選修3-5近代物理復習)

1、光子的波粒二象性光子的波粒二象性hmc 2hmcp粒子性粒子性波動性波動性（具有能量）（具有能量）（具有頻率）（具有頻率）（具有動量）（具有動量）hp光子的波動性二者通過光子的波動性二者通過 h h來聯(lián)系來聯(lián)系推廣：推廣：實物粒子也具有波粒二象性實物粒子也具有波粒二象性(電子束衍射電子束衍射）（具有波長，（具有波長，波長越長，波動性越明顯波長越長，波動性越明顯）4hpxx不確定性關系：不確定性關系：光電效應光電效應(愛因斯坦，愛因斯坦，提出光子說）提出光子說）康普頓效應康普頓效應光的干涉光的干涉光的衍射光的衍射普朗克在研究黑體熱輻射問普朗克在研究黑體熱輻射問題中提出了能量子假說，認題中提出了能

2、量子假說，認為微觀粒子的能量是量子化為微觀粒子的能量是量子化的。的。GVAK陽陽極極陰陰極極(2)存在存在遏止電壓和截止頻率遏止電壓和截止頻率(3)具有瞬時性具有瞬時性0cWh0chWUe0WhEk照射光照射光強度強度頻率頻率每秒鐘光源發(fā)每秒鐘光源發(fā)射的光子數(shù)射的光子數(shù)每秒鐘逸出的每秒鐘逸出的光電子數(shù)光電子數(shù)光電流大小光電流大小每個光子的能每個光子的能量量每個光電子的每個光電子的最大初動能最大初動能遏止電壓遏止電壓光電效應方程的圖像：光電效應方程的圖像：外加電壓和光電流的關系（外加電壓和光電流的關系（同種金屬同種金屬） 光子數(shù)光子數(shù)影響影響飽和電流飽和電流 光的光的頻率頻率影響影響遏止電壓遏止

3、電壓IUc2OU黃光（強）黃光（強）黃光（弱）黃光（弱）藍光藍光Uc12、最大初出動能、最大初出動能-入射光頻率：入射光頻率： Ekm- 圖像圖像-W0c截距和斜率的物理意義分別是什么？截距和斜率的物理意義分別是什么？EkmV0WhEk解題的核心是由解題的核心是由 光電效應方程光電效應方程結合結合 動能與靜電力做功的關系動能與靜電力做功的關系 Ek = eUc寫出寫出 學生熟悉的形式學生熟悉的形式 Uc = （藍字（藍字兩個變量）兩個變量）0kWhEeheW0U Uc c圖象是一條斜率為圖象是一條斜率為 的直線的直線eh遏止電壓遏止電壓U Uc c=0=0對應的頻率就是截止頻率對應的頻率就是截

4、止頻率c c 第十八章第十八章 原子結構原子結構學習線索如下展開：學習線索如下展開：原子中正負電荷分布的研究原子中正負電荷分布的研究湯姆孫的原子模型湯姆孫的原子模型 盧瑟福提出新的假設（核式結構模型）盧瑟福提出新的假設（核式結構模型）被被 粒子散射實驗否定粒子散射實驗否定 氫原子光譜氫原子光譜波爾的原子結構模型波爾的原子結構模型實驗結果：（1 1）絕大多數(shù)）絕大多數(shù)粒子穿過金箔后粒子穿過金箔后, ,基本上仍沿基本上仍沿 原來方向前進。原來方向前進。（2 2）少數(shù)）少數(shù)粒子（約占八千分之一）發(fā)生了大粒子（約占八千分之一）發(fā)生了大 角度的偏轉角度的偏轉, ,偏轉的角度甚至大于偏轉的角度甚至大于90

