高中物理光电效应知识点

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一、光电效应和氢原子光谱

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10-9_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=×10-34J·s.

3.光电效应方程

(1)表达式:hν=E k+W0或E k=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E k=1

2

mv2.

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.

巴耳末线系是氢原子光谱在可见光区的谱线,其波长公式1

λ

R(1

22-

1

n2

)(n=3,4,5,…),R是里德伯常量,R=×107m-1,n为量子

数.

2.玻尔理论

(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=

E m-E n.(h是普朗克常量,h=×10-34J·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

(1)一群氢原子跃迁发出可能的光谱线数为N=C2n=n n-1

2

一个氢原子跃迁发出可能的光谱线数最多为(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,E k=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

⎪⎪⎨⎪⎪⎧

照射光⎩⎪⎨

⎪⎧

强度——决定着每秒钟光源发射的光子数频率——决定着每个光子的能量ε=hν

光电子⎩⎪⎨⎪⎧

每秒钟逸出的光电子数——决定着光电流的强度光电子逸出后的最大初动能1

2mv

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

“-,-…”表示氢原子的能量

相邻横线间的距离表示相邻的能量差,量子数越大相邻的能量差越小,距离越小

带箭头的竖线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=E m-E n

3.关于光谱线条数的两点说明

(1)一群氢原子跃迁发出可能的光谱线条数为N=C2n=n n-1

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

1.天然放射现象

(1)天然放射现象.

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