光电效应　原子结构

1、光电效应原子结构光电效应原子结构2【教法探析教法探析】一、光电效应现象及实验规律一、光电效应现象及实验规律1光电效应现象光电效应现象照射到金属表面的光，能使金属中的照射到金属表面的光，能使金属中的_从表面逸出，从表面逸出，这个现象称为光电效应这个现象称为光电效应2光电效应的实验规律光电效应的实验规律(1)存在饱和电流，在一定的光照条件下，随着所加电压存在饱和电流，在一定的光照条件下，随着所加电压的的_，光电流趋于一个饱和值，入射光越强，饱和，光电流趋于一个饱和值，入射光越强，饱和电流电流_，即入射光越强，单位时间内发射的光电子，即入射光越强，单位时间内发射的光电子数数_电子电子增大增大越大越大

2、越多越多3(2)存在着存在着_电压和电压和_频率，只有施加反向电压且频率，只有施加反向电压且达到某一值时才会使光电流为零，这一电压称为遏止电达到某一值时才会使光电流为零，这一电压称为遏止电压，遏止电压的存在说明光电子具有一定的初速度压，遏止电压的存在说明光电子具有一定的初速度(3)光电效应具有瞬时性，当入射光频率超过截止频率光电效应具有瞬时性，当入射光频率超过截止频率0时，无论光怎样减弱，产生光电流的时间不超过时，无论光怎样减弱，产生光电流的时间不超过_ ，光电效应几乎是瞬时的，光电效应几乎是瞬时的3逸出功逸出功电子从金属中逸出所需做功的最小值，叫做这种金属的电子从金属中逸出所需做功的最小值，

3、叫做这种金属的逸出功不同金属的逸出功逸出功不同金属的逸出功_遏止遏止截止截止109 s不同不同4二、爱因斯坦的光电效应方程二、爱因斯坦的光电效应方程1光子说：光不仅在发射和吸收时能量是一份一份的，光子说：光不仅在发射和吸收时能量是一份一份的，而且光本身就是由一个个不可分割的而且光本身就是由一个个不可分割的_组成的，组成的，这些能量子被称为这些能量子被称为_，频率为，频率为的光的能量子为的光的能量子为_.2光电效应方程光电效应方程(1)表达式：表达式：_或或Ek_.(2)物理意义：金属中电子吸收一个光子获得的能量是物理意义：金属中电子吸收一个光子获得的能量是h，这些能量一部分用于克服金属的这些能

4、量一部分用于克服金属的_,剩下的表现为逸剩下的表现为逸出后电子的出后电子的_能量子能量子光子光子hhW束缚束缚初动能初动能5三、原子结构三、原子结构1电子的发现：电子的发现：1897年，英国物理学家年，英国物理学家_发现了发现了电子，明确电子是原子的组成部分，揭开了研究原子结电子，明确电子是原子的组成部分，揭开了研究原子结构的序幕构的序幕2原子的核式结构模型原子的核式结构模型在原子中心有一个很小的核叫原子核，原子全部的正电在原子中心有一个很小的核叫原子核，原子全部的正电荷和几乎全部质量都集中在荷和几乎全部质量都集中在_上，带负电的电子上，带负电的电子在核外空间绕核高速旋转在核外空间绕核高速旋转

5、汤姆生汤姆生原子核原子核6四、氢原子光谱四、氢原子光谱1光谱：用光栅或棱镜可以把光按波长展开，获得光光谱：用光栅或棱镜可以把光按波长展开，获得光的的_和和_的记录，即光谱的记录，即光谱2线状谱：光谱是一条条的线状谱：光谱是一条条的_3连续谱：光谱看起来不是一条条分立的谱线，而是连续谱：光谱看起来不是一条条分立的谱线，而是连在一起的连在一起的_. 4特征谱线：不同原子的亮线位置特征谱线：不同原子的亮线位置_，说明不同的，说明不同的原子的发光频率是原子的发光频率是_的，因此这些亮线称为原子的，因此这些亮线称为原子的特征谱线的特征谱线5光谱分析：利用光谱分析：利用_来鉴别物质和确定物质的来鉴别物质和

6、确定物质的组成成分，这种方法称为光谱分析组成成分，这种方法称为光谱分析波长成分波长成分强度分布强度分布亮线亮线光带光带不同不同不一样不一样特征谱线特征谱线7五、玻尔理论、能级五、玻尔理论、能级1玻尔原子模型玻尔原子模型(1)轨道假设：原子中的电子在库仑引力的作用下，绕原轨道假设：原子中的电子在库仑引力的作用下，绕原子核做圆周运动，电子绕核运动的轨道是子核做圆周运动，电子绕核运动的轨道是_的的(2)定态假设：电子在不同的轨道上运动时，原子处于不定态假设：电子在不同的轨道上运动时，原子处于不同的状态，因而具有不同的能量，即原子的能量是同的状态，因而具有不同的能量，即原子的能量是_的这些不同的状态叫

