原子物理知識(shí)點(diǎn)

1、一、光電效應(yīng)現(xiàn)象 1、光電效應(yīng)：光電效應(yīng)：物體在光（包括不可見(jiàn)光）的照射下發(fā)射電子的現(xiàn)象稱為光電效應(yīng)。2、光電效應(yīng)的研究結(jié)論：任何一種金屬，都有一個(gè)極限頻率，入射光的頻率必須大于這個(gè)極限頻率，才能產(chǎn)生光電效應(yīng)；低于這個(gè)頻率的光不能產(chǎn)生光電效應(yīng)。光電子的最大初動(dòng)能與入射光的強(qiáng)度無(wú)關(guān)，只隨著入射光頻率的增大而增大。注意：從金屬出來(lái)的電子速度會(huì)有差異，這里說(shuō)的是從金屬表面直接飛出來(lái)的光電子。入射光照到金屬上時(shí)，光電子的發(fā)射幾乎是瞬時(shí)的，一般不超過(guò)10-9s；當(dāng)入射光的頻率大于極限頻率時(shí)，光電流的強(qiáng)度與入射光的強(qiáng)度成正比。3、 光電效應(yīng)的應(yīng)用：光電管：光電管的陰極表面敷有堿金屬，對(duì)電子的束縛能力比較弱

2、，在光的照射下容易發(fā)射電子，陰極發(fā)出的電子被陽(yáng)極收集，在回路中形成電流，稱為光電流。注意：光電管兩極加上正向電壓，可以增強(qiáng)光電流。光電流的大小跟入射光的強(qiáng)度和正向電壓有關(guān)，與入射光的頻率無(wú)關(guān)。入射光的強(qiáng)度越大，光電流越大。遏止電壓U0。回路中的光電流隨著反向電壓的增加而減小，當(dāng)反向電壓U0滿足：，光電流將會(huì)減小到零，所以遏止電壓與入射光的頻率有關(guān)。4、波動(dòng)理論無(wú)法解釋的現(xiàn)象：不論入射光的頻率多少，只要光強(qiáng)足夠大，總可以使電子獲得足夠多的能量，從而產(chǎn)生光電效應(yīng)，實(shí)際上如果光的頻率小于金屬的極限頻率，無(wú)論光強(qiáng)多大，都不能產(chǎn)生光電效應(yīng)。光強(qiáng)越大，電子可獲得更多的能量，光電子的最大初始動(dòng)能應(yīng)該由入射光

3、的強(qiáng)度來(lái)決定，實(shí)際上光電子的最大初始動(dòng)能與光強(qiáng)無(wú)關(guān)，與頻率有關(guān)。光強(qiáng)大時(shí)，電子能量積累的時(shí)間就短，光強(qiáng)小時(shí)，能量積累的時(shí)間就長(zhǎng)，實(shí)際上無(wú)論光入射的強(qiáng)度怎樣微弱，幾乎在開(kāi)始照射的一瞬間就產(chǎn)生了光電子.二、光子說(shuō)1、普朗克常量普郎克在研究電磁波輻射時(shí)，提出能量量子假說(shuō)：物體熱輻射所發(fā)出的電磁波的能量是不連續(xù)的，只能是的整數(shù)倍，稱為一個(gè)能量量子。即能量是一份一份的。其中輻射頻率，是一個(gè)常量，稱為普朗克常量。2、光子說(shuō)在空間中傳播的光的能量不是連續(xù)的，而是一份一份的，每一份叫做一個(gè)光子，光子的能量跟光的頻率成正比。，其中：是普朗克常量，v是光的頻率。三、光電效應(yīng)方程1、逸出功W0: 電子脫離金屬離子束

4、縛，逸出金屬表面克服離子引力做的功。2、光電效應(yīng)方程：如果入射光子的能量大于逸出功W0，那么有些光電子在脫離金屬表面后還有剩余的動(dòng)能根據(jù)能量守恒定律，入射光子的能量等于出射光子的最大初動(dòng)能與逸出功之和，即 其中是指出射光子的最大初動(dòng)能。3、光電效應(yīng)的解釋：極限頻率：金屬內(nèi)部的電子一般一次只能吸收一個(gè)光子的能量，只有入射光子的能量大于或者等于逸出功W0 即：時(shí)，電子才有可能逸出，這就是光電效應(yīng)存在極限頻率的原因。遏制電壓：由和有：，所以遏制電壓只與入射光頻率有關(guān)，與入射光的強(qiáng)度無(wú)關(guān)，這就是光電效應(yīng)存在遏制電壓的原因。四、康普頓效應(yīng)（表明光子具有動(dòng)量）1、康普頓效應(yīng)：用X射線照射物體時(shí)，一部分散射

