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第一节光电效应原子结构 课堂互动讲练经典题型探究知能优化演练基础知识梳理第一节光电效应原子结构 基础知识梳理一、光电效应现象及实验规律1光电效应现象照射到金属表面的光，能使金属中的_从表面逸出，这个现象称为光电效应2光电效应的实验规律(1)存在饱和电流，在一定的光照条件下，随着所加电压的_，光电流趋于一个饱和值，入射光越强，饱和电流_，即入射光越强，单位时间内发射的光电子数_电子增大越大越多 (2)存在着_电压和_频率，只有施加反向电压且达到某一值时才会使光电流为零，这一电压称为遏止电压，遏止电压的存在说明光电子具有一定的初速度(3)光电效应具有瞬时性，当入射光频率超过截止频率0时，无论光怎样减弱，产生光电流的时间不超过_ ，光电效应几乎是瞬时的3逸出功电子从金属中逸出所需做功的最小值，叫做这种金属的逸出功不同金属的逸出功_遏止截止109 s不同 二、爱因斯坦的光电效应方程1光子说：光不仅在发射和吸收时能量是一份一份的，而且光本身就是由一个个不可分割的_组成的，这些能量子被称为_，频率为的光的能量子为_.2光电效应方程(1)表达式：_或Ek_.(2)物理意义：金属中电子吸收一个光子获得的能量是h，这些能量一部分用于克服金属的_,剩下的表现为逸出后电子的_能量子光子h hW束缚初动能 思考感情在研究粒子散射实验中，为什么不考虑粒子与电子的碰撞？提示：这是因为粒子的质量约是电子质量的6000多倍，粒子在前进过程中遇到电子相互碰撞，对粒子的运动几乎没有影响 三、原子结构1电子的发现：1897年，英国物理学家_发现了电子，明确电子是原子的组成部分，揭开了研究原子结构的序幕2原子的核式结构模型在原子中心有一个很小的核叫原子核，原子全部的正电荷和几乎全部质量都集中在_上，带负电的电子在核外空间绕核高速旋转汤姆生原子核 四、氢原子光谱1光谱：用光栅或棱镜可以把光按波长展开，获得光的_和_的记录，即光谱2线状谱：光谱是一条条的_3连续谱：光谱看起来不是一条条分立的谱线，而是连在一起的_. 4特征谱线：不同原子的亮线位置_，说明不同的原子的发光频率是_的，因此这些亮线称为原子的特征谱线5光谱分析：利用_来鉴别物质和确定物质的组成成分，这种方法称为光谱分析波长成分强度分布亮线光带不同不一样特征谱线 五、玻尔理论、能级1玻尔原子模型(1)轨道假设：原子中的电子在库仑引力的作用下，绕原子核做圆周运动，电子绕核运动的轨道是_的(2)定态假设：电子在不同的轨道上运动时，原子处于不同的状态，因而具有不同的能量，即原子的能量是_的这些不同的状态叫定态在各个定态中，原子是_的，不向外辐射能量量子化量子化稳定 (3)跃迁假设：原子从一个能量状态向另一个能量状态跃迁时要_或_一定频率的光子，该光子的能量等于两个状态的_，即h _.2能级：在玻尔理论中，原子的各个可能状态的_叫能级3基态与激发态：能量_的状态叫基态；其他能量状态叫激发态4量子数：现代物理学认为原子的可能状态是不连续的，各状态的标号1,2,3叫做量子数，一般用n表示吸收放出能量差EmEn能量值最低 课堂互动讲练一、用光电管研究光电效应1常见电路(如图1511所示)图1511 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 【名师点睛】 (1)光电子也是电子，光子的本质是光，注意两者的区别(2)光电效应方程研究的对象是从金属表面逸出的光电子，其列式依据为能量的转化和守恒定律 即时应用 (即时突破，小试牛刀)1.(2010年高考浙江理综卷)在光电效应实验中，飞飞同学用同一光电管在不同实验条件下得到了三条光电流与电压之间的关系曲线(甲光、乙光、丙光)，如图1512所示则可判断出()图1512 A甲光的频率大于乙光的频率B乙光的波长大于丙光的波长C乙光对应的截止频率大于丙光的截止频率D甲光对应的光电子最大初动能大于丙光的光电子最大初动能 解析：选B.