7、定态在各个定态中，原的这些不同的状态叫定态在各个定态中，原子是子是_的，不向外辐射能量的，不向外辐射能量量子化量子化量子化量子化稳定稳定8(3)跃迁假设：原子从一个能量状态向另一个能量状态跃迁跃迁假设：原子从一个能量状态向另一个能量状态跃迁时要时要_或或_一定频率的光子，该光子的能量等于一定频率的光子，该光子的能量等于两个状态的两个状态的_，即，即h _.2能级：在玻尔理论中，原子的各个可能状态的能级：在玻尔理论中，原子的各个可能状态的_叫能级叫能级3基态与激发态：能量基态与激发态：能量_的状态叫基态；其他能量的状态叫基态；其他能量状态叫激发态状态叫激发态4量子数：现代物理学认为原子的可能状态

8、是不连续的，量子数：现代物理学认为原子的可能状态是不连续的，各状态的标号各状态的标号1,2,3叫做量子数，一般用叫做量子数，一般用n表示表示吸收吸收放出放出能量差能量差EmEn能量值能量值最低最低9【学法导引学法导引】一、用光电管研究光电效应一、用光电管研究光电效应1常见电路常见电路(如图所示如图所示)2两条线索两条线索(1)通过频率分析：光子频率高通过频率分析：光子频率高光子能量大光子能量大产生光产生光电子的最大初动能大电子的最大初动能大(2)通过光的强度分析：入射光强度大通过光的强度分析：入射光强度大光子数目多光子数目多产生的光电子多产生的光电子多光电流大光电流大103常见概念辨析常见概念

9、辨析【名师点睛名师点睛】 (1)光电子也是电子，光子的本质是光，光电子也是电子，光子的本质是光，注意两者的区别注意两者的区别(2)光电效应方程研究的对象是从金属表面逸出的光电子，光电效应方程研究的对象是从金属表面逸出的光电子，其列式依据为能量的转化和守恒定律其列式依据为能量的转化和守恒定律11例例1.(2010年高考浙江理综卷年高考浙江理综卷)在光电效应实验中，飞飞同在光电效应实验中，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压之间的关系曲线(甲光、乙光、丙光甲光、乙光、丙光)，如图所示则可，如图所示则可判断出判断

10、出()A甲光的频率大于乙光的频率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的截止频率乙光对应的截止频率大于丙光的截止频率D甲光对应的光电子最大初动能大于丙光的光甲光对应的光电子最大初动能大于丙光的光电子最大初动能电子最大初动能12解析：解析：选选B.由题图可知，甲、乙两光对应的反向截止电压由题图可知，甲、乙两光对应的反向截止电压均为均为Uc2，由爱因斯坦光电效应方程，由爱因斯坦光电效应方程EkmhW逸逸及及eUc20Ekm可知甲、乙两光频率相同，且均小于丙光可知甲、乙两光频率相同，且均小于丙光频率，选项频率，选项A、C均错；甲光频率小

11、，则甲光对应光电子均错；甲光频率小，则甲光对应光电子最大初动能小于丙光的光电子最大初动能，选项最大初动能小于丙光的光电子最大初动能，选项D错误；错误；乙光频率小于丙光频率，故乙光的波长大于丙光的波长，乙光频率小于丙光频率，故乙光的波长大于丙光的波长，选项选项B正确正确13二、二、粒子散射实验与核式结构模型粒子散射实验与核式结构模型1卢瑟福的卢瑟福的粒子散射实验装置粒子散射实验装置(如图如图)142粒子散射实验的现象粒子散射实验的现象绝大多数绝大多数粒子穿过金箔后，基本上仍沿原来的方向前粒子穿过金箔后，基本上仍沿原来的方向前进，但少数进，但少数粒子发生了大角度偏转，极少数粒子发生了大角度偏转，极

12、少数粒子甚粒子甚至被撞了回来如图所示至被撞了回来如图所示153卢瑟福的原子核式结构模型卢瑟福的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，原子的所有在原子的中心有一个很小的核，叫原子核，原子的所有正电荷和几乎所有质量都集中在原子核里，带负电的电正电荷和几乎所有质量都集中在原子核里，带负电的电子在核外绕核旋转子在核外绕核旋转4建立核式结构模型的要点建立核式结构模型的要点(1)核外电子不会使核外电子不会使粒子的速度发生明显改变粒子的速度发生明显改变(2)汤姆生模型不能解释汤姆生模型不能解释粒子的大角度散射粒子的大角度散射(3)少数少数粒子发生了大角度偏转，甚至反弹回来，表明粒子发生了大角

13、度偏转，甚至反弹回来，表明这些这些粒子在原子中的某个地方受到了质量、电量均比它粒子在原子中的某个地方受到了质量、电量均比它本身大得多的物体的作用本身大得多的物体的作用5从从粒子散射实验的数据可估算出原子核半径的数量粒子散射实验的数据可估算出原子核半径的数量级为级为1015 m，而原子半径的数量级为，而原子半径的数量级为1010 m.16【名师点睛名师点睛】绝大多数绝大多数粒子在穿过厚厚的金原子层而粒子在穿过厚厚的金原子层而运动方向没有明显变化，说明原子中绝大部分是空的原运动方向没有明显变化，说明原子中绝大部分是空的原子的质量、电量都集中在体积很小的核上子的质量、电量都集中在体积很小的核上例例2

