高考物理教案全集（經(jīng)典實(shí)用）第17章《量子論初步》doc高中物理

://永久免費(fèi)組卷搜題網(wǎng)PAGE://永久免費(fèi)組卷搜題網(wǎng)第十七章量子論初步目的要求：重點(diǎn)難點(diǎn)：教具：過(guò)程及內(nèi)容：第1課散量子論初步第1課根底知識(shí)一、光電效應(yīng)1．現(xiàn)象：在光〔包括不可見(jiàn)光〕照射下物體發(fā)射出電子的現(xiàn)象叫光電效應(yīng)現(xiàn)象；所發(fā)射的電子叫光電子；光電子定向移動(dòng)所形成的電流叫光電流。．2．光電效應(yīng)規(guī)律〔1〕任何一種金屬都有一個(gè)極限頻率，入射光必須大于這個(gè)極限頻率才能產(chǎn)生光電效應(yīng)．〔2〕光電子的最大初動(dòng)能與入射光的強(qiáng)度無(wú)關(guān)，只隨著入射光的頻率增大而增大．〔3〕當(dāng)入射光的頻率大于極限頻率時(shí)，光電流的強(qiáng)度與入射光的強(qiáng)度成正比．〔4〕從光照射到產(chǎn)生光電流的時(shí)間不超過(guò)10—9s，幾乎是瞬時(shí)產(chǎn)生的．說(shuō)明：〔1〕光電效應(yīng)規(guī)律“光電流的強(qiáng)度與入射光的強(qiáng)度成正比〞中“光電流的強(qiáng)度指的是光電流的最大值〔亦稱飽和值〕，因?yàn)楣怆娏魑吹竭_(dá)最大值之前，其值大小．不僅與入射光的強(qiáng)度有關(guān)，還與光電管兩極間的電壓有關(guān)．只有在光電流到達(dá)最大以后才和入射光的強(qiáng)度成正比．〔2〕這里所說(shuō)“入射光的強(qiáng)度〞，指的是單位時(shí)間內(nèi)入射到金屬外表單位面積上的光子的總能量，在入射光頻率不變的憎況下，光強(qiáng)正比于單位時(shí)間內(nèi)照射到金屬外表上單位面積的光子數(shù)．但假設(shè)換用不同頻率的光照射，即使光強(qiáng)相同，單位時(shí)間內(nèi)照射到金屬外表單位面積的光子數(shù)也不相同，因而從金屬外表逸出的光電子數(shù)也不相同，形成的光電流也不同．【例1】某種單色光照射某金屬時(shí)不能產(chǎn)生光電效應(yīng)，那么下述措施中可能使金屬產(chǎn)生光電效應(yīng)的是A．延長(zhǎng)光照時(shí)間散B．增大光的強(qiáng)度C．換用波長(zhǎng)較短的光照射D．換用頻度較低的光照射【解析】由發(fā)生光電效應(yīng)的四個(gè)條件可知能不能產(chǎn)生光電效應(yīng)與入射光的頻率和金屬板的材料有關(guān)，當(dāng)金屬一定時(shí)，要發(fā)生光電效應(yīng)，就只有增大入射光的頻率，也就是入射光的波長(zhǎng)變短，所以C選項(xiàng)正確．二、光子說(shuō)1．光電效應(yīng)規(guī)律中〔1〕、〔2〕、〔4〕條是經(jīng)典的光的波動(dòng)理論不能解釋的，(1)極限頻率ν0

光的強(qiáng)度由光波的振幅A決定，跟頻率無(wú)關(guān)，只要入射光足夠強(qiáng)或照射時(shí)間足夠長(zhǎng)，就應(yīng)該能發(fā)生光電效應(yīng)．(2)光電子的最大初動(dòng)能與光強(qiáng)無(wú)關(guān)，(3)波動(dòng)理論還解釋不了光電效應(yīng)發(fā)生的時(shí)間之短10-9s能量積累是需要時(shí)間的2．光子說(shuō)卻能很好地解釋光電效應(yīng)．光子說(shuō)認(rèn)為：〔1〕空間傳播的光不是連續(xù)的，而是一份一份的，每一份叫做一個(gè)光子．〔2〕光子的能量跟它的頻率成正比，即E＝hγ＝hc／λ式中的h叫做普朗克恒量，h＝6．610＿34J·s．a(chǎn)bcdefg愛(ài)因斯坦利用光子說(shuō)解釋光電效應(yīng)過(guò)程：入射光照到金屬上，有些光子被電子吸收，有些沒(méi)有被電子吸收；吸收了光子的電子〔a、b、c、e、g〕動(dòng)能變大，可能向各個(gè)方向運(yùn)動(dòng)；有些電子射出金屬外表成為光電子〔b、c、g〕，有些沒(méi)射出〔a、e〕；射出金屬外表的電子克服金屬中正電荷引力做的功也不相同；只有從金屬abcdefg如果入射光子的能量比這個(gè)功的最小值還小，那就不能發(fā)生光電效應(yīng)。