第一節(jié)光電效應(yīng)原子結(jié)構(gòu) 課堂互動(dòng)講練經(jīng)典題型探究知能優(yōu)化演練基礎(chǔ)知識梳理第一節(jié)光電效應(yīng)原子結(jié)構(gòu) 基礎(chǔ)知識梳理一、光電效應(yīng)現(xiàn)象及實(shí)驗(yàn)規(guī)律1光電效應(yīng)現(xiàn)象照射到金屬表面的光，能使金屬中的_從表面逸出，這個(gè)現(xiàn)象稱為光電效應(yīng)2光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律(1)存在飽和電流，在一定的光照條件下，隨著所加電壓的_，光電流趨于一個(gè)飽和值，入射光越強(qiáng)，飽和電流_，即入射光越強(qiáng)，單位時(shí)間內(nèi)發(fā)射的光電子數(shù)_電子增大越大越多 (2)存在著_電壓和_頻率，只有施加反向電壓且達(dá)到某一值時(shí)才會(huì)使光電流為零，這一電壓稱為遏止電壓，遏止電壓的存在說明光電子具有一定的初速度(3)光電效應(yīng)具有瞬時(shí)性，當(dāng)入射光頻率超過截止頻率0時(shí)，無論光怎樣減弱，產(chǎn)生光電流的時(shí)間不超過_ ，光電效應(yīng)幾乎是瞬時(shí)的3逸出功電子從金屬中逸出所需做功的最小值，叫做這種金屬的逸出功不同金屬的逸出功_遏止截止109 s不同 二、愛因斯坦的光電效應(yīng)方程1光子說：光不僅在發(fā)射和吸收時(shí)能量是一份一份的，而且光本身就是由一個(gè)個(gè)不可分割的_組成的，這些能量子被稱為_，頻率為的光的能量子為_.2光電效應(yīng)方程(1)表達(dá)式：_或Ek_.(2)物理意義：金屬中電子吸收一個(gè)光子獲得的能量是h，這些能量一部分用于克服金屬的_,剩下的表現(xiàn)為逸出后電子的_能量子光子h hW束縛初動(dòng)能 思考感情在研究粒子散射實(shí)驗(yàn)中，為什么不考慮粒子與電子的碰撞？提示：這是因?yàn)榱Ｗ拥馁|(zhì)量約是電子質(zhì)量的6000多倍，粒子在前進(jìn)過程中遇到電子相互碰撞，對粒子的運(yùn)動(dòng)幾乎沒有影響 三、原子結(jié)構(gòu)1電子的發(fā)現(xiàn)：1897年，英國物理學(xué)家_發(fā)現(xiàn)了電子，明確電子是原子的組成部分，揭開了研究原子結(jié)構(gòu)的序幕2原子的核式結(jié)構(gòu)模型在原子中心有一個(gè)很小的核叫原子核，原子全部的正電荷和幾乎全部質(zhì)量都集中在_上，帶負(fù)電的電子在核外空間繞核高速旋轉(zhuǎn)湯姆生原子核 四、氫原子光譜1光譜：用光柵或棱鏡可以把光按波長展開，獲得光的_和_的記錄，即光譜2線狀譜：光譜是一條條的_3連續(xù)譜：光譜看起來不是一條條分立的譜線，而是連在一起的_. 4特征譜線：不同原子的亮線位置_，說明不同的原子的發(fā)光頻率是_的，因此這些亮線稱為原子的特征譜線5光譜分析：利用_來鑒別物質(zhì)和確定物質(zhì)的組成成分，這種方法稱為光譜分析波長成分強(qiáng)度分布亮線光帶不同不一樣特征譜線 五、玻爾理論、能級1玻爾原子模型(1)軌道假設(shè)：原子中的電子在庫侖引力的作用下，繞原子核做圓周運(yùn)動(dòng)，電子繞核運(yùn)動(dòng)的軌道是_的(2)定態(tài)假設(shè)：電子在不同的軌道上運(yùn)動(dòng)時(shí)，原子處于不同的狀態(tài)，因而具有不同的能量，即原子的能量是_的這些不同的狀態(tài)叫定態(tài)在各個(gè)定態(tài)中，原子是_的，不向外輻射能量量子化量子化穩(wěn)定 (3)躍遷假設(shè)：原子從一個(gè)能量狀態(tài)向另一個(gè)能量狀態(tài)躍遷時(shí)要_或_一定頻率的光子，該光子的能量等于兩個(gè)狀態(tài)的_，即h _.2能級：在玻爾理論中，原子的各個(gè)可能狀態(tài)的_叫能級3基態(tài)與激發(fā)態(tài)：能量_的狀態(tài)叫基態(tài)；其他能量狀態(tài)叫激發(fā)態(tài)4量子數(shù)：現(xiàn)代物理學(xué)認(rèn)為原子的可能狀態(tài)是不連續(xù)的，各狀態(tài)的標(biāo)號1,2,3叫做量子數(shù)，一般用n表示吸收放出能量差EmEn能量值最低 課堂互動(dòng)講練一、用光電管研究光電效應(yīng)1常見電路(如圖1511所示)圖1511 2兩條線索(1)通過頻率分析：光子頻率高光子能量大產(chǎn)生光電子的最大初動(dòng)能大(2)通過光的強(qiáng)度分析：入射光強(qiáng)度大光子數(shù)目多產(chǎn)生的光電子多光電流大 3常見概念辨析 【名師點(diǎn)睛】 (1)光電子也是電子，光子的本質(zhì)是光，注意兩者的區(qū)別(2)光電效應(yīng)方程研究的對象是從金屬表面逸出的光電子，其列式依據(jù)為能量的轉(zhuǎn)化和守恒定律 即時(shí)應(yīng)用 (即時(shí)突破，小試牛刀)1.(2010年高考浙江理綜卷)在光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，飛飛同學(xué)用同一光電管在不同實(shí)驗(yàn)條件下得到了三條光電流與電壓之間的關(guān)系曲線(甲光、乙光、丙光)，如圖1512所示則可判斷出()圖1512 A甲光的頻率大于乙光的頻率B乙光的波長大于丙光的波長C乙光對應(yīng)的截止頻率大于丙光的截止頻率D甲光對應(yīng)的光電子最大初動(dòng)能大于丙光的光電子最大初動(dòng)能 解析：選B.由題圖可知，甲、乙兩光對應(yīng)的反向截止電壓均為Uc2，由愛因斯坦光電效應(yīng)方程EkmhW逸及eUc20Ekm可知甲、乙兩光頻率相同，且均小于丙光頻率，選項(xiàng)A、C均錯(cuò)；甲光頻率小，則甲光對應(yīng)光電子最大初動(dòng)能小于丙光的光電子最大初動(dòng)能，選項(xiàng)D錯(cuò)誤；乙光頻率小于丙光頻率，故乙光的波長大于丙光的波長，選項(xiàng)B正確 二、粒子散射實(shí)驗(yàn)與核式結(jié)構(gòu)模型1盧瑟福的粒子散射實(shí)驗(yàn)裝置(如圖1513)圖1513 2粒子散射實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象圖1514絕大多數(shù)粒子穿過金箔后，基本上仍沿原來的方向前進(jìn)，但少數(shù)粒子發(fā)生了大角度偏轉(zhuǎn)，極少數(shù)粒子甚至被撞了回來如圖1514所示 3盧瑟福的原子核式結(jié)構(gòu)模型在原子的中心有一個(gè)很小的核，叫原子核，原子的所有正電荷和幾乎所有質(zhì)量都集中在原子核里，帶負(fù)電的電子在核外繞核旋轉(zhuǎn)4建立核式結(jié)構(gòu)模型的要點(diǎn)(1)核外電子不會(huì)使粒子的速度發(fā)生明顯改變(2)湯姆生模型不能解釋粒子的大角度散射(3)少數(shù)粒子發(fā)生了大角度偏轉(zhuǎn)，甚至反彈回來，表明這些粒子在原子中的某個(gè)地方受到了質(zhì)量、電量均比它本身大得多的物體的作用5從粒子散射實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)可估算出原子核半徑的數(shù)量級為10 15 m，而原子半徑的數(shù)量級為1010 m. 【名師點(diǎn)睛】絕大多數(shù)粒子在穿過厚厚的金原子層而運(yùn)動(dòng)方向沒有明顯變化，說明原子中絕大部分是空的原子的質(zhì)量、電量都集中在體積很小的核上 即時(shí)應(yīng)用 (即時(shí)突破，小試牛刀)2.