高二光电效应能级跃迁教案

1、学习必备欢迎下载一、单选题1关于电量，下列说法不正确的是( )A物体的带电量可以是任意值B物体的带电量只能是某些值19C物体的带电量的最小值为1.6 ×10 CD一个物体带 1.6 ×10 9 C 的正电荷，这是它失去了1010 个电子的缘故2关于电量，下列说法错误的是( )A电子的电量是由密立根油滴实验测得的B物体所带电量可以是任意值C物体所带电量最小值为1.6 ×10 19 CD物体所带的电量都是元电荷的整数倍3的单色光照射同一金属板,发出的光电子的最大初动能之比为1:2,3、分别用波长为 和4以 h 表示普朗克常量 ,c 表示真空中的光速 ,则此金属板的逸出

2、功为（）1 hc2hc3hc4hA B 3CD245c4、某光电管的阴极是用金属钾制成的，它的逸出功为2.21eV ，用波长为2.5× 10-7m 的紫外线照射阴极，已知真空中光速为3.0× 108m/s，元电荷为1.6× 10-19C，普朗克常量为 6.63×10-34J/s，求得钾的极限频率和该光电管发射的光电子的最大动能应分别是（）A 5.3× 1014HZ ，2.2JB 5.3× 1014HZ ，4.4× 10-19JC 3.3× 1033HZ ， 2.2JD 3.3× 1033HZ ，4.4&#

3、215;10-19J二、双选5、如图所示，物体A 静止在光滑的水平面上， A 的左边固定有轻质弹簧，与A质量相同的物体 B 以速度 v 向 A 运动并与弹簧发生碰撞，A、B 始终沿同一直线运动，则A、B组成系统动能损失最大的时刻是A弹簧形变量最大时vB A 的速度等于 v 时BAC A 开始运动时D A 和 B的速度相等时6、（ 2010四校联考）在光滑水平面上，动能为E0、动量的大小为P0 的小钢球1 与静止小钢球2 发生碰撞，碰撞前后球 1 的运动方向相反。将碰撞后球1 的动能和动量的大小分别记为E1、P1，球 2 的动能和动量的大小分别记为E 、 P ，则必有：22A. E1<EB

4、. P1> P0C. E2> E0D. P2> P00答案： 1-4 A、B、B、B5-6 AD 、 AD一、知识盘点1、电子的发现：汤姆生通过对阴极射线的研究，确定了射线的带电性质并通过实验巧妙地测出了这种学习必备欢迎下载射线的比荷， 确定了它是一种带负电的，质量很小的粒子， 并把它命名为电子。汤姆生被称为电子之父。电子的发出让人们认识到，原子还可以再分，电子是组成原子的一部分。2、核式结构模型的建立：卢瑟福通过对粒子散射实验的研究，提出了核式结构模型，很好地解释了实验现象，被人们所接受。（1） 粒子散射实验：用粒子（小粒子）轰击金原子（大原子），用电子显微镜观察发现，绝大

5、多数粒子不偏转，有少数 粒子会发生偏转，极少数 粒子会发生大角度偏转甚至被弹回。（为什么用粒子散射实验研究原子结构？原子结构无法直接观察到，要用高速粒子进行轰击，根据粒子的散射情况分析判断原子的结构，而粒子有足够的能量，可以穿过原子，并且利用荧光作用可观察粒子的散射情况，所以选取粒子进行散射实验.）（ 2）核式结构模型：原子由集中了全部正电荷和几乎全部质量的原子核及核外电子组成，原子直径的数量级为 10-10 m，原子核直径的数量级为 10-15 m。3、氢原子光谱：氢原子的光谱是一系列不连续的谱线，其中巴耳末系有四条谱线在可见光区域内。原子光谱分析是鉴别物质的一种重要方法，原子光谱被称为原子

