檢查重點(diǎn):光電效應(yīng)玻爾原子假設(shè)與能級(jí)躍遷規(guī)律半衰期愛(ài)因斯坦質(zhì)能方程及其計(jì)算物理學(xué)史（物理學(xué)家的貢獻(xiàn)）第17章光電效應(yīng)波粒二象性一、黑體輻射與能量子黑體輻射的實(shí)驗(yàn)規(guī)律its*rJX一般材料的物體，輻射的電磁波除與溫度有關(guān)外，還與材料的種類及 言a表面狀況有關(guān).黑體輻射電磁波的強(qiáng)度按波長(zhǎng)的分布只與黑體的溫度有關(guān).隨著溫度的升高，各種波長(zhǎng)的輻射強(qiáng)度都增加.隨著溫度的升高，輻射強(qiáng)度的極大值向波長(zhǎng)較短的方向移動(dòng).能量子定義：普朗克認(rèn)為，帶電微粒輻射或者吸收能量時(shí)，只能輻射或吸收某個(gè)最小能量值的整數(shù)倍.即能量的輻射或者吸收只能是一份一份的.這個(gè)不可再分的最小能量值￡叫做能量子.能量子的大小：￡=hv,其中v是電磁波的頻率，h稱為普朗克常量.h=6.63X10-34J?s.二、光電效應(yīng)光電效應(yīng)現(xiàn)象光電效應(yīng)：在光的照射下金屬中的電子從金屬表面逸出的現(xiàn)象，叫做光電效應(yīng)，發(fā)射出來(lái)的電子叫做光電子.光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)規(guī)律 ?每種金屬都有一個(gè)極限頻率.*——

I li 光子的最大初動(dòng)能與入射光的強(qiáng)度無(wú)關(guān)，只隨入射光的頻率增大而增大.光照射到金屬表面時(shí)，光電子的發(fā)射幾乎是瞬時(shí)的.光電流的強(qiáng)度與入射光的強(qiáng)度成正比.愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程光子說(shuō)：空間傳播的光的能量是不連續(xù)的，是一份一份的，每一份叫做一個(gè)光子.光子的能量為￡=hV，其中h是普朗克常量，其值為6.63X10-34J?s.光電效應(yīng)方程：Ek=hv-W0.其中hv%A射光的能量，當(dāng)為光電子的最大初動(dòng)能，W。是金屬的逸出功.遏止電壓與截止頻率⑴遏止電壓：使光電流減小到零的反向電壓U.截止頻率：能使某種金屬發(fā)生光電效應(yīng)的最小頻率叫做該種金屬的截止頻率(乂叫極限頻率).不同的金屬對(duì)應(yīng)著不同的極限頻率.逸出功：電子從金屬中逸出所需做功的最小值，叫做該金屬的卜逸出功. 刁 : 5由Ek-v圖象(如圖)可以得到的信息⑴極限頻率：圖線與v軸交點(diǎn)的橫坐標(biāo)v^.⑵逸出功：圖線與％軸交點(diǎn)的縱坐標(biāo)的絕對(duì)值E=W0.普朗克常量：圖線的斜率k=h.三、光的波粒二象性與物質(zhì)波光的波粒二象性光的干涉、衍射、偏振現(xiàn)象證明光具有波動(dòng)性.光電效應(yīng)和康普頓效應(yīng)說(shuō)明光具有粒子性.(3)光既具有波動(dòng)性，乂具有粒子性，稱為光的波粒二象性.光的散射：光在介質(zhì)中與物質(zhì)微粒相互作用，因而傳播方向發(fā)生改變的現(xiàn)象。康普頓效應(yīng)：在研究電子對(duì)X射線的散射時(shí)發(fā)現(xiàn)有些散射波的波長(zhǎng)比入射波的波長(zhǎng)略大，康普頓認(rèn)為這是因?yàn)楣庾硬粌H有能量，還有動(dòng)量；說(shuō)明了光具有粒子性。