5、出來(lái)的X射線的波長(zhǎng)會(huì)變長(zhǎng)，這個(gè)現(xiàn)象叫康普頓效應(yīng)?？灯疹D效應(yīng)是驗(yàn)證光的波粒二象性的重要實(shí)驗(yàn)之一。2、康普頓效應(yīng)的意義：證明了愛(ài)因斯坦光子假說(shuō)的正確性，揭示了光子不僅具有能量，還具有動(dòng)量。光子的動(dòng)量為3、現(xiàn)象解釋：碰撞前后光子與電子總能量守恒，總動(dòng)量也守恒。碰撞前，電子可近似視為靜止的，碰撞后，電子獲得一定的能量和動(dòng)量， X光子的能量和動(dòng)量減小，所以X射線光子的波長(zhǎng)變長(zhǎng)。 高考考點(diǎn)：原子物理考點(diǎn)分析一、 歷史人物及相關(guān)成就1、 湯姆生：發(fā)現(xiàn)電子，并提出原子棗糕模型 說(shuō)明原子可再分2、 盧瑟福：粒子散射實(shí)驗(yàn)說(shuō)明原子的核式結(jié)構(gòu)模型 發(fā)現(xiàn)質(zhì)子3、 查德威克：發(fā)現(xiàn)中子4、 約里奧.居里夫婦：發(fā)現(xiàn)正電子5、

6、 貝克勒爾：發(fā)現(xiàn)天然放射現(xiàn)象說(shuō)明原子核可再分6、 愛(ài)因斯坦：質(zhì)能方程，7、 玻爾：提出玻爾原子模型，解釋氫原子線狀光譜8、 密立根：油滴實(shí)驗(yàn)測(cè)量出電子的電荷量二、 核反應(yīng)的四種類型類型可控性核反應(yīng)方程典例衰變衰變自發(fā)衰變自發(fā)人工轉(zhuǎn)變?nèi)斯た刂票R瑟福發(fā)現(xiàn)質(zhì)子查德威克發(fā)現(xiàn)中子 約里奧.居里夫婦 發(fā)現(xiàn)放射性同位素，同時(shí)發(fā)現(xiàn)正電子重核裂變比較容易進(jìn)行人工控制輕核聚變除氫彈外無(wú)法控制 提醒：1、 核反應(yīng)過(guò)程一般都是不可逆的，所以核反應(yīng)方程只能用單箭頭表示反應(yīng)方向，不能用等號(hào)連接。2、 核反應(yīng)的生成物一定要以實(shí)驗(yàn)事實(shí)為基礎(chǔ)，不能憑空只依據(jù)兩個(gè)守恒定律杜撰出生成物來(lái)寫(xiě)出核反應(yīng)方程3、 核反應(yīng)遵循質(zhì)量數(shù)守恒而不

7、是質(zhì)量守恒，遵循電荷數(shù)守恒三、 三種射線比較種類速度0.1c0.99cC在電磁場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)與a射線反向偏轉(zhuǎn)不偏轉(zhuǎn)貫穿本領(lǐng)最弱，用紙能擋住較強(qiáng)，穿透幾毫米的鋁板最強(qiáng)，穿透幾厘米的鉛板對(duì)空氣的電離作用很強(qiáng)較弱很弱產(chǎn)生機(jī)制核內(nèi)兩個(gè)中子和兩個(gè)質(zhì)子結(jié)合的比較緊密，有時(shí)會(huì)作為一個(gè)整體從較大的原子核拋射出來(lái)核內(nèi)的中子可以轉(zhuǎn)化為一個(gè)質(zhì)子和一個(gè)電子，產(chǎn)生的電子從核內(nèi)發(fā)射出來(lái)放射性原子核在發(fā)生兩種衰變后產(chǎn)生得新核往往處于高能級(jí)，當(dāng)它向低能級(jí)躍遷時(shí)，輻射r光子提醒： 半衰期：表示原子衰變一半所用時(shí)間1、 半衰期由原子核內(nèi)部本身的因素?fù)?jù)頂，跟原子所處的物理狀態(tài)(如壓強(qiáng)、溫度)或化學(xué)狀態(tài)（如單質(zhì)、化合物）無(wú)關(guān)2、 半衰期是

