2021年高考物理一轮复习 第十二章 近代物理初步 第1讲 光电效应

2021年高考物理一轮复习第十二章近代物理初步第1讲光电
效应
2021年高考物理一轮复习第十二章近代物理初步第1讲光电效应
第一讲光电效应原子结构氢原子光谱
微知识1原子结构1．电子的发现
汤姆森发现了电子，这证明了原子是可分离的。

2.核结构
(1)卢瑟福通过α粒子散射实验，提出了原子的核式结构，实验装置如图所示。

（2）实验结果表明，绝大多数α粒子通过金箔后仍沿原方向运动，少数α粒子偏
转较大，只有少数α粒子偏转角度超过90°，甚至反弹回来。

(3)原子的核式结构模型：在原子中心有个很小的核，叫做原子核，原子的全部正电
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转动。

(4)原子直径的数
量级约为10微知识2玻尔的氢原子理论1．能级：原子只能处于一系列不连续的能量状态中，具有确定能量的稳定状态称为定态，也称为能级，原子处于最低能级的状态叫做基态，其他的状态作激发态。

2.跃迁：当一个原子从一个能级（将能量设置为EM）跃迁到另一个能级（将能量设置为EN）时，它会辐射或吸收一定频率的光子，光子的能量为e=|EM EN |=Hν（H称为普朗克常数，H=6.63）×10js）。

轨道：原子的不同能量状态对应于电子的不同运行轨道。

因
为原子的能量状态是不连续的，所以电子的轨道也是不连续的，也就是说，电子不能在任
何半径的轨道上运动。

4．局限性：虽然它能很好地解释氢原子光谱，但与其他原子的光谱不符合。

原因在
于它一方面引入了量子假设，另一方面又应用了经典理论计算电子轨道半径和能量，因此，玻尔理论在解释复杂的微观现象时遇到困难是必然的。

微知识3氢原子光谱1．氢原子的
能级公式
－34
－10m，原子核直径的数量级约为10
－15
m。

e1
en＝2(其中基态能量e1＝－13.6ev)
N
2．电子的半径公式
rn＝n2r1（n＝1,2,3…）
(其中r1＝0.53×103．特征谱线
不同原子的亮线位置不同，说明不同原子的发射频率不同。

因此，这些明亮的谱线被
称为原子的特征谱线。

4.光谱分析
利用原子特征谱线来鉴别物质和确定物质的组成成分，这种方法称为光谱分析。

微知
识4光电效应1．定义
在光的照射下从物体发射电子的现象（发射的电子称为光电子）。

2.生产条件
入射光的频率大于极限频率。

3．光电效应规律
（1）每种金属都有一个极限频率，入射光的频率必须大于该极限频率才能产生光电
效应。

（2）光电子的最大初始动能与入射光的强度无关，但随入射光频率的增加而增加。

（3）光电效应的发生几乎是瞬间的，一般不超过10秒。

(4)当入射光的频率大于极限频率时，光电流的强度与入射光的强度成正比。

微知识5光电效应方程1．基本物理量
（1）光子的能量，ε＝hν，其中h=6.63×10（3）最大初始动能
发生光电效应时，金属表面上的电子吸收光子后克服原子核的引力逸出时所具有动能
的最大值。

2.光电效应方程爱因斯坦的光电效应方程是根据能量守恒定律推导出来的，它描述了
光电子的最大初始动能EK和入射光子的能量h，与功W:EK=hν-w0之间的关系
1．光电效应说明光具有粒子性，同时光还具有波动性，即光具有波粒二象性。

2．大
量光子运动的规律表现出光的波动性，单个光子的运动表现出光的粒子性。

3．光的波长
越长，波动性越明显，越容易看到光的干涉和衍射现象。

光波的频率越高，粒子性越明显，穿透本领越强。

－34－9
－10
m）
js(称为普朗克常量)。

（2）逸出功：将电子从金属中分离出来所做的最小功。

一、思维辨析(判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”。

)1．光子和光电子都
是实物粒子。

(×)
2.光电效应表明光具有粒子特性，光的波动是错误的。

( ×)
2
3.光电子的最大初始动能与入射光的频率成正比。

( ×)
4．α粒子散射实验说明了原子的正电荷和绝大部分质量集中在一个很小的核上。

(√)5．氢原子由能量为en的定态向能量为em低能级跃迁时，辐射出的光子能量hν＝en －em。

(√)二、对点微练
在光电效应实验中，下列陈述是正确的：（a）光照时间越长，光电流越大；B.如果
入射光足够强，则可能存在光电流；C.抑制电压与入射光的频率有关
d．入射光频率大于极限频率才能产生光电子
分析这个问题，测试光电效应定律，测试考生对光电效应定律的理解。

