第四章、原子結構與波粒二象性一、黑體、黑體輻射的實驗規律(1)黑體：能夠完全吸收入射的各種波長的電磁波而不發生反射的物體。(2)黑體輻射的實驗規律①對于一般材料的物體，輻射電磁波的情況除與溫度有關外，還與材料的種類及表面狀況有關。【對點練習1】下列描繪兩種溫度下黑體輻射強度與波長關系的圖中，符合黑體輻射實驗規律的是()[答案]A【對點練習2】在2015年中國發射衛星“悟空”，用來探測暗物質粒子和黑洞。黑洞是黑體的一種，關于黑體和黑體輻射，下列說法正確的是()A、黑體輻射電磁波的強度按波長的分布不僅與溫度有關，還與材料的種類及表面狀況有關B、黑體能夠反射各種波長的電磁波，但不會輻射電磁波C、在空腔壁上開一個很小的孔，射入孔的電磁波最終不能從空腔射出，這個帶小孔的空腔就成了黑體D、愛因斯坦為得出黑體輻射的強度按波長分布的公式，提出了能量子的假說[答案]C二、愛因斯坦光電效應方程(1)表達式：Ek＝hν－W0。(2)物理意義：金屬中的電子吸收一個光子獲得的能量是hν，在這些能量中，一部分大小為W0的能量被電子用來脫離金屬，剩下的是逸出后電子的初動能。(3)逸出功W0：電子從金屬中逸出所需做功的最小值。(4)截止頻率：νc＝W0(5)最大初動能：發生光電效應時，金屬表面上的電子吸收光子后克服原子核的引力逸出時所具有的動能的最大值。(6)入射光強度大→光子數目多→發射光電子多→光電流大；光子頻率高→光子能量大→光電子的最大初動能大?！緦c練習3】(多選)光電效應實驗的裝置如圖所示，用弧光燈照射鋅板，驗電器指針張開一個角度，則下面說法正確的是()A．用紫外線照射鋅板，驗電器指針會發生偏轉B．用綠色光照射鋅板，驗電器指針會發生偏轉C．鋅板帶的是負電荷D．使驗電器指針發生偏轉的是正電荷[答案]AD【對點練習4】（多選）在探究光電效應現象時，某小組的同學分別用頻率為ν1、ν2的單色光照射真空管的陰極（陰極K），陰極發射出的光電子最大速度之比為2：1，光電子被陽極A吸收，在電路中形成光電流，實驗得到了兩條光電流與電壓之間的關系曲線（為甲光、乙光），如圖所示，普朗克常量用hA．甲光對應單色光的頻率為ν1B．乙光的強度小于甲光的強度 C．該金屬的逸出功為h（2ν2﹣ν1D．該金屬的截止頻率為4[答案]ABD三、對康普頓效應的理解(1)在光的散射中，光子不僅具有能量，也具有動量，在與其他微粒作用過程中遵守能量守恒定律和動量守恒定律。(2)光電效應和康普頓效應都說明光具有粒子性。(3)物質波的波長：λ＝?p＝?【對點練習5】量子技術是當前物理學應用研究的熱點，下列關于量子論的說法正確的是()A．普朗克認為黑體輻射的能量是連續的B．光電效應實驗中，紅光照射可以讓電子從某金屬表面逸出，若改用紫光照射也可以讓電子從該金屬表面逸出C．康普頓研究石墨對X射線散射時，發現散射后僅有波長小于原波長的射線成分D．德布羅意認為質子具有波動性，而電子不具有波動性[答案]B【對點練習6】一個德布羅意波長為λ1的中子和另一個德布羅意波長為λ2的氘核同向正碰后結合成一個氚核，該氚核的德布羅意波長為()A．λ1λ2λ1+λ[答案]A四、原子的核式結構(1)英國物理學家盧瑟福指導他的助手蓋革和馬斯頓進行了α粒子散射實驗，實驗裝置如圖甲所示。盧瑟福提出了原子的核式結構模型。(2)α粒子散射實驗的結果：絕大多數α粒子穿過金箔后，基本上仍沿原來的方向前進，但有少數α粒子發生了大角度偏轉，極少數偏轉的角度甚至大于90°，也就是說，它們幾乎被“撞了回來”，如圖乙所示。(3)原子的核式結構模型：原子中帶正電部分的體積很小，但幾乎占有全部質量，電子在正電體的外面運動?！緦c練習7】α粒子散射實驗中，使α粒子散射的原因是()A．