這就解釋了極限頻率的存在；由于光電效應(yīng)是由一個(gè)個(gè)光子單獨(dú)引起的，因此從有光照射到有光電子飛出的時(shí)間與照射光的強(qiáng)度無(wú)關(guān)，幾乎是瞬時(shí)的。這就解釋了光電效應(yīng)的瞬時(shí)性?！?〕愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程：Ek=hγ－W〔Ek是光電子的最大初動(dòng)能；W是逸出功，既從金屬外表直接飛出的光電子克服正電荷引力所做的功?！痴f(shuō)明：〔1〕光電效應(yīng)現(xiàn)象是金屬中的自由電子吸收了光子的能量后，其動(dòng)能足以克服金屬離子的引力而逃逸出金屬外表，成為光電子．不要將光子和光電子看成同一粒子．〔2〕對(duì)一定的金屬來(lái)說(shuō)，逸出功是一定的．照射光的頻率越大，光子的能量越大，從金屬中逸出的光電子的初動(dòng)能就越大．如果入射粒子的頻率較低，它的能量小于金屬的逸出功，就不能產(chǎn)生光電效應(yīng)，這就是存在極限頻率的原因．【例2】．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(dòng)能是2．9eV，從鋅中發(fā)射出的光電子的最大初動(dòng)能是1．4eV，鉑沒(méi)有光電子射出，那么對(duì)這三種金屬逸出功大小的判斷，以下結(jié)論正確的選項(xiàng)是〔〕A．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C．鉑的逸出功最大，銫的逸出功最小D．鉑的逸出功最大，鋅的逸出功最小解析：根據(jù)愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程：?mvm2＝hγ一W．當(dāng)照射光的頻率一定時(shí)，光子的能量hγ就是一個(gè)定值，在光電效應(yīng)中的所產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能等于光子的能量減去金屬的逸出功．最大初動(dòng)能越大，說(shuō)明這種金屬的電子逸出功越小，假設(shè)沒(méi)有光電子射出，說(shuō)明光子的能量小于電子的逸出功．因此說(shuō)鉑的逸出功最大，而銫的逸出功最?。鸢福篶【例3】入射光線照射到某金屬外表上發(fā)生光電效應(yīng)，假設(shè)入射光的強(qiáng)度減弱，而頻率保持不變，那么以下說(shuō)法中正確的選項(xiàng)是〔〕A．從光照到金屬外表上到發(fā)射出光電子之間的時(shí)間間隔將明顯增加B．逸出的光電子的最大初動(dòng)能減小C．單位時(shí)間內(nèi)從金屬外表逸出的光電子數(shù)目將減小D．有可能不發(fā)生光電效應(yīng)解析：入射光的強(qiáng)度，是指單位時(shí)間內(nèi)入射到金屬外表單位面積上的光子的總能量，“入射光的強(qiáng)度減弱而頻率不變，〞表示單位時(shí)間內(nèi)到達(dá)同一金屬外表的光子數(shù)目減少而每個(gè)光子的能量不變根據(jù)對(duì)光電效應(yīng)的研究，只要入射光的頻率大于金屬的極限頻率，那么當(dāng)入射光照到金屬上時(shí)，光電子的發(fā)射幾乎是同時(shí)完成的，與入射光的強(qiáng)度無(wú)關(guān)．具有最大初動(dòng)能的光電子，是來(lái)自金屬最表層的電子，當(dāng)它們吸收了光子的能量后，只要大于金屬的逸出功而能擺脫原子核的束縛，就能成為光電子，當(dāng)光子的能量不變時(shí)，光電子的最大初動(dòng)能也不變．當(dāng)入射光強(qiáng)度減弱時(shí)，仍有光電子從金屬外表逸出，但單位時(shí)間內(nèi)逸出的光電子數(shù)目也會(huì)減少．答案：C三．.康普頓效應(yīng)光子電子電子光子散射前散射后光子電子電子光子散射前散射后在研究電子對(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?？灯疹D認(rèn)為這是因?yàn)楣庾硬粌H有能量，也具有動(dòng)量。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明這個(gè)設(shè)想是正確的。因此康普頓效應(yīng)也證明了光具有粒子性。