09原子物理讲义.doc

选修3-5 原子物理 讲义 New Oriental 中学部 物理 1. 考试命题分析 作为选考的一个模块，选修3-5由两部分构成。动量这个知识点涉及大量的计算，而原子物理更倾向于概念性，虽然原子物理概念很独立，但是知识点容易理解，很好快速掌握。 2. 基础知识 对应选修3-5 一、光电效应 光电效应:在光（包括不可见光）照射下物体中发射电子的现象 爱因斯坦光电效应方程：（W：逸出功） （普朗克常量 h=6.63×10-34 J·s） 光电子的最大初动能Ek与入射光的强度无关，只随入射光的频率的增大而增大。 爱因斯坦的光子假说： 在空间传播的光不是连续的，而是一份一份的，每一份叫做一个光量子，简称光子，光子的能量E 跟光的频率ν成正比。光子的能量 Ehν 其中h是一个常量，叫普朗克常量： h=6.63×10－34J.s 光子说对光电效应的解释： （1）对金属存在极限频率的解释： 光子照到金属上时，它的能量可以被金属中的某个电子吸收（一个电子只能吸收一个光子）。电子吸收光子后，能量增加。如果能量足够大，电子就能克服金属内正电荷对它的引力，离开金属表面，逃逸出来，成为光电子。不同金属内正电荷对电子的束缚程度不同，因此电子逃逸出来所做的功也不一样。如果光子的能量EW，那么无论光多么强，照射时间多么长，也就是说这种能量比较小的光子无论数目多么多，也不能使电子从金属中逃逸出来。 （2）光电效应的瞬时性： 金属中的电子对于光子的吸收是十分迅速的，几乎不需要时间。 ●f若用绿光照射某种金属板不能发生光电效应，则下列哪一种方法可能使该金属发生光电效应（ ） A. 增大入射光的强度 B. 增加光的照射时间 C. 改用黄光照射 D. 改用紫光照射 ●已知铯的极限频率为4.545×1014Hz ，钠为6.000×1014Hz ，银为1.153×1015Hz ，铂为1.529×1015Hz ，当用波长为0.375μm的光照射它们时，可以发生光电效应的是______．（普朗克常量 h=6.63×10-34 J·s） ●t用某种色光照射到金属表面时，金属表面有光电子飞出，如果光的强度减弱而频率不变，则（?? ） A、光的强度减弱到某一最低数值时，就没有光电子飞出 B、单位时间内飞出的光电子数目减少 C、逸出的光电子的最大初动能减小 D、单位时间内逸出的光电子数目和最大初动能都减小 光具有波粒二象性 二、原子模型 1.汤姆生模型（枣糕模型）学科网 汤姆生发现了电子，使人们认识到原子有复杂结构。 在汤姆生的原子模型中，原子是一个球体；正电核均匀分布在整个球内，而电子都象布丁中的葡萄干那样镶嵌在内。学网 2.卢瑟福的核式结构模型（行星式模型）学科网 α粒子散射实验是用α粒子轰击金箔，结果是绝大多数α粒子穿过金箔后基本上仍沿原来的方向前进，但是有少数α粒子发生了较大的偏转。这说明原子的正电荷和质量一定集中在一个很小的核上。学科网 卢瑟福由α粒子散射实验提出：在原子的中心有一个很小的核，叫原子核，原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里，带负电的电子在核外空间运动。学科网 由α粒子散射实验的实验数据还可以估算出原子核大小的数量级是10-15m。 ●th卢瑟福α粒子散射实验的结果 A、证明了质子的存在 B、证明了原子核是由质子和中子组成的 C、说明原子的全部正电荷和几乎全部的质量都集中在一个很小的核上 D、说明原子的电子只能在某些不连续的轨道上运动 ●tth当α粒子被重核散射时，如图所示的运动轨迹哪些是不可能存在的 3.玻尔模型（引入量子理论，量子化就是不连续性，整数n叫量子数。）学科网 ⑴玻尔的三条假设（量子化）学科网 ①轨道量子化rn=n2r1 r1=0.53×10-10m学科网 ②能量量子化： E1=-13.6eV学科网 ③原子在两个能级间跃迁时辐射或吸收光子的能量hν=Em-En学科网 ⑵从高能级向低能级跃迁时放出光子；从低能级向高能级跃迁时可能是吸收光子，也可能是由于碰撞（用加热的方法，使分子热运动加剧，分子间的相互碰撞可以传递能量）。原子从低能级向高能级跃迁时只能吸收一定频率的光子；而从某一能级到被电离可以吸收能量大于或等于电离能的任何频率的光子。（如在基态，可以吸收E ≥13.6eV的任何光子，所吸收的能量除用于电离外，都转化为电离出去的电子的动能）。学科网 ●tth氢原子的核外电子由一个轨道跃迁到另一轨道时，可能发生的情况有： A、放出光子，电子动能减小，原子势能增加； B、放出光子，电子动能增加，原子势能减少； C、吸收光子，电子动能减小，原子势能增加； D、吸收光子，电子动能增加，原子势能减小。 ●一群处于n=5的激发态的氢原子，当它们向n=2的能级跃迁时，可能辐射n种频率