原子物理知识点讲解

一、光电效应现象

1、光电效应：

光电效应：物体在光（包括不可见光）的照射下发射电子的现象称为光电效应。

2、光电效应的研究结论：

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，才能产生光电效应；低于这个频率的光不能产生光电效应。②光电子的最大初动能与入射光的强度无关，只随着入射光频率的增大而增大。注意：从金属出来的电子速度会有差异，这里说的是从金属表面直接飞出来的光电子。③入射光照到金属上时，光电子的发射几乎是瞬时的，一般不超过10-9s;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。

3、光电效应的应用：

光电管：光电管的阴极表面敷有碱金属，对电子的束缚能力比较弱，在光的照射下容易发射电子，阴极发出的电子被阳极收集，在回路中形成电流，称为光电流。

注意：①光电管两极加上正向电压，可以增强光电流。②光电流的大小跟入射光的强度和正向电压有关，与入射光的频率无关。入射光的强度越大，光电流越大。③遏止电压U0。回路中的光电流随着反向电压的增加而减小，当反向电压

1

U0满足：-mv max =eU o，光电流将会减小到零，所以遏止电压与入射光的频率有2

关。

4、波动理论无法解释的现象：

①不论入射光的频率多少，只要光强足够大，总可以使电子获得足够多的能量，从而产生光电效应，实际上如果光的频率小于金属的极限频率, 无论光强多大，都不能产生光电效应。

②光强越大，电子可获得更多的能量，光电子的最大初始动能应该由入射光的强度来决定，实际上光电子的最大初始动能与光强无关，与频率有关。

③光强大时，电子能量积累的时间就短，光强小时，能量积累的时间就长，

实际上无论光入射的强度怎样微弱，几乎在开始照射的一瞬间就产生了光电子•

二、光子说

1、普朗克常量

普郎克在研究电磁波辐射时，提出能量量子假说：物体热辐射所发出的电磁波的能量是不连续的，只能是hv的整数倍，hv称为一个能量量子。即能量是一份一份的。其中v辐射频率，h是一个常量，称为普朗克常量。

2、光子说

在空间中传播的光的能量不是连续的，而是一份一份的，每一份叫做一个光子，光子的能量&跟光的频率v成正比。；=hv，其中：h是普朗克常量，v是光的频率。

三、光电效应方程

1、逸出功VW.电子脱离金属离子束缚，逸出金属表面克服离子引力做的功。

2、光电效应方程：如果入射光子的能量hv大于逸出功W,那么有些光电子

在脱离金属表面后还有剩余的动能一一根据能量守恒定律，入射光子的能量hv 等于出射光子的最大初动能与逸出功之和，即

1 2 1 2

hv mV max Wo其中—mV max是指出射光子的最大初动能。

2 2

3、光电效应的解释：

①极限频率：金属内部的电子一般一次只能吸收一个光子的能量，只有入射光子的能量hv大于或者等于逸出功W即：v时，电子才有可能逸出，这就

h

是光电效应存在极限频率的原因。

A A

②遏制电压：由hv二mv lax W o和mv lax^eU o有：hv = eU0W o，所以遏

2 2

制电压只与入射光频率有关，与入射光的强度无关，这就是光电效应存在遏制电压的原因。

四、康普顿效应（表明光子具有动量）

、康普顿效应：用X射线照射物体时，一部分散射出来的X射线的波长会变长，这个现象叫康普顿效应。康普顿效应是验证光的波粒二象性的重要实验之。

2、康普顿效应的意义：证明了爱因斯坦光子假说的正确性，揭示了光子不

仅具有能量，还具有动量。光子的动量为p =

3、现象解释：碰撞前后光子与电子总能量守恒，总动量也守恒。碰撞前，

电子可近似视为静止的，碰撞后，电子获得一定的能量和动量，X光子的能量

和动量减小，所以X射线光子的波长入变长。

高考考点：原子物理考点分析

、历史人物及相关成就

1、汤姆生：发现电子，并提出原子枣糕模型一一说明原子可再分

2、卢瑟福：:-粒子散射实验一一说明原子的核式结构模型

发现质子

3、查德威克：发现中子

4、约里奥•居里夫妇：发现正电子

5、贝克勒尔：发现天然放射现象一一说明原子核可再分

2 2

6、爱因斯坦：质能方程E =mc ，E = mc

7、玻尔：提出玻尔原子模型，解释氢原子线状光谱

8、密立根：油滴实验---- 测量出电子的电荷量

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事实为基础，不能凭空只依据两个守恒定律杜撰出生成

物来写出核反应方程

3、核反应遵循质量数守恒而不是质量守恒，遵循电荷数守恒三、三种射线比较

提醒：半衰期：表示原子衰变一半所用时间

1、半衰期由原子核内部本身的因素据顶，跟原子所处的物理状态（如压强、温度）或化学状态

（如单质、化合物）无关

2、半衰期是大量原子核衰变时的统计规律，个别原子核经多长时间衰变无法预测，对个别或极少数原子

核，无半衰期而言。

3、放射性同位素的应用：（1）工业、摊上、农业、医疗等（ 2）作为示踪原子 四、 原子结构 1、 原子的核式结构模型 （1 ）:•粒子散射实验结果： 绝大多数:粒子穿过金箔后仍沿原来的方向前进， 少数〉粒子发生了较大偏转，极少数〉粒 子甚至被反弹回来。 （2 ）原子的核式结构模型： 在原子中心有一个很小的原子核， 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。 （3） 原子核的尺度：原子核直径的数量级为 10-15m ，原子直径的数量级约为 10-1°m 。 （4） 原子核的组成：原子核是由质子和中子组成的，原子核的电荷数等于核内的质子数。 2、 玻尔原子模型 （1） 原子只能处于一系列能量不连续的状态中，具有确定能量的未定状态叫定态。原子处 于最低能级

的状态叫基态，其他的状态叫激发态。 （2） 频率条件： c

咼能m 到低能m 态：辐射光子hv = E m - En = h Z

（3 ）原子的不同能量状态对应于电子的不同运行轨道。 五、 氢原子光谱 （1） 氢原子能级图：提醒： A 、 原子跃迁条件：hv 二E m - E n ,只适用于光子和

原子作用而使原子在各定态之间跃迁的情况。对于 光子和原子作用而使原子电离时，只要入射光

的能 量E _13.6eV ，原子就能吸收，对于实物粒子与 原子作用使原子激发时，粒子能量大于或等于能级 差即可。

2 n （n —1）

B 、 原子跃迁发出的光谱线条数 N =

C ；

2

n oo 5 4 E/eV

0 Z0Z54 ■085 1.51 -340 J3.61

是一群氢原子，而不是一个，因为某一个氢原子有固定的跃迁路径。 六、 核力与核能 1、 核力：原子核内核子间存在的相互作用力 2、 特点：强相互作用、短程力，作用范围 1.5 x 10-15m 之内 3、 核能（1）质能方程：一定的能量和一定的质量相联系，物体的总能量和他的质量 成正比。即E 二me 2含义：物体具有的能量与他的质量之间存在简单的正比关系，物体的 能量增大，质量也增大，物体的能量减小，质量也减小。

（2）核子在结合成核子时出现质量亏损 ：

m ,吸收的能量也要相应减小。 -E ~ me 2

原子核分解成核子时要吸收一定的能量，相应的质量增加 （2） 获得方式：重核裂变和轻核聚变

聚变反应比裂变反应平均每个核子放出的能量大约要大

，吸收能量-E = me 2 3-4

倍。