四、光的波粒二象性干預(yù)、衍射和偏振說(shuō)明光是一種波；光電效應(yīng)和康普頓效應(yīng)說(shuō)明光是一種粒子；因此現(xiàn)代物理學(xué)認(rèn)為：光具有波粒二象性。大量光子的傳播規(guī)律表達(dá)為波動(dòng)性；頻率低、波長(zhǎng)長(zhǎng)的光，其波動(dòng)性越顯著．3、個(gè)別光子的行為表達(dá)為粒子性；頻率越高、波長(zhǎng)越短的光，其粒子性越顯著．4．光在傳播過(guò)程中往往表現(xiàn)出波動(dòng)性；在與物質(zhì)發(fā)生作用時(shí)往往表現(xiàn)為粒子性；光既具有波動(dòng)性，又具有粒子性，為說(shuō)明光的一切行為，只能說(shuō)光具有波粒二象性．說(shuō)明：光的波粒二象性可作如下解釋：〔1〕既不可把光當(dāng)成宏觀觀念中的波，也不可把光當(dāng)成微觀觀念中的粒子．〔2〕大量光子產(chǎn)生的效果往往顯示出波動(dòng)性，個(gè)別光子產(chǎn)生的效果往往顯示出粒子性；頻率超低的光波動(dòng)性越明顯，頻率越高的光粒子性越明顯．〔3〕光在傳播過(guò)程中往往顯示波動(dòng)性，在與物質(zhì)作用時(shí)往往顯示粒子性．〔4〕由E=hγ，p=h/λ看出，光的波動(dòng)性和粒子性并不矛盾：表示粒子性的粒子能量和動(dòng)量的計(jì)算式中都含有表示波的特征的物理量——頻率γ和波長(zhǎng)λ?！?〕由以上兩式和波速公式c=λγ還可以得出：E=pc〔6〕對(duì)干預(yù)現(xiàn)象理解：①對(duì)亮條紋的解釋：波動(dòng)說(shuō)：同頻率的兩列波到達(dá)亮紋處振動(dòng)情況相同；粒子說(shuō)：光子到達(dá)的幾率大的地方。②對(duì)暗條紋的解釋：波動(dòng)說(shuō)：同頻率的兩列波到達(dá)暗紋振動(dòng)情況相反；粒子說(shuō)：光子到達(dá)的幾率小的地方。五、物質(zhì)波〔德布羅意波〕物質(zhì)分為兩大類：實(shí)物和場(chǎng)。既然作為場(chǎng)的光有粒子性，那么作為粒子的電子、質(zhì)子等實(shí)物是否也具有波動(dòng)性？德布羅意由光的波粒二象性的思想推廣到微觀粒子和任何運(yùn)動(dòng)著的物體上去，得出物質(zhì)波的概念：任何一個(gè)運(yùn)動(dòng)著的物體都有一種波與它對(duì)應(yīng)，該波的波長(zhǎng)λ=h/p。人們又把這種波叫做德布羅意波。物質(zhì)波也是概率波。【例4】試估算一個(gè)中學(xué)生在跑百米時(shí)的德布羅意波的波長(zhǎng)。解：估計(jì)一個(gè)中學(xué)生的質(zhì)量m≈50kg，百米跑時(shí)速度v≈7m/s，那么m由計(jì)算結(jié)果看出，宏觀物體的物質(zhì)波波長(zhǎng)非常小，所以很難表現(xiàn)出其波動(dòng)性?！纠?】為了觀察到納米級(jí)的微小結(jié)構(gòu)，需要用到分辨率比光學(xué)顯微鏡更高的電子顯微鏡。以下說(shuō)法中正確的選項(xiàng)是解：為了觀察納米級(jí)的微小結(jié)構(gòu)，用光學(xué)顯微鏡是不可能的。因?yàn)榭梢?jiàn)光的波長(zhǎng)數(shù)量級(jí)是10-7m，遠(yuǎn)大于納米，會(huì)發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象，因此不能精確聚焦。如果用很高的電壓使電子加速，使它具有很大的動(dòng)量，其物質(zhì)波的波長(zhǎng)就會(huì)很短，衍射的影響就小多了。因此此題應(yīng)選A六.氫原子中的電子云對(duì)于宏觀質(zhì)點(diǎn)，只要知道它在某一時(shí)刻的位置和速度以及受力情況，就可以應(yīng)用牛頓定律確定該質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的軌道，算出它在以后任意時(shí)刻的位置和速度。對(duì)電子等微觀粒子，牛頓定律已不再適用，因此不能用確定的坐標(biāo)描述它們?cè)谠又械奈恢?。玻爾理論中說(shuō)的“電子軌道〞實(shí)際上也是沒(méi)有意義的。更加徹底的量子理論認(rèn)為，我們只能知道電子在原子核附近各點(diǎn)出現(xiàn)的概率的大小。在不同的能量狀態(tài)下，電子在各個(gè)位置出現(xiàn)的概率是不同的。