理知識析考點課時提能練考綱變化：本章內容是模塊3－5

中的部分內容，考綱要求由原來的“選考內容”調至“必考內容”．考情總結：作為“選考內容”時，對原子和原子核的考查，以基礎為主，難度不大，主要以選擇題的形式出現．命題預測：調到“必考內容”以后，預計命題的熱點不變，仍然集中在光電效應、氫原子能級結構、半衰期、核反應方程及核能的計算等方面，考查題型仍然是選擇題．第

1

節 光電效應

氫原子光譜不能發生光電效應頻率增大正比2．光子說愛因斯坦提出：空間傳播的光不是連續的，而是一份一份的，每一份稱為一個光子，光子具有的能量與光的頻率成正比，即：ε＝hν

，其中h＝6.63×10－34

J·s.3．光電效應方程表達式：hν＝Ek＋W0

或Ek＝hν－W0.物理意義：金屬中的電子吸收一個光子獲得的能量是hν，這些能量的一0

k部分用來克服金屬的逸出功W

，剩下的表現為逸出后電子的最大初動能E

＝12mv2.大角度偏轉2．原子的核式結構模型在原子中心有一個很小的核，原子全部的正電荷和幾乎全部質量都集中在核里，帶負電的電子在核外空間繞核旋轉．氫原子光譜和玻爾理論1λ其波長公式＝R

1 1

2

n

7

－12－

2

(n＝3,4,5，…)，R

是里德伯常量，R＝1.10×10

m

，n為量子數．知識點31．光譜(1)光譜：用光柵或棱鏡可以把光按波長展開，獲得光的波長(頻率)和強度分布的記錄，即光譜．光譜分類：有些光譜是一條條的亮線，這樣的光譜叫做線狀譜．有的光譜是連在一起的光帶，這樣的光譜叫做連續譜．氫原子光譜的實驗規律：巴耳末線系是氫原子光譜在可見光區的譜線，2．玻爾理論(1)定態：原子只能處于一系列不連續的能量狀態中，在這些能量狀態中原子是穩定的，電子雖然繞核運動，但并不向外輻射能量．躍遷：原子從一種定態躍遷到另一種定態時，它輻射或吸收一定頻率的光子，光子的能量由這兩個定態的能量差決定，即hν＝Em－En

(h

是普朗克常量，h＝6.63×10－34

J·s)．軌道：原子的不同能量狀態跟電子在不同的圓周軌道繞核運動相對應．原子的定態是不連續的，因此電子的可能軌道也是不連續的．3.氫原子的能級、能級公式(1)氫原子的能級圖能級圖如圖12-1-2

所示．氫原子的能級公式E

＝

1

E

(n＝1,2,3，…)，其中

E

為基態能量，其數值為

E

＝－13.6

eV.n

n2

1

1

1氫原子的半徑公式rn＝n2r1

(n＝1,2,3，…)，其中r1

為基態半徑，又稱玻爾半徑，其數值為r1＝0.53×10－10

m.2．[對α

粒子散射實驗的考查]從α

粒子散射實驗結果出發推出的結論有：①金原子內部大部分都是空的；②金原子是一個球體；③湯姆孫的原子模型不符合原子結構的實際情況；④原子核的半徑約是

10－15m，其中正確的是(

)【導學號：92492400】A．①②③C．①②④B．①③④D．①②③④B

[α

粒子散射實驗的結果表明，原子是由原子核和核外電子構成的，原子核體積很小，質量大，原子的質量主要集中在原子核上，原子核外有一個非常大的空間，核外電子圍繞原子核做高速運動，則從α

