2018届高考物理第一轮知识点梳理复习教案30 专题十五 动量守恒与近代物理初步 考点二 近代物理初步.doc

考点二 近代物理初步基础点知识点 1 光电效应、波粒二象性1．光电效应(1)定义照射到金属表面的光，能使金属中的电子从表面逸出的现象2)光电子光电效应中发射出来的电子3)光电效应规律①每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产生光电效应低于这个频率的光不能产生光电效应②光电子的最大初动能与入射光的强度无关，只随入射光频率的增大而增大③光电效应的发生几乎瞬时的，一般不超过 10－9s④当入射光的频率大于极限频率时，饱和光电流的强度与入射光的强度成正比2．爱因斯坦光电效应方程(1)光子说：在空间传播的光是不连续的，而是一份一份的，每一份叫作一个光的能量子，简称光子，光子的能量 ε＝hν其中h＝6.63×10－34 J·s称为普朗克常量)(2)逸出功 W0：使电子脱离某种金属所做功的最小值3)最大初动能：发生光电效应时，金属表面上的电子吸收光子后克服原子核的引力逸出时所具有的动能的最大值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 Uc②截止频率：能使某种金属发生光电效应的最小频率叫作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5)爱因斯坦光电效应方程①表达式：Ek＝hν－W0。

②物理意义：金属表面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光电子的最大初动能 Ek＝ mev 1 22 c3．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)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物质波任何一个运动着的物体，小到微观粒子大到宏观物体都有一种波与它对应，其波长 λ＝ ，p 为运动物体的动量，h 为普朗克常量h p知识点 2 氢原子光谱、能级1．氢原子光谱(1)光谱：用光栅或棱镜可以把各种颜色的光按波长展开，获得光的波长(频率)和强度分布的记录，即光谱2)光谱分类(3)氢原子光谱的实验规律：巴耳末系是氢光谱在可见光区的谱线，其波长公式 ＝R(n＝3,4,5，…R 是里德伯常量，1 λ(1 22－1 n2)R＝1.10×107 m－1)4)光谱分析：利用每种原子都有自己的特征谱线可以用来鉴别物质和确定物质的组成成分，且灵敏度很高。

在发现和鉴别化学元素上有着重大的意义2．玻尔理论及能级结构(1)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：电子从能量较高的定态轨道跃迁到能量较低的定态轨道时，会放出能量为 hν 的光子，这个光子的能量由前后两个能级的能量差决定，即 hν＝Em－Enh 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2)几个概念①能级：在玻尔理论中，原子的能量是量子化的，这些量子化的能量值，叫作能级②基态：原子能量最低的状态③激发态：在原子能量状态中除基态之外的其他的状态④量子数：原子的状态是不连续的，用于表示原子状态的正整数3)氢原子的能级公式：En＝E1(n＝1,2,3，…)，其中 E1为基态1 n2能量，其数值为 E1＝－13.6_eV4)氢原子的半径公式：rn＝n2r1(n＝1,2,3，…)，其中 r1为基态半径，又称玻尔半径，其数值为 r1＝0.53×10－10m5)氢原子的能级图能级图如图所示知识点 3 原子结构、原子核1．原子核的组成(1)电子的发现：英国物理学家汤姆孙在研究阴极射线时发现了电子，提出了原子的“枣糕模型” 。

2)原子的核式结构①1909～1911 年，英籍物理学家卢瑟福进行了 α 粒子散射实验，提出了核式结构模型②α 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，但有少数 α 粒子发生了大角度偏转，偏转的角度甚至大于 90°，也就是说它们几乎被“撞了出来” ，如图所示③原子的核式结构模型：原子中带正电部分的体积很小，但几乎占有全部质量，电子在正电体的外面运动3)原子核的组成①原子核由质子和中子组成，质子和中子统称为核子质子带正电，中子不带电②基本关系a．核电荷数＝质子数(Z)＝元素的原子序数＝核外电子数b．质量数(A)＝核子数＝质子数＋中子数c．X 元素的原子核的符号为X，其中 A 表示质量数，Z 表示A Z核电荷数2．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，首先由贝克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)三种射线的比较名称项目α 射线β 射线γ 射线组成高速氦核流高速电子流光子流(高频电磁波)带电量2e－e0质量4mpmp 1836静止质量为零符号He4 2e0－1γ速度可达 0.1c可达 0.99cc垂直进入电场或磁场的偏转情况偏转偏转不偏转贯穿本领最弱较强最强对空气的电离作用很强较弱很弱(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5)原子核的衰变①衰变：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： X→Y＋ HeA ZA－4Z－24 2β 衰变： X→Y＋eA ZAZ＋10－1③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3．核力、结合能、质量亏损(1)核力①定义原子核内部，核子间所特有的相互作用力②特点a．核力是强相互作用的一种表现；b．核力是短程力，作用范围在 1.5×10－15 m 之内；c．每个核子只跟它的相邻核子间才有核力作用2)结合能核子结合为原子核时释放的能量或原子核分解为核子时吸收的能量，叫做原子核的结合能，亦称核能3)比结合能①定义原子核的结合能与核子数之比，称做比结合能，也叫平均结合能②特点不同原子核的比结合能不同，原子核的比结合能越大，表示原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定4)质能方程、质量亏损爱因斯坦质能方程 E＝mc2，原子核的质量必然比组成它的核子的质量和要小 Δm，这就是质量亏损由质量亏损可求出释放的核能ΔE＝Δmc2。