光子的動(dòng)量：由于光子的能量是hv，由相對(duì)論知E=mc2，因此m=吐，動(dòng)量C2hvhp=——二一oc人物質(zhì)波概率波光的干涉現(xiàn)象是大量光子的運(yùn)動(dòng)遵守波動(dòng)規(guī)律的表現(xiàn)，亮條紋是光子到達(dá)概率大的地方，暗條紋是光子到達(dá)概率小的地方，因此光波乂叫概率波.物質(zhì)波：也叫德布羅意波；任何一個(gè)運(yùn)動(dòng)的物體都有一種波與之對(duì)應(yīng)，其波長(zhǎng)人=攵；宏觀物體也存在波動(dòng)性，波長(zhǎng)很小。PP為運(yùn)動(dòng)物體的動(dòng)量，h為普朗克常量. 電子衍射實(shí)驗(yàn)說(shuō)明實(shí)物粒子具有波動(dòng)性第18章原子結(jié)構(gòu)一、原子結(jié)構(gòu)電子的發(fā)現(xiàn)：1897年，英國(guó)物理學(xué)家湯姆生研究陰極射線發(fā)現(xiàn)了電子，并提出了原子的棗糕式模型。原子的核式結(jié)構(gòu)\核｝a粒子散射實(shí)驗(yàn)的結(jié)果 …「絕大多數(shù)。粒子穿過(guò)金箔后，基本上仍沿原來(lái)的方向前進(jìn)，但少數(shù)。粒子發(fā)生了大角度偏轉(zhuǎn)，極少數(shù)。粒子的偏轉(zhuǎn)超過(guò)了90°，有的甚至被撞了回來(lái)，如圖所示.盧瑟福的原子核式結(jié)構(gòu)模型在原子的中心有一個(gè)很小的核，叫原子核，原子的所有正電荷和幾乎所有質(zhì)量都集中在原子核里，帶負(fù)電的電子在核外繞核旋轉(zhuǎn).光譜氫原子是最簡(jiǎn)單的原子，其光譜也最簡(jiǎn)單。1885年，巴耳末對(duì)當(dāng)時(shí)已知的，在可見(jiàn)光區(qū)的4條譜線作了分析，發(fā)現(xiàn)這些譜線的波長(zhǎng)可以用一個(gè)公式表示：1=R(土--1)n=3,4,5,…式中R叫做里德伯常量，這個(gè)公式成為巴爾末公人22n2式。三、玻爾理論定態(tài)：原子只能處于一系列不連續(xù)的能量狀態(tài)中，在這些能量狀態(tài)中原子是穩(wěn)定的，電子雖然繞核運(yùn)動(dòng)，但并不向外輻射能量.躍遷：原子從一種定態(tài)躍遷到另一種定態(tài)時(shí)，它輻射或吸收一定頻率的光子，光子的能量由這兩個(gè)定態(tài)的能量差決定，即hv=Em-En.(h是普朗克常量，h=6.63X10-34J?s)軌道：原子的不同能量狀態(tài)跟電子在不同的圓周軌道繞核運(yùn)動(dòng)相對(duì)應(yīng)?原子的定態(tài)是不連續(xù)的，因此電子的可能軌道也是不連續(xù)的.E/cV-0.54-0.S5-1.51-3.4fiR543-13.6氫原子的能級(jí)、能級(jí)公式E/cV-0.54-0.S5-1.51-3.4fiR543-13.6氫原子的能級(jí)圖(如圖所示)氫原子的能級(jí)和軌道半徑氫原子的能級(jí)公式：E=；E(n=1,2,3,…)，其中E為基態(tài)能量，其數(shù)值為nH21 1E1=-13.6eV.氫原子的半徑公式：「=「2七(「=1,2,3,…)，其中r1為基態(tài)半徑，乂稱玻爾半徑，其數(shù)值為'=0.53X10-10m.對(duì)原子躍遷條件的理解原子從低能級(jí)向高能級(jí)躍遷，吸收一定能量的光子.只有當(dāng)一個(gè)光子的能量滿足hv=E-E初時(shí)，才能被某一個(gè)原子吸收，使原子從低能級(jí)E初向高能級(jí)E躍遷，而當(dāng)光子能量hv大于或小于E末一E初時(shí)都不能被原子吸收.