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高中物理光电效应知识点 一、光电效应和氢原子光谱 知识点一：光电效应现象 1.光电效应的实验规律 (1)任何一种金属都有一个极限频率，入射光的频率必须大于这个极限频率才能发生光电效应，低于这个极限频率则不能发生光电效应． (2)光电子的最大初动能与入射光的强度无关，其随入射光频率的增大而增大． (3)大于极限频率的光照射金属时，光电流强度(反映单位时间内发射出的光电子数的多少)与入射光强度成正比． (4)金属受到光照，光电子的发射一般不超过10－9_s. 2．光子说 爱因斯坦提出：空间传播的光不是连续的，而是一份一份的，每一份称为一个光子，光子具有的能量与光的频率成正比，即：ε＝hν，其中h＝6.63×10－34 J·s. 3．光电效应方程 (1)表达式：hν＝Ek＋W0或Ek＝hν－W0. (2)物理意义：金属中的电子吸收一个光子获得的能量是hν，这些能量的一部分用来克服金属的逸出功W0，剩下的表现为逸出后电子的最大初动能Ek＝eq \f(1,2)mv2. 知识点二： α粒子散射实验与核式结构模型 1.卢瑟福的α粒子散射实验装置(如图13－2－1所示)
2．实验现象 绝大多数α粒子穿过金箔后，基本上仍沿原来的方向前进，但少数α粒子发生了大角度偏转，极少数α粒子甚至被撞了回来．如图13－2－2所示．
α粒子散射实验的分析图 3．原子的核式结构模型 在原子中心有一个很小的核，原子全部的正电荷和几乎全部质量都集中在核里，带负电的电子在核外空间绕核旋转． 知识点三：氢原子光谱和玻尔理论 1.光谱 (1)光谱：用光栅或棱镜可以把光按波长展开，获得光的波长(频率)和强度分布的记录，即光谱． (2)光谱分类 有些光谱是一条条的亮线，这样的光谱叫做线状谱． 有的光谱是连在一起的光带，这样的光谱叫做连续谱． (3)氢原子光谱的实验规律． 巴耳末线系是氢原子光谱在可见光区的谱线，其波长公式eq \f(1,λ)＝R(eq \f(1,22)－eq \f(1,n2))(n＝3,4,5，…)，R是里德伯常量，R＝1.10×107 m－1，n为量子数． 2．玻尔理论 (1)定态：原子只能处于一系列不连续的能量状态中，在这些能量状态中原子是稳定的，电子虽然绕核运动，但并不向外辐射能量． (2)跃迁：原子从一种定态跃迁到另一种定态时，它辐射或吸收一定频率的光子，光子的能量由这两个定态的能量差决定，即hν＝Em－En.(h是普朗克常量，h＝6.63×10－34 J·s) (3)轨道：原子的不同能量状态跟电子在不同的圆周轨道绕核运动相对应．原子的定态是不连续的，因此电子的可能轨道也是不连续的． 点拨：易错提醒 (1)一群氢原子跃迁发出可能的光谱线数为N＝Ceq \o\al(2,n)＝eq \f(nn－1,2)，一个氢原子跃迁发出可能的光谱线数最多为(n－1)． (2)由能级图可知，由于电子的轨道半径不同，氢原子的能级不连续，这种现象叫能量量子化． 考点一：对光电效应的理解 1.光电效应的实质 光子照射到金属表面，某个电子吸收光子的能量使其动能变大，当电子的动能增大到足以克服原子核的引力时，便飞出金属表面成为光电子． 2．极限频率的实质 光子的能量和频率有关，而金属中电子克服原子核引力需要的能量是一定的，光子的能量必须大于金属的逸出功才能发生光电效应．这个能量的最小值等于这种金属对应的逸出功，所以每种金属都有一定的极限频率． 3．对光电效应瞬时性的理解 光照射到金属上时，电子吸收光子的能量不需要积累，吸收的能量立即转化为电子的能量，因此电子对光子的吸收十分迅速． 4.  INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\20098\\Desktop\\（眭小小）高中知识点\\1011.TIF" \* MERGEFORMAT 
 图13－2－4 光电效应方程 电子吸收光子能量后从金属表面逸出，其中只有直接从金属表面飞出的光电子才具有最大初动能，根据能量守恒定律，Ek＝hν－W0.如图13－2－4所示． 5．用光电管研究光电效应 (1)常见电路(如图13－2－5所示)  INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\20098\\Desktop\\（眭小小）高中知识点\\1012.tif" \* MERGEFORMAT 