如果用疏密不同的點(diǎn)子表示電子在各個(gè)位置出現(xiàn)的概率，畫出圖來(lái)，就像一片云霧一樣，可以形象地稱之為電子云。七、能級(jí)初中介紹了盧瑟福提出的原子的核式結(jié)構(gòu)模型。認(rèn)為電子繞核做圓周運(yùn)動(dòng)，好比地球繞太陽(yáng)做圓周運(yùn)動(dòng)。研究說(shuō)明，盧瑟福的核式結(jié)構(gòu)模型和經(jīng)典電磁理論有矛盾：按照經(jīng)典電磁理論:⑴電子繞核做圓周運(yùn)動(dòng)會(huì)向外輻射同頻率的電磁波，能量將減小，原子將會(huì)不穩(wěn)定；⑵電子旋轉(zhuǎn)半徑減小的同時(shí)，頻率將增大，因此輻射的電磁波頻率也應(yīng)該是連續(xù)變化的。事實(shí)上原子是穩(wěn)定的，原子輻射的電磁波的頻率也是不變的。1.玻爾理論為解決這個(gè)矛盾，玻爾將量子理論引入原子結(jié)構(gòu)理論，大膽提出了三條假設(shè)，創(chuàng)立了玻爾原子模型。①能量定態(tài)假設(shè)：原子只能處于一系列的不連續(xù)的能量狀態(tài)中，在這些狀態(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，這些狀態(tài)叫定態(tài)。②原子躍遷假設(shè)：原子從一定態(tài)躍遷到另一種定態(tài)，它要輻射〔或吸收〕一定頻率的光子，光子的能量由這兩種定態(tài)的能量差值決定：即：hν=Em-En氫原子的能級(jí)圖nE氫原子的能級(jí)圖nE/eV∞01-13.62-3.43-1.514-0.853對(duì)氫原子：軌道量子化，r1=0.53×10-10mn能量量子化，E1=-－13.6eV，這些能量值叫能級(jí)。能量最低的狀態(tài)〔量子數(shù)n=1〕叫基態(tài)，其他狀態(tài)叫激發(fā)態(tài)。根據(jù)玻爾理論畫出了氫原子的能級(jí)圖。2.光子的發(fā)射和接收原子處于基態(tài)時(shí)最穩(wěn)定。處于激發(fā)態(tài)時(shí)會(huì)自發(fā)地向較低能級(jí)躍遷，經(jīng)過(guò)一次或幾次躍遷到達(dá)基態(tài)。躍遷時(shí)以光子的形式放出能量。所放出光子的頻率滿足：hγ=Em-En原子吸收了光子后從低能級(jí)躍遷到高能級(jí)，或者被電離。處于基態(tài)或較低激發(fā)態(tài)的原子只能吸收兩種光子：一種是能量滿足hγ=Em-En的光子，一種是能量大于該能級(jí)電離能的光子。321321【例6】321321A.只有①③正確B.只有②正確C.只有②③正確D.只有④正確解：該容器內(nèi)的氫能夠釋放出三種不同頻率的光子，說(shuō)明這時(shí)氫原子處于第三能級(jí)。根據(jù)玻爾理論應(yīng)該有h3=E3-E1，h1=E3-E2，h2=E2-E1，可見(jiàn)h3=h1+h2=h(1+2)，所以照射光子能量可以表示為②或③，答案選C。3214①②③④⑤⑥⑦3214①②③④⑤⑥⑦A.1200B.2000C.2200D.2400解：畫出示意圖，分步計(jì)算，不難得出結(jié)論①400個(gè)，②400個(gè)，③400個(gè)，④200個(gè)，⑤200個(gè)，⑥200個(gè)，⑦400個(gè)，共2200個(gè)。3.原子光譜在人們了解原子結(jié)構(gòu)以前，就發(fā)現(xiàn)了氣體光譜。和白光形成的連續(xù)光譜不同，稀薄氣體通電后發(fā)出的光得到的光譜是不連續(xù)的幾條亮線，叫做線狀譜。因?yàn)楦鞣N原子的能級(jí)是不同的，它們的線狀譜也就不會(huì)完全相同。因此把這些線狀譜叫做原子光譜。利用原子光譜可以鑒別物質(zhì)，分析物體的化學(xué)組成。玻爾理論能夠很好地解釋氫的原子光譜。根據(jù)hν=Em-En計(jì)算出的頻率跟實(shí)驗(yàn)中觀察到的線狀譜對(duì)應(yīng)的頻率恰好相同。4.玻爾理論的局限性玻爾理論成功地解釋了氫光譜的規(guī)律，它的成功是因?yàn)橐M(jìn)了量子理論〔軌道量子化、能量量子化〕。但用它解釋其它元素的光譜就遇到了困難，它的局限性是由于它保存了過(guò)多的經(jīng)典物理理論〔牛頓第二定律、向心力、庫(kù)侖力等〕。5.量子力學(xué)為了解決這種困難，需要建立更加徹底的量子理論，這就是量子力學(xué)。在量子力學(xué)種所謂電子繞核運(yùn)行的軌道，實(shí)際上只是電子出現(xiàn)概率密度較大的位置。