2019届高考物理二轮复习专题五近代物理初步必背要点学案20190118279.docx
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1、1近代物理初步必背要点物理学简史概要1、普朗克通过对黑体辐射的研究提出了能量量子化的观点,从而成为量子力学的奠基人。2、光电效应和康普顿效应证明了光具有粒子性,康普顿效应证明了光不仅具有能量还具有动量。3、德布罗意提出了物质波的猜想,电子衍射实验证明了其猜想。4、波恩提出了概率波的观点。5、汤姆孙发现电子并提出了原子的枣糕模型。6、密立根通过油滴实验测出了电子的电荷量并证明了电荷是量子化的。7、卢瑟福通过 粒子散射实验,提出了原子的核式结构模型。8、贝克勒尔发现了天然放射现象说明原子核具有复杂结构。9、伦琴发现了 x 射线。10、卢瑟福用 粒子轰击氮原子核发现了质子: N He O H 并预言
2、了中子的存147 42 178 1在。11、约里奥居里夫妇发现放射性同位素,同时发现正电子Al He P n2713 42 3015 10P Si e。3015 3014 0 112、查德威克发现中子: He Be C n42 94 126 101、光电效应1、赫兹最早发现光电效应现象。2、定义:照射到金属表面的光能使金属中的电子从表面逸出的现象。逸出的电子叫光电子。3、五个概念:逸出功( 0W):由金属板决定(对于同一金属板逸出功是定值)2最大初动能: 0WhvEkm(由频率决定)截止频率: Vc0由金属板决定截止的是电流。也称为极限频率。遏制电压: 0hvEeUkmc得: eWvhUc0由
3、频率决定光强(I): AtNI光强越强光电子数量越多。4、四条规律:光电子的能量由入射光的频率决定与入射光的强度无关。每种金属都有一个极限频率当入射光的频率大于等于截止频率才会发生光电效应。当入射光的频率大于极限频率时,入射光的强度决定光电子的数目决定饱和光电流的大小。光电效应是瞬时的。5、四类图象图象名称 图线形状 由图线直接(间接)得到的物理量最大初动能 Ek与入射光频率 的关系图线极限频率:图线与 轴交点的横坐标 c逸出功:图线与 Ek轴交点的纵坐标的值 W0| E| E普朗克常量:图线的斜率 k h颜色相同、强度不同的光,光电流与电压的关系遏止电压 Uc:图线与横轴的交点饱和光电流 I
4、m:电流的最大值最大初动能: Ekm eUc颜色不同时,光电流与电压的关遏止电压 Uc1、 Uc23系 饱和光电流最大初动能 Ek1 eUc1, Ek2 eUc2遏止电压 Uc与入射光频率 的关系图线截止频率 c:图线与横轴的交点遏止电压 Uc:随入射光频率的增大而增大普朗克常量 h:等于图线的斜率与电子电量的乘积,即 h ke。(注:此时两极之间接反向电压)【例题】1、在光电效应试验中,分别用频率为 a、 b的单色光 a、 b 照射到同种金属上,测得相应的遏止电压分别为 Ua和 Ub光电子的最大初动能分别为 Eka和 Ekb。 h 为普朗克常量。下列说法正确是A若 a b,则一定有 Ua U
5、bB若 a b,则一定有 Eka KkbC若 Ua Ub,则一定有 Eka EkbD若 a b,则一定有 h a Eka h b Ekb答案: BC2、现用某一光电管进行光电效应实验,当用某一频率的光入射时,有光电流产生。下列说法正确的是A保持入射光的频率不变,入射光的光强变大,饱和光电流变大B入射光的频率变高,饱和光电流变大C入射光的频率变高,光电子的最大初动能变大D保持入射光的光强不变,不断减小入射光的频率,始终有光电流产生E遏止电压的大小与入射光的频率有关,与入射光的光强无关答案:ACE3、如图所示是用光照射某种金属时逸出的光电子的最大初动能随入射光频率的变化图4线(直线与横轴的交点坐标