14、.关于原子结构和原子核，下列说法中正确的是关于原子结构和原子核，下列说法中正确的是()A利用利用粒子散射实验可以估算原子核的半径粒子散射实验可以估算原子核的半径B利用利用粒子散射实验可以估算核外电子的运动半径粒子散射实验可以估算核外电子的运动半径C原子的核式结构模型很好地解释了氢原子光谱的实验原子的核式结构模型很好地解释了氢原子光谱的实验D处于激发态的氢原子放出光子后，核外电子运动的动处于激发态的氢原子放出光子后，核外电子运动的动能将增大能将增大17解析：解析：选选AD.核外电子对粒子几乎没有什么阻挡作用，故核外电子对粒子几乎没有什么阻挡作用，故无法估算核外电子的运动半径，选项无法估算核外电子

15、的运动半径，选项B错误；玻尔的氢原错误；玻尔的氢原子模型很好地解释了氢原子光谱的实验，选项子模型很好地解释了氢原子光谱的实验，选项C错误错误182氢原子的能级图氢原子的能级图(如图所示如图所示)(1)能级图中的横线表示氢原子可能的能量状态能级图中的横线表示氢原子可能的能量状态定定态态(2)横线左端的数字横线左端的数字“1,2,3”表示量子数，右端的数字表示量子数，右端的数字“13.6，3.40”表示氢原子的能级表示氢原子的能级(3)相邻横线间的距离，表示相邻的能级差，量子数越大，相邻横线间的距离，表示相邻的能级差，量子数越大，相邻的能级差越小相邻的能级差越小19(4)带箭头的竖线表示原子由较高

16、能级向较低能级跃迁，带箭头的竖线表示原子由较高能级向较低能级跃迁，原子跃迁条件为：原子跃迁条件为：hEmEn.20例例3.在研究原子物理时，科学家经常借用宏观模型进在研究原子物理时，科学家经常借用宏观模型进行模拟在玻尔原子模型中，完全可用卫星绕行星运动来模拟行模拟在玻尔原子模型中，完全可用卫星绕行星运动来模拟研究电子绕原子核的运动当然这时的向心力不是粒子间的万研究电子绕原子核的运动当然这时的向心力不是粒子间的万有引力有引力(可忽略不计可忽略不计)，而是粒子间的静电力设氢原子中，电，而是粒子间的静电力设氢原子中，电子和原子核的带电荷量大小都是子和原子核的带电荷量大小都是e1.601019 C，电

17、子在第，电子在第1、2可能轨道运行时，其运动半径分别为可能轨道运行时，其运动半径分别为r10.531010 m，r24r1，据此求：，据此求：(1)电子分别在第一、二可能轨道运行时的动能电子分别在第一、二可能轨道运行时的动能(以以eV为单位为单位)(2)当电子从第一可能轨道跃迁到第二可能轨道时当电子从第一可能轨道跃迁到第二可能轨道时,原子还需吸收原子还需吸收10.2 eV的光子，那么电子的电势能增加了多少？的光子，那么电子的电势能增加了多少？(静电力常量静电力常量k9.0109 Nm2/C2)21【思路点拨】【思路点拨】解答本题时应注意以下两点：解答本题时应注意以下两点：(1)电子绕原子核的运

18、动，可以认为是静电力提供向心力，因电子绕原子核的运动，可以认为是静电力提供向心力，因此可以用圆周运动规律解题此可以用圆周运动规律解题(2)当原子能级跃迁时，能量发生转化，满足能量转化守恒定当原子能级跃迁时，能量发生转化，满足能量转化守恒定律律22【答案】【答案】(1)13.6 eV3.4 eV(2)20.4 eV23【模拟练习模拟练习】1用某种频率的紫外线分别照射铯、锌、铂三种金属，从用某种频率的紫外线分别照射铯、锌、铂三种金属，从铯中发射出的光电子的最大初动能是铯中发射出的光电子的最大初动能是2.9 eV，从锌中发射出，从锌中发射出的光电子的最大初动能是的光电子的最大初动能是1.4 eV，铂没有光电子射出，则对，铂没有光电子射出，则对这三种金属逸出功大小的判断，下列结论正确的是这三种金属逸出功大小的判断，下列结论正确的是(C)A铯的逸出功最大，铂的逸出功最小铯的逸出功最大，铂的逸出功最小B锌的逸出功最大，铂的逸出功最小锌的逸出功最大，铂的逸出功最小C铂的逸出功最大，铯的逸出功最小铂的逸出功最大，铯的逸出功最小D铂的逸出功最大，锌的逸出功最小铂的逸出功最大，锌的逸出功最小242氢原子的能级图如下图所示，欲使一处于基态的原子释放出氢原子的能级图如下图所示，欲使一处于基态的原子释放出一个电