光電效應(yīng)　原子結(jié)構(gòu)

1、光電效應(yīng)原子結(jié)構(gòu)光電效應(yīng)原子結(jié)構(gòu)2【教法探析教法探析】一、光電效應(yīng)現(xiàn)象及實驗規(guī)律一、光電效應(yīng)現(xiàn)象及實驗規(guī)律1光電效應(yīng)現(xiàn)象光電效應(yīng)現(xiàn)象照射到金屬表面的光，能使金屬中的照射到金屬表面的光，能使金屬中的_從表面逸出，從表面逸出，這個現(xiàn)象稱為光電效應(yīng)這個現(xiàn)象稱為光電效應(yīng)2光電效應(yīng)的實驗規(guī)律光電效應(yīng)的實驗規(guī)律(1)存在飽和電流，在一定的光照條件下，隨著所加電壓存在飽和電流，在一定的光照條件下，隨著所加電壓的的_，光電流趨于一個飽和值，入射光越強(qiáng)，飽和，光電流趨于一個飽和值，入射光越強(qiáng)，飽和電流電流_，即入射光越強(qiáng)，單位時間內(nèi)發(fā)射的光電子，即入射光越強(qiáng)，單位時間內(nèi)發(fā)射的光電子數(shù)數(shù)_電子電子增大增大越大越大

2、越多越多3(2)存在著存在著_電壓和電壓和_頻率，只有施加反向電壓且頻率，只有施加反向電壓且達(dá)到某一值時才會使光電流為零，這一電壓稱為遏止電達(dá)到某一值時才會使光電流為零，這一電壓稱為遏止電壓，遏止電壓的存在說明光電子具有一定的初速度壓，遏止電壓的存在說明光電子具有一定的初速度(3)光電效應(yīng)具有瞬時性，當(dāng)入射光頻率超過截止頻率光電效應(yīng)具有瞬時性，當(dāng)入射光頻率超過截止頻率0時，無論光怎樣減弱，產(chǎn)生光電流的時間不超過時，無論光怎樣減弱，產(chǎn)生光電流的時間不超過_ ，光電效應(yīng)幾乎是瞬時的，光電效應(yīng)幾乎是瞬時的3逸出功逸出功電子從金屬中逸出所需做功的最小值，叫做這種金屬的電子從金屬中逸出所需做功的最小值，

3、叫做這種金屬的逸出功不同金屬的逸出功逸出功不同金屬的逸出功_遏止遏止截止截止109 s不同不同4二、愛因斯坦的光電效應(yīng)方程二、愛因斯坦的光電效應(yīng)方程1光子說：光不僅在發(fā)射和吸收時能量是一份一份的，光子說：光不僅在發(fā)射和吸收時能量是一份一份的，而且光本身就是由一個個不可分割的而且光本身就是由一個個不可分割的_組成的，組成的，這些能量子被稱為這些能量子被稱為_，頻率為，頻率為的光的能量子為的光的能量子為_.2光電效應(yīng)方程光電效應(yīng)方程(1)表達(dá)式：表達(dá)式：_或或Ek_.(2)物理意義：金屬中電子吸收一個光子獲得的能量是物理意義：金屬中電子吸收一個光子獲得的能量是h，這些能量一部分用于克服金屬的這些能

4、量一部分用于克服金屬的_,剩下的表現(xiàn)為逸剩下的表現(xiàn)為逸出后電子的出后電子的_能量子能量子光子光子hhW束縛束縛初動能初動能5三、原子結(jié)構(gòu)三、原子結(jié)構(gòu)1電子的發(fā)現(xiàn)：電子的發(fā)現(xiàn)：1897年，英國物理學(xué)家年，英國物理學(xué)家_發(fā)現(xiàn)了發(fā)現(xiàn)了電子，明確電子是原子的組成部分，揭開了研究原子結(jié)電子，明確電子是原子的組成部分，揭開了研究原子結(jié)構(gòu)的序幕構(gòu)的序幕2原子的核式結(jié)構(gòu)模型原子的核式結(jié)構(gòu)模型在原子中心有一個很小的核叫原子核，原子全部的正電在原子中心有一個很小的核叫原子核，原子全部的正電荷和幾乎全部質(zhì)量都集中在荷和幾乎全部質(zhì)量都集中在_上，帶負(fù)電的電子上，帶負(fù)電的電子在核外空間繞核高速旋轉(zhuǎn)在核外空間繞核高速旋轉(zhuǎn)