如果用疏密不同的點(diǎn)表示電子在各個(gè)位置出現(xiàn)的概率，畫出的圖形叫做電子云。規(guī)律方法1.正確理解光電效應(yīng)規(guī)律VAKS【例8】如圖，當(dāng)電鍵SVAKSeVB.0.6eVC.2.5eVD.3.1eV解：電流表讀數(shù)剛好為零說(shuō)明剛好沒(méi)有光電子能夠到達(dá)陽(yáng)極，根據(jù)動(dòng)能定理，光電子的最大初動(dòng)能剛好為0.6eV。由Ek=hν-W可知W=1.9eV。選A?！纠?】如下圖為倫琴射線管的示意圖，K為陰極鎢絲，發(fā)射的電子初速度為零，A為對(duì)陰極〔陽(yáng)極〕，當(dāng)AK之間加直流電壓U=30KV時(shí)，電子初加速打在對(duì)陰極為上，使之發(fā)出倫琴射線，設(shè)電子的動(dòng)能全部轉(zhuǎn)化為倫琴射線的能量。試求：〔1〕電子到達(dá)對(duì)陰極的速度是多大？〔2〕由對(duì)陰極發(fā)出的倫琴射線的最短波長(zhǎng)是多大？〔3〕假設(shè)AK間的電流為10mA那么每秒鐘從對(duì)陰極歸多能輻射出多少個(gè)倫琴射線光子〔電子電量e=1.6×10－19C,質(zhì)量m=0.91×10－30【解析】(1)qU=ΔEk＝?mV2，V==1.0×l08〔m/s〕〔2〕qU=?mV2=hγ；λ=hC/qU=4.1×10－11〔m〕〔3〕I=q/t=ne/t，n=It/e=6.25×1016〔個(gè)〕2．應(yīng)用光子說(shuō)解決實(shí)際問(wèn)題【例10】由激光器發(fā)出的一細(xì)束功率為P=0.15kW的激光束，豎直向上照射在一個(gè)固態(tài)鋁球的下部，使其恰好能在空中懸浮。鋁的密度為ρ=2.7×103kg/m3，設(shè)激光束的光子全部被鋁球吸收，求鋁球的直徑是多大？〔計(jì)算中可取=3，g=10m/s16解：設(shè)每個(gè)激光光子的能量為E，動(dòng)量為p，時(shí)間t內(nèi)射到鋁球上的光子數(shù)為n，激光束對(duì)鋁球的作用力為F，鋁球的直徑為d，那么有：光子能量和動(dòng)量間關(guān)系是E=pc，鋁球的重力和F平衡，因此F=ρgd3，由以上各式解得d=0.33mm。16【例11】太陽(yáng)光垂直射到地面上時(shí)，地面上1m2接受的太陽(yáng)光的功率為1.4kW,其中可見(jiàn)局部〔1〕假設(shè)認(rèn)為可見(jiàn)光的波長(zhǎng)約為0.55μm，日地間距離R=1.5×1011m.普朗克恒量h=6.6×10—34J〔2〕假設(shè)地球的半徑為6.4×106解答：〔1〕設(shè)地面上垂直陽(yáng)光的1m2面積上每秒鐘接收的可見(jiàn)光光子數(shù)為n.那么有P×45%=n·h.解得：n===1.75×1021m—2設(shè)想一個(gè)以太陽(yáng)為球心，以日、地距離為半徑的大球面積包圍著太陽(yáng)，大球面接受的光子數(shù)即等于太陽(yáng)輻射的全部光子數(shù)。那么所求可見(jiàn)光光子數(shù)N=n·4πR2=1.75×1021×4×3.14×〔1.5×1011〕2=4.9×1044〔2〕地球背著陽(yáng)光的半個(gè)球面沒(méi)有接收太陽(yáng)光。地球向陽(yáng)的半個(gè)球面面積也不都與太陽(yáng)光垂直。接收太陽(yáng)光輻射且與陽(yáng)光垂直的有效面積是以地球半徑為半徑的圓平面的面積。那么地球接收陽(yáng)光的總功率P地=P·πr2=1.4×3.14×(6.4×106)2=1.8×1017kW.3.氫原子躍遷及光譜線的計(jì)算實(shí)際上公式hv=E初-E終只適用于光子和原子作用而使原子在各定態(tài)之間躍遷的情況，而對(duì)于光子與原子作用使原子電離或?qū)嵨锪Ｗ优c原子作用而使原子激發(fā)的情況(如高速電子流打擊任何固體外表產(chǎn)生倫琴射線，就不受此條件的限制。這是因?yàn)樵右坏╇婋x，原子結(jié)構(gòu)就被破壞，因而不再遵守有關(guān)原子結(jié)構(gòu)的理論。實(shí)物粒子與原子碰撞的情況，由于實(shí)物粒子的動(dòng)能可全部或局部地為原子吸收，所以只要入射粒子的動(dòng)能大于或等于原子某兩定態(tài)能量之差，都有可能使原子受激發(fā)而向高能級(jí)躍遷，但原子所吸收的能量仍不是任意的，一定等于原子發(fā)生躍遷的兩個(gè)能級(jí)間的能量差?！?