中物理光電效應(yīng)知識(shí)點(diǎn)

一、光電效應(yīng)和氫原子光譜知識(shí)點(diǎn)一：光電效應(yīng)現(xiàn)象(1)任何一種金屬都有一個(gè)極限頻率，入射光的頻率必需大于這個(gè)極限頻率才能發(fā)生光電效應(yīng)，低于這個(gè)極限頻率則不能發(fā)生光電效應(yīng)．(2)光電子的最大初動(dòng)能及入射光的強(qiáng)度無(wú)關(guān)，其隨入射光頻率的增大而增大．(3)大于極限頻率的光照耀金屬時(shí)，光電流強(qiáng)度(反映單位時(shí)間內(nèi)放射出的光電子數(shù)的多少)及入射光強(qiáng)度成正比．(4)金屬受到光照，光電子的放射一般不超過(guò)10－9_s.2．光子說(shuō)愛(ài)因斯坦提出：空間傳播的光不是連續(xù)的，而是一份一份的，每一份稱為一個(gè)光子，光子具有的能量及光的頻率成正比，即：ε＝hν，其中h＝6.63×10－34J·s.3．光電效應(yīng)方程(1)表達(dá)式：hν＝Ek＋W0或Ek＝hν－W0.(2)物理意義：金屬中的電子汲取一個(gè)光子獲得的能量是hν，這些能量的一局部用來(lái)克制金屬的逸出功W0，剩下的表現(xiàn)為逸出后電子的最大初動(dòng)能Ek＝eq\f(1,2)mv2.知識(shí)點(diǎn)二：α粒子散射試驗(yàn)及核式構(gòu)造模型1.盧瑟福的α粒子散射試驗(yàn)裝置(如圖13－2－1所示)2．試驗(yàn)現(xiàn)象絕大多數(shù)α粒子穿過(guò)金箔后，根本上仍沿原來(lái)的方向前進(jìn)，但少數(shù)α粒子發(fā)生了大角度偏轉(zhuǎn)，極少數(shù)α粒子甚至被撞了回來(lái)．如圖13－2－2所示．α粒子散射試驗(yàn)的分析圖3．原子的核式構(gòu)造模型在原子中心有一個(gè)很小的核，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)．知識(shí)點(diǎn)三：氫原子光譜和玻爾理論(1)光譜：用光柵或棱鏡可以把光按波長(zhǎng)綻開(kāi)，獲得光的波長(zhǎng)(頻率)和強(qiáng)度分布的記錄，即光譜．(2)光譜分類有些光譜是一條條的亮線，這樣的光譜叫做線狀譜．有的光譜是連在一起的光帶，這樣的光譜叫做連續(xù)譜．(3)氫原子光譜的試驗(yàn)規(guī)律．巴耳末線系是氫原子光譜在可見(jiàn)光區(qū)的譜線，其波長(zhǎng)公式eq\f(1,λ)＝R(eq\f(1,22)－eq\f(1,n2))(n＝3,4,5，…)，R是里德伯常量，R＝1.10×107m－1，n為量子數(shù)．2．玻爾理論(1)定態(tài)：原子只能處于一系列不連續(xù)的能量狀態(tài)中，在這些能量狀態(tài)中原子是穩(wěn)定的，電子雖然繞核運(yùn)動(dòng)，但并不向外輻射能量．(2)躍遷：原子從一種定態(tài)躍遷到另一種定態(tài)時(shí)，它輻射或汲取一定頻率的光子，光子的能量由這兩個(gè)定態(tài)的能量差確定，即hν＝Em－En.(h是普朗克常量，h＝6.63×10－34J·s)(3)軌道：原子的不同能量狀態(tài)跟電子在不同的圓周軌道繞核運(yùn)動(dòng)相對(duì)應(yīng)．原子的定態(tài)是不連續(xù)的，因此電子的可能軌道也是不連續(xù)的．點(diǎn)撥：易錯(cuò)提示(1)一群氫原子躍遷發(fā)出可能的光譜線數(shù)為N＝Ceq\o\al(2,n)＝eq\f(nn－1,2)，一個(gè)氫原子躍遷發(fā)出可能的光譜線數(shù)最多為(n－1)．(2)由能級(jí)圖可知，由于電子的軌道半徑不同，氫原子的能級(jí)不連續(xù)，這種現(xiàn)象叫能量量子化．考點(diǎn)一：對(duì)光電效應(yīng)的理解光子照耀到金屬外表，某個(gè)電子汲取光子的能量使其動(dòng)能變大，當(dāng)電子的動(dòng)能增大到足以克制原子核的引力時(shí)，便飛出金屬外表成為光電子．2．極限頻率的實(shí)質(zhì)光子的能量和頻率有關(guān)，而金屬中電子克制原子核引力須要的能量是一定的，光子的能量必需大于金屬的逸出功才能發(fā)生光電效應(yīng)．這個(gè)能量的最小值等于這種金屬對(duì)應(yīng)的逸出功，所以每種金屬都有一定的極限頻率．3．對(duì)光電效應(yīng)瞬時(shí)性的理解光照耀到金屬上時(shí)，電子汲取光子的能量不須要積累，汲取的能量馬上轉(zhuǎn)化為電子的能量，因此電子對(duì)光子的汲取非?？焖伲?.圖13－2－4光電效應(yīng)方程電子汲取光子能量后從金屬外表逸出，其中只有直接從金屬外表飛出的光電子才具有最大初動(dòng)能，依據(jù)能量守恒定律，Ek＝hν－W0.