湖北省咸宁市鄂南高级中学高二物理 优质预习全案 原子物理（A班）新人教版.doc

湖北省咸宁市鄂南高级中学高二物理 优质预习全案 原子物理（a班）新人教版物质波不确定性关系原子物理重点知识【光电效应】光电效应是物体在光（包括不可见光）的照射下发射出电子的现象，所发射的电子叫光电子。光电效应的实验规律：饱和电压、遏止电压和截止频率、瞬时性3、光的电磁理论的困难：不应存在截止频率、遏止电压应与光强有关、光弱时电子逸出应需很长时间4爱因斯坦的光子说的主要内容；光可以看成是由光源发出的不连续的粒子流，这种粒子叫做光子或光量子。每个光子的能量和光频率成正比，即式中的h是一个恒量，叫做普朗克常数，其值为6.6310-34焦秒。光的量子说圆满地解释光电效应。逸出功用w 爱因斯坦方程 1916年美国物理学家密立根对它作了实验验证。用光的量子说解释光电效应。5、爱因斯坦光子说对光电效应的解释：光子照到金属上被某个电子全部吸收，若电子的动能足够大，电子便能克服原子核对它的引力作用而从金属表面逃逸出来，成为光电子。若入射光频率比较低，其能量小于金属的逸出功，就不能产生光电效应，故存在极限频率。若入射光比较强，即单位内时间内入射的光子的数目多，那么产生的光电子也多。6、照射光的频率决定每个光子的能量是否能发生光电效应（）每个光电子初动能（）vapk照射光的强度决定光源每秒发射光子数每秒逸出光电子数光电流强度【例1】如图，当电键k断开时，用光子能量为2.5ev的一束光照射阴极p，发现电流表读数不为零。合上电键，调节滑线变阻器，发现当电压表读数小于0.60v时，电流表读数仍不为零；当电压表读数大于或等于0.60v时，电流表读数为零。由此可知阴极材料的逸出功为a.1.9ev b.0.6ev c.2.5ev d.3.1ev 【光的波粒二象性】光的干涉和衍射现象表明了光具有波动性。而光电效应又表明了光具有粒子性。那么，光的本性究竟如何呢？光既具有波动性又有粒子性，即光具有波粒二象性。一般说来，光在传播过程中，波动性表现比较显著；当光与其它物质相互作用时，粒子性表现比较显著。干涉不是光子间相互作用的结果光是一种概率波光子在空间各点出现的可能性的大小(概率),可以用波动规律来描述【原子的结构】1、1897年汤姆生用测定粒子比荷的方法研究阴极射线发现了电子（发现），使人们认识到组成物质的微粒原子也有复杂结构原子还可再分。汤姆生提出枣糕式原子结构模型。2、19091911年卢瑟福粒子轰击金箔实验，实验结果：绝大多数粒子穿过金箔后基本上仍沿原来的方向前进，但是有少数粒子发生了较大的偏转极少数粒子的偏转角甚至达到180。卢瑟福提出原子核式结构模型：在原子的中心有一个很小的核，叫原子核，原子的全部正电荷的几乎全部质量都集中在原子核里带负电的电子在核外广阔的空间绕核旋转。原子大小：10-10m原子核大小：10-15m3、1919年卢瑟福发现质子：粒子轰击氮14，打出一种粒子，经测质量和电荷量知是氢原子核，叫做质子。（或p）卢瑟福预言中子的存在。（发现）4、1929年查德威克发现中子，其质量非常接近质子的质量（n或）（发现）5、核子：质子和中子的统称符号：（例：）核电荷数=质子数（z）=元素的原子序数=荷外电子数质量数（a）=核子数=质子数+中子数具有相同质子数，不同中子数的原子称为同位素【能级】1、用经典理论解释原子核式结构遇到的困难：如果电子绕核做匀速圆周运动，粒子应以电磁波的形式向外辐射能量，这样电子由于损失能量而绕行半径减小，最后会落在原子核上，且因为半径连续变小，辐射出的电磁波的频率也应连续（电子辐射电磁波的频率=院系和外电子绕核圆周运动频率），原子应该不稳定。但实际上原子是稳定的，且原子发出的光是不连续的。2、1913年玻尔提出了他的原子模型：（1）原子只处于一系列不连续的能量状态中，在这些状态中原子是稳定的，定态，即“能量量子化” n为量子数（2）电子在任一可能轨道上绕核运动时，原子都不向外辐射能量。当原子从一种能量状态（设为能量为e2）跃迁到另一种能量状态（设为能量为e1）时，原子才辐射或吸收一定频率的光子，光子的能量等于两个状态之差，即，称为“跃迁假设”。（3）原子不同的能量状态对应不同的轨道半径，原子的定态不连续，因而电子的轨道半径不连续，也是分立的，即“轨道量子化” n为量子数3、能级各状态下对应的能量是不连续的，其能量值称为能级，在正常状态下，原子处于最低能级，这时电子在离核最近的轨道上运动（n=1）,这种状态叫做基态。给物体加热或用光照射物体时，原子由于吸收了能量，将从基态跃迁到较高的能量状态，电子也到离核较远的轨道上运动（n1），这时原子所处的状态叫做激发态。若对原子做功，原子吸收足够能量，能使电子摆脱束缚，原子电离（），此时能量是最高的，记为0，则其余状态均为负值。