〕從高能級(jí)向低能級(jí)躍遷時(shí)放出光子；從低能級(jí)向高能級(jí)躍遷時(shí)可能是吸收光子，也可能是由于碰撞?！?〕原子從低能級(jí)向高能級(jí)躍遷時(shí)只能吸收一定頻率的光子；而從某一能級(jí)到被電離可以吸收能量大于或等于電離能的任何頻率的光子?！踩缭诨鶓B(tài)，可以吸收E≥13.6eV的任何光子，所吸收的能量除用于電離外，都轉(zhuǎn)化為電子的動(dòng)能〕?！纠?2】氫原子輻射出一個(gè)光子后，根據(jù)玻爾理論下述說(shuō)法中正確的選項(xiàng)是〔〕A．電子繞核旋轉(zhuǎn)的半徑增大B、氫原子的能級(jí)增大C．氫原子的電勢(shì)能增大D、氫原子的核外電子的速率增大解析：氫原子輻射出一個(gè)光子是由于繞核運(yùn)轉(zhuǎn)的電子由外層軌道向內(nèi)層軌道躍遷產(chǎn)生的，即由高能級(jí)向低能級(jí)躍遷產(chǎn)生的。因此選項(xiàng)A、B、C都是錯(cuò)誤的。電子和氫原子核之間的庫(kù)侖力是電子繞核轉(zhuǎn)動(dòng)的向心力，即所以v＝e由于k、e、m都為定值，所以r減小時(shí)，v增大答案：D【例13】如圖給出氫原子最低的4個(gè)能級(jí)，在這些能級(jí)間躍遷所輻射的光子的頻率最多有P種，其中最小頻率為fmin，那么〔〕A．P＝5B．P=6C．fmin＝1．6×1014Hz。D．fmin＝1．5×1015Hz解析：由圖可知，氫原子在能緩間躍遷最多有6種可能情況：4→3；3→2；2→1；4→2；3→l；4→1．所以是多能輻射6種頻率的光子．由hγ＝E高－E低可知，能級(jí)間能量差值越小．輻射的光子頻率越小，所以從第4能級(jí)向第3能級(jí)躍遷輻射的光子頻率最小γ＝〔E4－E3〕／h＝1．6×1014Hz答案：BC4.氫原子躍遷的能量規(guī)律核外電子繞核旋轉(zhuǎn)可看作是以原子核為中心的勻速圓周運(yùn)動(dòng)，其向心力由核的庫(kù)侖引力提供，氫原子的能級(jí)圖nE/eV∞01-13.62-3.43-1.514-0.85E1E2E氫原子的能級(jí)圖nE/eV∞01-13.62-3.43-1.514-0.85E1E2E3Ek1==13.6eV電勢(shì)能：EPn=EP1EP1=E1－Ek1=－13.6－13.6=－27.2eV總能量：En=Ekn+EPnE1=-－13.6eV〔?Ep=Ek,，Ep=2Ek〕電子從無(wú)窮遠(yuǎn)移近原子核，電場(chǎng)力做正功，電勢(shì)能減少為負(fù)值；當(dāng)原子吸收光子，從較低能級(jí)(E1)躍遷到較高能級(jí)(E2)時(shí)，即n增大時(shí),原子的總能量(E)增加，電子的電勢(shì)能(EP)增加，而動(dòng)能(Ek)減少，且Ek1+EP1+hv=Ek2+EP2當(dāng)原子放出光子從較高能級(jí)(E2)躍遷到較低能級(jí)(E1)時(shí)，原子的總能減少，電子的電勢(shì)能減少，而動(dòng)能增加，且Ek1+EP1-hv=Ek2+EP2右上圖中三個(gè)光子的能量關(guān)系為E1=E2+E3；頻率關(guān)系為ν1=ν2+ν3；而波長(zhǎng)關(guān)系為。【例14】氫原子的基態(tài)能量為E1，圖中的四個(gè)能級(jí)圖中，正確代表氫原子能級(jí)的是〔〕［解析］由氫原子能級(jí)公式En=E1／n2可知．只有C圖是正確的．【例15】原子從一個(gè)能級(jí)躍遷到一個(gè)較低的能級(jí)時(shí)，有可能不發(fā)射光子，例如在某種條件下，鉻原子從n=2能級(jí)上的電子躍遷到n=1能級(jí)上時(shí)并不發(fā)射光子，而是將相應(yīng)的能量轉(zhuǎn)交給n=4能級(jí)上的電子，使之能脫離原子，這一現(xiàn)象叫做俄歇效應(yīng)，以這種方式脫離原子的電子叫俄歇電子.鉻原子的能級(jí)公式可簡(jiǎn)化為E有=-，式中n=1，2，3…表示不同的能級(jí)，A是正的常數(shù).上述俄歇電子的動(dòng)能是A.A B.AC. D.【解析】鉻原子n=2的能級(jí)E2=－A/22=－A/4，n=1的能級(jí)E1=-A，所以電子從n=2能級(jí)躍遷到n=1的能級(jí)釋放的能量ΔE=E2-E1=3A/4.