状元之路2016届高三物理一轮复习课件开卷速查第15章波粒二象性原子结构原子核1讲光电效应氢原子光谱

选修必考部分第十五章波粒二象性 原子结构 原子核特色一角提技能回扣教材抓基础第1讲

光电效应

原子结构

氢原子光谱题型分类学方法夯实基础厚积薄发回扣教材

抓基础知识梳理一、原子结构1．电子的发现□1

汤姆孙

发现了电子，电子的发现证明了原子是可分的．2．原子核式结构(1)

□2

卢瑟福通过α

粒子散射实验，提出了原子的核式结构，实验装置如图15－1－1所示．图15－1－1(2)

实验结果显示，绝大多数

α

粒子穿过金箔后仍□3

继续直线前进

，少数

α

粒子发生了□4较大的偏转

，只有极少数α

粒子偏转角超过90°甚至被□5(3)原子的核式结构模型：在原子中心有个很小的核，叫做□6

原子核，原子的全部正电荷和几乎全部□7

质量都集中在核里，带负电的电子在核外空间绕核转动．弹回．(4)原子直径的数量级约为□8量级约为10－15

m.m，原子核直径的数二、玻尔的氢原子理论1．能级：原子只能处于一系列□9不连续的能量状态中，具有确定能量的稳定状态称为□10

定态，也称为能级，原子处于最低能级的状态叫做□11

基态

，其他的状态叫做□12

激发态．10－102．跃迁：当原子从某一能级(设能量为Em)跃迁到另一能级(设能量为En)时，会辐射或吸收一定频率的光子，光子的能量为

E＝|Em－En|＝hν(h

叫做普朗克常量，h＝6.63×10—34J·s)．3．轨道：原子的不同能量状态对应于电子的不同运行轨道，由于原子的能量状态是不连续的，因此电子的轨道也是□13

不连续的

，即电子不能在任意半径的轨道上运动．4．局限性：虽然它能很好地解释氢原子光谱，但与其他原子的光谱不符合．原因在于它一方面引入了量子假设，另一方面又应用了经典理论计算电子轨道半径和能量，因此，玻尔理论在解释复杂的微观现象时遇到困难是必然的．三、氢原子光谱1．氢原子的能级公式En＝□14(其中基态能量E1＝－13.6eV)n2．电子的半径公式211r

＝n

r

(其中r

＝0.53—10×10

m)．(n＝1、2、3…)E1n23．特征谱线不同原子的亮线位置□15

不同，说明不同的原子的发光频率是□16

不一样

的，因此这些亮线称为原子的特征谱线．4．光谱分析利用□17

原子特征谱线

来鉴别物质和确定物质的组成成分，这种方法称为光谱分析．四、光电效应定义在光的照射下从物体发射出□18

电子

的现象(发射出的电子称为光电子)．产生条件入射光的频率□19

大于

极限频率．3．光电效应规律每种金属都有一个极限频率，入射光的□20

频率必须大于这个极限频率才能产生光电效应．光电子的最大初动能与入射光的□21

强度

无关，只随入射光频率的增大而增大．光电效应的发生几乎是瞬时的，一般不超过10－9

s.(4)当入射光的频率大于极限频率时，□22

光电流的强度与入射光的强度成正比．五、光电效应方程1．基本物理量(1)光子的能量，ε＝hν

其中h＝6.63×10－34克常量)．J·s(称为普朗(2)逸出功：使电子脱离某种金属所做功的□23

最小值．(3)最大初动能．发生光电效应时，金属□24

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动能的□25最大值．2．光电效应方程爱因斯坦光电效应方程是根据□26

能量守恒定律推导出来的，描述的是光电子的最大初动能Ek

跟入射光子的能量hν和逸出功

W之间的关系：Ek＝□27

hν－W

.六、波粒二象性1．光电效应说明光具有粒子性，同时光还具有波动性，即光具有□282．大量光子运动的规律表现出光的□29波动性，单个光子的运动表现出光的□30波粒二象性．粒子性．3．光的波长越长，波动性越明显，越容易看到光的干涉和衍射现象．光波的频率越高，粒子性越明显，穿透本领越强．卢瑟福的α

粒子散射实验装置卢瑟福发现质子的实验装置

C．汤姆生发现电子的实验装置

D．查德威克发现中子的实验装置答案：A卢瑟福通过对

α

粒子散射实验结果的分析，提出(

)原子的核式结构模型

B．原子核内有中子存在

C．电子是原子的组成部分D．原子核是由质子和中子构成的解析：卢瑟福通过对

α

粒子散射实验结果的分析否定了汤姆生“枣糕”式原子结构模型，提出了原子的核式结构模型，故A

正确；原子核内有中子存在是通过核反应发现的，故B

错；电子是原子的组成部分，是通过汤姆生发现电子而发现的，故C

错；原子核是由质子和中子构成的，是通过核反应发现的，故D

错．答案：A考点二

玻尔理论、氢原子光谱3．若用E1

表示氢原子基态时能量的绝对值，对于第nE1能级的能量为En＝n2，则在下列各能量值中，哪个可能是氢原子从激发态向基态跃迁时辐射出的能量(

)43A.E1

B.

