原子物理知识点总结

原子物理知识点总结 YUKI was compiled on the morning of December 16, 2020

检查重点：

1.光电效应

2.玻尔原子假设与能级跃迁规律

3.半衰期

4.爱因斯坦质能方程及其计算

5. 物理学史（物理学家的贡献）

第17章光电效应波粒二象性

一、黑体辐射与能量子

1.黑体辐射的实验规律

①一般材料的物体，辐射的电磁波除与温度有关外，还与材料的种类及表面状况有关．

②黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关．

a．随着温度的升高，各种波长的辐射强度都增加．

b．随着温度的升高，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动．2．能量子

（1）定义：普朗克认为，带电微粒辐射或者吸收能量时，只能辐射或吸收某个最小能量值的整数倍．即能量的辐射或者吸收只能是一份一份的．这个不可再分的最小能量值ε叫做能量子．

（2）能量子的大小：ε＝hν，其中ν是电磁波的频率，h称为普朗克常量．h＝

6.63×10－34J·s.

二、光电效应

1．光电效应现象

光电效应：在光的照射下金属中的电子从金属表面逸出的现象，叫做光电效应，发射出来的电子叫做光电子．

2．光电效应实验规律

(1)每种金属都有一个极限频率．

(2)光子的最大初动能与入射光的强度无关，只随入射光的频率增大而增大．

(3)光照射到金属表面时，光电子的发射几乎是瞬时的．

(4)光电流的强度与入射光的强度成正比．

3．爱因斯坦光电效应方程

(1)光子说：空间传播的光的能量是不连续的，是一份一份的，每一份叫做一个光

子．光子的能量为ε＝hν，其中h是普朗克常量，其值为6.63×10－34J·s. (2)光电效应方程：E k＝hν－W0.

其中hν为入射光的能量，E k为光电子的最大初动能，W0是金属的逸出功．4．遏止电压与截止频率

(1)遏止电压：使光电流减小到零的反向电压U c.

(2)截止频率：能使某种金属发生光电效应的最小频率叫做该种金属的截止频率(又叫极限频率)．不同的金属对应着不同的极限频率．

(3)逸出功：电子从金属中逸出所需做功的最小值，叫做该金属

的逸出功．

5．由E k－ν图象(如图)可以得到的信息

(1)极限频率：图线与ν轴交点的横坐标νc.

(2)逸出功：图线与E k轴交点的纵坐标的绝对值E＝W0.

(3)普朗克常量：图线的斜率k＝h.

三、光的波粒二象性与物质波

1．光的波粒二象性

(1)光的干涉、衍射、偏振现象证明光具有波动性．

(2)光电效应和康普顿效应说明光具有粒子性．

(3)光既具有波动性，又具有粒子性，称为光的波粒二象性．

2.光的散射：光在介质中与物质微粒相互作用，因而传播方向发生改变的现象。

康普顿效应：在研究电子对X 射线的散射时发现有些散射波的波长比入射波的波长略大，康普顿认为这是因为光子不仅有能量，还有动量；说明了光具有粒子性。

光子的动量：由于光子的能量是h ν，由相对论知E=mc 2，因此m=

2c

h ν

，动量p=

c h ν=λ

h 。 3．物质波

(1)概率波

光的干涉现象是大量光子的运动遵守波动规律的表现，亮条纹是光子到达概率大的地方，暗条纹是光子到达概率小的地方，因此光波又叫概率波．

(2)物质波：也叫德布罗意波；任何一个运动的物体都有一种波与之对应，其波长λ=

p

h

；宏观物体也存在波动性，波长很小。 p 为运动物体的动量，h 为普朗克常量. 电子衍射实验说明实物粒子具有波动

性

第18章 原子结构

一、原子结构

1．电子的发现：1897年，英国物理学家汤姆生研究阴极射线发现了电子，并提出了原子的枣糕式模型。 2.原子的核式结构

（1）α粒子散射实验的结果

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粒子的偏转超过了90°，有的甚至被撞了回来，如图所示．

（2）卢瑟福的原子核式结构模型

在原子的中心有一个很小的核，叫原子核，原子的所有正电荷和几乎所有质量都集中在原子核里，带负电的电子在核外绕核旋转．

二．光谱

氢原子是最简单的原子，其光谱也最简单。1885年，巴耳末对当时已知的，在可见光区的4条谱线作了分析，发现这些谱线的波长可以用一个公式表示：

)121(

1

22n

R -=λ

n=3，4，5，… 式中R 叫做里德伯常量，这个公式成为巴尔末公式。

三、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＝6.63×10－34J·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．

4．氢原子的能级、能级公式

(1)氢原子的能级图(如图所示)

(2)氢原子的能级和轨道半径

①氢原子的能级公式：E n＝1

n2

E1(n＝1,2,3，…)，其中E1为基态能量，其数值

为E1＝－13.6 eV.

②氢原子的半径公式：r n＝n2r1(n＝1,2,3，…)，其中r1为基态半径，又称玻尔半径，其数值为r1＝0.53×10－10 m.

5.对原子跃迁条件的理解