8、大量原子核衰變時(shí)的統(tǒng)計(jì)規(guī)律，個(gè)別原子核經(jīng)多長(zhǎng)時(shí)間衰變無(wú)法預(yù)測(cè)，對(duì)個(gè)別或極少數(shù)原子核，無(wú)半衰期而言。3、 放射性同位素的應(yīng)用：（1）工業(yè)、攤上、農(nóng)業(yè)、醫(yī)療等（2）作為示蹤原子四、 原子結(jié)構(gòu)1、 原子的核式結(jié)構(gòu)模型（1）粒子散射實(shí)驗(yàn)結(jié)果：絕大多數(shù)粒子穿過(guò)金箔后仍沿原來(lái)的方向前進(jìn)，少數(shù)粒子發(fā)生了較大偏轉(zhuǎn)，極少數(shù)粒子甚至被反彈回來(lái)。（2）原子的核式結(jié)構(gòu)模型：在原子中心有一個(gè)很小的原子核，原子全部的正電荷和幾乎全部質(zhì)量都集中在核里，帶負(fù)電的電子在核外空間繞核旋轉(zhuǎn)。（3）原子核的尺度：原子核直徑的數(shù)量級(jí)為10-15m，原子直徑的數(shù)量級(jí)約為10-10m。（4）原子核的組成：原子核是由質(zhì)子和中子組成的，原子核

9、的電荷數(shù)等于核內(nèi)的質(zhì)子數(shù)。2、玻爾原子模型（1）原子只能處于一系列能量不連續(xù)的狀態(tài)中，具有確定能量的未定狀態(tài)叫定態(tài)。原子處于最低能級(jí)的狀態(tài)叫基態(tài)，其他的狀態(tài)叫激發(fā)態(tài)。（2）頻率條件：高能m到低能m態(tài)：輻射光子（3）原子的不同能量狀態(tài)對(duì)應(yīng)于電子的不同運(yùn)行軌道。五、氫原子光譜1 -13.61 2 -3.40 3 -1.51 4 -0.85 5 -0.54 0 n E/eV圖3（1） 氫原子能級(jí)圖： 提醒：A、 原子躍遷條件：，只適用于光子和原子作用而使原子在各定態(tài)之間躍遷的情況。對(duì)于光子和原子作用而使原子電離時(shí)，只要入射光的能量，原子就能吸收，對(duì)于實(shí)物粒子與原子作用使原子激發(fā)時(shí)，粒子能量大于或等于

10、能級(jí)差即可。B、 原子躍遷發(fā)出的光譜線條數(shù)，是一群氫原子，而不是一個(gè)，因?yàn)槟骋粋€(gè)氫原子有固定的躍遷路徑。六、核力與核能1、核力：原子核內(nèi)核子間存在的相互作用力2、特點(diǎn)：強(qiáng)相互作用、短程力，作用范圍1.5×10-15m之內(nèi)3、核能（1）質(zhì)能方程：一定的能量和一定的質(zhì)量相聯(lián)系，物體的總能量和他的質(zhì)量成正比。即含義：物體具有的能量與他的質(zhì)量之間存在簡(jiǎn)單的正比關(guān)系，物體的能量增大，質(zhì)量也增大，物體的能量減小，質(zhì)量也減小。（2）核子在結(jié)合成核子時(shí)出現(xiàn)質(zhì)量虧損，吸收的能量也要相應(yīng)減小。原子核分解成核子時(shí)要吸收一定的能量，相應(yīng)的質(zhì)量增加，吸收能量（2） 獲得方式：重核裂變和輕核聚變聚變反應(yīng)比裂變反

11、應(yīng)平均每個(gè)核子放出的能量大約要大3-4倍。波粒二象性、原子結(jié)構(gòu)和原子核一、單項(xiàng)選擇題1（云南省昆明八中2012屆高三上學(xué)期期中考試）氫原子輻射出一個(gè)光子后，根據(jù)玻爾理論，下述說(shuō)法中正確的是（ ）A電子繞核旋轉(zhuǎn)的半徑增大 B氫原子的能量增大C氫原子的電勢(shì)能增大 D氫原子核外電子的速率增大2.（云南省部分名校2012屆高三上學(xué)期聯(lián)考理綜卷）某光電管的陰極為金屬鉀制成的，它的逸出功為2.21 eV，如圖所示是氫原子的能級(jí)圖，一群處于n = 4能級(jí)的氫原子向低能級(jí)躍遷時(shí)，輻射的光照射到該光電管的陰極上，這束光中能使金屬鉀發(fā)生光電效應(yīng)的光譜線條數(shù)是（ ）A.2條 B.4條 C.5條 D.6條E4E3E2