6、为 4.27,与纵轴交点坐标为 0.5)。由图可知(AC)A该金属的截止频率为 4.271014 HzB该金属的截止频率为 5.51014 HzC该图线的斜率表示普朗克常量D该金属的逸出功为 0.5 eV4、在某次光电效应实验中,得到的遏止电压 Uc与入射光的频率 的关系如图所示。若该直线的斜率和截距分别为 k 和 b,电子电荷量的绝对值为 e,则普朗克常量可表示为_,所用材料的逸出功可表示为_。解析 根据爱因斯坦光电效应方程有 Ekm h W0,又因为Ekm eUc,得到 Uc ,所以he W0e k, h ek; b, W0 eb。he W0e答案 ek eb5、在光电效应实验中,飞飞同学
7、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电子最大初动能解析 由于是同一光电管,因而不论对哪种光,极限频率和金属的逸出功相同,对于甲、乙两种光,反向遏止电压相同,因而频率相同,A 错误;丙光对应的反向遏止电压较大,因而丙光的频率较高,波长较短,对应的光电子的最大初动能较大,故 C、D 均错,B正确。5答案 B三、原子模型1、1 897 年 , 汤 姆 生 通 过 对 阴 极 射 线 的 分 析 研 究
8、发 现 了 电 子 , 由 此 认 识 到 原 子 也 应 该 具有 内 部 结 构 , 而 不 是 不 可 分 的 , 并 且 他 提 出 了 原 子 的 枣 糕 模 型 。2、 1909 年 , 卢 瑟 福 和 他 的 同 事 以 粒 子 轰 击 重 金 属 箔 , 即 粒 子 的 散 射 实 验 来 检 验汤 姆 孙 的 原 子 模 型 时 提 出 了 新 的 原 子 模 型 -核 式 结 构 模 型 。( 1) 粒 子 的 散 射 实 验 的 现 象绝 大 多 数 粒 子 穿 过 金 箔 后 仍 沿 原 来 的 方 向 前 进 , 但 有 少 数 发 生 偏 转 , 并 且 有 极少
9、数 偏 转 角 超 过 了 90, 有 的 甚 至 被 弹 回 , 偏 转 几 乎 达 到 180。(2)核 式 结 构 模 型 的 学 说 内 容在 原 子 的 中 心 有 一 个 很 小 的 核 , 叫 原 子 核 , 原 子 的 全 部 正 电 荷 和 几 乎 全 部 质 量 都 集中 在 原 子 核 里 , 带 负 电 的 电 子 在 核 外 的 空 间 里 软 核 旋 转 。( 3) 核 式 结 论 模 型 的 局 限 性通 过 实 验 建 立 起 来 的 卢 瑟 福 原 子 模 型 无 疑 是 正 确 的 , 但 它 与 经 典 论 发 生 了 严 重 的 分歧 。 电 子 与 核
10、 运 动 会 产 生 与 轨 道 旋 转 频 率 相 同 的 电 磁 辐 射 , 运 动 不 停 , 辐 射 不 止 , 原 子能 量 单 调 减 少 , 轨 道 半 径 缩 短 , 旋 转 频 率 加 快 。 由 此 可 得 两 点 结 论 电 子 最 终 将 落 入 核 内 , 这 表 明 原 子 是 一 个 不 稳 定 的 系 统 ; 电 子 落 入 核 内 辐 射 频 率 连 续 变 化 的 电 磁 波 。 原 子 是 一 个 不 稳 定 的 系 统 显 然 与 事 实不 符 , 实 验 所 得 原 子 光 谱 又 为 波 长 不 连 续 分 布 的 离 散 光 谱 。 如 此 尖 锐
11、 的 矛 盾 , 揭 示 着 原子 的 运 动 不 服 从 经 典 理 论 所 表 述 的 规 律 。3、 为 解 释 原 子 的 稳 定 性 和 原 子 光 谱 的 离 经 叛 道 的 离 散 性 , 玻 尔 于 1913 年 以 氢 原子 为 研 究 对 象 提 出 了 他 的 原 子 理 论 , 虽 然 这 是 一 个 过 渡 性 的 理 论 , 但 为 建 立 近 代 量 子 理论 迈 出 了 意 义 重 大 的 一 步 。( 1) 玻 尔 理 论 的 内 容 : 原 子 只 能 处 于 一 条 列 不 连 续 的 能 量 状 态 中 , 在 这 些 状 态 中 原 子 是 稳 定 的