5、湯姆生湯姆生原子核原子核6四、氫原子光譜四、氫原子光譜1光譜：用光柵或棱鏡可以把光按波長展開，獲得光光譜：用光柵或棱鏡可以把光按波長展開，獲得光的的_和和_的記錄，即光譜的記錄，即光譜2線狀譜：光譜是一條條的線狀譜：光譜是一條條的_3連續(xù)譜：光譜看起來不是一條條分立的譜線，而是連續(xù)譜：光譜看起來不是一條條分立的譜線，而是連在一起的連在一起的_. 4特征譜線：不同原子的亮線位置特征譜線：不同原子的亮線位置_，說明不同的，說明不同的原子的發(fā)光頻率是原子的發(fā)光頻率是_的，因此這些亮線稱為原子的，因此這些亮線稱為原子的特征譜線的特征譜線5光譜分析：利用光譜分析：利用_來鑒別物質(zhì)和確定物質(zhì)的來鑒別物質(zhì)和

6、確定物質(zhì)的組成成分，這種方法稱為光譜分析組成成分，這種方法稱為光譜分析波長成分波長成分強(qiáng)度分布強(qiáng)度分布亮線亮線光帶光帶不同不同不一樣不一樣特征譜線特征譜線7五、玻爾理論、能級五、玻爾理論、能級1玻爾原子模型玻爾原子模型(1)軌道假設(shè)：原子中的電子在庫侖引力的作用下，繞原軌道假設(shè)：原子中的電子在庫侖引力的作用下，繞原子核做圓周運(yùn)動，電子繞核運(yùn)動的軌道是子核做圓周運(yùn)動，電子繞核運(yùn)動的軌道是_的的(2)定態(tài)假設(shè)：電子在不同的軌道上運(yùn)動時，原子處于不定態(tài)假設(shè)：電子在不同的軌道上運(yùn)動時，原子處于不同的狀態(tài)，因而具有不同的能量，即原子的能量是同的狀態(tài)，因而具有不同的能量，即原子的能量是_的這些不同的狀態(tài)叫

7、定態(tài)在各個定態(tài)中，原的這些不同的狀態(tài)叫定態(tài)在各個定態(tài)中，原子是子是_的，不向外輻射能量的，不向外輻射能量量子化量子化量子化量子化穩(wěn)定穩(wěn)定8(3)躍遷假設(shè)：原子從一個能量狀態(tài)向另一個能量狀態(tài)躍遷躍遷假設(shè)：原子從一個能量狀態(tài)向另一個能量狀態(tài)躍遷時要時要_或或_一定頻率的光子，該光子的能量等于一定頻率的光子，該光子的能量等于兩個狀態(tài)的兩個狀態(tài)的_，即，即h _.2能級：在玻爾理論中，原子的各個可能狀態(tài)的能級：在玻爾理論中，原子的各個可能狀態(tài)的_叫能級叫能級3基態(tài)與激發(fā)態(tài)：能量基態(tài)與激發(fā)態(tài)：能量_的狀態(tài)叫基態(tài)；其他能量的狀態(tài)叫基態(tài)；其他能量狀態(tài)叫激發(fā)態(tài)狀態(tài)叫激發(fā)態(tài)4量子數(shù)：現(xiàn)代物理學(xué)認(rèn)為原子的可能狀態(tài)