12、E1圖1圖1所示為氫原子的四個(gè)能級(jí)，其中E為基態(tài)，若氫原子A處于激發(fā)態(tài)E2，氫原子B處于激發(fā)態(tài)E3，則下列說(shuō)法正確的是 （） A原子A可能輻射出3種頻率的光子 B原子B可能輻射出3種頻率的光子C原子A能夠吸收原子B發(fā)出的光子并躍遷道能級(jí)E4D原子B能夠吸收原子A發(fā)出的光子并躍遷道能級(jí)E44（北京市朝陽(yáng)區(qū)2012屆高三上學(xué)期期中統(tǒng)考）下列核反應(yīng)方程中屬于衰變的是（ ）A BC D5.（福建省福州八中2012屆高三上學(xué)期質(zhì)檢物理試卷）用光照射某種金屬，有光電子從金屬表面逸出，如果光的頻率不變，而減弱光的強(qiáng)度，則（ ）A逸出的光電子數(shù)減少，光電子的最大初動(dòng)能不變B逸出的光電子數(shù)減少，光電子的最大初動(dòng)

13、能減小C逸出的光電子數(shù)不變，光電子的最大初動(dòng)能減小D光的強(qiáng)度減弱到某一數(shù)值，就沒(méi)有光電子選出了6（云南省昆明八中2012屆高三上學(xué)期期中考試）下面列出的是一些核反應(yīng)方程（ ） AX是質(zhì)子，Y是中子，Z是正電子 BX是正電子，Y是質(zhì)子，Z是中子 CX是中子，Y是正電子，Z是質(zhì)子 DX是正電子，Y是中子，Z是質(zhì)子7(2011年廣州模擬)仔細(xì)觀察氫原子的光譜，發(fā)現(xiàn)它只有幾條分離的不連續(xù)的亮線，其原因是()A氫原子只有幾個(gè)能級(jí) B氫原子只能發(fā)出平行光C氫原子有時(shí)發(fā)光，有時(shí)不發(fā)光D氫原子輻射的光子的能量是不連續(xù)的，所以對(duì)應(yīng)的光的頻率也是不連續(xù)的8（甘肅省河西五市部分高中2012屆高三上學(xué)期聯(lián)考試題）下列

14、說(shuō)法正確的是（ ） A天然放射現(xiàn)象說(shuō)明原子核內(nèi)部具有復(fù)雜結(jié)構(gòu) B粒子散射實(shí)驗(yàn)說(shuō)明原子核內(nèi)部具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)C原子核能發(fā)生衰變說(shuō)明原子核內(nèi)存在電子D氫原子從定態(tài)n=3躍遷到n=2，再躍遷到n=l定態(tài)，則后一次躍遷輻射出的光子波長(zhǎng)比前一次的長(zhǎng) 9（山西省忻州一中2012屆高三上學(xué)期月考試題）核電站核泄漏的污染物中含有碘131和銫137。碘131的半衰期約為8天，會(huì)釋放射線；銫137是銫133的同位素，半衰期約為30年，發(fā)生衰變時(shí)會(huì)輻射射線。下列說(shuō)法正確的是（ ）DA碘131釋放的射線由氦核組成 B銫137衰變時(shí)輻射出的光子能量小于可見(jiàn)光光子能量C與銫137相比，碘131衰變更慢 D銫133和銫137含

15、有相同的質(zhì)子數(shù)10.（甘肅省蘭州五十五中2012屆高三上學(xué)期月考試題）放射性同位素釷232經(jīng)衰變會(huì)生成氡,其衰變方程為，其中( )A.x=1，y=3 B.x=2，y=3 C.x=3，y=1 D.x=3，y=211(2011屆·南京調(diào)研)下列敘述中不正確的有_A光的粒子性被光電效應(yīng)和康普頓效應(yīng)所證實(shí)B在粒子散射實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，盧瑟福提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型C紅外線照射某金屬表面時(shí)發(fā)生了光電效應(yīng)，則紫外線也一定可以使該金屬發(fā)生光電效應(yīng)D普朗克為了解釋光電效應(yīng)的規(guī)律，提出了光子說(shuō)。、 （04全國(guó)卷）在核反應(yīng)方程式中（ ）AX是中子，k=9BX是中子，k=10CX是質(zhì)子，k=9DX是質(zhì)子，k=

