高中 物理 必修第三冊(cè) 第四章 原子結(jié)構(gòu)和波粒二象性《章末整合提升》教學(xué)設(shè)計(jì)

eq\a\vs4\al(章末整合提升)素養(yǎng)1光電效應(yīng)規(guī)律和光電效應(yīng)方程有關(guān)光電效應(yīng)的問(wèn)題主要有兩個(gè)方面：一是關(guān)于光電效應(yīng)現(xiàn)象的判斷，二是運(yùn)用光電效應(yīng)方程進(jìn)行計(jì)算，求解光電效應(yīng)問(wèn)題的關(guān)鍵在于掌握光電效應(yīng)規(guī)律，明確各概念之間的決定關(guān)系，準(zhǔn)確把握它們的內(nèi)在聯(lián)系。1．兩個(gè)決定關(guān)系照射光eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(強(qiáng)度→決定光電流的強(qiáng)弱→每秒鐘發(fā)射的光電子數(shù),頻率→每個(gè)光子的能量ε＝hν→光電子的最大初,動(dòng)能\f(1,2)mev2))2．“光電子的動(dòng)能”可以是介于0～Ek的任意值，只有從金屬表面逸出的光電子才具有最大初動(dòng)能，且隨入射光頻率的增大而增大。3．光電效應(yīng)是由單個(gè)光子和單個(gè)電子之間的相互作用產(chǎn)生的，金屬中的某個(gè)電子只能吸收一個(gè)光子的能量，只有當(dāng)電子吸收的能量足夠克服原子核的引力而逸出時(shí)，才能產(chǎn)生光電效應(yīng)。4．入射光強(qiáng)度指的是單位時(shí)間內(nèi)入射到金屬表面單位面積上的光子的總能量，在入射光頻率ν不變時(shí)，光強(qiáng)正比于單位時(shí)間內(nèi)照到金屬表面單位面積上的光子數(shù)，但若入射光頻率不同，即使光強(qiáng)相同，單位時(shí)間內(nèi)照到金屬表面單位面積上的光子數(shù)也不相同，因而從金屬表面逸出的光電子數(shù)也不相同(形成的光電流也不相同)?！纠?】圖為通過(guò)某光電管的光電流與兩極間電壓的關(guān)系，當(dāng)用光子能量為4.5eV的藍(lán)光照射光電管的陰極K時(shí)，對(duì)應(yīng)圖線與橫軸的交點(diǎn)U1＝－2.37V。(普朗克常量h＝6.63×10－34J·s，電子電荷量e＝1.6×10－19C)(以下計(jì)算結(jié)果保留2位有效數(shù)字)(1)求出陰極K發(fā)生光電效應(yīng)的極限頻率。(2)當(dāng)用光子能量為7.0eV的紫外線持續(xù)照射光電管的陰極K時(shí)，測(cè)得飽和電流為0.32μA，求陰極K單位時(shí)間發(fā)射的光電子數(shù)。[解析](1)由圖中信息得eU1＝Ek又根據(jù)光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W0＝E1－h(huán)ν0聯(lián)立得ν0＝5.1×1014Hz。(2)根據(jù)I＝eq\f(q,t)，n＝eq\f(q,e)得n＝2.0×1012個(gè)。[答案](1)5.1×1014Hz(2)2.0×1012個(gè)素養(yǎng)2玻爾理論和能級(jí)躍遷1．基本內(nèi)容(1)原子的能量是量子化的。(2)電子的軌道是量子化的。(3)能級(jí)躍遷時(shí)輻射或吸收光子的能量hν＝En－Em(m<n)。2．考查內(nèi)容(1)原子躍遷：電勢(shì)能與動(dòng)能的變化情況。n增大時(shí)，電子的動(dòng)能減小而電勢(shì)能增加，總能量增加，反之電子的動(dòng)能增加而電勢(shì)能減少，總能量減少。(2)氫原子光譜的說(shuō)明。(3)氫原子的能級(jí)結(jié)構(gòu)、能級(jí)公式。(4)氫原子能級(jí)圖的應(yīng)用。(5)氫原子的輻射和吸收理論?！纠?】(多選)如圖所示的是氫原子H和氦離子He＋的能級(jí)圖，由于Z2因子的影響，He＋的每個(gè)能級(jí)與相同量子數(shù)n的H的能級(jí)存在一定的關(guān)系。已知可見(jiàn)光光子的能量范圍約為1.62～3.11eV。下列說(shuō)法正確的是()A．量子數(shù)n越大，能量越低，原子越穩(wěn)定B．將氫原子H和氦離子He＋處于基態(tài)的電子電離所需的能量相等C．一群處于n＝4的氫原子H能輻射出2種不同頻率的可見(jiàn)光，一群處于n＝4的氦離子He＋只能輻射出1種頻率的可見(jiàn)光D．將氫原子H從n＝4直接躍遷到n＝1過(guò)程中輻射的光去照射處于第一激發(fā)態(tài)的氦離子He＋，氦離子He＋最多能輻射出28種不同頻率的光子[解析]量子數(shù)n越小，能量越低，原子越穩(wěn)定，A錯(cuò)誤；將氫原子H和氦離子He＋處于基態(tài)的電子電離所需的能量不相等，分別為13.6eV和54.4eV，B錯(cuò)誤；一群處于n＝4的氫原子H能輻射出的光子共6種，其中4→2的能量為2.55eV、3→2的能量為1.9eV，這兩種處于可見(jiàn)光能量范圍內(nèi)，一群處于n＝4的氦離子He＋輻射出的光子也有6種，只有4→3的能量為2.64eV，處于可見(jiàn)光能量范圍內(nèi)，C正確；氫原子H從n＝4直接躍遷到n＝1過(guò)程中輻射的光子能量為12.75eV，去照射處于