8、是不連續(xù)的，量子數(shù)：現(xiàn)代物理學(xué)認(rèn)為原子的可能狀態(tài)是不連續(xù)的，各狀態(tài)的標(biāo)號各狀態(tài)的標(biāo)號1,2,3叫做量子數(shù)，一般用叫做量子數(shù)，一般用n表示表示吸收吸收放出放出能量差能量差EmEn能量值能量值最低最低9【學(xué)法導(dǎo)引學(xué)法導(dǎo)引】一、用光電管研究光電效應(yīng)一、用光電管研究光電效應(yīng)1常見電路常見電路(如圖所示如圖所示)2兩條線索兩條線索(1)通過頻率分析：光子頻率高通過頻率分析：光子頻率高光子能量大光子能量大產(chǎn)生光產(chǎn)生光電子的最大初動能大電子的最大初動能大(2)通過光的強(qiáng)度分析：入射光強(qiáng)度大通過光的強(qiáng)度分析：入射光強(qiáng)度大光子數(shù)目多光子數(shù)目多產(chǎn)生的光電子多產(chǎn)生的光電子多光電流大光電流大103常見概念辨析常見概念

9、辨析【名師點(diǎn)睛名師點(diǎn)睛】 (1)光電子也是電子，光子的本質(zhì)是光，光電子也是電子，光子的本質(zhì)是光，注意兩者的區(qū)別注意兩者的區(qū)別(2)光電效應(yīng)方程研究的對象是從金屬表面逸出的光電子，光電效應(yīng)方程研究的對象是從金屬表面逸出的光電子，其列式依據(jù)為能量的轉(zhuǎn)化和守恒定律其列式依據(jù)為能量的轉(zhuǎn)化和守恒定律11例例1.(2010年高考浙江理綜卷年高考浙江理綜卷)在光電效應(yīng)實驗中，飛飛同在光電效應(yīng)實驗中，飛飛同學(xué)用同一光電管在不同實驗條件下得到了三條光電流與電學(xué)用同一光電管在不同實驗條件下得到了三條光電流與電壓之間的關(guān)系曲線壓之間的關(guān)系曲線(甲光、乙光、丙光甲光、乙光、丙光)，如圖所示則可，如圖所示則可判斷出判斷

10、出()A甲光的頻率大于乙光的頻率甲光的頻率大于乙光的頻率B乙光的波長大于丙光的波長乙光的波長大于丙光的波長C乙光對應(yīng)的截止頻率大于丙光的截止頻率乙光對應(yīng)的截止頻率大于丙光的截止頻率D甲光對應(yīng)的光電子最大初動能大于丙光的光甲光對應(yīng)的光電子最大初動能大于丙光的光電子最大初動能電子最大初動能12解析：解析：選選B.由題圖可知，甲、乙兩光對應(yīng)的反向截止電壓由題圖可知，甲、乙兩光對應(yīng)的反向截止電壓均為均為Uc2，由愛因斯坦光電效應(yīng)方程，由愛因斯坦光電效應(yīng)方程EkmhW逸逸及及eUc20Ekm可知甲、乙兩光頻率相同，且均小于丙光可知甲、乙兩光頻率相同，且均小于丙光頻率，選項頻率，選項A、C均錯；甲光頻率小

11、，則甲光對應(yīng)光電子均錯；甲光頻率小，則甲光對應(yīng)光電子最大初動能小于丙光的光電子最大初動能，選項最大初動能小于丙光的光電子最大初動能，選項D錯誤；錯誤；乙光頻率小于丙光頻率，故乙光的波長大于丙光的波長，乙光頻率小于丙光頻率，故乙光的波長大于丙光的波長，選項選項B正確正確13二、二、粒子散射實驗與核式結(jié)構(gòu)模型粒子散射實驗與核式結(jié)構(gòu)模型1盧瑟福的盧瑟福的粒子散射實驗裝置粒子散射實驗裝置(如圖如圖)142粒子散射實驗的現(xiàn)象粒子散射實驗的現(xiàn)象絕大多數(shù)絕大多數(shù)粒子穿過金箔后，基本上仍沿原來的方向前粒子穿過金箔后，基本上仍沿原來的方向前進(jìn)，但少數(shù)進(jìn)，但少數(shù)粒子發(fā)生了大角度偏轉(zhuǎn)，極少數(shù)粒子發(fā)生了大角度偏轉(zhuǎn)，極