6、的“指纹”。4、氢原子的能级结构与跃迁：玻尔的原子理论 三条假设（ 1） “定态假设 ”：原子只能处于一系列不连续的能量状态中，在这些状态中，电子虽做变速运动，但并不向外辐射电磁波，这样的相对稳定的状态称为定态。定态假设实际上只是给经典的电磁理论限制了适用范围： 原子中电子绕核转动处于定态时不受该理论的制约。（ 2） “跃迁假设 ”：电子绕核转动处于定态时不辐射电磁波，但电子在两个不同定态间发生跃迁时，却要辐射（吸收）电磁波（光子），其频率由两个定态的能量差值决定hv=E m-En。跃迁假设对发光（吸光）从微观（原子等级）上给出了解释。（ 3） “轨道量子化假设 ”：由于能量状态的不连续，因此

7、电子绕核转动的轨道半径也不能任意取值，必须满足mvrnh( n1,2,3) 。2轨道量子化假设把量子观念引入原子理论，这是玻尔的原子理论之所以成功的根本原因。氢原子能级及氢光谱（1）氢原子能级: 原子各个定态对应的能量是不连续的，这些能量值叫做能级。能级公式： En12 E1 (E113.6eV ) ；n学习必备欢迎下载半径公式：rnn2 r ( r1.1010 m )。10 53（ 2）氢原子的能级图（ 3）氢光谱在氢光谱中， n=2,3,4,5, 向 n=1 跃迁发光形成赖曼线系； n=3,4,5,6 向 n=2 跃迁发光形成巴耳末线系； n=4,5,6,7 向 n=3 跃迁发光形成帕邢线

8、系；n=5,6,7,8向 n=4 跃迁发光形成布喇开线系，其中只有巴耳末线系的前4 条谱线落在可见光区域内。几个重要的关系式（1）能级公式En1E113.6eVn2n2（2）跃迁公式hE2E1*（ 3）半径公式rnn2 r1( r10.5310 10 m )*（ 4） 动能跟 n 的关系由ke2mvn212ke21rn 2rn得 Eknmvn2rnn22*（ 5）速度跟 n 的关系vnke211mrnrnn*（ 6）周期跟 n 的关系 Tn2rnrn3n3vn关系式（ 3）（ 4）（ 5）（ 6）只作了解，（ 5）（ 6）式与卫星运动类似。氢原子怎样吸收能量由低能级向高能级跃迁此类问题可分为三

9、种情况：（ 1）光子照射氢原子，当光子的能量小于电离能时，只能满足光子的能量为两定态间能级差时才能被吸收 .（ 2）光子照射氢原子，当光子的能量大于电离能时，任何能量的光子都能被吸收，吸收的能量一部分用来使电子电离，另一部分可用来增加电子离开核的吸引后的动能.（ 3）当粒子与原子碰撞 (如电子与氢原子碰撞 )时，由于粒子的动能可全部或部分被氢原子吸收，故只要入射粒子的动能大于或等于原子两能级的能量差，就可以使原子受激发而向高能级跃迁二、典例分析例 1 在卢瑟福的粒子散射实验中，有少数粒子发生大角度偏转，其原因是()A. 原子的正电荷和绝大部分质量集中在一个很小的核上B. 正电荷在原子中是均匀分

10、布的D. 原子只能处于一系列不连续的能量状态中学习必备欢迎下载例 2 如图所示为氢原子的能级图，用光子能量为13 07 eV 的光照射一群处于基态的氢原子，可能观测到氢原子发射的不同波长的光最多有多少种? ( )A.15B.10C.4D.1思考：若把本题中的“一群”改为“一个”，情况又如何？例 3 图中画出了氢原子的4 个能级，并注明了相应的能量E 处在 n=4 的能级的一群氢原子向低能级跃迁时，能够发出若干种不同频率的光波。已知金属钾的逸出功为 2 22eV。在这些光波中。能够从金属钾的表面打出光电子的总共有 ( )A. 二种B.三种C.四种D.五种例 4 氢原子的核外电子从半径r a 的轨