又鉻原子n=4的能級(jí)E4=－A/42=A/16，說(shuō)明電子從n=4能級(jí)躍遷到無(wú)窮遠(yuǎn)能級(jí)〔E∞=0〕，即脫離原子需吸收A/16的能量，由能的轉(zhuǎn)化和守恒知，該俄歇電子的能量應(yīng)為Ek=ΔE-〔-E4〕=11A/16，即答案C正確.紫外線燈鋅板紫外線燈鋅板驗(yàn)電器1、如下圖，一驗(yàn)電器與鋅板用導(dǎo)線相連，現(xiàn)用一紫外線燈照射鋅板，關(guān)燈之后，驗(yàn)電器指針保持一定的偏角〔〕A．將一帶負(fù)電的金屬小球與鋅板接觸，那么驗(yàn)電器指針偏角將增大B．將一帶負(fù)電的金屬小球與鋅板接觸，那么驗(yàn)電器指針偏角將不變C．使驗(yàn)電器指針回到零，改用強(qiáng)度更大的紫外線燈照射鋅板，驗(yàn)電器的指針偏角將增大D．使驗(yàn)電器指針回到零，改用強(qiáng)度更大的紅外線燈照射鋅板，驗(yàn)電器的指針一定偏轉(zhuǎn)2、如圖1—44—1所示，四個(gè)示意圖所表示的實(shí)驗(yàn)中，能說(shuō)明光具有粒子性的是〔〕圖1—44—13、MN為半圓形玻璃磚截面的直徑，OO′為過(guò)圓心且垂直于MN的直線。兩束可見(jiàn)單色光a、b與OO′的距離均為d，從空氣垂直MN射入玻璃磚中，光路如下圖。由此可知〔〕abMNOOabMNOO′ddB．a(chǎn)光的頻率比b光的小C．相同條件下a光的干預(yù)條紋間距比b光的大D．假設(shè)b光照射某金屬能發(fā)生光電效應(yīng)，那么a光照射該金屬也能發(fā)生光電效應(yīng)圖甲圖乙4、a、b兩束單色光分別用同一雙縫干預(yù)裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，在距雙縫恒定距離的屏上得到如下圖的干預(yù)圖樣，圖甲是a光照射時(shí)形成的干預(yù)圖樣，圖乙是b光照射時(shí)形成的干預(yù)圖樣。以下關(guān)于a、b兩束單色光的說(shuō)法正確的選項(xiàng)是〔圖甲圖乙A．a(chǎn)光子的能量較大B．在水中a光傳播的速度較小C．假設(shè)用b光照射某金屬?zèng)]有光電子逸出，那么a光照射該金屬時(shí)也沒(méi)有光電子逸出D．假設(shè)a光是氫原子的核外電子從第三能級(jí)向第二能級(jí)躍遷時(shí)產(chǎn)生的，那么b光可能是氫原子的核外電子從第四能級(jí)向第三能級(jí)躍遷時(shí)產(chǎn)生的5、有關(guān)氫原子光譜的說(shuō)法正確的選項(xiàng)是〔〕A.氫原子的發(fā)射光譜是連續(xù)譜B.氫原子光譜說(shuō)明氫原子只發(fā)出特定頻率的光C.氫原子光譜說(shuō)明氫原子能級(jí)是分立的D.氫原子光譜的頻率與氫原子能級(jí)的能量差無(wú)關(guān)6、如下圖，只含有兩種單色光的復(fù)色光束PO，沿半徑方向射入空氣中的玻璃半圓柱體后，被分成OA和OB兩束，沿圖示方向射出。那么以下判斷正確的選項(xiàng)是〔〕A．假設(shè)用光束OA照射某金屬，能使該金屬產(chǎn)生光電效應(yīng)現(xiàn)象，并測(cè)得光電子的最大初動(dòng)能為Ek。，如果改用光束OB照射同一金屬，能產(chǎn)生光電效應(yīng)現(xiàn)象，且光電子的最大初動(dòng)能大于EkB．假設(shè)用OA和OB兩束光分別進(jìn)行光的干預(yù)實(shí)驗(yàn)，那么OA光束的干預(yù)條文間距小C．如果用OA光照射氫原子能使氫原子電離，那么OB光照射氫原子不能使氫原子電離D．OA和OB兩束光在玻璃中傳播時(shí)，OA光的傳播速度小于OB光傳播速度7、氫原子的能級(jí)是氫原子處于各個(gè)定態(tài)時(shí)的能量值，它包括氫原子系統(tǒng)的電勢(shì)能和電子在軌道上運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能，氫原子的電子從外層軌道躍遷到內(nèi)層軌道時(shí)〔〕A．氫原子的能量減小，電子的動(dòng)能增加B．氫原子的能量增加，電子的動(dòng)能增加C．氫原子的能量減小，電子的動(dòng)能減小D．氫原子的能量增加，電子的動(dòng)能減小8、圖甲所示為氫原子的能級(jí)，圖乙為氫原子的光譜。譜線a是氫原子從n=4的能級(jí)躍遷到n=2的能級(jí)時(shí)的輻射光，那么譜線b是氫原子〔〕A．從n=3的能級(jí)躍遷到n=2的能級(jí)時(shí)的輻射光B．從n=5的能級(jí)躍遷到n=2的能級(jí)時(shí)的輻射光C．