如圖13－2－4所示．5．用光電管探討光電效應(yīng)(1)常見(jiàn)電路(如圖13－2－5所示)圖13－2－5(2)兩條線索①通過(guò)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(guò)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(jiàn)概念辨析eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(照耀光\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(強(qiáng)度——確定著每秒鐘光源放射的光子數(shù),頻率——確定著每個(gè)光子的能量ε＝hν)),光電子\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(每秒鐘逸出的光電子數(shù)——確定著光電,流的強(qiáng)度,光電子逸出后的最大初動(dòng)能\f(1,2)mv\o\al(2,m)))))規(guī)律總結(jié)：(1)光電子也是電子，光子的本質(zhì)是光，留意兩者的區(qū)分．(2)在發(fā)生光電效應(yīng)的過(guò)程中，并非全部光電子都具有最大初動(dòng)能，只有從金屬外表直接發(fā)出的光電子初動(dòng)能才最大．考點(diǎn)二：氫原子能級(jí)和能級(jí)躍遷能級(jí)圖如圖13－2－6所示．圖13－2－62．能級(jí)圖中相關(guān)量意義的說(shuō)明相關(guān)量意義能級(jí)圖中的橫線表示氫原子可能的能量狀態(tài)——定態(tài)橫線左端的數(shù)字“1,2,3…〞表示量子數(shù)橫線右端的數(shù)字“－13.6，－3.4…〞表示氫原子的能量相鄰橫線間的距離表示相鄰的能量差，量子數(shù)越大相鄰的能量差越小，距離越小帶箭頭的豎線表示原子由較高能級(jí)向較低能級(jí)躍遷，原子躍遷的條件為hν＝Em－En(1)一群氫原子躍遷發(fā)出可能的光譜線條數(shù)為N＝Ceq\o\al(2,n)＝eq\f(nn－1,2).(2)一個(gè)氫原子躍遷發(fā)出可能的光譜線條數(shù)最多為(n－1)．二、核反響和核能知識(shí)點(diǎn)一：自然放射現(xiàn)象和衰變(1)自然放射現(xiàn)象．元素自發(fā)地放出射線的現(xiàn)象，首先由貝可勒爾發(fā)覺(jué)．自然放射現(xiàn)象的發(fā)覺(jué)，說(shuō)明原子核具有困難的構(gòu)造．(2)放射性和放射性元素．物質(zhì)放射某種看不見(jiàn)的射線的性質(zhì)叫放射性．具有放射性的元素叫放射性元素．(3)三種射線：放射性元素放射出的射線共有三種，分別是α射線、β射線、γ射線．(4)放射性同位素的應(yīng)用及防護(hù)．①放射性同位素：有自然放射性同位素和人工放射性同位素兩類，放射性同位素的化學(xué)性質(zhì)一樣．②應(yīng)用：消退靜電、工業(yè)探傷、作示蹤原子等．③防護(hù)：防止放射性對(duì)人體組織的損害．2．原子核的衰變(1)原子核放出α粒子或β粒子，變成另一種原子核的變化稱為原子核的衰變．(2)分類α衰變：eq\o\al(A,Z)X→eq\o\al(A－4,Z－2)Y＋eq\o\al(4,2)Heβ衰變：eq\o\al(A,Z)X→eq\o\al(A,Z＋1)Y＋eq\o\al(0,－1)e(3)半衰期：放射性元素的原子核有半數(shù)發(fā)生衰變所需的時(shí)間．半衰期由原子核內(nèi)部的因素確定，跟原子所處的物理、化學(xué)狀態(tài)無(wú)關(guān)．點(diǎn)撥：易錯(cuò)提示eq\a\vs4\al(1半衰期是大量原子核衰變時(shí)的統(tǒng)計(jì)規(guī)律，對(duì)個(gè)別或少數(shù)原子核，無(wú)半衰期可言.,2原子核衰變時(shí)質(zhì)量數(shù)守恒，核反響過(guò)程前、后質(zhì)量發(fā)生變化質(zhì)量虧損而釋放出核能.)知識(shí)點(diǎn)二：核反響和核能在核物理學(xué)中，原子核在其他粒子的轟擊下產(chǎn)生新原子核的過(guò)程．在核反響中，質(zhì)量數(shù)守恒，電荷數(shù)守恒．2．核力核子間的作用力．核力是短程力，作用范圍在1.5×10－15m之內(nèi)，只在相鄰的核子間發(fā)生作用．3．核能核子結(jié)合為原子核時(shí)釋放的能量或原子核分解為核子時(shí)汲取的能量，叫做原子核的結(jié)合能，亦稱核能．4．質(zhì)能方程、質(zhì)量虧損愛(ài)因斯坦質(zhì)能方程E＝mc2，原子核的質(zhì)量必定比組成它的核子的質(zhì)量和要小Δm，這就是質(zhì)量虧損．