原子從高能級(jí)向低能級(jí)躍遷，以光子的形式向外輻射能量，所輻射的光子能量恰等于發(fā)生躍遷時(shí)的兩能級(jí)間的能量差.關(guān)于能級(jí)躍遷的說(shuō)明當(dāng)光子能量大于或等于13.6eV時(shí)，也可以被處于基態(tài)的氫原子吸收，使氫原子電離；當(dāng)處于基態(tài)的氫原子吸收的光子能量大于13.6eV，氫原子電離后，電子具有一定的初動(dòng)能.當(dāng)軌道半徑減小時(shí)，庫(kù)侖引力做正功，原子的電勢(shì)能減小，電子動(dòng)能增大，原子能量減小.反之，軌道半徑增大時(shí)，原子電勢(shì)能增大，電子動(dòng)能減小，原子能量增大.一個(gè)原子和一群原子的區(qū)別：一個(gè)氫原子只有一個(gè)電子，在某個(gè)時(shí)刻電子只能在某一個(gè)可能的軌道上，當(dāng)電子從一個(gè)軌道躍遷到另一個(gè)軌道上時(shí)，可能情況有多種Cn=捋少但產(chǎn)生的躍遷只有一種.而如果是一群氫原子，這些原子的核外電子躍遷時(shí)就會(huì)出現(xiàn)所有的可能情況.入射光子和入射電子的區(qū)別：若是在光子的激發(fā)下引起原子躍遷，則要求光子的能量必須等于原子的某兩個(gè)能級(jí)差；若是在電子的碰撞下引起的躍遷，則要求電子的能量必須大于或等于原子的某兩個(gè)能級(jí)差.兩種情況有所區(qū)別.第19章原子核天然放射現(xiàn)象天然放射現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)：1896年法國(guó)物理學(xué)，貝克勒耳發(fā)現(xiàn)鈾或鈾礦石能放射出某種人眼看不見(jiàn)的射線。這種射線可穿透黑紙而使照相底片感光。放射性：物質(zhì)能發(fā)射出上述射線的性質(zhì)稱放射性放射性元素：具有放射性的元素稱放射性元素天然放射現(xiàn)象：某種元素自發(fā)地放射射線的現(xiàn)象，叫天然放射現(xiàn)象。這繼工,.，?訐—1—i~~?—ITOC\o"1-5"\h\z表明原子核存在精細(xì)結(jié)構(gòu)，是可以再分的。 ——，化' W ?放射線的成份和性質(zhì)：用電場(chǎng)和磁場(chǎng)來(lái)研究放射性元素射出的射線， X；在電場(chǎng)中軌跡，如圖原子核原子核的組成原子核由中子和質(zhì)子組成，質(zhì)子和中子統(tǒng)稱為核子.原子核的核電荷數(shù)=質(zhì)子數(shù)，原子核的質(zhì)量數(shù)=中子數(shù)+質(zhì)子數(shù).X元素原子核的符號(hào)為aX，其中A表示質(zhì)量數(shù)，Z表示核電荷數(shù).同位素：具有相同質(zhì)子數(shù)、不同中子數(shù)的原子核，因?yàn)樵谠刂芷诒碇械奈恢孟嗤凰鼐哂邢嗤幕瘜W(xué)性質(zhì).原子核的衰變和半衰期(1)原子核的衰變(1)原子核放出a粒子或8粒子，變成另一種原子核的變化稱為原子核的衰變.(2)分類：a衰變：AXfA—4Y+4HeZ Z—228衰變：zX-z+AiY+_oe衰變規(guī)律及實(shí)質(zhì)