5、90，也，也 就是說它們幾乎被就是說它們幾乎被“撞了回來撞了回來”原子的核式結構的提出原子的核式結構的提出在原子的中心有一個很小的核，叫做原子核在原子的中心有一個很小的核，叫做原子核原子的全部正電荷和幾乎全部質量都集中在原原子的全部正電荷和幾乎全部質量都集中在原子核里子核里帶負電的電子在核外空間繞著核運動帶負電的電子在核外空間繞著核運動二、玻爾的原子模型二、玻爾的原子模型玻爾玻爾模型模型定態(tài)假說定態(tài)假說原子只能處于一系列不連續(xù)的能量原子只能處于一系列不連續(xù)的能量狀態(tài)中，這些狀態(tài)稱為定態(tài)狀態(tài)中，這些狀態(tài)稱為定態(tài)。軌道假說軌道假說原子不同能量狀態(tài)跟電子沿不同軌道原子不同能量狀態(tài)跟電子沿不同軌道繞核

6、運動相對應。因定態(tài)不連續(xù)，所繞核運動相對應。因定態(tài)不連續(xù)，所以電子可能軌道分布也是不連續(xù)的以電子可能軌道分布也是不連續(xù)的。躍遷假說躍遷假說原子從一種定態(tài)躍遷到另一定態(tài)時原子從一種定態(tài)躍遷到另一定態(tài)時,要輻射（或吸收）一定頻率的光子要輻射（或吸收）一定頻率的光子,光子能量等于兩定態(tài)的能量差光子能量等于兩定態(tài)的能量差。nmEEh 高能級高能級低能級低能級放出光子放出光子吸收能量吸收能量12rnrn)6 .13(1112eVEEnEn3 , 2 , 1n2 2使原子激發(fā)的兩種粒子一光子與實物粒子使原子激發(fā)的兩種粒子一光子與實物粒子 (1)(1)原子若是吸收光子的能量而被激發(fā)，原子若是吸收光子的能量而

7、被激發(fā)，其光子的能量必須等于兩能級的能量差，否則其光子的能量必須等于兩能級的能量差，否則不被吸收，不存在激發(fā)到不被吸收，不存在激發(fā)到n n能級時能量有余，能級時能量有余，而激發(fā)到而激發(fā)到n+1n+1時能量不足，則可激發(fā)到時能量不足，則可激發(fā)到n n能級的能級的問題問題 (2)(2)原子還可吸收外來實物粒子原子還可吸收外來實物粒子( (例如自由例如自由電子電子) )的能量而被激發(fā)，由于實物粒子的動能的能量而被激發(fā)，由于實物粒子的動能可全部或部分地被原子吸收，所以只要入射?？扇炕虿糠值乇辉游眨灾灰肷淞Ｗ拥哪芰看笥诨虻扔趦赡芗壍哪芰坎钪底拥哪芰看笥诨虻扔趦赡芗壍哪芰坎钪?E=En-(E=

8、En-Ek)Ek)，均可使原子發(fā)生能級躍遷，均可使原子發(fā)生能級躍遷 （3）電離：無論光子還是實物粒子，只要大于等于電離能即可。 如圖所示,氫原子從n2的某一能級躍遷到n=2的能級,輻射出能量為2.55 eV的光子.問最少要給基態(tài)的氫原子提供多少電子伏的能量,才能使它輻射上述能量的光子?請在圖中畫出獲得該能量后的氫原子可能的輻射躍遷圖. 答案：12.75 eV 第十九章第十九章 原子核的組成原子核的組成 名名稱稱 本本質質 符符號號在磁場在磁場中的偏中的偏轉情況轉情況在電場在電場中偏轉中偏轉 情況情況電電荷荷量量 射出射出 速度速度 電離電離 本領本領 貫穿貫穿 本領本領射射線線帶正帶正電的電的

9、 粒子粒子流流 42He 偏轉偏轉 偏轉偏轉 2e約為約為c/10 強強 弱弱射射線線高速高速電電 子流子流 0-1e 偏轉偏轉 偏轉偏轉 一一e 接近接近c 較弱較弱 較強較強射射線線 光光子流子流或高或高頻電頻電磁波磁波不偏轉不偏轉不偏轉不偏轉 O C 弱弱 強強天然放射現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)，使人們認識到原子核具有復雜結天然放射現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)，使人們認識到原子核具有復雜結構，可以再分。構，可以再分。二二. .衰變原則：衰變原則：（1 1） 衰變衰變: :（2 2）衰變衰變: :（3 3）衰變衰變: :伴隨伴隨 射線或射線或 射線產生射線產生. .三、半衰期三、半衰期Ttmm)21(0一、天然放射性衰變：

