近代物理学常识

. △m，辐射出（吸收）能
量由公式
算出；
核能计算中的一些单位之间的关系：1eV __________ J ，1MeV=
eV，1GeV=
eV，1u 对应
MeV。具体计算核能时，若△m 以 kg 为单位，如△m= x kg，则△E= △m· ，若△m 以 u 为单位，如△m= x u，则
△E=
。
【练习
去照射一群处于基态的氢原子，则下列说法正确的是（ ）
A．照射光中只有一种频率的光子被吸收
B．照射光中有三种频率的光子被吸收
C．氢原子发射出三种不同频率的光
D．氢原子发射出六种不同频率的光
【练习 3】用大量具有一定能量的电子轰击大量处1于基态的氢原子，观测到了一定数目 的光谱线。调高电子的能量再次进行观测，发现光谱线的数目比原来增加了 5 条。用△n 表
；当反向电压达到某一
个值时，光电流减小为 0，这个反向电压 Uc 叫做
，即使最有可能到达阳极的光
电子刚好不能到达阳极的反向电压，则关于 Uc 的动能定理方程为
。
【练习 1】某同学用同一装置在甲、乙、丙光三种光的照射下得到
了三条光电流与电压之间的关系曲线，如右图所示。则可判断出（ ）
A．甲光的频率大于乙光的频率
近代物理常识
湖北省恩施高中 陈恩谱
一、光电效应
1、概念：在光（电磁波）的照射下，从物体表面逸出的
的现象称为光电效应，这种电子被称之
为
。使电子脱离某种金属所做功的
，叫做这种金属的逸出功，符号为 W0。
2、规律：
提出的“光子说”解释了光电效应的基本规律，光子的能量与频率的关系为
。
①截止频率：当入射光子的能量
，光电子从金属表面逸出时的动能应分布在
范
围内。
3、实验：装置如右图，其中
为阴极，光照条件下发出光电子； 为阳极，
吸收光电子，进而在电路中形成
，即电流表的示数。
①当 A、K 未加电压时，电流表
示数；
②当加上如图所示
向电压时，随着电压的增大，光电流趋于一个饱和值，
即
；当电压进一步增大时，光电流
。
③当加上相反方向的电压（ 向电压）时，光电流
贯穿能力
4、核反应：四大类型：
、
、重核裂变、
；核反应遵循的基本规律
是：
守恒，
守恒。
衰变规律：α衰变：
A Z
X
____
Y
4 2
He
，β衰变：
A Z
X
____
Y
0 1
e
，两者均发生时，只有
量数的变化，但两者均会引起电荷数的变化。
衰变才引起质
衰变的快慢用
来描述，它是一个微观概率概念、宏观统计概念；某种放射性元素的质量为 m0，经过
两个能级之差的电子能量能被吸收，吸收的数值
是
，剩余的能量电子带走。
④原子电离：电离态——电子脱离原子时速度也为零的状态，此时“原子—电子”系统能量
值为 E∞= ；要使处于量子数为 n 的原子电离，需要的能量至少是 E E En _____ 。
【练习 2】如图所示为氢原子的能级示意图。现用能量介于 10eV—12.9eV 范围内的光子
；
用α粒子轰击
9 4
Be
原子核，发现了中子，核反应方程为
；小居里夫妇用α粒子轰击
27 13
Al
原子核，发现了人工放射性同位素
30 15
P
，核反应方程为
。
3、三种天然放射线的性质
α射线
β射线
γ射线
产生
α衰变：2
1 0
n
+2
1 1
p
→
4 2
He
β衰变：
.
实质
高速
4 2
He
粒子流
电荷
负电
速度
光速
电离作用
较强
。
2、玻尔理论：
①原子的能量是量子化的，这些量子化的能量值叫做
；原子能量最低的状态叫做
，其他较高
的能量状态叫做
；
②原子在不同能量状态之间可以发生
，当原子从高能级 Em 向低能级 En 跃迁时
光子，原子从低
能级 En 向高能级 Em 跃迁时
光子，辐射或吸收的光子频率必须满足
。
③原子对电子能量的吸收：动能
B．乙光的波长大于丙光的波长
C．乙光对应的截止频率大于丙光的截止频率
D．甲光对应的光电子最大初动能大于丙光的光电子最大初动能
二、原子结构
1、物理学史：
通过对
的研究，发现了电子，从而认识到原子是有内部结构的；
Байду номын сангаас
基于
实验中出现的少数α粒子发生
散射，提出了原子的核式结构模型；
在 1913 年
把物理量取值分立（即量子化）的观念应用到原子系统，提出了自己的原子模型，很好的解释了氢原子的
示两次观测中最高激发态的量子数 n 之差，E 表示调高后电子的能量。根据氢原子的能级图
可以判断，△n 和 E 的可能值为( )
A．△n=1，13.22 eV <E<13.32 eV
B．△n=2，13.22 eV <E<13.32 eV
C．△n=1，12.75 eV <E<13.06 eV
D．△n=2，12.75 eV <E<13.06 ev
时间 t 后，该元素剩下的质量为 m=
，已反应的质量为
；元素的半衰期只与
有
关，而与核外甚至整个原子分子状态 关，，因此元素的化合状态、温度、压强的变化
引起半衰期变化。
5、核能：爱因斯坦质能方程
指出，物质具有的能量和质量具有简单的正比关系；核反应过程中辐
射出（或吸收）能量时，就一定同时辐射出（或增加）了质量，即核反应中有
逸出功时，才能发生光电效应，即： hv ____ W0 ，也就是入射光子的
频率必须满足 v≥
，取等号时的 ν0 ______ 即为该金属的截止频率（极限频率）；
②光电子的最大初动能： Ekm _________ ，由此可知，对同一重金属，光电子的最大初动能随着入射光的频
率增加而
，随着入射光的强度的增加而
4】天然放射性元素
23920Th
（钍）经过一系列核衰变之后，变成
208 82
Pb
（铅）。下列论断中正确的是（
）
A．铅核比钍核少 23 个中子
B．铅核比钍核少 24 个质子
C．衰变过程中共有 4 次 衰变和 8 次β衰变
D．衰变过程中共有 6 次 衰变和 4 次β衰变
【练习 5】两个氘核聚变产生一个中子和氦核（氦的同位素）.已知氘核的质量 mD=2.013 60 u，氦核的质量 mHe=3.015
三、原子核
1、原子核的符号：
A Z
X
中
Z
是原子核的
数，它等于原子核内的
原子核内的
；常见粒子的符号：质子
，中子
数；A 是原子核的
数，它等于
，电子（β粒子）
，α粒
子
，氘核
，氚核
。
2、物理学史：最早发现天然发射现象的是法国物理学家
，居里夫妇随后发现了放射性元素钋 Po、
镭 Ra；
用α粒子轰击
14 7
N
原子核，发现了质子，核反应方程为
0 u，中子的质量 mn=1.008 7 u. 该聚变方程为
，该过程释放的核能为
MeV
=
J。
说明：本文收录于陈恩谱老师《物理原来可以这样学》2018 年 8 月第一次修订版。