11、道跃迁到半径r b 的轨道上，已知r ar b，则 ()A 原子要吸收光子，电子的动能增大，电势能增大。B原子要放出光子，电子的动能减小，电势能减小。C原子要吸收光子，电子的动能增加，电势能减小。D原子要吸收光子，电子的动能减小，电势能增大。三、小试牛刀1根据玻尔理论，某原子的电子从能量为E的轨道跃迁到能量为的轨道，辐射出波长为 的光，E以 h 表示普朗克常量，c 表示真空中的光速，则E等于（）A. E hB.E hC.E hD.E h2氢原子的基态能量为E1。下列四个能级图，正确代表氢原子能级的是（）学习必备欢迎下载3、 氢原子的能级是氢原子处于各个定态时的能量值，它包括氢原子系统的电势能和

12、电子在轨道上运动的动能。氢原子的电子由外层轨道跃迁到内层轨道时（）A. 氢原子的能量减小，电子的动能增加B.氢原子的能量增加，电子的动能增加C. 氢原子的能量减小，电子的动能减小D.氢原子的能量增加，电子的动能减小4、 原子从一个能级跃迁到一个较低的能级时，有可能不发射光子，例如在某种条件下，铬原子的n=2能级上的电子跃迁到n=1 能级上时并不发射光子，而是将相应的能量转交给脱离原子， 这种现象叫做俄歇效应，以这种方式脱离了原子的电子叫做俄歇电子n=4 .能级上的电子，使之已知铬原子的能级公式可简化表示为En=，式中n=1， 2，3表示不同能级，A 是正的已知常数.上述俄歇电子的动能是（）A.

13、B.C.D.5、 氢原子的能级如图所示，已知可见光的光子能量范围约为1 62 eV 3 11 eV 下列说法错误的是( )(A) 处于 n=3 能级的氢原子可以吸收任意频率的紫外线，并发生电离(B) 大量氢原子从高能级向 n=3 能级跃迁时，发出的光具有显著的热效应(C) 大量处于 n=4 能级的氢原子向低能级跃迁时， 可能发出 6 种不同频率的光(D)大量处于n=4 能级的氢原子向低能级跃迁时，可能发出3 种不同频率的可见光6、卢瑟福通过对粒子散射实验结果的分析，提出A. 原子的核式结构模型C.电子是原子的组成部分()B. 原子核内有中子存在D.原子核是由质子和中子组成的氢原子跃迁问题玻尔的

14、氢原子模型是高中物理的重要模型之一。以此知识点为背景的考题，往往具有较强的抽象性和综合性，一直都是学生学习的难点。本文试图就其中涉及氢原子跃迁的几个常见问题一一举例说明。问题一：一个原子和一群原子的不同例 1有一个处于量子数n=4 的激发态中的氢原子，在它向低能态跃迁时，最多可能发出_种频率的光子；有一群处于量子数n=4 的激发态中的氢原子，在它们发光的过程中，发出的光谱线共有_条。解析： 对于一个氢原子，它只能是多种可能的跃迁过程的一种，如图 1 所示，处于量子数 n 4 的氢原子可以跃迁到三个较低能级，即有 43， 42， 41这三种可能。而 4 3 这种还可以继续跃迁到更低的能级，实现

15、3 2然后 2 1 ，则最多可能发出 3 种频率的光学习必备欢迎下载子。对于一群氢原子，情况就不同了。它们向低能级跃迁就应该包括4、3、 2、 1 四个轨道中任意两个轨道的跃迁，由数学知识可知共有组合C 426 种，因为是一群（数量大） ，所以 6 种可能跃迁都一定有某些氢原子实现。归纳： 对于只有一个氢原子的，该氢原子可从n 能级直接跃迁到基态，则最少只产生一条谱线，若当氢原子从 n 能级逐级往下跃迁时，则最多可产生n 1 条谱线；一群氢原子处于n 能级时可能辐射的谱线条数则为 Cn2n(n1) 。2问题二：分清跃迁与电离的区别例 2 欲使处于基态的氢原子激发，下列措施可行的是( )A. 用