4．核反应(1)重核裂变①定义：质量数较大的原子核受到高能粒子的轰击而分裂成几个质量数较小的原子核的过程a．裂变过程中能够放出巨大的能量；b．裂变的同时能够放出 2～3(或更多)个中子；c．裂变的产物不是唯一的对于铀核裂变有二分裂、三分裂和四分裂形式，但三分裂和四分裂概率比较小③典型的裂变反应方程U＋ n→Kr＋Ba＋3 n235921 08936144561 0④链式反应：由重核裂变产生的中子使裂变反应一代接一代继续下去的过程⑤临界体积和临界质量：裂变物质能够发生链式反应的最小体积及其相应的质量⑥裂变的应用：原子弹、核反应堆⑦反应堆构造：核燃料、减速剂、镉棒、防护层2)轻核聚变①定义：两轻核结合成质量较大的核的反应过程轻核聚变反应必须在高温下进行，因此又叫热核反应a．聚变过程放出大量的能量，平均每个核子放出的能量，比裂变反应中每个核子放出的能量大 3 至 4 倍b．聚变反应比裂变反应更剧烈c．对环境污染较少d．自然界中聚变反应原料丰富③典型的聚变反应方程：H＋ H→ He＋ n＋17.60 MeV2 13 14 21 0(3)人工转变①卢瑟福发现质子：N＋ He→O＋ H14 74 217 81 1②查德威克发现中子： Be＋ He→C＋ n。

9 44 212 61 0重难点一、光电效应及其规律的认识1．对光电效应规律的解释对应规律 对规律的产生的解释存在极限频率 νc电子从金属表面逸出，首先必须克服金属原子核的引力做功 W0，要使入射光子的能量不小于 W0，对应的频率 νc＝，即极限频率W0 h光电子的最大初动能随着入射光频率的增大而增大，与入射光强度无关电子吸收光子能量后，一部分克服阻碍作用做功，剩余部分转化为光电子的初动能，只有直接从金属表面飞出的光电子才具有最大初动能，对于确定的金属，W0是一定的，故光电子的最大初动能只随入射光的频率增大而增大效应具有瞬时性光照射金属时，电子吸收一个光子的能量后，动能立即增大，不需要积累能量的过程光较强时饱和电流大光较强时，包含的光子数较多，照射金属时产生的光电子较多，因而饱和电流较大2.区分光电效应中的五组概念(1)光子与光电子：光子指光在空间传播时的每一份能量，光子不带电；光电子是金属表面受到光照射时发射出来的电子，其本质是电子光子是光电效应的因，光电子是果2)光电子的动能与光电子的最大初动能：光照射到金属表面时，电子吸收光子的全部能量，可能向各个方向运动，需克服原子核和其他原子的阻碍而损失一部分能量，剩余部分为光电子的初动能；只有金属表面的电子直接向外飞出时，只需克服原子核的引力做功的情况，才具有最大初动能。

光电子的初动能小于等于光电子的最大初动能3)光电流和饱和光电流：金属板飞出的光电子到达阳极，回路中便产生光电流，随着所加正向电压的增大，光电流趋于一个饱和值，这个饱和值是饱和光电流，在一定的光照条件下，饱和光电流与所加电压大小无关4)入射光强度与光子能量：入射光强度指单位时间内照射到金属表面单位面积上的总能量5)光的强度与饱和光电流：饱和光电流与入射光强度成正比的规律是对频率相同的光照射金属产生光电效应而言的，对于不同频率的光，由于每个光子的能量不同，饱和光电流与入射光强度之间没有简单的正比关系3．光电效应的图象分析图象名称图线形状由图线直接(间接)得到的物理量最大初动能 Ek与入射光频率 ν 的关系图线①极限频率：图线与ν 轴交点的横坐标 νc②逸出功：图线与 Ek轴交点的纵坐标的值W0＝|－E|＝E③普朗克常量：图线的斜率 k＝h颜色相同、强度不同的光，光电流与电压的关系①遏止电压 Uc：图线与横轴的交点②饱和光电流 Im：电流的最大值③最大初动能：Ekm＝eUc颜色不同时，光电流与电压的关系①遏止电压 Uc1、Uc2②饱和光电流 I1、I2③最大初动能Ek1＝eUc1，Ek2＝eUc2遏止电压 Uc与入射光频率 ν 的关系图线①截止频率 νc：图线与横轴的交点②遏止电压 Uc：随入射光频率的增大而增大③普朗克常量 h：等于图线的斜率与电子电量的乘积，即h＝ke。

注：此时两极之间接反向电压)特别提醒(1)能否发生光电效应，不取决于光的强度而取决于光的频率2)光电效应中的“光”不是特指可见光，也包括不可见光3)逸出功的大小由金属本身决定，与入射光无关4)光电子不是光子，而是电子二、氢原子能级图及原子跃迁1．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“－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＝Em－En氢原子的能级图如图所示2．对原子跃迁条件 hν＝Em－En的说明(1)原子跃迁条件 hν＝Em－En只适用于光子和原子作用而使原子在各定态之间跃迁的情况2)当光子能量大于或等于 13.6 eV 时，也可以被处于基态的氢原子吸收，使氢原子电离；当处于基态的氢原子吸收的光子能量大。