10、一、天然放射性衰變：HeYXMZMZ4242 eYXMZMZ011 質量數(shù)質量數(shù)守恒，電荷數(shù)守恒。守恒，電荷數(shù)守恒。實質是原子核內一個中子變成一個質子和一個電子。2半衰期的物理意義半衰期的物理意義 半衰期反映了大量原子核衰變的快慢，半衰期反映了大量原子核衰變的快慢，這種快慢由原子核自身的因素決定，這種快慢由原子核自身的因素決定，跟原子跟原子所處的物理狀態(tài)或化學狀態(tài)無關所處的物理狀態(tài)或化學狀態(tài)無關。 半衰期是放射性元素原子核有半衰期是放射性元素原子核有50發(fā)生發(fā)生衰變所需要的時間，這是一種統(tǒng)計規(guī)律，是衰變所需要的時間，這是一種統(tǒng)計規(guī)律，是對大量的原子核衰變規(guī)律的總結，對單個或對大量的原子核衰變規(guī)

11、律的總結，對單個或少數(shù)原子核是沒有意義的。少數(shù)原子核是沒有意義的。 盧瑟福發(fā)現(xiàn)質子盧瑟福發(fā)現(xiàn)質子:用用 粒子轟出氮原子粒子轟出氮原子產生氧的同位素，方程：產生氧的同位素，方程： 147N十十42He=1780+11H 這是第一次實現(xiàn)原子核的人工轉這是第一次實現(xiàn)原子核的人工轉變：用變：用 粒子、質子、粒子、質子、 中子甚至光中子甚至光子去轟擊原子核都可實現(xiàn)原子核的轉子去轟擊原子核都可實現(xiàn)原子核的轉變，通過這種方式可以研究原子核的變，通過這種方式可以研究原子核的結構，發(fā)現(xiàn)和制造新元素結構，發(fā)現(xiàn)和制造新元素。 原子核人工轉變放射性同位素：放射性同位素：有些元素的同位素具有放射性有些元素的同位素具有放

12、射性 1934年約里奧一居里夫婦發(fā)現(xiàn)經過年約里奧一居里夫婦發(fā)現(xiàn)經過 粒子轟擊的鋁片中會有放射性粒子轟擊的鋁片中會有放射性3015P，即：，即： 42He+2713Al=3015P+10 n 3015P=3014Si+01e 自然界里沒有天然的自然界里沒有天然的3015P,它是通過核反應生成的人工放射性同位素。它是通過核反應生成的人工放射性同位素。人工放射性的優(yōu)點：半衰期短，容易控制。人工放射性的優(yōu)點：半衰期短，容易控制。 放射性同位素的應用與防止教學放射性同位素的應用與防止教學1利用放射性同位素的射線利用放射性同位素的射線 (1)r射線探傷儀可檢查金屬內部的損傷，其依據(jù)是射線探傷儀可檢查金屬內

13、部的損傷，其依據(jù)是r射線有很強的貫穿本射線有很強的貫穿本領。領。 (2)a射線帶電能最大，可使放射源周圍的空氣電離變成導電氣體從而消除射線帶電能最大，可使放射源周圍的空氣電離變成導電氣體從而消除靜電積累。靜電積累。 (3)放射線能引起生物體內的放射線能引起生物體內的DNA的突變，這種作用可以應用在放射線育的突變，這種作用可以應用在放射線育種，放射線滅害蟲，放射作用保存食品以及醫(yī)療學上的種，放射線滅害蟲，放射作用保存食品以及醫(yī)療學上的“放療放療”等。等。 (4)做做“放射性標記放射性標記”的放射性同位素就是示蹤原子。的放射性同位素就是示蹤原子。2污染與防止污染與防止 放射線對人體組織的破壞作用是