12、 , 电 子 虽做 加 速 运 动 , 但 并 不 向 外 辐 射 能 量 , 这 些 状 态 叫 定 态 。 原 子 从 一 种 定 态 ( 设 能 量 为 Em) 跃 迁 到 另 一 种 定 态 ( 设 能 量 为 En) 时 ,它 辐 射或 吸 收 一 定 频 率 的 光 子 , 光 子 的 能 量 由 这 种 定 态 的 能 量 差 决 定 , 即)(nhv 氢 原 子 中 电 子 轨 道 是 量 子 化 的 每 一 可 取 的 轨 道 对 应 一 个 能 级 。6(2)巴 耳 末 公 式研 究 原 子 的 结 构 及 其 规 律 的 一 条 重 要 途 径 就 是 对 光 谱 的 研
13、 究 。 19 世 纪 末 , 许 多科 学 家 对 原 子 光 谱 已 经 做 了 大 量 的 实 验 工 作 。 第 一 个 发 现 氢 原 子 线 光 谱 可 组 成 线 系 的 是瑞 士 的 中 学 教 师 巴 耳 末 , 他 于 1885 年 发 现 氢 原 子 的 线 光 谱 在 可 见 光 部 分 的 谱 线 , 可归 纳 为 如 下 的 经 验 公 式 2nR, n=3, 4, 5, 式 中 的 为 波 长 , R 是 一 个 常 数 , 叫 做 里 德 伯 恒 量 , 实 验 测 得 R 的 值 为1.096776107 m。 上 面 的 公 式 叫 做 巴 耳 末 公 式
14、。 当 n=3, 4, 5, 6 时 , 用 该 式 计 算出 来 的 四 条 光 谱 线 的 波 长 跟 从 实 验 测 得 的 四 条 谱 线 的 波 长 符 合 得 很 好 。 氢 光 谱 的 这 一 系列 谱 线 叫 做 巴 耳 末 系 。(3)能及图 n称为量子数, 1E代表基态, n代表激发态,值为:12E。原子向外辐射(吸收)光子的能量与发生跃迁的两个轨道有关。 )(nmEhv, cv。 一个氢原子跃迁发出可能的光谱线条数最多为 n1。一群氢原子跃迁发出可能的光谱线条数的两种求解方法: N C 。2nn(n 1)2 电子由高能级向低能级跃迁时,动能增加,势能减小,总能量减小。电子
15、由低能级向高能级跃迁时,动能减小,势能增大,总能量增大。 对于光子和原子作用而使原子发生跃迁时,入射光的能量要刚好等于两能级差,原子才能能吸收,对于实物粒子与原子作用使原子激发时,粒子能量大于或等于能级差都行。电离:由某一定态跃迁到无穷远处。【 例 题 1】 如图所示,为氢原子的能级图,现有大量处于 n3 激发态的氢原子向低能级跃迁。已知当氢原子从 n3 跃迁到 n2 的能级时,辐射光的波长为 656 nm 下列说法正确的7是A大量氢原子总共可辐射出三种不同频率的光有 2 种属于巴耳末系B氢原子由 n3 跃迁到 n2 产生的光频率最大C这些氢原子跃迁时辐射出光子能量的最大值为 10.2 eVD
16、氢原子由 n3 跃迁到 n1 产生的光照射逸出功为 6.34 eV 的金属铂能发生光电效应E氢原子由 n3 跃迁到 n1 产生的光波长最短F.使 n3 能级的氢原子电离至少要 1.51 eV 的能量G.若从 n2 能级跃迁到基态释放的光子能使某金属板发生光电效应,则从 n3 能级跃迁到 n2 能级释放的光子也一定能使该板发生光电效应H.在 3 种光子中,从 n3 能级跃迁到 n1 能级释放的光子康普顿效应最明显I.原子从 a 能级状态跃迁到 b 能级状态时发射波长为 1的光子,原子从 b 能级状态跃迁到 c 能级状态时吸收波长为 2的光子,已知 1 2,那么原子从 a 能级跃迁到 c 能级状态
17、时将要吸收波长为 的光子. 1 2 1 2J.氢原子从 n2 跃迁到 n1 的能级时,辐射光的波长大于 656 nmK.用波长为 325 nm 的光照射,可使氢原子从 n1 跃迁到 n2 的能级答案解析:A 巴尔末系属于可见光系也指从大于二能级跃迁至二能级的光从三能级跃迁只有一条属于巴尔末系 A 错B 由 n3 跃迁到 n2 能级差最小频率最小根据 cf可知频率越小波长越长 B 错 E 错C 从 n=3 跃迁到 n=1 的光子能量最大 evEhv12.093 C 错根据光电效应发生的条件可知 D 对 G 错F n3 能级的氢原子电离至少要 51.).(3 F 对H 频率越大粒子性越强康普顿效应
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