粒子散射實驗結果出發推出的結論有金原子內部大部分都是空的，湯姆孫的原子模型不符合原子結構的實際情況，原子核的半徑約是10－15m，不能說明金原子是球體，B

正確．]Ek

與C

無關Ek

與λ

成反比Ek

與t

成正比Ek

與ν

成線性關系AD

[由Ek＝hν－W0

知，Ek

與照射光的強度及照射時間無關，與ν

成線性hc0

k關系，A、D

正確，C

錯誤；由

Ek＝

λ

－W

可知，E

與

λ

不成反比，B

錯誤．]A．1.51

eVB．3.4

eVC．10.2

eVD．10.3

eVC

[入射光子的能量只有等于原子所處能級與某一較高能級的差值時，入射光的光子才能被吸收，原子才能被激發，選C.]對光電效應的理解1.與光電效應有關的五組概念對比(1)光子與光電子：光子指光在空間傳播時的每一份能量，光子不帶電；光電子是金屬表面受到光照射時發射出來的電子，其本質是電子．光子是光電效應的因，光電子是果．光電子的動能與光電子的最大初動能：光照射到金屬表面時，電子吸收光子的全部能量，可能向各個方向運動，需克服原子核和其他原子的阻礙而損失一部分能量，剩余部分為光電子的初動能；只有金屬表面的電子直接向外飛出時，只需克服原子核的引力做功的情況，才具有最大初動能．光電流和飽和光電流：金屬板飛出的光電子到達陽極，回路中便產生光電流，隨著所加正向電壓的增大，光電流趨于一個飽和值，這個飽和值是飽和光電流，在一定的光照條件下，飽和光電流與所加電壓大小無關．入射光強度與光子能量：入射光強度指單位時間內照射到金屬表面單位面積上的總能量．光的強度與飽和光電流：飽和光電流與入射光強度成正比的規律是對頻率相同的光照射金屬產生光電效應而言的，對于不同頻率的光，由于每個光子的能量不同，飽和光電流與入射光強度之間沒有簡單的正比關系．[題組通關]1．(多選)在光電效應實驗中，用頻率為ν

的光照射光電管陰極，發生了光電效應，下列說法正確的是(

)增大入射光的強度，光電流增大減小入射光的強度，光電效應現象不會消失改用頻率小于ν

的光照射，一定不發生光電效應改用頻率大于ν

的光照射，光電子的最大初動能變大ABD

[增大入射光強度，單位時間內照射到單位面積的光電子數增加，則光電流將增大，故選項A

正確；光電效應是否發生取決于照射光的頻率，而與照射強度無關，故選項B

正確；用頻率為ν

的光照射光電管陰極，發生光電效應，用頻率較小的光照射時，若光的頻率仍大于極限頻率，則仍會發生光電效1應，選項C

錯誤；根據hν－W

逸＝2mv2

可知，增加照射光頻率，光電子的最大初動能也增大，故選項D

正確．]2．(多選)在探究光電效應現象時，某小組的同學分別用波長為

λ、2λ

的單色光照射某金屬，逸出的光電子最大速度之比為

2∶1，普朗克常量用

h

表示，光在真空中的速度用

c

表示．則(

)【導學號：92492401】A．光電子的最大初動能之比為2∶1B．該金屬的截止頻率為c3λcC．該金屬的截止頻率為λ5D．用波長為2λ

的單色光照射該金屬時能發生光電效應BD

[由于兩種單色光照射下，逸出的光電子的最大速度之比為2∶1，由k12E

＝

m2kv

可知，光電子的最大初動能之比為

4∶1，A

錯誤；又由

hν＝W＋E

知，ch

＝W2＋

mv

，1

c121

2

1

2

cλ

2

2λ

2

3λh

＝W＋

mv

，又

v

＝2v

，解得

W＝h

，則該金屬的截止頻

c率為3λ，B

正確，C

錯誤；光的波長小于或等于3λ

時才能發生光電效應，D

正確．]兩點提醒能否發生光電效應取決于入射光的頻率而不是入射光的強度．光電子的最大初動能隨入射光子頻率的增大而增大，但二者不是正比關系．愛因斯坦的光電效應方程及應用愛因斯坦光電效應方程Ek＝hν－W0.光電子的最大初動能Ek可以利用光電管用實驗的方法測得，即Ek＝eUc，其中Uc

是遏止電壓．光電效應方程中的W0

為逸出功，它與極限頻率νc

的關系是W0＝hνc.[多維探究]●考向1

光電效應方程的應用1．(2017·撫州模擬)人們發現光電效應具有瞬時性和對各種金屬都存在極限頻率的規律．請問誰提出了何種學說很好地解釋了上述規律？已知鋅的逸出功為3.34