14、對細胞核的破壞，使用放射性同位素必放射線對人體組織的破壞作用是對細胞核的破壞，使用放射性同位素必須注意人身安全，同時要防止放射性物質對空氣、水源、用具等的污染。須注意人身安全，同時要防止放射性物質對空氣、水源、用具等的污染。 結合能并不是由于核子結合成原子核而具有的能量，而是為把核結合能并不是由于核子結合成原子核而具有的能量，而是為把核子分開而需要的能量。這個能量巨大，如何求出這個能量？子分開而需要的能量。這個能量巨大，如何求出這個能量？應用質能應用質能方程和質量虧損的概念，教學中應注意一定的質量方程和質量虧損的概念，教學中應注意一定的質量m和一定的能量和一定的能量mc2相對應的觀點相對應的觀

15、點, 以及原子核在變化時，其變化前后總質量是不同以及原子核在變化時，其變化前后總質量是不同的，這種質量的差異對應的就是核反應中所吸收或釋放的能量。的，這種質量的差異對應的就是核反應中所吸收或釋放的能量。結合能結合能原子核越大，它的結合能越高原子核越大，它的結合能越高比結合能比結合能比核能越大，比核能越大，表示原子核中核子結合得越牢固，表示原子核中核子結合得越牢固，原子核越穩(wěn)定原子核越穩(wěn)定質量虧損質量虧損E=mc2核能核能 E= mc2原子核反應中的質量虧損并不破壞質量守恒定律，在核能例題的計算中，原子核反應中的質量虧損并不破壞質量守恒定律，在核能例題的計算中，要讓學生體會這一點，訓練單位換算，

16、原子質量單位和千克的關系，焦要讓學生體會這一點，訓練單位換算，原子質量單位和千克的關系，焦耳和電子伏的關系。耳和電子伏的關系。 核力和結合能寫出核反應方程寫出核反應方程計算質量虧損計算質量虧損m根據(jù)質能方程根據(jù)質能方程 E = mC2計算核能。計算核能。 注意質量單位取注意質量單位取kg 和和u的不同，若以原子質量（的不同，若以原子質量（u）為單位，可直接用為單位，可直接用E=m(u)931.5MeV.原子核的結合能原子核的結合能=核子的平均結合能核子的平均結合能核子數(shù)核子數(shù)核能的計算步驟核能的計算步驟第第6節(jié)節(jié) 重核的裂變重核的裂變 核裂變：核裂變：通過事例分析，可以讓學生總結出裂變的幾個特

17、點：通過事例分析，可以讓學生總結出裂變的幾個特點： 裂變過程中能放出巨大的能量。裂變過程中能放出巨大的能量。 裂變的同時能放出裂變的同時能放出23個個(或更多個或更多個)中子。中子。 裂變的產物不是唯一的。裂變的產物不是唯一的。 注意：裂變反應的依據(jù)是實驗事實，不能僅憑反應前后質量數(shù)守恒和電荷注意：裂變反應的依據(jù)是實驗事實，不能僅憑反應前后質量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒，杜撰各裂變反應。重核裂變的機制，不做說明。數(shù)守恒，杜撰各裂變反應。重核裂變的機制，不做說明。鏈式反應：鏈式反應：應該讓學生了解，維持鏈式反應要有一定的條件。要維持鏈式反應該讓學生了解，維持鏈式反應要有一定的條件。要維持鏈式反應，就要減

18、少裂變物質中的雜質，還要增大裂變物質的體積。這就引入了臨應，就要減少裂變物質中的雜質，還要增大裂變物質的體積。這就引入了臨界體積的概念。界體積的概念。核反應堆核反應堆(可控鏈式反應可控鏈式反應)：核反應堆是可控的鏈式反應裝置，它能使核能平核反應堆是可控的鏈式反應裝置，它能使核能平穩(wěn)釋放。核反應堆主要由核燃料、減速劑、控制調節(jié)系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)和防護穩(wěn)釋放。核反應堆主要由核燃料、減速劑、控制調節(jié)系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)和防護層組成。核燃料是由天然鈾或濃縮鈾制成的鈾棒。層組成。核燃料是由天然鈾或濃縮鈾制成的鈾棒。核反應堆的教學，著重讓核反應堆的教學，著重讓學生了解用人工方法控制鏈式反應速度的原理，了解減速劑和控

