高考物理 专题十八 近代物理初步课件.ppt

知识点一光电效应1 定义照射到金属表面的光 能使金属中的 从表面逸出的现象 2 光电子 中发射出来的电子 电子 光电效应 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 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 无关 只随入射光频率的增大而 3 光电效应的发生 的 一般不超过10 9s 4 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 大于 强度 增大 几乎是瞬时 正比 易错防范 1 光电效应中的 光 指的是可见光 2 只要光照射的时间足够长 任何金属都能产生光电效应 3 光电子不是光子 4 入射光的强度相同 入射光的频率不一定相同 知识点二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 每一份叫做一个光的能量子 简称光子 光子的能量 其中h 6 63 10 34j 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 3 最大初动能发生光电效应时 金属表面上的 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 h 最小值 电子 4 爱因斯坦光电效应方程 1 表达式 ek h 2 物理意义 金属表面的电子吸收一个光子获得的能量是h 这些能量的一部分用来克服金属的 剩下的表现为逸出后光电子的最大初动能ek w0 逸出功w0 易错防范 1 极限频率越大的金属材料逸出功越大 2 从金属表面出来的光电子的最大初动能越大 这种金属的逸出功越小 3 入射光的频率越大 逸出功越大 4 光电的最大初动能与入射光的频率无关 知识点三光的波粒二象性1 光的波粒二象性 1 光的干涉 衍射 偏振现象证明光具有 性 2 光电效应说明光具有 性 3 光既具有波动性 又具有粒子性 称为光的 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 的地方 暗条纹是光子到达概率 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 p为运动物体的动量 h为普朗克常量 波动 粒子 波粒二象 大 小 知识点四氢原子光谱1 光谱用光栅或棱镜可以把光按波长展开 获得光的 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 这样的光谱叫做线状谱 有的光谱是连在一起的 这样的光谱叫做连续谱 3 光谱分析利用每种原子都有自己的 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 波长 亮线 光带 特征谱线 易错防范 1 原子光谱是不连续的 是由若干频率的光组成的 2 大量原子发光的光谱是连续的 少量原子发光的光谱是不连续的 知识点五氢原子的能级结构能级公式1 玻尔理论 1 定态 原子只能处于一系列 的能量状态中 在这些能量状态中原子是 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 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 因此电子的可能轨道也是 2 能级原子量子化的 不连续 稳定 em en 不连续的 不连续的 能量值 3 基态和激发态原子能量最低的状态叫 其他能量较高的状态叫 4 氢原子的能级和轨道半径 1 氢原子的能级公式 en n 1 2 3 其中e1为基态能量 其数值为e1 2 氢原子的半径公式 rn 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 10m 基态 激发态 13 6ev n2r1 5 氢原子的能级图能级图如图所示 易错防范 1 氢原子由能量为en的定态向低能级跃迁时 氢原子辐射的光子能量为h en 2 氢原子吸收光子后 将从高能级向低能级跃迁 3 根据玻尔模型 原子中电子绕核运转的半径可以取任意值 4 原子的能量量子化的现象是指原子的能量状态是不连续的 知识点六原子核的组成放射性放射性同位素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 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 具有放射性的元素叫 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 射线 射线 原子核 放射性 放射性 射线 4 