高中物理光电效应知识点Word文档格式.doc

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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

绝大多数α粒子穿过金箔后，基本上仍沿原来的方向前进，但少数α粒子发生了大角度偏转，极少数α粒子甚至被撞了回来．如图13－2－2所示．

α粒子散射实验的分析图

3．原子的核式结构模型

在原子中心有一个很小的核，原子全部的正电荷和几乎全部质量都集中在核里，带负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

（1）光谱：

用光栅或棱镜可以把光按波长展开，获得光的波长（频率）和强度分布的记录，即光谱．

（2）光谱分类

有些光谱是一条条的亮线，这样的光谱叫做线状谱．

有的光谱是连在一起的光带，这样的光谱叫做连续谱．

（3）氢原子光谱的实验规律．

巴耳末线系是氢原子光谱在可见光区的谱线，其波长公式＝R（－）（n＝3,4,5，…），R是里德伯常量，R＝1.10×

107m－1，n为量子数．

2．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，它辐射或吸收一定频率的光子，光子的能量由这两个定态的能量差决定，即hν＝Em－En.（h是普朗克常量，h＝6.63×

s）

（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．原子的定态是不连续的，因此电子的可能轨道也是不连续的．

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＝C＝，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最大初动能，根据能量守恒定律，Ek＝hν－W0.如图13－2－4所示．

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

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＝Em－En

3.关于光谱线条数的两点说明

（1）一群氢原子跃迁发出可能的光谱线条数为N＝C＝.

（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

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：

X→Y＋He

β衰变：

X→Y＋e

（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．

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×

10－15m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＝mc2，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＝Δmc2.

【考点解析：

重点突破】

衰变和半衰期

1.原子核衰变规律

衰变类型

α衰变

β衰变

衰变方程

AZX→Y＋e

衰变实质

2个质子和2个中子结合成一个整体抛射出

中子转化为质子和电子

2H＋2n→He

n→H＋e

衰变规律

电荷数守恒、质量数守恒、动量守恒

2.对半衰期的理解

（1）根据半衰期的概念，可总结出公式

N余＝N原（）t/τ，m余＝m原（）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

类型

可控性

核反应方程典例

衰变

自发

92U→90Th＋He

90Th→91Pa＋　0－1e

人工转变

人工

控制

7N＋He→8O＋H

（卢瑟福发现质子）

He＋Be→6C＋n

（查德威克发现中子）

Al＋He→P＋n

P→Si＋　0＋1e

约里奥—居里夫妇发现放射性同位素，同时发现正电子

重核裂变

比较容易

进行人工

92U＋n→56Ba＋Kr＋3n

92U＋n→54Xe＋Sr＋10n

轻核聚变

目前无

法控制

H＋H→He＋n

规律总结

（1）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，不能用等号连接．

（2）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来写核反应方程．

（3）核反应遵循质量数守恒而不是质量守恒；

遵循电荷数守恒．

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

（1）应用ΔE＝Δmc2：

先计算质量亏损Δm，注意Δm的单位1u＝1.66×

10－27kg,1u相当于931.5MeV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．

根据ΔE＝Δmc2计算核能时，若Δm以千克为单位，“c”代入3×

108_m/s，ΔE的单位为“J”；

若Δm以“u”为单位，则由1uc2＝931.5_MeV得ΔE＝Δm×

931.5_MeV.