高中物理光電效應(yīng)知識(shí)點(diǎn)總結(jié)

　　一、光電效應(yīng)和氫原子光譜

　　知識(shí)點(diǎn)一：光電效應(yīng)現(xiàn)象

　　1.光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律

　　(1)任何一種金屬都有一個(gè)極限頻率，入射光的頻率必須大于這個(gè)極限頻率才能發(fā)生光電效應(yīng)，低于這個(gè)極限頻率則不能發(fā)生光電效應(yīng)．

　　(2)光電子的最大初動(dòng)能與入射光的強(qiáng)度無(wú)關(guān)，其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(shí)，光電流強(qiáng)度(反映單位時(shí)間內(nèi)發(fā)射出的光電子數(shù)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(guò)92．光子說(shuō)

　　愛(ài)因斯坦提出：空間傳播的光不是連續(xù)的，而是一份一份的，每一份稱為一個(gè)光子，光子具有的能量與光的頻率成正比，即：ε＝hν，其中h＝6.63×1034 J·s.

　　3．光電效應(yīng)方程

　　(1)表達(dá)式：hν＝Ek＋W0或Ek(2)hν，這些能量的一部分用來(lái)克

　　服金屬的逸出功W0，剩下的表現(xiàn)為逸出后電子的最大初動(dòng)能Ekv2.

　　知識(shí)點(diǎn)二： α粒子散射實(shí)驗(yàn)與核式結(jié)構(gòu)模型

　　1.盧瑟福的α粒子散射實(shí)驗(yàn)裝置(如圖13

　�。�2－1所示)

　　2．實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象

　　絕大多數(shù)α粒子穿過(guò)金箔后，基本上仍沿原來(lái)的方向前進(jìn)，但少數(shù)α粒子發(fā)生了大角度偏轉(zhuǎn)，極少數(shù)α粒子甚至被撞了回來(lái)．

　　3．原子的核式結(jié)構(gòu)模型

　　在原子中心有一個(gè)很小的核，原子全部的正電荷和幾乎全部質(zhì)量都集中在核里，帶負(fù)電的電子在核外空間繞核旋轉(zhuǎn)．

　　知識(shí)點(diǎn)三：氫原子光譜和玻爾理論 1.光譜

　　(1)(頻率)和強(qiáng)度分布的記錄，即光譜．

　　(2)光譜分類

　　有些光譜是一條條的亮線，這樣的光譜叫做線狀譜． 有的光譜是連在一起的光帶，這樣的光譜叫做連續(xù)譜． (3)氫原子光譜的實(shí)驗(yàn)規(guī)律．

　　巴耳末線系是氫原子光譜在可見(jiàn)光區(qū)的譜線，其波長(zhǎng)公式R()(n＝3，4，5，？)，

　　λ2n－17

　　R是里德伯常量，R＝1.10×10 m，n為量子數(shù)．

　　2．玻爾理論

　　(1)電子雖然繞核運(yùn)動(dòng)，但并不向外輻射能量．

　　(2)躍遷：原子從一種定態(tài)躍遷到另一種定態(tài)時(shí)，它輻射或吸收一定頻率的光子，光子的能量由這兩個(gè)定態(tài)的能量差決定，即hνh是普朗克常量，h＝6.63×1034 J·s)

　　(3)是不連續(xù)的，因此電子的可能軌道也是不連續(xù)的．

　　點(diǎn)撥：易錯(cuò)提醒

　　n？n－1？

　　(1)一群氫原子躍遷發(fā)出可能的光譜線數(shù)為N＝C2＝，一個(gè)氫原子躍遷發(fā)出可能n2的光譜線數(shù)最多為(n－1)．

　　(2)由能級(jí)圖可知，由于電子的軌道半徑不同，氫原子的能級(jí)不連續(xù)，這種現(xiàn)象叫能量量子化．

　　考點(diǎn)一：對(duì)光電效應(yīng)的理解 1.光電效應(yīng)的實(shí)質(zhì) 光子照射到金屬表面，某個(gè)電子吸收光子的能量使其動(dòng)能變大，當(dāng)電子的動(dòng)能增大到足以克服原子核的引力時(shí)，便飛出金屬表面成為光電子．