由题图可知，甲、乙两光对应的反向截止电压均为Uc2，由爱因斯坦光电效应方程EkmhW逸及eUc20Ekm可知甲、乙两光频率相同，且均小于丙光频率，选项A、C均错；甲光频率小，则甲光对应光电子最大初动能小于丙光的光电子最大初动能，选项D错误；乙光频率小于丙光频率，故乙光的波长大于丙光的波长，选项B正确 二、粒子散射实验与核式结构模型1卢瑟福的粒子散射实验装置(如图1513)图1513 2粒子散射实验的现象图1514绝大多数粒子穿过金箔后，基本上仍沿原来的方向前进，但少数粒子发生了大角度偏转，极少数粒子甚至被撞了回来如图1514所示 3卢瑟福的原子核式结构模型在原子的中心有一个很小的核，叫原子核，原子的所有正电荷和几乎所有质量都集中在原子核里，带负电的电子在核外绕核旋转4建立核式结构模型的要点(1)核外电子不会使粒子的速度发生明显改变(2)汤姆生模型不能解释粒子的大角度散射(3)少数粒子发生了大角度偏转，甚至反弹回来，表明这些粒子在原子中的某个地方受到了质量、电量均比它本身大得多的物体的作用5从粒子散射实验的数据可估算出原子核半径的数量级为10 15 m，而原子半径的数量级为1010 m. 【名师点睛】绝大多数粒子在穿过厚厚的金原子层而运动方向没有明显变化，说明原子中绝大部分是空的原子的质量、电量都集中在体积很小的核上 即时应用 (即时突破，小试牛刀)2.(2011年吉林二模)关于原子结构和原子核，下列说法中正确的是()A利用粒子散射实验可以估算原子核的半径B利用粒子散射实验可以估算核外电子的运动半径C原子的核式结构模型很好地解释了氢原子光谱的实验D处于激发态的氢原子放出光子后，核外电子运动的动能将增大 解析：选AD.核外电子对粒子几乎没有什么阻挡作用，故无法估算核外电子的运动半径，选项B错误；玻尔的氢原子模型很好地解释了氢原子光谱的实验，选项C错误 2氢原子的能级图(如图1515所示)图1515(1)能级图中的横线表示氢原子可能的能量状态定态 (2)横线左端的数字“1,2,3”表示量子数，右端的数字“13.6，3.40”表示氢原子的能级(3)相邻横线间的距离，表示相邻的能级差，量子数越大，相邻的能级差越小(4)带箭头的竖线表示原子由较高能级向较低能级跃迁，原子跃迁条件为：hEmEn. 即时应用 (即时突破，小试牛刀)3.氢原子的部分能级如图1516所示，已知可见光的光子能量在1.62 eV到3.11 eV之间由此可推知，氢原子()图1516 A从高能级向n1能级跃迁时发出的光的波长比可见光的短B从高能级向n2能级跃迁时发出的光均为可见光C从高能级向n3能级跃迁时发出的光的频率比可见光的高D从n3能级向n2能级跃迁时发出的光为可见光 (满分样板8分)在研究原子物理时，科学家经常借用宏观模型进行模拟在玻尔原子模型中，完全可用卫星绕行星运动来模拟研究电子绕原子核的运动当然这时的向心力不是粒子间的万有引力(可忽略不计)，而是粒子间的静电力设氢原子中，电子和原子核的带电荷量大小都是e1.601019 C，电子在第1、2可能轨道运行时，其运动半径分别为r10.531010 m，r24r1，据此求：经典题型探究与能级有关的能量转化 (1)电子分别在第一、二可能轨道运行时的动能(以eV为单位)(2)当电子从第一可能轨道跃迁到第二可能轨道时,原子还需吸收10.2 eV的光子，那么电子的电势能增加了多少？(静电力常量k9.0109 Nm2/C2)【思路点拨】解答本题时应注意以下两点：(1)电子绕原子核的运动，可以认为是静电力提供向心力，因此可以用圆周运动规律解题(2)当原子能级跃迁时，能量发生转化，满足能量转化守恒定律 【答案】(1)13.6 eV3.4 eV(2)20.4 eV 光电效应方程的应用如图1517甲所示，合上开关，用光子能量为2.5 eV的一束光照射阴极K，发现电流表读数不为零调节滑动变阻器，发现当电压表读数小于0.60 V时，电流表读数仍不为零，当电压表读数大于或等于0.60 V时，电流表读数为零把电路改为图乙，当电压表读数为2 V时，电子到达阳极时的最大动能为多大？图1517 【答案】2.6 eV【题后反思】该题中电源极性的接法不同，甲图中加的是反向电压，光电子在光电管中减速，图乙中加的是正向电压，光电子在光电管中加速
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