质量会发生变化，但仍然遵循质量数守恒．b．

和

衰变次数的确定：先由质量数的变化确定

衰变的次数，再由电荷数守恒确定

衰变次数．c．半衰期是指有半数核发生衰变的时间，由放射性元素的原子核内部本身因素决定，跟原子所处的物理状态(如压强、温度等)或化学状态(如单质或化合物)无关．2．三种射线b．放射性同位位素：有些元元素的同位素素具有放射性性叫放射性同同位素．应用用：示踪原子子、金属探伤伤等．五、核能与质质能方程1．质能方程：：E=mc2，即一定的能能量和一定的的质量相联系系，物体的总总能量和它的的质量成正比比．2．核能的计算算方法3．释放核能的的行径重核的裂变和和轻核的聚变变．4．在核反应中能能量同样是守守恒的，当核核反应的结果果是产生质量量亏损时，释释放出核能．．当核反应的的结果是产生生质量增益时时，要吸收能能量．类型一：光电电效应的规律律及其应用对光电效应的的规律考查，，往往以爱因因斯坦光电方方程的理解为为中心展开，，还可以结合合几何光学中中的知识进行行，如由同一一介质对不同同频率的光折折射率不同来来判断哪些光光能使某金属属产生光电效效应等．【例1】如图5­4­1所示，当电键键S断开时，用光光子能量为2.5eV的一束光照射射光电管的阴阴极K，发现电流表表读数不为0.合上电键S，调节滑动变变阻器，发现现当电压表示示数小于0.60V时，电流表示示数仍然不为为0；当电压表示示数大于等于于0.60V时，电流表示示数为0，由此可知阴阴极材料的逸逸出功为()A．1.9eVB．0.6eVC．2.5eVD．3.1eV图5­4­1【解析】图中加在光电电管两极间的的电压是使光光电子减速的的，设阴极发发射出的光电电子的最大初初动能为Ek，当电压表示示数大于等于于0.60V时，电流表示示数为0，说明具有最最大初动能且且正对阳极运运动的光电子子经过电势差差为0.6V的反向电场后后，速度恰好好为0，则Ek=eU=0.6eV，再由爱因斯斯坦光电方程程，有Ek=hν-W，其中hν=2.5eV，解得W=1.9eV，选A.【答案】A【规律方法总结结】分析光电管电电路时，一定定要弄清加在在光电管两极极间的电压对对电子是起加加速作用还是是减速作用，，再结合爱因因斯坦光电效效应方程的应应用，这是解解决此类问题题的关键所在在．【变式题】研究光电效应应规律的实验验装置如图5­4­2所示，以频率率为ν的光照射光电电管阴极K时，有光电子子产生．由于于光电管K、A间加的是反向向电压，光电电子从阴极K发射后将向阳阳极A做减速运动．．光电流i由图中电流计计G测出，反向电电压U由电压表V测出．当电流流计示数恰好好为零时，电电压表的示数数称为反向截截止电压U0.在下列表示光光电效应实验验规律的图象象中，错误的的是()图5­4­2A.反向电压和频频率ν一定时，光电电流i与光强I的关系B.截止电压U0与频率ν的关系C.光强I和频率ν一定时，光电电流i与反向电压U的关系D.光强I和频率ν一定时，光电电流i与产生光电子子的时间t的关系答案：B【解析】由光电效应规规律可知．光光电流的强度度与光强成正正比，光射到到金属上时，，光电子的发发射是瞬时的的，几乎不需需要时间积累累，故A、D图象正确；从从金属中打出出的光电子，，在反向电压压作用下做减减速运动，随随着反向电压压的增大，到到达阳极的光光电子数减少少，故C图象正确；由由光电效应方方程可知：类型二：玻尔尔的原子模型型及能级跃迁迁问题在玻尔的原子子模型中，还还是保留了一一些经典理论论，在用玻尔尔理论解释氢氢原子光谱时时，还是认为为核外电子绕绕核旋转，电电子运动所需需的向心力由由它所受原子子核的引力提提供，因此，，往往对电子子运动的动能能、电势能的的变化、周期期等提出问题题；另外，还还可能对跃迁迁，辐射多少少种不同频率率的光子等提提出问题．【例2】氢原子放出一一个光子后，，根据玻尔理理论，氢原子子的()A．核外电子的的电势能增大大B．核外电子的的动能增大C．核外电子的的转动周期增增大D．氢原子的能能量增大【答案】B【规律方法总结结】(1)常把氢原子的的核外电子的的运动视为绕绕核的圆周运运动，库仑引引力来提供向向心力．(2)氢原子的能量量指电子动能能和电势能的的总和，往往往根据电子运运动情况和电电场力做功来来考虑它们的的变化．(3)跃迁时时，原原子所所吸收收或辐辐射的的光子子能量量只能能等于于两能能级之之差，，即hν=Em-En.原子电电离时时，所所吸收收的能能量可可以大大于等等于它它所处处能级级能量量的绝绝对值值，即即E=E∞-Em.(4)当一群群氢原原子由由n能级向向低能能级跃跃迁时时，可可能产产生的的谱线线条数数为C条．【变式题题】(2011··大纲卷卷)已知氢氢原子子的基基态能能量为为E1，激发发态能能量En=E1/n2，其中中n=2,3，…，用h表示普普朗克克常量量，c表示真真空中中的光光速．．能使使氢原原子从从第一一激发发态电电离的的光子子的最最大波波长为为()C类型三三：原原子核核的衰衰变及及人工工转变变本类型型习题题往往往要求求能依依据两种衰衰变的的特点点分析析生成成物是是何种种元素素，或或者已已知反反应物物与生生成物物，要要推断断衰变变次数数，还还可能能要求求依据据两个个守恒恒写方方程或或判断断生成成的粒粒子．．【答案】ABDB类型四四：核核能的的计算算有关核核能的的计算算，关关键是是算出出质量量亏损损(或增益益)，再利利用计计算核核能的的两种种方法法求出出核能能(或反应应中要要吸收收的能能量)．【变式题题】(2011··江苏)(1)按照玻玻尔原原子理理论，，氢原原子中中的电电子离离原子子核越越远，，氢原原子的的能量量越越大(选填““越大大”或或“越越小””)．已知知氢原原子的的基态态能量量为E1(E1<0)，电子子质量量为m，基态态氢原原子中中的电电子吸吸收一一频率率为ν的光子子被电电离后后，电电子速速度大大小为为(普朗克克常量量为h)．类型五五：与与核反反应相相关的的力电电综合合问题题核反应应中，，生成成的新新核或或带电电粒子子在电电场或或磁场场中运运动时时，可可能受受到对对应的的场力力作用用而产产生某某种运运动，，这样样，就就可以以把核核反应应和带带电粒粒子在在电场场、磁磁场中中的运运动联联系起起来．．并且且，在在核发发生衰衰变或或碰撞撞时，，还可可以用用到动动量守守恒和和能量量守恒恒，这这样，，也可可以把把核反反应和和动量量守恒恒、能能量守守恒联联系起起来．．【规律方方法总总结】解决此此类题题型的的一般般思路路是：：先依依据事事实和和质量量数守守恒、、电荷荷数守守恒写写出核核反应应方程程式，，再在在确认认动量量守恒恒的条条件下下列出出动量量守恒