eV，用某單色紫外線照射鋅板時，逸出光電子的最大速度為106

m/s，求該紫外線的波長λ.(電子質量Me＝9.11×10－31

kg，普朗克常量h＝6.63×10－34

J·s,1

eV＝1.60×10－19

J)【解析】

愛因斯坦提出的光子說很好地解釋了光電效應現象．由愛因斯坦光電效應方程：Ek＝hν－W0

①光速、波長、頻率之間關系：c＝λν

②聯立①②得紫外線的波長為λ＝

hc

012W

＋

mv2m＝6.63×10－34×3×10813.34×1.6×10

＋2×9.11×10

×10－19

－31

12m≈2.009×10－7

m【答案】

愛因斯坦的光子說很好地解釋了光電效應

2．009×10－7

m該金屬的逸出功等于E該金屬的逸出功等于hν0入射光的頻率為2ν0

時，產生的光電子的最大初動能為Eν0

ED．入射光的頻率為2

時，產生的光電子的最大初動能為2ABC

[由愛因斯坦的光電效應方程：Ek＝hν－W0，對應圖線可得，該金屬的逸出功W0＝E＝hν0，A、B

均正確；若入射光的頻率為2ν0，則產生的光電子k

0

0

0ν0的最大初動能E

＝2hν

－W

＝hν

＝E，故C

正確；入射光的頻率為2

時，該金屬不發生光電效應，D

錯誤．]3．研究光電效應規律的實驗裝置如圖12-1-6

所示，用頻率為ν

的光照射光電管陰極K

時，有光電子產生．由于光電管K、A

間加的是反向電壓，光電子從陰極K

發射后將向陽極A

做減速運動．光電流i

由圖中電流計G

測出，反向電壓U

由電壓表V

測出．當電流計的示數恰好為零時，電壓表的示數稱為反向截止電壓UC，在下列表示光電效應實驗規律的圖象中，錯誤的是()B

[由光電效應規律可知，光電流的強度與光強成正比，光射到金屬上時，光電子的發射是瞬時的，不需要時間積累，故A、D

圖象正確；從金屬中打出的光電子，在反向電壓作用下做減速運動，隨著反向電壓的增大，到達陽極的光電子數減少，故C

圖象正確；由光電效應方程可知：hν＝hν0＋Ekm，而eUC＝Ekm，所以有hν＝hν0＋eUC，由此可知，B

圖象錯誤．]光電效應問題中的五個決定關系逸出功W0

一定時，入射光的頻率決定著能否產生光電效應以及光電子的最大初動能．入射光的頻率一定時，入射光的強度決定著單位時間內發射出來的光電子數．愛因斯坦光電效應方程：Ek＝hν－W0.最大初動能與遏止電壓的關系：Ek＝eUc.0

cc5．逸出功與極限頻率、極限波長的關系：W

＝hν

＝

c

.hλ氫原子能級和能級躍遷1.兩類能級躍遷(1)自發躍遷：高能級→低能級，釋放能量，發出光子．光子的頻率ν＝

hhΔE＝E高－E低.(2)受激躍遷：低能級→高能級，吸收能量．①光照(吸收光子)：光子的能量必須恰等于能級差hν＝ΔE.②碰撞、加熱等：只要入射粒子能量大于或等于能級差即可，E

外≥ΔE.③大于電離能的光子被吸收，將原子電離．2．電離電離態與電離能電離態：n＝∞，E＝0基態→電離態：E

吸＝0－(－13.6

eV)＝13.6

eV

電離能．n＝2→電離態：E

吸＝0－E2＝3.4

eV如吸收能量足夠大，克服電離能后，獲得自由的電子還攜帶動能．3．譜線條數的確定方法(1)一個氫原子躍遷發出可能的光譜線條數最多為(n－1)．

(2)一群氫原子躍遷發出可能的光譜線條數的兩種求解方法．①用數學中的組合知識求解：N＝C2n＝n(n－1)2.②利用能級圖求解：在氫原子能級圖中將氫原子躍遷的各種可能情況一一畫出，然后相加．[題組通關]1．(多選)氫原子光譜在可見光部分只有四條譜線，它們分別是從

n

為

3、4、5、6的能級直接向

n＝2

能級躍遷時產生的．四條譜線中，一條紅色、一條藍色、兩條紫色，則下列說法正確的是(

)紅色光譜是氫原子從n＝3

能級向n＝2

能級躍遷時產生的藍色光譜是氫原子從n＝6

能級或n＝5

能級直接向n＝2

能級躍遷時產生的若氫原子從n＝6

能級直接向n＝1

能級躍遷，則能夠產生紅外線若氫原子從n＝6

能級直接向n＝3

能級躍遷時輻射的光子不能使某金屬發生光電效應，則氫原子從n＝6

能級直接向n＝2

能級躍遷時輻射的光子將可能使該金屬發生光電效應AD

[從n

為3、4、5、6

的能級直接向n＝2

能級躍遷時，從n＝3

躍遷到n＝2

能級輻射的光子頻率最小，波長最大，可知為紅色光譜，A

正確；藍光光子頻率大于紅光光子頻率，小于紫光光子頻率，可知是從n＝4

躍遷到n＝2

能級輻射的光子，B