 图13－2－5 (2)两条线索 ①通过频率分析：光子频率高→光子能量大→产生光电子的最大初动能大． ②通过光的强度分析：入射光强度大→光子数目多→产生的光电子多→光电流大． (3)常见概念辨析 eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(照射光\b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(强度——决定着每秒钟光源发射的光子数,频率——决定着每个光子的能量ε＝hν)),光电子\b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(每秒钟逸出的光电子数——决定着光电,流的强度,光电子逸出后的最大初动能\f(1,2)mv\o\al(2,m))))) 规律总结： (1)光电子也是电子，光子的本质是光，注意两者的区别． (2)在发生光电效应的过程中，并非所有光电子都具有最大初动能，只有从金属表面直接发出的光电子初动能才最大． 考点二：氢原子能级和能级跃迁 1.氢原子的能级图 能级图如图13－2－6所示．  INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\20098\\Desktop\\（眭小小）高中知识点\\1013.TIF" \* MERGEFORMAT 
 图13－2－6 2．能级图中相关量意义的说明 相关量 意义 能级图中的横线 表示氢原子可能的能量状态——定态 横线左端的数字“1,2,3…” 表示量子数 横线右端的数字 “－13.6，－3.4…” 表示氢原子的能量 相邻横线间的距离 表示相邻的能量差，量子数越大相邻的能量差越小，距离越小 带箭头的竖线 表示原子由较高能级向较低能级跃迁，原子跃迁的条件为hν＝Em－En 3.关于光谱线条数的两点说明 (1)一群氢原子跃迁发出可能的光谱线条数为N＝Ceq \o\al(2,n)＝eq \f(nn－1,2). (2)一个氢原子跃迁发出可能的光谱线条数最多为(n－1)． 二、核反应和核能 知识点一：天然放射现象和衰变 1.天然放射现象 (1)天然放射现象． 元素自发地放出射线的现象，首先由贝可勒尔发现．天然放射现象的发现，说明原子核具有复杂的结构． (2)放射性和放射性元素． 物质发射某种看不见的射线的性质叫放射性．具有放射性的元素叫放射性元素． (3)三种射线：放射性元素放射出的射线共有三种，分别是α射线、β射线、γ射线． (4)放射性同位素的应用与防护． ①放射性同位素：有天然放射性同位素和人工放射性同位素两类，放射性同位素的化学性质相同． ②应用：消除静电、工业探伤、作示踪原子等． ③防护：防止放射性对人体组织的伤害． 2．原子核的衰变 (1)原子核放出α粒子或β粒子，变成另一种原子核的变化称为原子核的衰变． (2)分类 α衰变：eq \o\al(A,Z)X→eq \o\al(A－4,Z－2)Y＋eq \o\al(4,2)He β衰变：eq \o\al(A,Z)X→eq \o\al(　A,Z＋1)Y＋eq \o\al(　0,－1)e (3)半衰期：放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间．半衰期由原子核内部的因素决定，跟原子所处的物理、化学状态无关． 点拨：易错提醒 eq \a\vs4\al(　　1半衰期是大量原子核衰变时的统计规律，对个别或少数原子核，无半衰期可言.,2原子核衰变时质量数守恒，核反应过程前、后质量发生变化质量亏损而释放出核能.) 知识点二：核反应和核能 1.核反应 在核物理学中，原子核在其他粒子的轰击下产生新原子核的过程．在核反应中，质量数守恒，电荷数守恒． 2．核力 核子间的作用力．核力是短程力，作用范围在1.5×10－15 m之内，只在相邻的核子间发生作用． 3．核能 核子结合为原子核时释放的能量或原子核分解为核子时吸收的能量，叫做原子核的结合能，亦称核能． 4．质能方程、质量亏损 爱因斯坦质能方程E＝mc2，原子核的质量必然比组成它的核子的质量和要小Δm，这就是质量亏损．由质量亏损可求出释放的核能ΔE＝Δmc2. 【考点解析：重点突破】 考点一：衰变和半衰期 1.原子核衰变规律 衰变类型 α衰变 β衰变 衰变方程 eq \o\al(A,Z)X→eq \o\al(A－4,Z－2)Y＋eq \o\al(4,2)He AZX→eq \o\al(　A,Z