19、制棒的作用學生了解用人工方法控制鏈式反應速度的原理，了解減速劑和控制棒的作用。核電站的教學：核電站的教學：讓學生了解目前所有正式運行的核電站都是應用裂變發(fā)電的。讓學生了解目前所有正式運行的核電站都是應用裂變發(fā)電的。應該適當介紹世界上各發(fā)達國家以及一些發(fā)展中國家和地區(qū)在核能發(fā)電上取應該適當介紹世界上各發(fā)達國家以及一些發(fā)展中國家和地區(qū)在核能發(fā)電上取得的進展，介紹我國正在建設中的廣東大亞灣和浙江秦山核電站的有關情況，得的進展，介紹我國正在建設中的廣東大亞灣和浙江秦山核電站的有關情況，指明發(fā)展核電以適應對能源日益增長的需要，是一種必然的趨勢。指明發(fā)展核電以適應對能源日益增長的需要，是一種必然的趨勢。關

20、于光電效應下述說法中正確的是關于光電效應下述說法中正確的是( )A、光電子的最大初動能隨著入射光的強度增、光電子的最大初動能隨著入射光的強度增大而增大大而增大B、只要入射光的強度足夠強，照射時間足夠、只要入射光的強度足夠強，照射時間足夠長，就一定能產生光電效應長，就一定能產生光電效應C、在光電效應中，飽和光電流的大小與入射、在光電效應中，飽和光電流的大小與入射光的頻率無關光的頻率無關D、任何一種金屬都有一個極限頻率，低于這、任何一種金屬都有一個極限頻率，低于這個頻率的光不能發(fā)生光電效應個頻率的光不能發(fā)生光電效應答案：答案：D當某種單色光照射到金屬表面時，金屬表面有光電子當某種單色光照射到金屬表

21、面時，金屬表面有光電子逸出如果光的強度減弱，頻率不變，則：逸出如果光的強度減弱，頻率不變，則：( )A光的強度減弱到某一最低數(shù)值時，就沒有光電子光的強度減弱到某一最低數(shù)值時，就沒有光電子逸出逸出B單位時間內逸出的光電子數(shù)減少單位時間內逸出的光電子數(shù)減少C逸出光電子的最大初動能減小逸出光電子的最大初動能減小D單位時間內逸出的光電子數(shù)和光電子的最大初動單位時間內逸出的光電子數(shù)和光電子的最大初動能都要減小能都要減小B返回返回用某種單色光照射某種金屬表面，發(fā)生光電效應，用某種單色光照射某種金屬表面，發(fā)生光電效應，現(xiàn)將該單色光的光強減弱，則（現(xiàn)將該單色光的光強減弱，則（ ）A光電子的最大初動能不變光電子

22、的最大初動能不變 B光電子的最大初動能減少光電子的最大初動能減少C單位時間內產生的光電子數(shù)減少單位時間內產生的光電子數(shù)減少 D可能不發(fā)生光電效應可能不發(fā)生光電效應A C返回返回在光電效應實驗中，當用光子能量在光電效應實驗中，當用光子能量E3.1eV的單色的單色光照射陰極光照射陰極K時，時，(如圖如圖)，產生少量電流，產生少量電流.若若K極接正極接正，A極接負，當兩極間電壓為極接負，當兩極間電壓為0.9V時，光電流恰好截時，光電流恰好截止止.那么當那么當A極接正，極接正，K極接負，電壓仍為極接負，電壓仍為0.9V的時光的時光電子到達電子到達A極的最大動能極的最大動能Ek2 eV，此金屬的，此金屬

23、的逸出功逸出功W eV.解解：打出的光電子具有初動能，若：打出的光電子具有初動能，若A、K間加上反向電間加上反向電壓時，電場力做負功，當壓時，電場力做負功，當E K=eU反反光電流恰好截止光電流恰好截止. E K1=0.9 eV由由 E K1=E-W 逸出功逸出功W=E- E K1 =2.2 eV 若若A、K間加上正向電壓時，電場力做正功，光電子間加上正向電壓時，電場力做正功，光電子 到達到達A極的最大動能為：極的最大動能為：Ek2E K1+ eU =0.9+0.9=1.8 eV1.82.2返回返回如圖，當電鍵如圖，當電鍵S斷開時，用光子能量斷開時，用光子能量為為2.5eV的一束光照射陰極的一