12、少數(shù)粒子甚粒子甚至被撞了回來如圖所示至被撞了回來如圖所示153盧瑟福的原子核式結(jié)構(gòu)模型盧瑟福的原子核式結(jié)構(gòu)模型在原子的中心有一個很小的核，叫原子核，原子的所有在原子的中心有一個很小的核，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)子在核外繞核旋轉(zhuǎn)4建立核式結(jié)構(gòu)模型的要點(diǎn)建立核式結(jié)構(gòu)模型的要點(diǎn)(1)核外電子不會使核外電子不會使粒子的速度發(fā)生明顯改變粒子的速度發(fā)生明顯改變(2)湯姆生模型不能解釋湯姆生模型不能解釋粒子的大角度散射粒子的大角度散射(3)少數(shù)少數(shù)粒子發(fā)生了大角度偏轉(zhuǎn)，甚至反彈回來，表明粒子發(fā)生了大角

13、度偏轉(zhuǎn)，甚至反彈回來，表明這些這些粒子在原子中的某個地方受到了質(zhì)量、電量均比它粒子在原子中的某個地方受到了質(zhì)量、電量均比它本身大得多的物體的作用本身大得多的物體的作用5從從粒子散射實驗的數(shù)據(jù)可估算出原子核半徑的數(shù)量粒子散射實驗的數(shù)據(jù)可估算出原子核半徑的數(shù)量級為級為1015 m，而原子半徑的數(shù)量級為，而原子半徑的數(shù)量級為1010 m.16【名師點(diǎn)睛名師點(diǎn)睛】絕大多數(shù)絕大多數(shù)粒子在穿過厚厚的金原子層而粒子在穿過厚厚的金原子層而運(yùn)動方向沒有明顯變化，說明原子中絕大部分是空的原運(yùn)動方向沒有明顯變化，說明原子中絕大部分是空的原子的質(zhì)量、電量都集中在體積很小的核上子的質(zhì)量、電量都集中在體積很小的核上例例2

14、.關(guān)于原子結(jié)構(gòu)和原子核，下列說法中正確的是關(guān)于原子結(jié)構(gòu)和原子核，下列說法中正確的是()A利用利用粒子散射實驗可以估算原子核的半徑粒子散射實驗可以估算原子核的半徑B利用利用粒子散射實驗可以估算核外電子的運(yùn)動半徑粒子散射實驗可以估算核外電子的運(yùn)動半徑C原子的核式結(jié)構(gòu)模型很好地解釋了氫原子光譜的實驗原子的核式結(jié)構(gòu)模型很好地解釋了氫原子光譜的實驗D處于激發(fā)態(tài)的氫原子放出光子后，核外電子運(yùn)動的動處于激發(fā)態(tài)的氫原子放出光子后，核外電子運(yùn)動的動能將增大能將增大17解析：解析：選選AD.核外電子對粒子幾乎沒有什么阻擋作用，故核外電子對粒子幾乎沒有什么阻擋作用，故無法估算核外電子的運(yùn)動半徑，選項無法估算核外電子

15、的運(yùn)動半徑，選項B錯誤；玻爾的氫原錯誤；玻爾的氫原子模型很好地解釋了氫原子光譜的實驗，選項子模型很好地解釋了氫原子光譜的實驗，選項C錯誤錯誤182氫原子的能級圖氫原子的能級圖(如圖所示如圖所示)(1)能級圖中的橫線表示氫原子可能的能量狀態(tài)能級圖中的橫線表示氫原子可能的能量狀態(tài)定定態(tài)態(tài)(2)橫線左端的數(shù)字橫線左端的數(shù)字“1,2,3”表示量子數(shù)，右端的數(shù)字表示量子數(shù)，右端的數(shù)字“13.6，3.40”表示氫原子的能級表示氫原子的能級(3)相鄰橫線間的距離，表示相鄰的能級差，量子數(shù)越大，相鄰橫線間的距離，表示相鄰的能級差，量子數(shù)越大，相鄰的能級差越小相鄰的能級差越小19(4)帶箭頭的豎線表示原子由較高