光电流的大小
与照明时间无关，a项错误；如果入射光的频率小于金属的极限频率，无论入射光有多强，都不会产生光电效应。

B项错误；抑制电压UC，满足EUC=hν-hνc。

从表达式中可以看出，抑制电压与入射光的频率有关，c项是正确的；只有当入射光的频率大于极限频率时，光
电子才能逃逸，D项是正确的。

回答CD
2．(α粒子散射实验和原子核式结构)卢瑟福通过对α粒子散射实验结果的分析，提出()
a、原子B的核结构模型。

原子核C中有中子。

电子是原子D的组成部分。

原子核由
质子和中子组成
解析卢瑟福通过对α粒子散射实验结果的分析否定了汤姆生“枣糕”式原子结构模型，提出了原子的核式结构模型，故a项正确；原子核内有中子存在是通过核反应发现的，故b项错；电子是原子的组成部分，是通过汤姆生发现电子而发现的，故c项错；原子核
是由质子和中子构成的，是通过核反应发现的，故d项错。

答案a
3.（玻尔氢原子理论）如果用E1表示基态氢原子能量的绝对值，且第n能级的能量
为en=-2，下列哪个能量值可能是氢原子在从激发态到基态转变过程中辐射的能量（）
e1
ne137e1a。

b、 e1c。

e1d。

四万四千八百一十六
答案b
4.（波粒二象性）在非常弱的光线下进行单缝衍射实验，改变曝光时间，胶片上的图
像如图所示
a．光的本质是波
三
b．光的本质是粒子
c、光在胶片D上的能量分布不均匀。

光到达胶片上不同位置的概率是相同的
解析用很弱的光做单缝衍射实验，改变曝光时间在胶片出现的图样，说明光有波粒二
象性，故a、b项错误；说明光到达胶片上的不同位置的概率是不一样的，也就说明了光
的能量在胶片上分布不均匀，故c项正确，d项错误。

答案c
参见学生用书p182
微考点1光电效应
核的，心理的，微观的
1．用光电管研究光电效应(1)常见电路图
（2）光电流和饱和电流
①入射光强度：指单位时间内入射到金属表面单位面积上的能量，可以理解为频率一
定时，光强越大，单位时间内照射金属表面的光子数越多。

② 光电流：指电路中光电子形成的电流。

光电流有一个最大值。

在达到最大值之前，其大小与光强度和电压有关。

达到最大值后，光电流与光强度成正比。

③饱和电流：指在一定频率与强度的光照射下的最大光电流，饱和电流不随电路中电
压的增大而增大。

(3)两条分析线索
2.光电效应的图像描述
4
经典与实例探究
【例1】(多选)在光电效应实验中，用频率为ν的光照射光电管阴极，发生了光电效应。

下列说法正确的是()
a、增加入射光的强度，光电流就会增加。

B.降低入射光的强度，光电效应消失
c．改用频率小于ν的光照射，一定不发生光电效应d．改用频率大于ν的光照射，光电子的最大初动能变大【解题导思】
（1）光电效应的条件是什么？答：入射光的频率大于金属的极限频率。

（2）为什
么光强度增加，光电流增加？
答：光照强度增大，单位时间内入射到金属表面的光子个数增加，单位时间内发出的
光电子的个数增加，则光电流增大。

根据光电效应定律，增加入射光强度会增加光电流，a项是正确的；降低入射光强度，光电流减小，光电效应不消失，B项错误；如果入射光的频率仍然大于光电管阴极材料的
极限频率，则仍可能发生光电效应，C项错误；根据爱因斯坦的光电效应方程，增加入射
光的频率会增加光电子的最大初始动能，D项是正确的。

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5。