由質(zhì)量虧損可求出釋放的核能ΔE＝Δmc2.【考點(diǎn)解析：重點(diǎn)突破】考點(diǎn)一：衰變和半衰期衰變類型α衰變?chǔ)滤プ兯プ兎匠蘣q\o\al(A,Z)X→eq\o\al(A－4,Z－2)Y＋eq\o\al(4,2)HeAZX→eq\o\al(A,Z＋1)Y＋eq\o\al(0,－1)e衰變實(shí)質(zhì)2個(gè)質(zhì)子和2個(gè)中子結(jié)合成一個(gè)整體拋射出中子轉(zhuǎn)化為質(zhì)子和電子2eq\o\al(1,1)H＋2eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(4,2)Heeq\o\al(1,0)n→eq\o\al(1,1)H＋eq\o\al(0,－1)e衰變規(guī)律電荷數(shù)守恒、質(zhì)量數(shù)守恒、動(dòng)量守恒(1)依據(jù)半衰期的概念，可總結(jié)出公式N余＝N原(eq\f(1,2))t/τ，m余＝m原(eq\f(1,2))t/τ式中N原、m原表示衰變前的放射性元素的原子核數(shù)和質(zhì)量，N余、m余表示衰變后尚未發(fā)生衰變的放射性元素的原子核數(shù)和質(zhì)量，t表示衰變時(shí)間，τ表示半衰期．(2)影響因素：放射性元素衰變的快慢是由原子核內(nèi)部因素確定的，跟原子所處的物理狀態(tài)(如溫度、壓強(qiáng))或化學(xué)狀態(tài)(如單質(zhì)、化合物)無(wú)關(guān)．考點(diǎn)二：核反響方程的書(shū)寫(xiě)類型可控性核反響方程典例衰變?chǔ)了プ冏园l(fā)eq\o\al(238,)92U→eq\o\al(234,)90Th＋eq\o\al(4,2)Heβ衰變自發(fā)eq\o\al(234,)90Th→eq\o\al(234,)91Pa＋0－1e人工轉(zhuǎn)變?nèi)斯は拗芿q\o\al(14,)7N＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(17,)8O＋eq\o\al(1,1)H(盧瑟福發(fā)覺(jué)質(zhì)子)eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(9,4)Be→eq\o\al(12,)6C＋eq\o\al(1,0)n(查德威克發(fā)覺(jué)中子)eq\o\al(27,13)Al＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(30,15)P＋eq\o\al(1,0)neq\o\al(30,15)P→eq\o\al(30,14)Si＋0＋1e約里奧—居里夫婦發(fā)覺(jué)放射性同位素，同時(shí)發(fā)覺(jué)正電子重核裂變比擬簡(jiǎn)單進(jìn)展人工限制eq\o\al(235,)92U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(144,)56Ba＋eq\o\al(89,36)Kr＋3eq\o\al(1,0)neq\o\al(235,)92U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(136,)54Xe＋eq\o\al(90,38)Sr＋10eq\o\al(1,0)n輕核聚變目前無(wú)法限制eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(3,1)H→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(1,0)n規(guī)律總結(jié)(1)核反響過(guò)程一般都是不可逆的，所以核反響方程只能用單向箭頭表示反響方向，不能用等號(hào)連接．(2)核反響的生成物一定要以試驗(yàn)為根底，不能憑空只依據(jù)兩個(gè)守恒規(guī)律杜撰誕生成物來(lái)寫(xiě)核反響方程．(3)核反響遵循質(zhì)量數(shù)守恒而不是質(zhì)量守恒；遵循電荷數(shù)守恒．考點(diǎn)三：核能的產(chǎn)生和計(jì)算(1)重核裂變：重核俘獲一個(gè)中子后分裂成為兩個(gè)中等質(zhì)量的核的反響過(guò)程．重核裂變的同時(shí)放出幾個(gè)中子，并釋放出大量核能．為了使鈾235裂變時(shí)發(fā)生鏈?zhǔn)椒错?，鈾塊的體積應(yīng)大于它的臨界體積．(2)輕核聚變：某些輕核結(jié)合成質(zhì)量較大的核的反響過(guò)程，同時(shí)釋放出大量的核能，要想使氘核和氚核合成氦核，必需到達(dá)幾百萬(wàn)度以上的高溫