高中物理光电效应知识点(精选.)

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109_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＝6.63×1034 J·s.

3．光电效应方程

(1)表达式：hν＝Ek＋W0或Ek＝hν－W0.

(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

1

服金属的逸出功W0，剩下的表现为逸出后电子的最大初动能Ek＝mv2.

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

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．

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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(2－2)(n＝3,4,5，…)，

λ2n

－17R是里德伯常量，R＝1.10×10 m，n为量子数．

2．玻尔理论

word.

(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＝6.63×1034 J·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

nn－1

(1)一群氢原子跃迁发出可能的光谱线数为N＝C2，一个氢原子跃迁发出可能n＝2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

word.

 每秒钟逸出的光电子数——决定着光电

流的强度光电子

光电子逸出后的最大初动能1mv

2

强度——决定着每秒钟光源发射的光子数

照射光

频率——决定着每个光子的能量ε＝hν

2

m

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 表示相邻的能量差，量子数越大相邻的能量差越小，距离越相邻横线间的距离 小 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带箭头的竖线 ＝Em－En 3.关于光谱线条数的两点说明 nn－1

(1)一群氢原子跃迁发出可能的光谱线条数为N＝C2. n＝2(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

word.

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

A－44α衰变：AZX→Z－2Y＋2He A 0

β衰变：AZX→Z＋1Y＋－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

1半衰期是大量原子核衰变时的统计规律，对个别或少数原子核，无半衰期可言.

2原子核衰变时质量数守恒，核反应过程前、后质量发生变化质量亏损而释放出核能.

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

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核子间的作用力．核力是短程力，作用范围在1.5×1015 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＝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】

考点一：衰变和半衰期 1.原子核衰变规律 衰变类型 衰变方程 衰变实质 2个质子和2个中子结合成一个整体抛射出 14211H＋20n→2He 衰变规律 α衰变 AA－44ZX→Z－2Y＋2He 中子转化为质子和电子 1n→1H＋ 0e －101β衰变 A 0AZX→Z＋1Y＋－1e 电荷数守恒、质量数守恒、动量守恒 word.

2.对半衰期的理解

(1)根据半衰期的概念，可总结出公式

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N余＝N原()t/τ，m余＝m原()t/τ

22

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 2382344α衰变 自发 92U→ 90Th＋2He 234234β衰变 自发 90Th→ 91Pa＋0－1e 人工转变 人工 控制 147N＋4He→178O＋1H 2 1(卢瑟福发现质子) 49121 2He＋4Be→ 6C＋0n (查德威克发现中子) 27Al＋4He→30P＋1n 132150约里奥—居里夫妇发现放射30P→30Si＋ 0e ＋11514性同位素，同时发现正电子 重核裂变 比较容易 进行人工 控制 2351144 92U＋0n→ 56Ba＋36Kr＋ 310n 235113690 92U＋0n→ Xe＋38Sr＋ 1010n 轻核聚变 目前无 2H＋3H→4He＋1n 法控制 1120 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

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(1)应用ΔE＝Δmc2：先计算质量亏损Δm，注意Δm的单位1 u＝1.66×1027 kg,1 u相当于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

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.

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