光電效應(yīng)、量子理論、原子及原子核物理知識點(diǎn)總結(jié)

光電效應(yīng)、量子理論、原子及原子核物理(專題復(fù)習(xí))一、光的波動性（略二、光的粒子性1、光電效應(yīng)（1）光電效應(yīng)在光（包括不可見光）的照射下，從物體發(fā)射出電子的現(xiàn)象稱為光電效應(yīng)。裝置：的光不能發(fā)生光電效應(yīng)。②光電子的最大初動能與入射光的強(qiáng)度無關(guān)，光隨入射光頻率的增大而增大。③大于極限頻率的光照射金屬時，光電流強(qiáng)度（的多少，與入射光強(qiáng)度成正比。④金屬受到光照，光電子的發(fā)射一般不超過10－9秒。2、波動說在光電效應(yīng)上遇到的困難波動說對解釋上述實(shí)驗(yàn)規(guī)律中的①②④條都遇到困難3、光子說E=hv光子論：1905光子具有的能量與光的頻率成正比。即：E=h其中h為普郎克恒量=6.6×1－34·s4、光子論對光電效應(yīng)的解釋頻率越大，光子能量越大，電子獲得的能量才能越大，飛出時最大初功能也越大。三、波粒二象性1、光的干涉和衍射現(xiàn)象，說明光具有波動性，光電效應(yīng)，說明光具有粒子性，所以光具有波粒二象性。2、個別粒子顯示出粒子性，大量光子顯示出波動性，頻率越低波動性越顯著，頻率越高粒子性越顯著3、光的波動性和粒子性與經(jīng)典波和經(jīng)典粒子的概念不同這與經(jīng)典波的振動疊加原理有所不同與經(jīng)典粒子概念有所不同1原子和原子核一、原子結(jié)構(gòu)：1、電子的發(fā)現(xiàn)和湯姆生的原子模型：電子的發(fā)現(xiàn)：1897電子的發(fā)現(xiàn)表明：原子存在精細(xì)結(jié)構(gòu)，從而打破了原子不可再分的觀念。湯姆生的原子模型：1903年湯姆生設(shè)想原子是一個帶電小球，它的正電荷均勻分布在整個球體內(nèi)，而帶負(fù)電的電子鑲嵌在正電荷中。2、粒子散射實(shí)驗(yàn)和原子核結(jié)構(gòu)模型粒子散射實(shí)驗(yàn)：1909①裝置：②現(xiàn)象：絕大多數(shù)有少數(shù)粒子發(fā)生較大角度的偏轉(zhuǎn)有極少數(shù)90180原子的核式結(jié)構(gòu)模型：由于粒子運(yùn)動方向發(fā)生明顯的改變，只有原子中的正電荷才有可能對粒子的運(yùn)動產(chǎn)生明顯的影響。如果正電荷在原子中的分布，像湯姆生模型那模均勻分布，穿過金箔的原子中正電荷不是均勻分布在原子中的。1911稱為原子核，原子核集中了原子所有正電荷和幾乎全部的質(zhì)量，帶負(fù)電荷的電子在核外空間繞核旋轉(zhuǎn)。原子核半徑小于10-14m，原子軌道半徑約10-10m。3、玻爾的原子模型（1）原子核式結(jié)構(gòu)模型與經(jīng)典電磁理論的矛盾（兩方面）的能量就要不斷減少，最后電子要落到原子核上，這與原子通常是穩(wěn)定的事實(shí)相矛盾。電子繞核旋轉(zhuǎn)時輻射電磁波的頻率應(yīng)等于電子繞核旋轉(zhuǎn)的頻率，隨著旋轉(zhuǎn)軌道的連續(xù)變小，電子輻射的（2）玻爾理論化的概念，提了三個假設(shè)：但并不向外在輻射能量，這些狀態(tài)叫定態(tài)。②躍遷假設(shè)：原子從一個定態(tài)（E）躍遷到另一定態(tài)（E）時，它輻射成吸收一定頻率的光子，2 1光子的能量由這兩個定態(tài)的能量差決定，即-E2 1mvh/2的整數(shù)倍，即：軌道半徑跟電了動量mv2hh/2mvrn2（3）玻爾的氫子模型：

n1、2、3……n為正整數(shù)，稱量數(shù)數(shù)①氫原子的能級公式和軌道半徑公式：玻爾在三條假設(shè)基礎(chǔ)上，利用經(jīng)典電磁理論和牛頓力學(xué)，計算出氫原氫原子中電子在第幾條可能軌道上運(yùn)動時，氫原子的能量En

