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2019高三物理人教版一輪教師用書:第12章第1節(jié)光電效應(yīng)氫原子光譜Word版含分析2019高三物理人教版一輪教師用書:第12章第1節(jié)光電效應(yīng)氫原子光譜Word版含分析26/26薀PAGE26蠆蒞羃蒆螞芀羈肂肇薆羆羈螂衿肈羂蝿薃螅芆袂葿2019高三物理人教版一輪教師用書:第12章第1節(jié)光電效應(yīng)氫原子光譜Word版含分析
第章量子論初步原子核
1.考綱變化:本章內(nèi)容是模塊3-5中的部分內(nèi)容,考綱領(lǐng)求從2017
年起由原來(lái)的“選考內(nèi)容”調(diào)至“必考內(nèi)容”.
2.考情總結(jié):作為“選考內(nèi)容”時(shí),對(duì)原子和原子核的觀察,以基
礎(chǔ)為主,難度不大,主要以選擇題的形式出現(xiàn).
3.命題展望:調(diào)到“必考內(nèi)容”今后,預(yù)計(jì)命題的熱點(diǎn)不變,依舊集中在光電效應(yīng)、氫原子能級(jí)結(jié)構(gòu)、半衰期、核反應(yīng)方程及核能
的計(jì)算等方面,觀察題型依舊是選擇題.4.2017年考題分布試卷Ⅱ卷T15·6分Ⅲ卷T19·6分Ⅰ卷T17·6分試題“人造太陽(yáng)”氘核聚對(duì)α衰變過(guò)程光電效應(yīng)現(xiàn)象中最大觀察變反應(yīng)中釋放核能的遵守規(guī)律的理初動(dòng)能和遏止電壓的要點(diǎn)解.理解.計(jì)算.要要要內(nèi)容內(nèi)容內(nèi)容求求求氫原子光譜Ⅰ核力、核反應(yīng)方射線的危氫原子的能級(jí)結(jié)構(gòu)、能ⅠⅠ級(jí)公式Ⅰ程害和防范放射性同位素Ⅰ結(jié)合能、質(zhì)量虧Ⅰ光電效應(yīng)Ⅰ損原子核的組成、放射裂變反應(yīng)和聚變愛因斯坦性、原子核的衰變、半Ⅰ反應(yīng)、裂變反應(yīng)Ⅰ光電效應(yīng)Ⅰ衰期堆方程
第一節(jié)光電效應(yīng)氫原子光譜
(對(duì)應(yīng)學(xué)生用書第214頁(yè))
[教材知識(shí)速填]
知識(shí)點(diǎn)1光電效應(yīng)和波粒二象性
1.光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律
存在著飽和電流:關(guān)于必然顏色的光,入射光越強(qiáng),單位時(shí)間內(nèi)發(fā)射的光電子數(shù)越多,飽和光電流越大.
存在著遏止電壓和截止頻率:光電子的能量只與入射光的頻率有關(guān),而與入射光的強(qiáng)弱沒關(guān).當(dāng)入射光的頻率低于截止頻率時(shí)不發(fā)生光電效應(yīng).使光電流減小到零的反向電壓叫遏止電壓.
光電效應(yīng)擁有瞬時(shí)性:當(dāng)頻率高出截止頻率時(shí),無(wú)論入射光
怎樣稍微,幾乎在照到金屬時(shí)馬上產(chǎn)生光電流,時(shí)間不高出109s.
2.光子說(shuō)
愛因斯坦提出:空間流傳的光不是連續(xù)的,而是一份一份的,
每一份稱為一個(gè)光子,光子擁有的能量ε=hν,其中h=
×10-34J·s.
3.光電效應(yīng)方程
表達(dá)式:hν=Ek+W0或Ek=hν-W0.
物理意義:金屬中的電子吸取一個(gè)光子獲得的能量是hν,這些能量的一部分用來(lái)戰(zhàn)勝金屬的逸出功W0,剩下的表現(xiàn)為逸
12出后電子的最大初動(dòng)能Ek=2mv.
