一、光电效应和氢原子光谱
知识点一:光电效应现象
1.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.
(2)光电子的最大初动能与入射光的强度无关,其随入射光频率的增大而增大.
(3)大于极限频率的光照射金属时,光电流强度(反映单位时间内发射出的光电子数的多少)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10-
9_s. 2.光子说
爱因斯坦提出:空间传播的光不是连续的,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:ε=hν,其中h =6.63×10-
34 J·s.
3.光电效应方程
(1)表达式:hν=E k +W 0或E k =hν-W 0.
(2)物理意义:金属中的电子吸收一个光子获得的能量是hν,这些能量的一部分用来克
服金属的逸出功W 0,剩下的表现为逸出后电子的最大初动能E k =1
2
m v 2.
知识点二: α粒子散射实验与核式结构模型
1.卢瑟福的α粒子散射实验装置(如图13-2-1所示)
2.实验现象
大角
粒子发生了α粒子穿过金箔后,基本上仍沿原来的方向前进,但少数α绝大多数所示.
2-2-13粒子甚至被撞了回来.如图α,极少数度偏转
α粒子散射实验的分析图
3.原子的核式结构模型
都集中在核里,带负
质量和几乎全部正电荷在原子中心有一个很小的核,原子全部的电的电子在核外空间绕核旋转.
知识点三:氢原子光谱和玻尔理论
1.光谱
和强度分布的记
)频率(波长光的光谱:用光栅或棱镜可以把光按波长展开,获得(1)录,即光谱. (2)光谱分类
,这样的光谱叫做线状谱.亮线有些光谱是一条条的 ,这样的光谱叫做连续谱.
光带有的光谱是连在一起的 (3)氢原子光谱的实验规律.
=
n )(1
n2
-122(R =1λ巴耳末线系是氢原子光谱在可见光区的谱线,其波长公式为量子数.
n ,1-
m 710×1.10=R 是里德伯常量,R ,)…,3,4,5 2.玻尔理论
稳定
的能量状态中,在这些能量状态中原子是不连续定态:原子只能处于一系列(1)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,它辐射或吸收一定频率的光子,光子
J·s) 34-
10×6.63=h 是普朗克常量,h .(n E -m E =hν的能量由这两个定态的能量差决定,即 (3)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
不连续的.
,因此电子的可能轨道也是不连续的是 点拨:易错提醒
(1)一群氢原子跃迁发出可能的光谱线数为N =C2n =错误!,一个氢原子跃迁发出可能的光谱线数最多为(n -1).
(2)由能级图可知,由于电子的轨道半径不同,氢原子的能级不连续,这种现象叫能量量子化.
考点一:对光电效应的理解 1.光电效应的实质
光子照射到金属表面,某个电子吸收光子的能量使其动能变大,当电子的动能增大到足以克服原子核的引力时,便飞出金属表面成为光电子.
2.极限频率的实质
光子的能量和频率有关,而金属中电子克服原子核引力需要的能量是一定的,光子的能量必须大于金属的逸出功才能发生光电效应.这个能量的最小值等于这种金属对应的逸出功,所以每种金属都有一定的极限频率.
3.对光电效应瞬时性的理解
光照射到金属上时,电子吸收光子的能量不需要积累,吸收的能量立即转化为电子的能量,因此电子对光子的吸收十分迅速.
4.
图13-2-4
光电效应方程
电子吸收光子能量后从金属表面逸出,其中只有直接从金属表面飞出的光电子才具有
所示.
4-2-13如图.0W -hν=k E 最大初动能,根据能量守恒定律, 5.用光电管研究光电效应 (1)常见电路(如图13-2-5所示)
图13-2-5
(2)两条线索
①通过频率分析:光子频率高→光子能量大→产生光电子的最大初动能大. ②通过光的强度分析:入射光强度大→光子数目多→产生的光电子多→光电流大.
(3)常见概念辨析
错误
! 规律总结:
(1)光电子也是电子,光子的本质是光,注意两者的区别.
(2)在发生光电效应的过程中,并非所有光电子都具有最大初动能,只有从金属表面直接发出的光电子初动能才最大.
考点二:氢原子能级和能级跃迁
1.氢原子的能级图
能级图如图13-2-6所示.
