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回归教材重难点15原子物理学
在波粒二象性方面,主要考查光电效应,常结合光电效应方程、遏止电压、饱和电流等进行考查;同时这部分内容与玻尔的原子理论、光的折射、全反射相结合的题目形式进行考查。
在原子结构方面,主要考查原子的结构、氢原子光谱和玻尔的原子理论;在原子核方面主要考查天然放射现象、原子核的组成、原子核的衰变、核能及核反应方程等;这部分内容也可能与动量、能量和电磁场相结合以计算题的形式出现。
由于本专题涉及的知识点较多,多数属于理解记忆的内容,在备考策略上注意做到以下两点:(1)紧扣课本,加强对相关概念和规律的理解和记忆。⑵关注本专题内容与其他专题的关联,强化知识的综合运用能力;如原子物理与动量守恒、能量守恒、电磁场等相关内容的联系。
知识点一、光电效应
1.光电效应现象
在光的照射下,金属中的电子从表面逸出的现象。发射出来的电子叫光电子。?
2.光电效应规律
(1)每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。?
(2)光电子的最大初动能与入射光的强度无关,只随入射光频率的增大而增大。?
(3)光电效应的发生几乎是瞬时的,一般不超过10-9s。
(4)当入射光的频率大于极限频率时,饱和电流随入射光的增强而增大。
3.遏止电压与截止频率
(1)遏止电压:使光电流减小到零的反向电压Uc。
(2)截止频率:能使某种金属发生光电效应的最小频率叫做该种金属的截止频率(又叫极限频率)。不同的金属对应着不同的截止频率。?
知识点二、光电效应方程
1.光子说
在空间传播的光是不连续的,而是一份一份的,一份叫做一个光量子,简称光子。光子的能量ε=hν,其中h=6.63×10-34J·s(称为普朗克常量)。?
2.逸出功W0
使电子脱离某种金属所做功的最小值。?
3.最大初动能
发生光电效应时,金属表面上的电子吸收光子后克服原子核的引力逸出时所具有的动能的最大值。?
4.爱因斯坦光电效应方程
(1)表达式:Ek=hν-W0。?
(2)物理意义:金属表面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光电子的最大初动能Ek=12mev2
知识点三、光的波粒二象性与物质波
1.光的波粒二象性
(1)光的干涉、衍射、偏振现象证明光具有波动性。?
(2)光电效应、康普顿效应说明光具有粒子性。?
(3)光既具有波动性,又具有粒子性,称为光的波粒二象性。?
2.物质波
(1)概率波:光的干涉现象是大量光子的运动遵守波动规律的表现,亮条纹是光子到达概率大的地方,暗条纹是光子到达概率小的地方,因此光波又叫概率波。?
(2)物质波:任何一个运动着的物体,小到微观粒子大到宏观物体都有一种波与它对应,其波长λ=?p,p为运动物体的动量,h
知识点四、原子的核式结构
(1)1909—1911年,英国物理学家卢瑟福进行了α粒子散射实验,提出了核式结构模型。?
(2)α粒子散射实验
a.实验装置:如图所示。
b.实验结果:α粒子穿过金箔后,绝大多数沿原方向前进,少数发生较大角度偏转,极少数偏转角度大于90°,甚至被弹回。?
(3)核式结构模型:原子中心有一个很小的核,叫做原子核,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绕核旋转。
知识点五、氢原子光谱
1.光谱:用光栅或棱镜可以把各种颜色的光按波长展开,获得光的波长(频率)和强度分布的记录,即光谱。
2.氢原子光谱的实验规律:巴耳末系是氢光谱在可见光区的谱线,其波长公式1λ=R122-1n2(n=3,4,5,…),R是里德伯常量,R
3.光谱分析:利用每种原子都有自己的特征谱线可以用来鉴别物质和确定物质的组成成分,且灵敏度很高。在发现和鉴别化学元素上有着重大的意义。?
知识点六、氢原子的能级、能级公式
1.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⑧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=6.63×10-34J·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。?
2.氢原子的能级、能级公式
(1)氢原子的能级
能级图如图所示
(2)氢原子的能级和轨道半径
a.氢原子的能级公式:En=1n2E1(n=1,2,3,…),其中E1为基态能量,其数值为E1=-13
b.氢原子的半径公式:rn=n2r1(n=1,2,3,…),其中r1为基态半径,又称玻尔半径,其数值为r1=0.53×10-10m。
知识点七、原子核的组成、放射性、原子
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