氢原子 e1=-13.6ev e2=-3.4ev n为量子数原子由较低能级向较高能级跃迁的过程，就是原子从外界吸收能量的过程，与此同时，电子将由离核较近的轨道跃迁到离核较远的轨道。相反，原子由较高能级向较低能级跃迁时，原子将向外发射能量。原子吸收或放出的能量，可用下式计算：原子所处的能级越低，越稳定。原子被激发后，在激发态只能停留一段极短的时间（10-8秒）。之后会自发向低能极跃迁。注意一个电子跃迁和一群电子跃迁的不同【例2】【天然放射现象 衰变】1、1896年法国科学家贝克勒耳发现放射性现象（铀或其矿物能放射出某种看不见的射线，能穿透黑纸使照相底片感光）（发现）2、物质具有发射一些看不见的射线的性质放射性3、放射线4、衰变规律：(1)质量数守恒 (2)电荷数守恒 (3)能量守恒 (4)电量守恒 (5)动量守恒5、半衰期：放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间叫半衰期。n表示核的个数 ； ； 【例3】【核反应】（发现）（发现）（发现）1939.德国的哈恩、斯特拉斯曼发现鈾核的裂变 【核能】1u=1.6605610-27kg可释放e=mc2=1.49.【例4】【课后训练】1、在演示光电效应的实验中，原来不带电的一块锌板与灵敏验电器相连。用弧光灯照射锌板时，验时器的指针就张开一个角度，如图15-4所示。这是（ ） a.锌板带正电，指针带负电 b.锌板带正电，指针带正电 c.锌板带负电，指针带正电 d.锌板带负电，指针带负电2、已知一光电管阴级的极限频率为，现将频率v大于的光照射在阴级上，则（ ）a.照射到阴级上的光的强度愈大，单位时间内产生的光电子数目就愈多b.加在ak间的正向电压愈大，通过光电管的光电流饱和值就愈大c.为了阻止光电子到达a，必须在ak间加一足够高的反向电压d.阴极材料的逸出功等于h3、中子和质子结合成氘核时，质量亏损为，相应的能量=2.2mev是氘核的结合能。下列说法正确的是 ( )a.用能量小于2.2 mev的光子照射静止氘核时，氘核不能分解为一个质子和一个中子b.用能量等于2.2 mev的光子照射静止氘核时，氘核可能分解为一个质子和一个中子，它们的动能之和为零c.用能量大于2.2 mev的光子照射静止氘核时，氘核可能分解为一个质子和一个中子，它们的动能之和为零d.用能量大于2.2 mev的光子照射静止氘核时，氘核可能分解为一个质子和一个中子，它们的动能之和不为零4、关于天然放射现象，下列说法正确的是 （ ）a放射性元素的原子核内的核子有半数发生变化所需的时间就是半衰期b放射性物质放出的射线中，粒子动能很大因此贯穿物质的本领很强c当放射性元素的原子的核外电子具有较高能量时，将发生哀变d放射性的原子核发生衰变后产生的新核从高能级向低能级跃迁时，辐射出射线5、若元素a的半衰期为4天，元素b的半衰期为5天，则相同质量的a和b，经过20天后，剩下的质量之比为 （ ）a.30:31 b.31:30 c.1:2 d.2:1 n e/ev4 -158.13 -281.12 -632.41 -2529.6 05 -101.26、子与氢原子核（质子）构成的原子称为氢原子（hydrogen muon atom），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n=2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的光，且频率依次增大，则e等于 （ ）ah(3-1) bh(5+6) ch3 dh4 7两个氘核聚变产生一个中子和一个氦核，已知氘核质量为2.0136u，氦核质量为3.0150u，中子质量为1.0087u，则（1）写出核反应方程； （2）算出释放核能；（3）若反应前两个氘核的功能均为0.355mev，反应时发生的是正对撞，设反应后释放的核能全部转化为动能，则反应后氦核与中子的动能各为多大？8已知+介子、介子都是由一个夸克（夸克u或夸克d）和一个反夸克（反夸克或反夸克）组成的，它们的带电量如下表所示，表中e为元电荷。+ud带电量+ee+eee+e下列说法正确的是（ ）a. +由u和组成 b. 由d和组成 c. 由u和组成 d. 由d和组成9已经证实，质子、中子都是由上夸克和下夸克的两种夸克组成的，上夸克带电为，下夸克带电为-，e为电子所带电量的大小，如果质子是由三个夸克组成的，且各个夸克之间的距离都为l，l=1.510-15m，试计算质子内相邻两个夸克之间的静电力（库仑力）.10在其他能源中,核能具有能量密度大,地区适应性强的优势,在核电站中,核反应堆释放的核能被转化为电能.核反应堆的工作原理是利用中子轰击重核发生裂变反应,释放出大理核能。(1)核反应方程式是反应堆中发生的许多核反应中的一种,n为中子,x为待求粒子,为x的个数,则x为_,=_,以、分别表