1、专题整合突破,专题六 原子物理与物理学史,第15讲 原子与原子核,微 网 构 建,一、波粒二象性知识网络,波 粒 二 象 性,波 粒 二 象 性,二、原子和原子核知识网络,原 子 和 原 子 核,高 考 真 题,1(2018全国，17)用波长为300nm的光照射锌板，电子逸出锌板表面的最大初动能为1.281019J。已知普朗克常量为6.631034Js，真空中的光速为3.00108ms1。能使锌产生光电效应的单色光的最低频率约为( ) A11014Hz B81014Hz C21015Hz D81015Hz,B,B,A,B,5(2018天津，5)氢原子光谱在可见光区域内有四条谱线H、H、H和H，
2、都是氢原子中电子从量子数n2的能级跃迁到n2的能级时发出的光，它们在真空中的波长由长到短，可以判定( ) AH对应的前后能级之差最小 B同一介质对H的折射率最大 C同一介质中H的传播速度最大 D用H照射某一金属能发生光电效应，则H也一定能,A,热 点 聚 焦,一、光电效应 (1)在光的照射下物体发射电子的现象，叫做光电效应。 (2)光电效应的规律：研究发现，光电效应有以下规律： 极限频率的存在：各种金属都存在极限频率0，只有0才能发生光电效应(与之对应的有极限波长0，只有0才能发生光电效应)。 瞬时性：无论照射光强还是弱，只有超过极限频率，从光照射到有光电子产生，经历的时间不超过109s，必乎
3、是瞬时的。,热点一 光电效应现象及规律,二、光子说 光子说的内容是：光是不连续的，是一份一份的，每一份叫做一个光量子，简称光子。光子的能量E跟光的频率成正比：Eh。(光子是以电磁波形式存在的一份能量，没有静止质量) 爱因斯坦利用光子说解释了光电效应。设每个光子只能被一个电子吸收(一个光子不能被多个电子分开吸收)；每个电子每次只能吸收一个光子(一个电子不能同时吸收多个光子)。,光电效应的物理过程如下：入射光照到金属上，有些光子被电子吸收，有些没有被电子吸收；吸收了光子的电子动能增大，将向各个方向运动；有些电子射出金属表面成为光电子，有些没射出；射出金属表面的电子克服金属中正电荷引力做的功也不相同
4、；只有从金属表面直接飞出的光电子克服正电荷引力做的功最少，飞出时动能最大。 如果入射光子的能量比这个功的最小值还小，那就不能发生光电效应。这就解释了极限频率的存在；由于光电效应是由一个光子被一个电子吸收引起的，因此从有光照射到有光电子飞出的时间与照射光的强度无关，几乎是瞬时的。这就解释了光电效应的瞬时性。,三、爱因斯坦光电效应方程 (1)EkhW0(Ek是光电子的最大初动能；W0是逸出功，即从金属表面直接飞出的光电子克服正电荷引力所做的功，也就是使电子脱离某种金属所做功的最小值。)这个方程和能量守恒定律是完全一致的。 (2)由于每个光电子从金属中飞出时，克服引力做的功不同，它们的初动能也不同。
5、方程中的W0是逸出功，不是每个电子克服引力做的功；方程中的Ek不是每个光电子的初动能，而是最大初动能。 (3)从光电效应方程可以看出：极限频率和逸出功间的关系是：h0W0。,(2018全国卷高考压轴题)在光电效应实验中，先后用频率相同但光强不同的两束光照射同一个光电管。若实验a中的光强大于实验b中的光强，实验所得光电流I与光电管两端所加电压U间的关系曲线分别以a、b表示，则下列图中可能正确的是( ),典例 1,A,光电流恰为零，此时光电管两端加的电压为截止电压，对应的光的频率为截止频率，入射光的频率越高，对应的截止电压U截越大，由于入射光的频率没有变，故截止电压相同，即图线与横轴的交点相同。由
6、于a光的光强大于b光的光强，所以a的饱和电流大于b的饱和电流。故A项符合要求，故B、C、D错误。,方法总结,C,热点二 玻尔理论、氢原子能级,(5)氢原子还可吸收外来实物粒子的能量而被激发，由于实物粒子的动能可全部或部分地被原子吸收，所以只要入射粒子的能量大于或等于两能级差，均可使原子发生能级跃迁。 (6)跃迁时电子动能、原子电势能与总能量变化：当轨道半径减小时，库仑引力做正功，原子电势能减小，电子动能增大，原子总能量减小；反之，轨道半径增大时，原子电势能增大，电子动能减小，原子总能量增大。,(2018宁夏银川二中高三下学期模拟三试题)图示为氢原子能级示意图，己知大量处于n2能级的氢原子，当它
7、们受到某种频率的光线照射后，可辐射出6种频率的光子，下面说法中正确的是( ),典例 2,B,An2能级氢原子受到照射后跃迁到n5能级 B这6种光子有3种可以让逸出功为10ev的某金属发生光电效应 C频率最高的光子是氢原子从n3能级跃迁到n1能级放出的 D波长最大的光子是氢原子从n4能级跃迁到n1能级放出的,解析 根据C6知，n2能级氢原子受到照射后跃迁到n4能级，故A错误；从n4到低能态的跃迁中，其中的41,31和21的跃迁中能级差都大于10eV，则这6种光子有3种可以让逸出功为10eV的某金属发生光电效应，选项B正确；因41的能级差最大，则频率最高的光子是氢原子从n4能级跃迁到n1能级放出的
8、，故C错误；43的能级差最小，辐射光子的频率最小，波长最长，则波长最长的光子是氢原子从n4能级跃迁到n3能级放出的，故D错误。故选B。,类题演练2(2018陕西省师大附中二模)子与氢原子核(质子)构成的原子称为氢原子(hydrogenmuonatom)，它在原子核物理的研究中有重要作用，图为氢原子的能级示意图。假定光子能量为E的一束光照射容器中大量处于n2能级的氢原子，氢原子吸收光子后，发出频率为1、2、3、4、5和6的不同频率光，且频率依次增大，则E等于( ) Ah(31) Bh(56) Ch3 Dh4,C,1衰变及核反应方程的书写和核能的计算 (1)原子核的衰变 衰变实质：衰变是原子核中的
9、2个质子和2个中子结合成一个氦核并射出；衰变是原子核中的中子转化为一个质子和一个电子，再将电子射出；衰变伴随着衰变或衰变同时发生，不改变原子核的质量数与电荷数，以光子形式释放出衰变过程中产生的能量。 衰变的快慢由原子核内部因素决定，跟原子所处的物理、化学状态无关；半衰期是统计规律，对个别、少数原子无意义。,热点三 核反应和核能的计算,(2)核反应方程的书写 核反应过程一般不可逆，所以核反应方程中用“”表示方向而不能用等号代替。 核反应方程遵循质量数、电荷数守恒，但核反应前后的总质量一般会发生变化(质量亏损)且释放出核能。 核反应的生成物一定要以实验为基础，不能只依据两个守恒规律凭空杜撰出生成物来写核反应方程。,(3)核能的计算方法 根据爱因斯坦质能方程。用核反应的质量亏损的千克数乘以真空中光速c的平方，即Emc2(J)。 根据1原子质量单位(u)相当于931.5兆电于伏(MeV)能量，用核反应的质量亏损的原子质量单位数乘以931.5MeV，即Em931.5(MeV)。 如果核反应时释放的核能是以动能形式呈现，则核反应过程中系统动能的增量即为释放的核能。,典例 3,BC,A,