三种射线的比较 5 原子核的组成 1 原子核由 和 组成 和 统称为核子 带正电 不带电 2 基本关系 核电荷数 质子数 z 元素的原子序数 质量数 a 质子数 中子数 3 x元素的原子核的符号为x 其中a表示 z表示核电荷数 6 放射性同位素的应用与防护 1 放射性同位素 有 放射性同位素和 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 等 3 防护 防止放射性对人体组织的伤害 质子 中子 质子 中子 质子 中子 核外电子数 核子数 质量数 天然 人工 示踪电子 易错防范 1 天然放射现象的发现揭示了原子核还可再分 2 射线是光子流 3 发生 衰变时 新核的核电荷数不变 原子核 2 半衰期 1 定义 放射性元素的原子核有 发生衰变所需的时间 2 影响因素 放射性元素衰变的快慢是由原子核内部因素决定的 跟原子所处的物理状态 如温度 压强 或化学状态 如单质 化合物 无关 半数 易错防范 1 氡的半衰期为3 8天 若取4个氡原子核 经7 6天后就剩下一个原子核了 2 核反应遵循质量数守恒而不是质量守恒 遵循电荷数守恒 知识点八核力 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 核力是强相互作用的一种表现 核力是短程力 作用范围在1 5 10 15m之内 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 的能量或原子核分解为核子时 的能量 叫做原子核的结合能 亦称核能 释放 吸收 3 比结合能 1 定义 原子核的结合能与 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 4 质能方程 质量亏损爱因斯坦质能方程e 原子核的质量必然比组成它的核子的质量和要小 m 这就是质量亏损 由质量亏损可求出释放的核能 e 核子数 稳定 mc2 mc2 易错防范 1 核力是弱相互作用 作用力很小 2 爱因斯坦质能方程反映了物体的质量就是能量 它们之间可以相互转化 3 大于等于 质量较大 热核反应 2 核反应的四种类型 2 两条对应关系光强大 光子数目多 发射光电子多 光电流大 光子频率高 光子能量大 光电子的最大初动能大 3 解光电效应问题的常用技巧 1 判断和描述时应理清三个关系 光电效应的实质 单个光子与单个电子间相互作用产生的 光电子的最大初动能的来源 金属表面的自由电子吸收光子后克服逸出功逸出后具有的动能 入射光强度与光电流的关系 当入射光的频率大于极限频率时光电流的强度与入射光的强度成正比 2 定量分析时应抓住三个关系式 爱因斯坦光电效应方程 ek h w0 最大初动能与遏止电压的关系 ek euc 逸出功与极限频率的关系 w0 h 0 4 由ek 图象可以得到的物理量 如图所示 1 极限频率 图线与 轴交点的横坐标 c 2 逸出功 图线与ek轴交点的纵坐标的值w0 e 3 普朗克常量 图线的斜率k h 典例1 2015 湖南五市十校联考 在光电效应实验中 飞飞同学用同一光电管在不同实验条件下得到了三条光电流与电压之间的关系曲线 甲光 乙光 丙光 如图所示 则可判断出 a 甲光的频率大于乙光的频率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对应的截止频率d 甲光对应的光电子最大初动能大于丙光对应的光电子最大初动能 解析由图象知甲光 乙光对应的遏止电压相等 且小于丙光对应的遏止电压 所以甲光和乙光对应的光电子最大初动能相等且小于丙光的光电子最大初动能 故d项错误 根据爱因斯坦光电效应方程ek h w0知甲光和乙光的频率相等 且小于丙光的频率 故a错误 b正确 截止频率是由金属决定的 与入射光无关 故c错误 答案b 要点二氢原子能级及能级跃迁 突破指南 1 能级图中相关量意义的说明 2 定态间的跃迁 满足能级差 n小 n大吸收能量h en大 en小 n大 n小放出能量h en大 en小 3 电离电离态与电离能电离态 n e 0基态 电离态 e吸 0 13 6ev 13 6ev电离能 n 2 电离态 e吸 0 e2 3 4ev如吸收能量足够大 克服电离能后 获得自由的电子还携带动能 典例2 根据玻尔原子结构理论 氦离子 he 的能级图如图所示 电子处在n 3轨道上比处在n 5轨道上离氦核的距离 选填 近 或 远 当大量he 处在n 4的激发态时 由于跃迁所发射的谱线有条 答案近6 要点三原子核的衰变及半衰期 突破指南 1 衰变规律及实质 1 衰变和 衰变的比较 2 射线 射线经常是伴随着 衰变或 衰变同时产生的 d 要点五质量亏损及核能的计算 突破指南 1 核能 1 核子在结合成原子核时出现质量亏损 m 其能量也要相应减少 即 e mc2 2 原子核分解成核子时要吸收一