16、10、某原子核吸收一個(gè)中子后，放出一個(gè)電子，分裂為兩個(gè)粒子。由此可知 （）AA=7，Z=3B A=7，Z=4 CA=8，Z=3 DA=8，Z=4、（06黑龍江）中子n、質(zhì)子p、氘核D的質(zhì)量分別為現(xiàn)用光子能量為E的射線照射靜止氘核使之分解，反應(yīng)的方程為 若分解后中子、質(zhì)子的動(dòng)能可視為相等，則中子的動(dòng)能是：( )A. B.C. D.、.現(xiàn)有三個(gè)核反應(yīng)： 3 下列說(shuō)法正確的是（）A 是裂變，是衰變，是聚變 B 是聚變，是裂變，是衰變C 是衰變，是裂變，是聚變 D 是衰變，是聚變，是裂變、（重慶）14C是一種半衰期為5730年的放射性同位素。若考古工作者探測(cè)到某古木中14C的含量為原來(lái)的，則該古樹(shù)死亡

17、時(shí)間距今大約 （） A.22920年 B.11460C.5730年 D.2865年、（北京）目前核電站利用的核反應(yīng)是 （） A.裂變，核燃料為鈾 B.聚變，核燃燒為鈾C(jī).裂變，核燃燒為氘D.聚變，核燃料為氘、（北京）下列說(shuō)法正確的是：（） A太陽(yáng)輻射的能量主要來(lái)自太陽(yáng)內(nèi)部的核裂變反應(yīng)B湯姆生發(fā)現(xiàn)電子，表明原子具有核式結(jié)構(gòu)C一束光照射到某種金屬上不能發(fā)生光電效應(yīng)，是因?yàn)樵撌獾牟ㄩL(zhǎng)太短D按照波爾理論，氫原子核外電子從半徑較小的軌道躍遷到半徑較大的軌道時(shí)，電子的動(dòng)能減小，原子總能量增加二、雙項(xiàng)選擇題（山東省臨沂市2012屆高三上學(xué)期期中考試試題）科學(xué)家們并不比常人有太多的身體差異，只是他們善于觀察

18、，勤于思考，有更好的發(fā)現(xiàn)問(wèn)題探究問(wèn)題的毅力。下列規(guī)律或定律與對(duì)應(yīng)的科學(xué)家敘述正確的是（ ）A伽利略與自由落體定律B開(kāi)普勒與行星運(yùn)動(dòng)定律C愛(ài)因斯坦與能量守恒定律D牛頓與相對(duì)論.（陜西省長(zhǎng)安一中2012屆高三上學(xué)期月考試卷）隨著科技的發(fā)展，大量的科學(xué)實(shí)驗(yàn)促進(jìn)了人們對(duì)微觀領(lǐng)域的認(rèn)識(shí)，下列說(shuō)法正確的是（ ）A湯姆孫通過(guò)對(duì)陰極射線的研究發(fā)現(xiàn)了電子，從而揭示了原子核是有復(fù)雜結(jié)構(gòu)的B盧瑟福通過(guò)粒子轟擊氮核實(shí)驗(yàn)的研究，發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子C德布羅意首先提出了物質(zhì)波的猜想，而電子衍射實(shí)驗(yàn)證實(shí)了他的猜想D玻爾建立了量子理論，成功解釋了各種原子發(fā)光現(xiàn)象.關(guān)于近代物理初步的相關(guān)知識(shí)，下列說(shuō)法中正確的是（ ）A.粒子散射實(shí)驗(yàn)揭示了原子核有復(fù)雜結(jié)構(gòu)B.光電效應(yīng)和康普頓效應(yīng)均揭示了光具有粒子性C.氫原子相鄰低能級(jí)間的躍遷比相鄰高能級(jí)間躍遷所輻射的光子波長(zhǎng)短D.升高或者降低放射性物質(zhì)的溫度均可改變其半衰期.在下列4個(gè)核反應(yīng)方程中，x表示粒子的是（ ）A BC D（山西省忻州一中2012屆高