E4

17C.8E1答案：BE1D.164．(多选题)有关氢原子光谱的说法正确的是(A．氢原子的发射光谱是连续谱)氢原子光谱说明氢原子只发出特定频率的光氢原子光谱说明氢原子能级是分立的氢原子光谱线的频率与氢原子能级的能量差无关答案：BC考点三

光电效应5．(多选题)光电效应实验中，下列表述正确的是(A．光照时间越长光电流越大B．入射光足够强就可以有光电流

C．遏止电压与入射光的频率有关D．入射光频率大于极限频率才能产生光电子)解析：本题考查光电效应规律，考查考生对光电效应规律的理解．光电流的大小与光照时间无关，A

项错误；如果入射光的频率小于金属的极限频率，入射光再强也不会发生光电效应，B

项错误；遏止电压Uc，满足eUc＝hν－hν0，从表达式可知，遏止电压与入射光的频率有关，C

项正确；只有当入射光的频率大于极限频率，才会有光电子逸出，D

项正确．答案：CD考点分类点点击破题型分类

学方法题型一原子跃迁与光谱线原子从低能级向高能级跃迁：吸收一定能量的光子，当一个光子的能量满足hν＝E

末－E

初时，才能被某一个原子吸收，使原子从低能级E

初向高能级E

末跃迁，而当光子能量hν

大于或小于E

末－E

初时都不能被原子吸收．原子从高能级向低能级跃迁，以光子的形式向外辐射能量，所辐射的光子能量恰等于发生跃迁时的两能级间的能量差．3．当光子能量大于或等于13.6

eV

时，也可以被氢原子吸收，使氢原子电离；当氢原子吸收的光子能量大于13.6eV，氢原子电离后，电子具有一定的初动能．一群氢原子处于量子数为n

的激发态时，可能辐射出的光谱线2nn(n－1)条数为

N＝

＝C2.4．原子还可吸收外来实物粒子(例如自由电子)的能量而被激发．由于实物粒子的动能可全部或部分地被原子吸收，所以只要入射粒子的能量大于或等于两能级的能量差值(E＝Em－En)，均可使原子发生能级跃迁．5．跃迁时电子动能、原子势能与原子能量的变化．当轨道半径减小时，库仑引力做正功，原子的电势能Ep减小，电子动能增大，原子能量减小．反之，轨道半径增大时，原子电势能增大，电子动能减小，原子能量增大．解析：(1)由N＝n(n－1)4×(4－1)2

2＝ ＝6

种．(2)氢原子由第4

能级向第3

能级跃迁时，能级差最小，辐射的光子波长最长．由

hν＝E

－E

，得：

c

E

－E

，4

3

hλ＝

4

3所以λ＝hcE4－E36.63×10－34×3×108＝[－0.85－(－1.51)]×1.6×10－19m＝1.88×10－6

m.答案：(1)6解析：设另一个波长可能是λ3，当λ1＞λ2＞λ3

时，氢原子在三hc

hc个相邻的能级之间发生跃迁，辐射光子的能量关系为hc

＝

，λ1

＋

λ2

λ33可得λ

＝λ

λ1

2λ1＋λ21

3

2

3

1

2，C

选项正确．当

λ

＞λ

＞λ

或

λ

＞λ

＞λ

时，同理1

3hc

hc

hcλ

λ

λ23可得

＋

＝ ，得

λ

＝λ1λ2λ

－λ1

2，D

选项正确．答案：CD教师备选1－1(2013·江苏卷)图15－1－4根据玻尔原子结构理论，氦离子(He＋)的能级图如图15－1－4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．解析：能级越小的电子，离原子核越近；从n＝4

的激发态跃4迁时，发射的谱线条数为C2＝6

条．答案：近

6题型二光电效应1.用光电管研究光电效应(1)常见电路图15－1－5(2)光电流与饱和电流①入射光强度：指单位时间内入射到金属表面单位面积上的能量，可以理解为频率一定时，光强越大，单位时间内照射金属表面的光子数越多．②光电流：指光电子在电路中形成的电流．光电流有最大值，未达到最大值以前，其大小和光强、电压都有关，达到最大值以后，光电流和光强度成正比．③饱和电流：指在一定频率与强度的光照射下的最大光电流，饱和电流不随电路中电压的增大而增大．(3)两条分析线索2．光电效应的图象描述图象描述极限频率：图线与ν

轴交点的横坐标的值νc逸出功：图线与Ek轴交点的纵坐标的值W0＝E普朗克常量：图线的斜率k＝h遏止电压：图线与U轴交点的横坐标的值Uc极限频率：满足hνc＝eUc解析：光电效应瞬时(不超过10－9

s)发生，与光强无关，A

错；能否发生光电效应，只决定于入射光的频率是否大于极限频率，与光强无关，D错；光电子的最大初动能只与入射光频率有关，入射光频率越大，最大初动能越大，B错；光电子数目多少与入射光强度有关，可理解为一个光子能打出一个电子，光强减弱，逸出的光电子数目减少，C

对．答案：C速的电场．逐渐增大U，光电流会逐渐减小；当光电流恰好减小到零时，所加反向电压

U

可能是下列的(其中

W

为逸出功，h

为普朗克常量，e

为电子电量)(

)图15－1－6A．U＝hνWe

－

eB．U＝2hνWe

－

eC．U＝2hν－W

D．U＝5hνW2e

－

e解析：设电子吸收n

个光子后发生光电效应，由光电效应方程可知Ek＝nhν－W，光电子在光电管中运动时，电场力对电子knhν

W做负功，由动能定理可知－eU＝0－E

，联立解得

U＝

e

－

e

，由于n

为大于1

的整数，故选项B

正确，选项A、C、D

错误．答案：B教师备选2－1

(2014·江苏卷