16、 10.2 eV 的光子照射B. 用 11 eV 的光子照射C.用 14 eV 的光子照射D.用 10 eV 的光子照射解析：基态氢原子向激发态跃迁，只能吸收能量值刚好等于某激发态和基态能级之差的光子。由氢原子能级关系不难算出，10.2 eV 刚好为氢原子 n=1 和 n=2 的两个能级之差，而 10 eV 、11 eV都不是氢原子基态和任一激发态的能量之差，因而氢原子只能吸收前者被激发，而不能吸收后二者。对14 eV的光子，其能量大于氢原子电离能13.6 eV ，足可使其电离，故而不受氢原子能级间跃迁条件限制。由能的转化和守恒定律知道，氢原子吸收14 eV 的光子电离后产生的自由电子仍具有0

17、.4 eV 的动能。故正确选项为 AC 。归纳： 依据玻尔理论，氢原子在各能级间跃迁时，只能吸收或辐射能量值刚好等于某两个能级之差的光子，即光子能量值为hEnEm，多了或少了都不行。如果光子（或实物粒子）与氢原子作用而使氢原子电离（绕核电子脱离原子的束缚而成为“自由电子”，即 n=的状态）时，则不受跃迁条件限制，只要所吸收光子能量值（或从与实物粒子碰撞中获得能量）大于电离能即可。问题三：注意直接跃迁和间接跃迁例 3 处于基态的氢原子在某单色光照射下，只能发出频率分别为v1、v2、 v3 的三种光，且v1 v2v3，则该照射光的光子能量为 ( )A hv1B hv2C hv3D h( v1 v2

18、 v3)解析： 如图 2 所示，处于基态的氢原子要发光，必须先吸收一定的能量 E ( 设 E h ) 跃迁至某一激发态，而后再由该激发态或直接或间接跃迁回基态， 发出几种频率的光子 , 但这些光子的频率不会大于v，且必须有一个等于 v，而 v1 v2 v3，即 v3 最大，那么照射光的频率必定为 v3，其能量为 hv3 ( hv1 hv2 = hv3 ) ，故本题正确选项为 C。归纳： 氢原子从一种定态跃迁至另一定态时，有的是直接跃迁，有的是间接跃迁。两种情况下辐射或吸收光子的频率可能不同。问题四：氢原子获取能量的两种方式例 4下列两种情况，试判断能否引起氢原子跃迁？学习必备欢迎下载(1) 用

19、能量为 12.0eV 的光子去照射一群处于基态的氢原子；（ 2）用能量为 12.0eV 的电子去碰撞一群处于基态的氢原子。解析： (1) 依据氢原子能级 E113.6eV ， E234. eV ， E3151. eV ， E4085.eV ，有E2 E1 10.2eV12.0eV ， E3E112.09eV 12.0eV ，根据玻尔理论，处于基态的氢原子不可能吸收能量为 12.0eV 的光子，所以氢原子仍处于基态。（ 2）用能量为 12.0eV 的电子去碰撞，氢原子可以从电子那里获取10.2eV 的能量，跃迁至 n=2 的激发态。剩余的 1.8eV 能量作为动能被电子保留。归纳：氢原子获取能量的方式有两种，一种是吸收光子能量， 这种情况下只能吸收能量值刚好等于两能级之差的光子。另一种是用电子 （或其它实物粒子）去碰撞氢原子， 因为入射电子的动能可全部或部分地被氢原子吸收，所以只要入射电子的动能大于或等于基态和某个激发态能量之差，就可使氢原子发生跃迁。巩固练习1当用具有1.87eV 能量的光子照射n