图13-2-6
2.能级图中相关量意义的说明相关量意义
能级图中的横线表示氢原子可能的能量状态——定态
横线左端的数字“1,2,3…”表示量子数
横线右端的数字
“-13.6,-3.4…”表示氢原子的能量
相邻横线间的距离表示相邻的能量差,量子数越大相邻的能量差越小,距离
越小
带箭头的竖线表示原子由较高能级向较低能级跃迁,原子跃迁的条件为
hν=E m-E n
(1)一群氢原子跃迁发出可能的光谱线条数为N=C2n=错误!.
(2)一个氢原子跃迁发出可能的光谱线条数最多为(n-1).
二、核反应和核能
知识点一:天然放射现象和衰变
1.天然放射现象
(1)天然放射现象.
元素自发地放出射线的现象,首先由贝可勒尔发现.天然放射现象的发现,说明原子核具有复杂的结构.
(2)放射性和放射性元素.
物质发射某种看不见的射线的性质叫放射性.具有放射性的元素叫放射性元素.
(3)三种射线:放射性元素放射出的射线共有三种,分别是α射线、β射线、γ射线.
(4)放射性同位素的应用与防护.
①放射性同位素:有天然放射性同位素和人工放射性同位素两类,放射性同位素的化学性质相同.
②应用:消除静电、工业探伤、作示踪原子等.
③防护:防止放射性对人体组织的伤害.
2.原子核的衰变
(1)原子核放出α粒子或β粒子,变成另一种原子核的变化称为原子核的衰变.
(2)分类
α衰变:A Z X→A-4
Z-2Y+42He
β衰变:A Z X → A Z +1Y + 0
-1e (3)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.
点拨:易错提醒 错误!
知识点二:核反应和核能
1.核反应
在核物理学中,原子核在其他粒子的轰击下产生新原子核的过程.在核反应中,质量数守恒,电荷数守恒.
2.核力
核子间的作用力.核力是短程力,作用范围在 1.5×10-
15 m 之内,只在相邻的核子间发生作用.
3.核能
核子结合为原子核时释放的能量或原子核分解为核子时吸收的能量,叫做原子核的结合能,亦称核能.
4.质能方程、质量亏损
爱因斯坦质能方程E =mc 2,原子核的质量必然比组成它的核子的质量和要小Δm ,这就是质量亏损.由质量亏损可求出释放的核能ΔE =Δmc 2.
【考点解析:重点突破】
考点一:衰变和半衰期
(1)根据半衰期的概念,可总结出公式
N 余=N 原(12)t /τ,m 余=m 原(1
2
)t /τ
式中N 原、m 原表示衰变前的放射性元素的原子核数和质量,N 余、m 余表示衰变后尚未发生衰变的放射性元素的原子核数和质量,t 表示衰变时间,τ表示半衰期.
(2)影响因素:放射性元素衰变的快慢是由原子核内部因素决定的,跟原子所处的物理状态(如温度、压强)或化学状态(如单质、化合物)无关. 考点二:核反应方程的书写
规律总结
核反应过程一般都是不可逆的,所以核反应方程只能用单向箭头表示反应方向,不
(1)能用等号连接.
核反应的生成物一定要以实验为基础,不能凭空只依据两个守恒规律杜撰出生成物
(2)来写核反应方程.
核反应遵循质量数守恒而不是质量守恒;遵循电荷数守恒.
(3)
考点三:核能的产生和计算
1.获得核能的途径
(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.
(2)轻核聚变:某些轻核结合成质量较大的核的反应过程,同时释放出大量的核能,要
想使氘核和氚核合成氦核,必须达到几百万度以上的高温,因此聚变反应又叫热核反应.
2.核能的计算方法
相
kg,1 u 27-
10×1.66=1 u 的单位m Δ,注意m Δ:先计算质量亏损2mc Δ=E Δ应用(1)当于931.5 MeV 的能量,u 是原子质量单位.
(2)核反应遵守动量守恒和能量守恒定律,因此我们可以结合动量守恒和能量守恒定律
来计算核能.
规律总结
的单位为
E Δ,m/s _810×3代入”c “以千克为单位,m Δ计算核能时,若2
mc Δ=E Δ根据MeV .
_931.5×m Δ=E Δ得MeV _931.5=2c 1u 为单位,则由“u”以m Δ;若“J”。