高三物理一輪復(fù)習(xí)042光電效應(yīng)能級(jí)的躍遷教學(xué)借鑒

1、042光電效應(yīng) 能級(jí)的躍遷一、考綱展示知識(shí)點(diǎn)要求考情把握考試預(yù)測(cè)光電效應(yīng)2017 年全國(guó)t19本專題的主要考點(diǎn)有經(jīng)典物理理論、原子和原子核部分的最新科技成果。愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程氫原子光譜、氫原子的能級(jí)結(jié)構(gòu)、能級(jí)公式二、課程標(biāo)準(zhǔn)（1）知道光電效應(yīng)現(xiàn)象，會(huì)用光電效應(yīng)方程解釋光電效應(yīng)現(xiàn)象;理解能級(jí)躍遷的規(guī)律。三、重點(diǎn)難點(diǎn)突破重點(diǎn)1、光電效應(yīng)方程;2、能級(jí)的躍遷。難點(diǎn)1、光電效應(yīng)方程;2、能級(jí)的躍遷。四、知識(shí)框架構(gòu)建梳理4.1對(duì)光電效應(yīng)的理解典例1 用如圖所示的光電管研究光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)中，用某種頻率的單色光a照射光電管陰極k，電流計(jì)g的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)。而用另一頻率的單色光b照射光電管陰極k時(shí)，電流計(jì)g

2、的指針不發(fā)生偏轉(zhuǎn)，那么(ab)aa光的頻率一定大于b光的頻率b只增加a光的強(qiáng)度可使通過(guò)電流計(jì)g的電流增大c增加b光的強(qiáng)度可能使電流計(jì)g的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)d用a光照射光電管陰極k時(shí)通過(guò)電流計(jì)g的電流是由d到c跟蹤練習(xí)1在光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，用頻率為的光照射光電管陰極，發(fā)生了光電效應(yīng)。下列說(shuō)法正確的是(ad)a增大入射光的強(qiáng)度，光電流增大b減小入射光的強(qiáng)度，光電效應(yīng)現(xiàn)象消失c改用頻率小于的光照射，一定不發(fā)生光電效應(yīng)d改用頻率大于的光照射，光電子的最大初動(dòng)能變大反思總結(jié)1與光電效應(yīng)有關(guān)的五組概念對(duì)比(1)光子與光電子：光子指光在空間傳播時(shí)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(shí)發(fā)射出來(lái)的電子，

3、其本質(zhì)是電子。光子是光電效應(yīng)的因，光電子是果。(2)光電子的動(dòng)能與光電子的最大初動(dòng)能：光照射到金屬表面時(shí)，電子吸收光子的全部能量，可能向各個(gè)方向運(yùn)動(dòng)，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(dòng)能；只有金屬表面的電子直接向外飛出時(shí)，只需克服原子核的引力做功的情況，才具有最大初動(dòng)能。光電子的初動(dòng)能小于等于光電子的最大初動(dòng)能。(3)光電流和飽和光電流：金屬板飛出的光電子到達(dá)陽(yáng)極，回路中便產(chǎn)生光電流，隨著所加正向電壓的增大，光電流趨于一個(gè)飽和值，這個(gè)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(wú)關(guān)。(4)入射光強(qiáng)度與光子能量：入射光強(qiáng)度指單位時(shí)間內(nèi)照射到金

4、屬表面單位面積上的總能量。(5)光的強(qiáng)度與飽和光電流：飽和光電流與入射光強(qiáng)度成正比的規(guī)律是對(duì)頻率相同的光照射金屬產(chǎn)生光電效應(yīng)而言的，對(duì)于不同頻率的光，由于每個(gè)光子的能量不同，飽和光電流與入射光強(qiáng)度之間沒(méi)有簡(jiǎn)單的正比關(guān)系。2光電效應(yīng)的研究思路(1)兩條線索：(2)兩條對(duì)應(yīng)關(guān)系：光強(qiáng)大光子數(shù)目多發(fā)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(dòng)能大。4.2愛(ài)因斯坦的光電效應(yīng)方程及應(yīng)用典例2 圖是某金屬在光的照射下，光電子最大初動(dòng)能ek與入射光頻率的關(guān)系圖像，由圖像可知(ab)a該金屬的逸出功等于e b該金屬的逸出功等于h0c入射光的頻率為20時(shí)，產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能為2ed入射光的頻率

5、為時(shí)，產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能為跟蹤練習(xí)2在光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，飛飛同學(xué)用同一光電管在不同實(shí)驗(yàn)條件下得到了三條光電流與電壓之間的關(guān)系曲線(甲光、乙光、丙光)，如圖所示。則可判斷出(b)a甲光的頻率大于乙光的頻率b乙光的波長(zhǎng)大于丙光的波長(zhǎng)c乙光對(duì)應(yīng)的截止頻率大于丙光的截止頻率d甲光對(duì)應(yīng)的光電子最大初動(dòng)能大于丙光的光電子最大初動(dòng)能反思總結(jié)1三個(gè)關(guān)系(1)愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程ekhw0。(2)光電子的最大初動(dòng)能ek可以利用光電管用實(shí)驗(yàn)的方法測(cè)得，即ekeuc，其中uc是遏止電壓。(3)光電效應(yīng)方程中的w0為逸出功，它與極限頻率c的關(guān)系是w0hc。2四類圖像圖像名稱圖線形狀由圖線直接(間接)得到的物理量最