從n=4的能級(jí)躍遷到n=3的能級(jí)時(shí)的輻射光D．從n=1的能級(jí)躍遷到n=2的能級(jí)時(shí)的輻射光9、某光電管的陰極是用金屬鉀制成的，它的逸出功為2.21eV，用波長(zhǎng)為2.5×10-7m的紫外線照射陰極，真空中光速為3.0×108m/s，元電荷為1.6×10—19C，普朗克常量為6.63×10—34J·VAPKA．5.3×1014Hz，2.2JB．5.3×1014Hz，4.4×VAPKC．3.3×1033Hz，2.2JD．3.3×1033Hz，4.4×10—19J10、如下圖,用一束光照射光電管,靈敏電流A有一定的讀數(shù),下面的哪些措施可以保證使A的示數(shù)增加(設(shè)圖中光電流為飽和狀態(tài))A、增大入射光的頻率B、增大入射光的強(qiáng)度C、滑動(dòng)觸頭P向右移動(dòng)D、滑動(dòng)觸頭P向左移動(dòng)11、硅光電池是利用光電效應(yīng)將光輻射的能量轉(zhuǎn)化為電能。假設(shè)有N個(gè)波長(zhǎng)為λ的光子打在光電池極板上，這些光子的總能量為〔c為真空中的光速，h為普朗克常數(shù)〕〔〕A．B．C．ND．2N12、現(xiàn)用電子顯微鏡觀測(cè)線度為d的某生物大分子的結(jié)構(gòu)。為滿足測(cè)量要求，將顯微鏡工作時(shí)電子的德布羅意波長(zhǎng)設(shè)定為，其中n＞1。普朗克常量為h、電子質(zhì)量m，電子的電荷量為e，電子的初速度不計(jì)，那么顯微鏡工作時(shí)電子的加速電壓應(yīng)為〔〕A、；B、；C、；D、13、頻率為v的光子，具有的能量為hv，動(dòng)量為hv/c。將這個(gè)光子打向處于靜止的電子，光子將偏離原來(lái)的運(yùn)動(dòng)方向，這種現(xiàn)象稱為光的散射。散射后的光子〔〕A．雖改變?cè)瓉?lái)的運(yùn)動(dòng)方向，但頻率仍保持不變B．光子將從電子處獲得能量，因而頻率將增大C．散射后的光子運(yùn)動(dòng)方向?qū)⑴c電子運(yùn)動(dòng)方向在一條直線上，但運(yùn)動(dòng)方向相反D．由于電子受到碰撞，散射后的光子頻率低于入射時(shí)光子的頻率圖214、圖2是光電效應(yīng)中光電子的最大初動(dòng)能與入射光頻率ν0的關(guān)系圖線。從圖可知①圖象的斜率表示〔〕；②圖象中OB的長(zhǎng)度表示〔〕圖2A、逸出功B、極限波長(zhǎng)C、普朗克恒量D、入射光子的能量15、關(guān)于光的波粒二象性，以下說(shuō)法中正確的選項(xiàng)是〔〕A、傳播中的光，一局部是波一局部光是粒子B、光電子就是光子和電子的總稱C、光的波長(zhǎng)越長(zhǎng)，波動(dòng)性就越明顯D、光子數(shù)越多，粒子性就越明顯著16、依據(jù)玻爾氫原子模型，以下說(shuō)法中正確的選項(xiàng)是〔〕A、電子繞核運(yùn)動(dòng)的軌道半徑是任意的B、原子只能處于一系列不連續(xù)的能量狀態(tài)中C、電子運(yùn)行的軌道半徑越小，對(duì)應(yīng)的定態(tài)能量就越小D、電子在各個(gè)軌道上可以隨意變軌移動(dòng)17鈉光譜的波長(zhǎng)為，設(shè)為普朗克常量，為真空中的光速，那么此光子的〔〕A、能量為B、質(zhì)量為C、動(dòng)量為D、周期為18、光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中有以下現(xiàn)象：①有時(shí)無(wú)論入射光多強(qiáng)都無(wú)法使金屬發(fā)生光電效應(yīng)；②在能發(fā)生光電效應(yīng)的情況下，照射光越強(qiáng)，單位時(shí)間發(fā)出的光電子越多；③只要入射光的頻率足夠高，即使入射光非常微弱，光電效應(yīng)的發(fā)生也是瞬時(shí)的；④光電子的最大初動(dòng)能僅與入射光頻率有關(guān)，與入射光強(qiáng)度無(wú)關(guān)。以上各種現(xiàn)象中波動(dòng)說(shuō)無(wú)法解釋的是A.①②④B.①③④C.①③D.③④19、用同樣的直流電壓加速原來(lái)靜止的一價(jià)氫離子和二價(jià)氧離子，加速后的氫離子和氧離子的德布羅意波的波長(zhǎng)之比將為A.1∶4B.1∶4C.4∶1D.4∶120、以下關(guān)于光的波粒二象性的說(shuō)法中正確的有A.光的波粒二象性就是牛頓的微粒