4.光的波粒二象性
顛簸性:光的干涉、衍射、偏振現(xiàn)象證明光擁有顛簸性.
粒子性:光電效應(yīng)、康普頓效應(yīng)說(shuō)明光擁有粒子性.
光既擁有顛簸性,又擁有粒子性,稱為光的波粒二象性.
5.物質(zhì)波
概率波
光的干涉現(xiàn)象是大量光子的運(yùn)動(dòng)遵守顛簸規(guī)律的表現(xiàn),亮條紋是光子到達(dá)概率大的地方,暗條紋是光子到達(dá)概率小的地方,因此光波又叫概率波.
物質(zhì)波
任何一個(gè)運(yùn)動(dòng)著的物體,小到微觀粒子大到宏觀物體都有一種
h波與它對(duì)應(yīng),其波長(zhǎng)λ=p,p為運(yùn)動(dòng)物體的動(dòng)量,h為普朗克
常量.
易錯(cuò)判斷
光子說(shuō)中的光子,指的是光電子.(×)
只要光足夠強(qiáng),照射時(shí)間足夠長(zhǎng),就必然能發(fā)生光電效應(yīng).(×)
極限頻率越大的金屬資料逸出功越大.(√)
知識(shí)點(diǎn)2α粒子散射實(shí)驗(yàn)與核式結(jié)構(gòu)模型
1.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),但少量α粒子發(fā)生了大角度偏轉(zhuǎn),極少量α粒子甚至被撞了回來(lái).如圖12-1-1所示.
α粒子散射實(shí)驗(yàn)的分析圖
圖12-1-1
2.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).
易錯(cuò)判斷
原子核集中了原子全部的正電荷和質(zhì)量.(×)
原子中絕大多數(shù)是空的,原子核很?。?√)
核式結(jié)構(gòu)學(xué)說(shuō)是盧瑟福在α粒子散射實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上提出的.(√)
知識(shí)點(diǎn)3氫原子光譜和玻爾理論
1.光譜
光譜:用光柵或棱鏡能夠把光按波長(zhǎng)張開,獲得光的波長(zhǎng)(頻率)和強(qiáng)度分布的記錄,即光譜.
光譜分類:①線狀譜光譜是一條條的亮線.②連續(xù)譜光譜是連在一起的光帶.
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光
111區(qū)的譜線,其波長(zhǎng)公式λ=R22-n2(n=3,4,5,),R是里德伯常量,R=×107m-1,n為量子數(shù).
2.玻爾理論
(1)定態(tài):原子只利處于一系列不連續(xù)的能量狀態(tài)中,在這些能
量狀態(tài)中原子是牢固的,電子誠(chéng)然繞核運(yùn)動(dòng),但其實(shí)不向外輻射
能量.
躍遷:原子從一種定態(tài)躍遷到另一種定態(tài)時(shí),它輻射或吸取
必然頻率的光子,光子的能量由這兩個(gè)定態(tài)的能量差決定,即hν=Em-En(h是普朗克常量,h=×10-34J·s).
軌道:原子的不相同能量狀態(tài)跟電子在不相同的圓周軌道繞核運(yùn)動(dòng)相對(duì)應(yīng).原子的定態(tài)是不連續(xù)的,因此電子的可能軌道也是不連續(xù)的.
3.氫原子的能級(jí)、能級(jí)公式
氫原子的能級(jí)圖
能級(jí)圖如圖12-1-2所示.
圖12-1-2
氫原子的能級(jí)公式
1En=n2E1(n=1,2,3,),其中E1為基態(tài)能量,其數(shù)值為E1=-
13.6_eV.
氫原子的半徑公式
rn=n2r1(n=1,2,3,),其中r1為基態(tài)半徑,又稱玻爾半徑,其數(shù)值為r1=×10-10m.