，和電子軌道半徑分別為：E n

1n1、2、3……nr n2rn 1其中Er（即=1E=－13.6ev,r=0.53×10-10(以1 1 1 1電子距原子核無窮遠(yuǎn)時電勢能為零計算)1．對氫原子的能級圖的理解(1)氫原子的能級圖(如下圖)．(2)氫原子能級圖的意義：①能級圖中的橫線表示氫原子可能的能量狀態(tài)——定態(tài)．②橫線左端的數(shù)字“1,2,3…”表示量子數(shù)，右端的數(shù)字“－13.6，－3.4…”表示氫原子的能級．③相鄰橫線間的距離不相等，表示相鄰的能級差不等，量子數(shù)越大，相鄰的能級差越?。瓻m－2．關(guān)于能級躍遷的三點(diǎn)說明Em13.6eV13.6eV，氫原子電離后，電子具有一定的初動能．道半徑增大時，原子電勢能增大、電子動能減小，原子能量增大．n一群氫原子處于量子數(shù)為nn

n n－12 .[典例1] (多選如圖所示為氫原子能級圖．下列說法正確的( )3一個處于n＝3能級的氫原子，可以吸收一個能量為0.7eV的光子一個處于n＝3能級的氫原子，可以吸收一個能量為2eV的光子大量處于n＝3能級的氫原子，躍遷到基態(tài)的過程中可以釋放出3種頻率的光子氫原子從高能級向低能級躍遷的過程中釋放的光子的能量不可能大于13.6eV氫原子能級圖與原子躍遷問題的解答技巧能級之間躍遷時放出的光子頻率是不連續(xù)的．Em(吸收光子的頻率由hν＝EEm

n求得．若求波長可由公式c＝λν求得．(n－1)．n一群氫原子躍遷發(fā)出可能的光譜線條數(shù)的兩種求解方法．①用數(shù)學(xué)中的組合知識求解： N＝C2＝nn n－12 .②利用能級圖求解：在氫原子能級圖中將氫原子躍遷的各種可能情況一一畫出，然后相加．級圖。其中n=1的定態(tài)稱為基態(tài)。n=2以上的定態(tài)，稱為激發(fā)態(tài)。二、原子核1、天然放射現(xiàn)象放射性：物質(zhì)能發(fā)射出上述射線的性質(zhì)稱放射性放射性元素：具有放射性的元素稱放射性元素天然放射現(xiàn)象：表明原子核存在精細(xì)結(jié)構(gòu)，是可以再分的性質(zhì)份組成電離作用性質(zhì)份組成電離作用貫穿能力射射射線線線高速電子流高頻光子很較很強(qiáng)強(qiáng)弱很較很弱強(qiáng)強(qiáng)4成2、原子核的衰變：衰變：原子核由于放出某種粒子而轉(zhuǎn)變成新核的變化稱為衰變在原子核的衰變過程中，電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)守恒類 型 衰變方 衰 變 衰 變

規(guī) 律電荷數(shù)減少2新核質(zhì)量數(shù)減少4電荷數(shù)增加1新核質(zhì)量數(shù)不變射線是伴隨、衰變放射出來的高頻光子流在衰變中新核質(zhì)子數(shù)多一個，而質(zhì)量數(shù)不變是由于反映中有一個中子變?yōu)橐粋€質(zhì)子和一個電子，即：半衰期：放射性元素的原子核的半數(shù)發(fā)生衰變所需要的時間，稱該元素的半衰期。一放射性元素，測得質(zhì)量為m,半衰期為T，經(jīng)時間t后，剩余未衰變的放射性元素的質(zhì)量為mmm o2t/T3、原子核的人工轉(zhuǎn)變：原子核的人工轉(zhuǎn)變是指用人工的方法（例如用高速粒子轟擊原子核）使原子核發(fā)生轉(zhuǎn)變。質(zhì)子的發(fā)現(xiàn)：1919粒子轟擊氦原子核發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子。14N4He17O1H7 2 8 1中子的發(fā)現(xiàn)：1932粒子轟擊鈹核，發(fā)現(xiàn)中子。4、原子核的組成和放射性同位素在原子核中：質(zhì)子數(shù)等于電荷數(shù)核子數(shù)等于質(zhì)量數(shù)中子數(shù)等于質(zhì)量數(shù)減電荷數(shù)叫放射性同位素。正電子的發(fā)現(xiàn)：用粒子轟擊鋁時，發(fā)生核反應(yīng)。發(fā)生+衰變，放出正電子5三、核能：1例如：2、質(zhì)能方程：愛因斯坦提出物體的質(zhì)量和能量的關(guān)系：Emc2——質(zhì)能方程3應(yīng)，若反應(yīng)后的總質(zhì)量大于反應(yīng)前的總質(zhì)量，這樣的反應(yīng)是吸能反應(yīng)。吸收或放出的能量，與質(zhì)量變化的關(guān)系為：Emc2例：計算m11.66061027kg的質(zhì)量相當(dāng)?shù)哪芰縀?Emc21027

997910821.49241010J109931.5mev為了計算方便以后在計算核能時我們用以下兩種方法方法一：若已知條件中m以千克作單位給出，用以下公式計算Emc2公式中單位：m—kg;C—m/s;EJ方法二：若已知條件中m以作單位給出，用以下公式計算EDm931.5Mev/mDm—kg；EMev4、釋放核能的途徑——裂變和聚變（1）裂變反應(yīng)：①裂變：重核在一定條件下轉(zhuǎn)變成兩個中等質(zhì)量的核的反應(yīng)，叫做原子核的裂變反應(yīng)。例如：②鏈?zhǔn)椒磻?yīng)：在裂變反應(yīng)用產(chǎn)生的中子，再被其他鈾核浮獲使反應(yīng)繼續(xù)下去。a)裂變物質(zhì)的體積，超過臨界體積鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的條件：b)有中子進(jìn)入裂變物質(zhì)③ 1Mev能量1kg 25006（2）聚變反應(yīng)：①聚變反應(yīng)：輕的原子核聚合成較重的原子核的反應(yīng)，稱為聚變反應(yīng)。2H3H4He1n