高中物理光电效应知识点

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＝h ν，其中h ＝6.63×10－34

J ·s.

3．光电效应方程

(1)表达式：h ν＝E k ＋W 0或E k ＝h ν－W 0.

(2)物理意义：金属中的电子吸收一个光子获得的能量是h ν，这些能量的一部分用来克

服金属的逸出功W 0，剩下的表现为逸出后电子的最大初动能E k ＝12

mv 2

.

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1λ＝R (122－1

n

2)(n ＝3,4,5，…)，

R 是里德伯常量，R ＝1.10×107 m －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h ν＝E m －E n .(h 是普朗克常量，h ＝6.63×10－34

J ·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 ＝C 2

n ＝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 ＝h ν－W 0.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＝h ν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

2

mv 2m

)

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

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

“－13.6，－3.4…” 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

(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．

元素自发地放出射线的现象，首先由贝可勒尔发现．天然放射现象的发现，说明原子核具有复杂的结构．

(2)放射性和放射性元素．

物质发射某种看不见的射线的性质叫放射性．具有放射性的元素叫放射性元素．

(3)三种射线：放射性元素放射出的射线共有三种，分别是α射线、β射线、γ射线．

(4)放射性同位素的应用与防护．

①放射性同位素：有天然放射性同位素和人工放射性同位素两类，放射性同位素的化学性质相同．

②应用：消除静电、工业探伤、作示踪原子等．

③防护：防止放射性对人体组织的伤害．

2．原子核的衰变

(1)原子核放出α粒子或β粒子，变成另一种原子核的变化称为原子核的衰变．

(2)分类

α衰变：A Z X→A－4Z－2Y＋42He

β衰变：A Z X→A Z＋1Y＋0－1e

(3)半衰期：放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间．半衰期由原子核内部的因素决定，跟原子所处的物理、化学状态无关．

点拨：易错提醒

(1)半衰期是大量原子核衰变时的统计规律，对个别或少数原子核，无半衰期可言.

(2)原子核衰变时质量数守恒，核反应过程前、后质量发生变化(质量亏损)而释放出核能.

知识点二：核反应和核能

1.核反应

在核物理学中，原子核在其他粒子的轰击下产生新原子核的过程．在核反应中，质量数守恒，电荷数守恒．

2．核力

核子间的作用力．核力是短程力，作用范围在1.5×10－15 m之内，只在相邻的核子间发生作用．