16、能級向較低能級躍遷，帶箭頭的豎線表示原子由較高能級向較低能級躍遷，原子躍遷條件為：原子躍遷條件為：hEmEn.20例例3.在研究原子物理時，科學(xué)家經(jīng)常借用宏觀模型進(jìn)在研究原子物理時，科學(xué)家經(jīng)常借用宏觀模型進(jìn)行模擬在玻爾原子模型中，完全可用衛(wèi)星繞行星運(yùn)動來模擬行模擬在玻爾原子模型中，完全可用衛(wèi)星繞行星運(yùn)動來模擬研究電子繞原子核的運(yùn)動當(dāng)然這時的向心力不是粒子間的萬研究電子繞原子核的運(yùn)動當(dāng)然這時的向心力不是粒子間的萬有引力有引力(可忽略不計可忽略不計)，而是粒子間的靜電力設(shè)氫原子中，電，而是粒子間的靜電力設(shè)氫原子中，電子和原子核的帶電荷量大小都是子和原子核的帶電荷量大小都是e1.601019 C，電

17、子在第，電子在第1、2可能軌道運(yùn)行時，其運(yùn)動半徑分別為可能軌道運(yùn)行時，其運(yùn)動半徑分別為r10.531010 m，r24r1，據(jù)此求：，據(jù)此求：(1)電子分別在第一、二可能軌道運(yùn)行時的動能電子分別在第一、二可能軌道運(yùn)行時的動能(以以eV為單位為單位)(2)當(dāng)電子從第一可能軌道躍遷到第二可能軌道時當(dāng)電子從第一可能軌道躍遷到第二可能軌道時,原子還需吸收原子還需吸收10.2 eV的光子，那么電子的電勢能增加了多少？的光子，那么電子的電勢能增加了多少？(靜電力常量靜電力常量k9.0109 Nm2/C2)21【思路點(diǎn)撥】【思路點(diǎn)撥】解答本題時應(yīng)注意以下兩點(diǎn)：解答本題時應(yīng)注意以下兩點(diǎn)：(1)電子繞原子核的運(yùn)

18、動，可以認(rèn)為是靜電力提供向心力，因電子繞原子核的運(yùn)動，可以認(rèn)為是靜電力提供向心力，因此可以用圓周運(yùn)動規(guī)律解題此可以用圓周運(yùn)動規(guī)律解題(2)當(dāng)原子能級躍遷時，能量發(fā)生轉(zhuǎn)化，滿足能量轉(zhuǎn)化守恒定當(dāng)原子能級躍遷時，能量發(fā)生轉(zhuǎn)化，滿足能量轉(zhuǎn)化守恒定律律22【答案】【答案】(1)13.6 eV3.4 eV(2)20.4 eV23【模擬練習(xí)模擬練習(xí)】1用某種頻率的紫外線分別照射銫、鋅、鉑三種金屬，從用某種頻率的紫外線分別照射銫、鋅、鉑三種金屬，從銫中發(fā)射出的光電子的最大初動能是銫中發(fā)射出的光電子的最大初動能是2.9 eV，從鋅中發(fā)射出，從鋅中發(fā)射出的光電子的最大初動能是的光電子的最大初動能是1.4 eV，鉑沒有光電子射出，則對，鉑沒有光電子射出，則對這三種金屬逸出功大小的判斷，下列結(jié)論正確的是這三種金屬逸出功大小的判斷，下列結(jié)論正確的是(C)A銫的逸出功最大，鉑的逸出功最小銫的逸出功最大，鉑的逸出功最小B鋅的逸出功最大，鉑的逸出功最小鋅的逸出功最大，鉑的逸出功最小C鉑的逸出功最大，銫的逸出功最小鉑的逸出功最大，銫的逸出功最小D鉑的逸出功最大，鋅的逸出功最小鉑的逸出功最大，鋅的逸出功最小242氫原子的能級圖如下圖所示，欲使一處于基態(tài)的原子釋放出氫原子的能級圖如下圖所示，欲使一處于基態(tài)的原子釋放出一個電