　　2．極限頻率的實(shí)質(zhì)

　　光子的能量和頻率有關(guān)，而金屬中電子克服原子核引力需要的能量是一定的，光子的能量必須大于金屬的逸出功才能發(fā)生光電效應(yīng)．這個(gè)能量的最小值等于這種金屬對(duì)應(yīng)的逸出功，所以每種金屬都有一定的極限頻率．

　　3.對(duì)光電效應(yīng)瞬時(shí)性的理解 光照射到金屬上時(shí)，電子吸收光子的能量不需要積累，吸收的能量立即轉(zhuǎn)化為電子的能量，因此電子對(duì)光子的吸收十分迅速．

　　4.光電效應(yīng)方程

　　電子吸收光子能量后從金屬表面逸出，其中只有直接從金屬表面飛出的光電子才具有最大初動(dòng)能，根據(jù)能量守恒定律，Ek＝hν－W0.

　　5．用光電管研究光電效應(yīng)

　　(1)常見(jiàn)電路

　　(2)兩條線索

　�、偻ㄟ^(guò)頻率分析：光子頻率高→光子能量大→產(chǎn)生光電子的最大初動(dòng)能大．

　　②通過(guò)光的強(qiáng)度分析：入射光強(qiáng)度大→光子數(shù)目多→產(chǎn)生的光電子多→光電流大． (3)常見(jiàn)概念辨析

　　2規(guī)律總結(jié)：

　　(1)光電子也是電子，光子的本質(zhì)是光，注意兩者的區(qū)別．

　　接發(fā)出的光電子初動(dòng)能才最大．

　　考點(diǎn)二：氫原子能級(jí)和能級(jí)躍遷

　　1.氫原子的能級(jí)圖

　　二、核反應(yīng)和核能

　　知識(shí)點(diǎn)一：天然放射現(xiàn)象和衰變

　　1.天然放射現(xiàn)象 (1)天然放射現(xiàn)象．

　　元素自發(fā)地放出射線的現(xiàn)象，首先由貝可勒爾發(fā)現(xiàn)．天然放射現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)，說(shuō)明原子核具有復(fù)雜的結(jié)構(gòu)．

　　(2)放射性和放射性元素．

　　物質(zhì)發(fā)射某種看不見(jiàn)的射線的性質(zhì)叫放射性．具有放射性的元素叫放射性元素． (3)三種射線：放射性元素放射出的射線共有三種，分別是γ射線． (4)放射性同位素的應(yīng)用與防護(hù)． ①放射性同位素：有天然放射性同位素和人工放射性同位素兩類，放射性同位素的化學(xué)性質(zhì)相同．

　�、趹�(yīng)用：消除靜電、工業(yè)探傷、作示蹤原子等． ③防護(hù)：防止放射性對(duì)人體組織的傷害． 2．原子核的衰變

　　(1)原子核放出α粒子或β粒子，變成另一種原子核的變化稱為原子核的衰變． (2)分類

　　A－44

　　α衰變：AZX→Z－2Y Aβ衰變：AZX→Z＋1Y(3)因素決定，跟原子所處的物理、化學(xué)狀態(tài)無(wú)關(guān)．

　　點(diǎn)撥：易錯(cuò)提醒

　　1.半衰期是大量原子核衰變時(shí)的統(tǒng)計(jì)規(guī)律，對(duì)個(gè)別或少數(shù)原子核，無(wú)半衰期可言.

　　2.原子核衰變時(shí)質(zhì)量數(shù)守恒，核反應(yīng)過(guò)程前、后質(zhì)量發(fā)生變化？質(zhì)量虧損？而釋放出核能.