6、大初動(dòng)能ek與入射光頻率的關(guān)系圖線極限頻率：圖線與軸交點(diǎn)的橫坐標(biāo)c逸出功：圖線與ek軸交點(diǎn)的縱坐標(biāo)的值w0|e|e普朗克常量：圖線的斜率kh顏色相同、強(qiáng)度不同的光，光電流與電壓的關(guān)系遏止電壓uc：圖線與橫軸的交點(diǎn)飽和光電流im：電流的最大值最大初動(dòng)能：ekmeuc顏色不同時(shí)，光電流與電壓的關(guān)系遏止電壓uc1、uc2飽和光電流最大初動(dòng)能ek1euc1，ek2euc2遏止電壓uc與入射光頻率的關(guān)系圖線截止頻率c：圖線與橫軸的交點(diǎn)遏止電壓uc：隨入射光頻率的增大而增大普朗克常量h：等于圖線的斜率與電子電量的乘積，即hke。(注：此時(shí)兩極之間接反向電壓)4.3能級(jí)躍遷典例3 氫原子能級(jí)的示意圖如圖所示

7、，大量氫原子從n4的能級(jí)向n2的能級(jí)躍遷時(shí)輻射出可見(jiàn)光a，從n3的能級(jí)向n2的能級(jí)躍遷時(shí)輻射出可見(jiàn)光b，則(a)a氫原子在n2的能級(jí)時(shí)可吸收能量為3.6 ev的光子而發(fā)生電離b氫原子從n4的能級(jí)向n3的能級(jí)躍遷時(shí)輻射出光子的能量可以小于0.66 evcb光比a光的波長(zhǎng)短d氫原子從n4的能級(jí)可輻射出5種頻率的光子跟蹤練習(xí)3紅寶石激光器的工作物質(zhì)紅寶石含有鉻離子的三氧化二鋁晶體，利用其中的鉻離子產(chǎn)生激光。鉻離子的能級(jí)如圖所示，e1是基態(tài)，e2是亞穩(wěn)態(tài)，e3是激發(fā)態(tài)，若以脈沖氙燈發(fā)出波長(zhǎng)為1的綠光照射晶體，處于基態(tài)的鉻離子受激發(fā)躍遷到e3，然后自發(fā)躍遷到e2，釋放波長(zhǎng)為2的光子，處于亞穩(wěn)態(tài)e2的離子

8、躍遷到基態(tài)時(shí)輻射出的光就是激光，這種激光的波長(zhǎng)為(a)a. b. c. d.反思總結(jié)1對(duì)氫原子能級(jí)圖的理解(1)能級(jí)圖如圖所示。 (2)能級(jí)圖中相關(guān)量意義的說(shuō)明：相關(guān)量意義能級(jí)圖中的橫線表示氫原子可能的能量狀態(tài)定態(tài)橫線左端的數(shù)字“1,2,3”表示量子數(shù)橫線右端的數(shù)字“13.6，3.4”表示氫原子的能量相鄰橫線間的距離表示相鄰的能量差，量子數(shù)越大相鄰的能量差越小，距離越小帶箭頭的豎線表示原子由較高能級(jí)向較低能級(jí)躍遷，原子躍遷的條件為hemen2兩類能級(jí)躍遷(1)自發(fā)躍遷：高能級(jí)低能級(jí)，釋放能量，發(fā)出光子。光子的頻率。(2)受激躍遷：低能級(jí)高能級(jí)，吸收能量。光照(吸收光子)：光子的能量必須恰等于能

9、級(jí)差he。碰撞、加熱等：只要入射粒子能量大于或等于能級(jí)差即可，e外e。大于電離能的光子被吸收，將原子電離。3譜線條數(shù)的確定方法(1)一個(gè)氫原子躍遷發(fā)出可能的光譜線條數(shù)最多為(n1)。(2)一群氫原子躍遷發(fā)出可能的光譜線條數(shù)的兩種求解方法。用數(shù)學(xué)中的組合知識(shí)求解：nc。利用能級(jí)圖求解：在氫原子能級(jí)圖中將氫原子躍遷的各種可能情況一一畫(huà)出，然后相加。五、高考真題1、（2017全國(guó)卷多選）在光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，分別用頻率為，的單色光a、b照射到同種金屬上，測(cè)得相應(yīng)的遏止電壓分別為和、光電子的最大初動(dòng)能分別為和。為普朗克常量。下列說(shuō)法正確的是（ bc ）a若>，則一定有b若>，則一定有c若，則一定有d若>，則一定有2、（2014山東卷多選）氫原子能級(jí)如圖13­3­5，當(dāng)氫原子從n3躍遷到n2的能級(jí)時(shí)，輻射光的波長(zhǎng)為656