24、束光照射陰極K，發(fā)現(xiàn)，發(fā)現(xiàn)電流表讀數(shù)不為零。合上電鍵，調節(jié)電流表讀數(shù)不為零。合上電鍵，調節(jié)滑線變阻器，發(fā)現(xiàn)當電壓表讀數(shù)小于滑線變阻器，發(fā)現(xiàn)當電壓表讀數(shù)小于0.60V時，電流表讀數(shù)仍不為零；當時，電流表讀數(shù)仍不為零；當電壓表讀數(shù)大于或等于電壓表讀數(shù)大于或等于0.60V時，電時，電流表讀數(shù)為零。由此可知陰極材料的流表讀數(shù)為零。由此可知陰極材料的逸出功為（逸出功為（ ）A1.9eV B0.6eV C2.5eV D3.1eV 解析：解析：電流表讀數(shù)剛好為零，說明剛好沒有光電子能夠到達陽極。電流表讀數(shù)剛好為零，說明剛好沒有光電子能夠到達陽極。根據(jù)動能定理，光電子的最大初動能剛好為根據(jù)動能定理，光電子的最

25、大初動能剛好為0.6eV。由。由Ek=h-W0可知可知W0=1.9 eV。選。選A。 A 如圖所示，陰極K用極限波長0=0.66 m的金屬銫制成的，用波長=0.5 m的綠光照射陰極K，調整兩個極板電壓.當A板電壓比陰極高出2.5 V時，光電流達到飽和，電流表示數(shù)為0.64 A，求：（1）每秒鐘陰極發(fā)射的光電子數(shù)和光）每秒鐘陰極發(fā)射的光電子數(shù)和光電子飛出陰極時的最大初動能；電子飛出陰極時的最大初動能；（2）如果把照射陰極的單色光的光強）如果把照射陰極的單色光的光強 增為原來的增為原來的2倍，每秒鐘陰極發(fā)射的光倍，每秒鐘陰極發(fā)射的光電子數(shù)和光電子飛出陰極的最大初動能電子數(shù)和光電子飛出陰極的最大初動

26、能. 四、原子能級躍遷問題四、原子能級躍遷問題/ /躍躍遷時電子動能、原子電勢能與原子能遷時電子動能、原子電勢能與原子能量的變化量的變化 當軌道半徑減小時，庫侖引力做正功，當軌道半徑減小時，庫侖引力做正功，原子的電勢能原子的電勢能E Ep p減小，電子動能增大，減小，電子動能增大，原子能量減小反之，軌道半徑增大時，原子能量減小反之，軌道半徑增大時，原子電勢能增大，電子動能減小，原子原子電勢能增大，電子動能減小，原子能量增大能量增大 處于基態(tài)的一群氫原子受某種單色光的照射時，只發(fā)射波長為1、2、3的三種單色光，且123，則照射光的波長為（ ） A.1 B.1+2+3 C. D. C 如圖所示，是

27、氫原子四個能級的示意圖。當氫原子從n=4的能級躍遷到n=3的能級時，輻射出光子a，當氫原子從n=3的能級躍遷到n=2的能級時，輻射出光子b,則以下判斷正確的是 A.在真空中光子a的波長大于光子b的波長 B.光子a可使氫原子從n2躍遷到n=3的能級C.光子b可使處于n=3能級的氫原子電離 D.一群處于n=3能級上的氫原子向能低級躍遷時最多產生6種譜線AC 如圖所示為氫原子的能級示意圖，一群氫原子處于n=3的激發(fā)態(tài)，在向較低能級躍遷的過程中向外發(fā)出光子，用這些光照射逸出功為2.49eV的金屬鈉，下列說法中正確的是（ ）A從n=3的激發(fā)態(tài)躍遷到n=2的激發(fā)態(tài)時所發(fā)出的光的波長最短B這群氫原子能發(fā)出3種頻率不同的光，且均能使金屬鈉發(fā)生光 電效應C金屬鈉表面所發(fā)出的光電子的初動能最大值為9.60eVD從n=3的激發(fā)態(tài)躍遷到基態(tài)時所發(fā)出的光能使金屬鈉發(fā)生光電效應，且使光電子獲得最大初