α粒子與原子核外電子碰撞B．α粒子與原子核發生接觸碰撞C．α粒子發生明顯衍射D．α粒子與原子核的庫侖斥力作用[答案]D【對點練習8】（多選）J.J.示是J.J.湯姆孫的原子模型，他認為原子是一個球體，正電荷彌漫性地分布在整個球體內，電子鑲嵌在其中。甲圖中的小圓點代表正電荷，大圓點代表電子。J.J.湯姆孫的原子模型無法解釋α粒子散射實驗。如圖乙所示是盧瑟福為解釋α粒子散射實驗假設的情景：占原子質量絕大部分的帶正電的那部分物質應集中在很小的空間范圍。下列說法中正確的是()A．α粒子質量遠大于電子質量，電子對α粒子速度的影響可以忽略B．入射方向的延長線越接近原子核的α粒子發生散射時的偏轉角越大C．由不同元素原子核對α粒子散射的實驗數據可以確定各種元素原子核的質量D．由α粒子散射的實驗數據可以估計出原子核半徑的數量級是10－15m[答案]ABD五、氫原子光譜的實驗規律（1）原子的總能量就是電子的動能Ek與電子的電勢能Ep的代數和。（此處電子的電勢能指電子與原子核組成的系統的電勢能，以無限遠處為零勢能點）（2）電子繞核運動靠庫侖力提供向心力（3）電子的電勢能電荷在某點的電勢能等于把它從該點移到零勢能位置時靜電力所做的功。（4）氫原子軌道半徑（5）氫原子基態能級（6）巴爾末公式巴爾末系對應電子從量子數n=3，4，5，···的能級向量子數為2的能級躍遷。(7)躍遷——頻率條件①躍遷：原子由一個能量態變為另一個能量態的過程稱為躍遷。②頻率條件自發躍遷：高能級→低能級，釋放能量，發射光子。釋放光子的頻率滿足hν＝ΔE＝E高－E低。受激躍遷：低能級→高能級，吸收能量。吸收光子的能量必須恰好等于能級差hν＝ΔE＝E高－E低。注意：若實物粒子與原子碰撞，使原子受激躍遷，實物粒子能量大于能級的能量差。（8）電離①電離態：n＝∞，E＝0。②電離能：指原子從基態或某一激發態躍遷到電離態所需要吸收的最小能量。若吸收能量足夠大，克服電離能后，獲得自由的電子還具有動能。（9）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N＝CnA．巴耳末依據核式結構理論總結出巴耳末公式B．巴耳末公式反映了氫原子發光的連續性C．巴耳末依據氫光譜的分析總結出巴耳末公式D．巴耳末公式準確反映了氫原子發光的分立性，其波長的分立值并不是人為規定的[答案]C【對點練習10】氫原子的核外電子從離原子核較近的軌道躍遷到離原子核較遠的軌道的過程中()A．原子要吸收光子，電子的動能增大，原子的電勢能增大B．原子要放出光子，電子的動能減小，原子的電勢能減小C．原子要吸收光子，電子的動能增大，原子的電勢能減小D．原子要吸收光子，電子的動能減小，原子的電勢能增大[答案]D【對點練習11】(多選)氫原子能級圖如圖所示，可見光的光子能量范圍為1.62～3.11eV。根據玻爾理論判斷下列說法正確的是()A．一個處在n＝5能級的氫原子向低能級躍遷時，最多可產生4種不同頻率的光B．大量處在n＝4能級的氫原子向低能級躍遷時，最多可產生3種不同頻率的光C．大量處在n＝5能級的氫原子向低能級躍遷時，由n＝5能級向n＝4能級躍遷輻射出的光子的波長最長D．大量處在n＝3能級的氫原子向低能級躍遷時，能產生3種不同頻率的可見光[答案]AC【對點練習12】如圖所示，巴耳末由氫原子在可見光區的四條譜線Hα、Hβ、Hγ、Hδ總結出巴耳末系譜線波長公式1λ＝R∞122?1n2，n＝3，4，5，…。其中λδ<λA．Hα對應的是原子從n＝5能級向n＝2能級躍遷所釋放光的譜線B．四條譜線中Hα譜線所對應的光子的能量最高C．大量處于同一能級的氫原子要能夠發出這四條譜線，必須使得原子所處的能級n≥6D．若