　　知識(shí)點(diǎn)二：核反應(yīng)和核能

　　1.核反應(yīng)

　　在核物理學(xué)中，原子核在其他粒子的轟擊下產(chǎn)生新原子核的過(guò)程．在核反應(yīng)中，質(zhì)量數(shù)守恒，電荷數(shù)守恒．

　　2．核力

　　核子間的作用力．核力是短程力，作用范圍在1.5×1015 m之內(nèi)，只在相鄰的核子間發(fā)生作用．

　　3．核能

　　核子結(jié)合為原子核時(shí)釋放的能量或原子核分解為核子時(shí)吸收的能量，叫做原子核的結(jié)合能，亦稱核能．

　　4．質(zhì)能方程、質(zhì)量虧損 愛(ài)因斯坦質(zhì)能方程E＝mc2，原子核的質(zhì)量必然比組成它的核子的質(zhì)量和要小Δm，這就

　　2.是質(zhì)量虧損．由質(zhì)量虧損可求出釋放的核能ΔE＝Δmc【考點(diǎn)解析：重點(diǎn)突破】

　　考點(diǎn)一：衰變和半衰期

　　2.對(duì)半衰期的理解

　　(1)根據(jù)半衰期的概念，可總結(jié)出公式

　　N余＝N原t/τ，m余＝m原()t/τ

　　式中N原、m原表示衰變前的放射性元素的原子核數(shù)和質(zhì)量，N余、m余表示衰變后尚未發(fā)生衰變的放射性元素的原子核數(shù)和質(zhì)量，t表示衰變時(shí)間，τ表示半衰期．

　　(2)影響因素：放射性元素衰變的快慢是由原子核內(nèi)部因素決定的，跟原子所處的物理狀態(tài)(如溫度、壓強(qiáng))或化學(xué)狀態(tài)(如單質(zhì)、化合物)無(wú)關(guān)． 考點(diǎn)二：核反應(yīng)方程的書寫

　　考點(diǎn)三：核能的產(chǎn)生和計(jì)算

　　1.獲得核能的途徑

　　(1)重核裂變：重核俘獲一個(gè)中子后分裂成為兩個(gè)中等質(zhì)量的核的反應(yīng)過(guò)程．重核裂變的同時(shí)放出幾個(gè)中子，并釋放出大量核能．為了使鈾235裂變時(shí)發(fā)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，鈾塊的體積應(yīng)大于它的臨界體積．

　　(2)輕核聚變：某些輕核結(jié)合成質(zhì)量較大的核的反應(yīng)過(guò)程，同時(shí)釋放出大量的核能，要想使氘核和氚核合成氦核，必須達(dá)到幾百萬(wàn)度以上的高溫，因此聚變反應(yīng)又叫熱核反應(yīng)．

　　2．核能的計(jì)算方法

　　(1)應(yīng)用ΔE＝Δmc2：先計(jì)算質(zhì)量虧損Δm，注；(2)核反應(yīng)遵守動(dòng)量守恒和能量守恒定律，因此我們；規(guī)律總結(jié)；2根據(jù)ΔE＝Δmc計(jì)算核能時(shí)，若Δm以千克為單位；

　　(1)應(yīng)用ΔE＝Δmc2：先計(jì)算質(zhì)量虧損Δm，注意Δm的單位1 u＝1.66×1027 kg，1 u相當(dāng)于931.5 MeV的能量，u是原子質(zhì)量單位．

　　(2)核反應(yīng)遵守動(dòng)量守恒和能量守恒定律，因此我們可以結(jié)合動(dòng)量守恒和能量守恒定律來(lái)計(jì)算核能．

　　規(guī)律總結(jié)

　　2根據(jù)ΔE＝Δmc計(jì)算核能時(shí)，若Δm以千克為單位，“c”代入3×1082若Δm以“u”為單位，則由1uc＝931.5_MeV得ΔE＝Δm×931.5_MeV.