Y射線：Y射線：Y射線經(jīng)常是伴隨著a衰變或8衰變同時(shí)產(chǎn)生的.其實(shí)質(zhì)是放射性原子核在發(fā)生a衰變或8衰變的過(guò)程中，產(chǎn)生的新核由于具有過(guò)多的能量（核處于激發(fā)態(tài)）而輻射出光子.（3）半衰期：放射性元素的原子核有半數(shù)發(fā)生衰變所需的時(shí)間.公式：NUN*）t/T,mUm原（1）t/T影響因素:放射性元素衰變的快慢是由原子核內(nèi)部自身因素決定的，跟原子所處的物理狀態(tài)（如溫度、壓強(qiáng)）或化學(xué)狀態(tài)（如單質(zhì)、化合物）無(wú)關(guān).半衰期是大量原子核衰變概率統(tǒng)計(jì)規(guī)律，少數(shù)幾個(gè)原子核不能用半衰期公式計(jì)算衰變類型a衰變8衰變衰變?nèi)f程AXfA-4Y+4HeZ Z-2 2AX-az+iy+-ie衰變實(shí)質(zhì)2個(gè)質(zhì)子和2個(gè)中子結(jié)合成一個(gè)整體射出中子轉(zhuǎn)化為質(zhì)子和電子2iH+2in^4Hein^iH+o1e衰變規(guī)律質(zhì)量數(shù)守恒、電荷數(shù)守恒原子核的人工轉(zhuǎn)變用高能粒子轟擊靶核，產(chǎn)生另一種新核的反應(yīng)過(guò)程.⑴盧瑟福發(fā)現(xiàn)質(zhì)子的核反應(yīng)方程為：i47N+4Hefi78O+;H.⑵查德威克發(fā)現(xiàn)中子的核反應(yīng)方程為：4Be+4He-i26C+in.（3）居里夫婦發(fā)現(xiàn)放射性同位素和正電子的核反應(yīng)方程為： 27Al+4He-3oP+in.3oP-3oSi+^1e.反應(yīng)生成物P是磷的一種同位素，自然界沒(méi)有天然的30戶，它是通過(guò)核反應(yīng)生成的人工放射性同位素。與天然的放射性物質(zhì)相比，人造放射性同位素：（1）放射強(qiáng)度容易控制（2）可以制成各種需要的形狀（3）半衰期更短 （4）放射性廢料容易處理重核裂變核聚變釋放核能的途徑一一裂變和聚變⑴裂變反應(yīng)：裂變：重核在一定條件下轉(zhuǎn)變成兩個(gè)中等質(zhì)量的核的反應(yīng)，叫做原子核的裂變反應(yīng)。例如：235U+inri44Ba+89Kr+3in92 0 56 36 0鏈?zhǔn)椒磻?yīng)：在裂變反應(yīng)用產(chǎn)生的中子，再被其他鈾核浮獲使反應(yīng)繼續(xù)下去。鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的條件：臨界體積，極高的溫度.⑵聚變反應(yīng):①聚變反應(yīng)：輕的原子核聚合成較重的原子核的反應(yīng)，稱為聚變反應(yīng)。例如：2H+3H—4He+In+17.6MeV一個(gè)氘核與一個(gè)氚核結(jié)合成一個(gè)氦核時(shí)（同時(shí)放出一個(gè)中子），釋放出17.6MeV的能量，平均每個(gè)核子放出的能量3MeV以上。比列變反應(yīng)中平均每個(gè)核子放出的能量大3~4倍。聚變反應(yīng)的條件；幾百萬(wàn)攝氏度的高溫。（3）熟記一些粒子的符號(hào)a粒子（4He）、質(zhì)子（1H）、中子（"）、電子（？e）、氘核（2H）、氚核（3H）3.注意在核反應(yīng)方程式中，質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)是守恒的。五.關(guān)于核能的計(jì)算由于核子間存在著強(qiáng)大的核力（核子之間的引力，特點(diǎn)：①核力與核子是否帶電無(wú)關(guān)②短程力，其作用范圍為2.0x10to初，只有相鄰的核子間才發(fā)生作用），所以核子結(jié)合成原子核或原子核分解為核子時(shí)，都伴隨著巨大的能量變化。結(jié)合能：核子結(jié)合為原子核時(shí)釋放的能量或原子核分解為核子時(shí)吸收的能量叫原子核的結(jié)合能，亦稱核能。比結(jié)合能：結(jié)合能與核子數(shù)的比值乂叫平均結(jié)合能，比結(jié)合能越大原子核