(2011年吉林二模)關(guān)于原子結(jié)構(gòu)和原子核，下列說法中正確的是()A利用粒子散射實(shí)驗(yàn)可以估算原子核的半徑B利用粒子散射實(shí)驗(yàn)可以估算核外電子的運(yùn)動(dòng)半徑C原子的核式結(jié)構(gòu)模型很好地解釋了氫原子光譜的實(shí)驗(yàn)D處于激發(fā)態(tài)的氫原子放出光子后，核外電子運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能將增大 解析：選AD.核外電子對粒子幾乎沒有什么阻擋作用，故無法估算核外電子的運(yùn)動(dòng)半徑，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；玻爾的氫原子模型很好地解釋了氫原子光譜的實(shí)驗(yàn)，選項(xiàng)C錯(cuò)誤 2氫原子的能級圖(如圖1515所示)圖1515(1)能級圖中的橫線表示氫原子可能的能量狀態(tài)定態(tài) (2)橫線左端的數(shù)字“1,2,3”表示量子數(shù)，右端的數(shù)字“13.6，3.40”表示氫原子的能級(3)相鄰橫線間的距離，表示相鄰的能級差，量子數(shù)越大，相鄰的能級差越小(4)帶箭頭的豎線表示原子由較高能級向較低能級躍遷，原子躍遷條件為：hEmEn. 即時(shí)應(yīng)用 (即時(shí)突破，小試牛刀)3.氫原子的部分能級如圖1516所示，已知可見光的光子能量在1.62 eV到3.11 eV之間由此可推知，氫原子()圖1516 A從高能級向n1能級躍遷時(shí)發(fā)出的光的波長比可見光的短B從高能級向n2能級躍遷時(shí)發(fā)出的光均為可見光C從高能級向n3能級躍遷時(shí)發(fā)出的光的頻率比可見光的高D從n3能級向n2能級躍遷時(shí)發(fā)出的光為可見光 (滿分樣板8分)在研究原子物理時(shí)，科學(xué)家經(jīng)常借用宏觀模型進(jìn)行模擬在玻爾原子模型中，完全可用衛(wèi)星繞行星運(yùn)動(dòng)來模擬研究電子繞原子核的運(yùn)動(dòng)當(dāng)然這時(shí)的向心力不是粒子間的萬有引力(可忽略不計(jì))，而是粒子間的靜電力設(shè)氫原子中，電子和原子核的帶電荷量大小都是e1.601019 C，電子在第1、2可能軌道運(yùn)行時(shí)，其運(yùn)動(dòng)半徑分別為r10.531010 m，r24r1，據(jù)此求：經(jīng)典題型探究與能級有關(guān)的能量轉(zhuǎn)化 (1)電子分別在第一、二可能軌道運(yùn)行時(shí)的動(dòng)能(以eV為單位)(2)當(dāng)電子從第一可能軌道躍遷到第二可能軌道時(shí),原子還需吸收10.2 eV的光子，那么電子的電勢能增加了多少？(靜電力常量k9.0109 Nm2/C2)【思路點(diǎn)撥】解答本題時(shí)應(yīng)注意以下兩點(diǎn)：(1)電子繞原子核的運(yùn)動(dòng)，可以認(rèn)為是靜電力提供向心力，因此可以用圓周運(yùn)動(dòng)規(guī)律解題(2)當(dāng)原子能級躍遷時(shí)，能量發(fā)生轉(zhuǎn)化，滿足能量轉(zhuǎn)化守恒定律 【答案】(1)13.6 eV3.4 eV(2)20.4 eV 光電效應(yīng)方程的應(yīng)用如圖1517甲所示，合上開關(guān)，用光子能量為2.5 eV的一束光照射陰極K，發(fā)現(xiàn)電流表讀數(shù)不為零調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，發(fā)現(xiàn)當(dāng)電壓表讀數(shù)小于0.60 V時(shí)，電流表讀數(shù)仍不為零，當(dāng)電壓表讀數(shù)大于或等于0.60 V時(shí)，電流表讀數(shù)為零把電路改為圖乙，當(dāng)電壓表讀數(shù)為2 V時(shí)，電子到達(dá)陽極時(shí)的最大動(dòng)能為多大？圖1517 【答案】2.6 eV【題后反思】該題中電源極性的接法不同，甲圖中加的是反向電壓，光電子在光電管中減速，圖乙中加的是正向電壓，光電子在光電管中加速