易錯(cuò)判斷
在玻爾模型中,原子的狀態(tài)是不連續(xù)的.(√)
發(fā)射光譜可能是連續(xù)光譜,也可能是線狀譜.(√)
玻爾理論成功地講解了氫原子光譜,也成功地講解了氦原子光譜.(×)
[教材習(xí)題回訪]
觀察點(diǎn):光的波粒二象性
1.(粵教版選修3-5P40T2改編)(多項(xiàng)選擇)以下說(shuō)法中正確的選項(xiàng)是()
A.光的波粒二象性學(xué)說(shuō)完整推翻了麥克斯韋的光的電磁說(shuō)
B.在光的雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中,暗條紋的地方是光子永遠(yuǎn)不能夠到達(dá)
的地方
C.光的雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中,大量光子打在光屏上的落點(diǎn)是有規(guī)律
的,暗紋處落下光子的概率小
D.單個(gè)光子擁有粒子性,大量光子擁有顛簸性
[答案]CD
觀察點(diǎn):光電效應(yīng)規(guī)律
2.(人教版選修3-5P36T2改編)(多項(xiàng)選擇)在光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中,用頻率為
ν的光照射光電管陰極,發(fā)生了光電效應(yīng),以下說(shuō)法正確的選項(xiàng)是
()
A.增大入射光的強(qiáng)度,光電流增大
B.減小入射光的強(qiáng)度,光電效應(yīng)現(xiàn)象消失
C.改用頻率小于ν的光照射,必然不發(fā)生光電效應(yīng)
D.改用頻率大于ν的光照射,光電子的最大初動(dòng)能變大
[答案]AD
觀察點(diǎn):玻爾理論
3.(粵教版選修3-5P65T2)氫原子由n=1的狀態(tài)激發(fā)到n=4的狀態(tài),
在它回到n=1的狀態(tài)的過(guò)程中,有以下說(shuō)法:
①可能激發(fā)的能量不相同的光子只有3種
②可能發(fā)出6種不相同頻率的光子
③可能發(fā)出的光子的最大能量為
④可能發(fā)出光子的最小能量為
其中正確的說(shuō)法是()
A.①③B.②④
C.①④D.②③
[答案]D
觀察點(diǎn):α粒子散射實(shí)驗(yàn)
4.(滬科版選修3-5P63T2)(多項(xiàng)選擇)在α粒子散射實(shí)驗(yàn)中,若是兩個(gè)具
有相同能量的α粒子以不相同的角度散射出來(lái),則散射角度大的這
個(gè)α粒子()
A.更湊近原子核
B.更遠(yuǎn)離原子核
C.碰到一個(gè)以上的原子核作用
D.碰到原子核較大的沖量作用
[答案]AD
(對(duì)應(yīng)學(xué)生用書第216頁(yè))
對(duì)光電效應(yīng)的理解
1.與光電效應(yīng)有關(guān)的五組看法比較
光子與光電子:光子指光在空間流傳時(shí)的每一份能量,光子不帶電;光電子是金屬表面碰到光照射時(shí)發(fā)射出來(lái)的電子,其
實(shí)質(zhì)是電子.光子是因,光電子是果.
光電子的動(dòng)能與光電子的最大初動(dòng)能:只有金屬表面的電子直接向外飛出時(shí),只要戰(zhàn)勝原子核的引力做功的情況,才擁有最大初動(dòng)能.
光電流和飽和光電流:金屬板飛出的光電子到達(dá)陽(yáng)極,回路中便產(chǎn)生光電流,隨著所加正向電壓的增大,光電流趨于一個(gè)
飽和值,這個(gè)飽和值是飽和光電流,在必然的光照條件下,飽和光電流與所加電壓大小沒關(guān).
入射光強(qiáng)度與光子能量:入射光強(qiáng)度指單位時(shí)間內(nèi)照射到金屬表面單位面積上的總能量.
光的強(qiáng)度與飽和光電流:頻率相同的光照射金屬產(chǎn)生光電效應(yīng),入射光越強(qiáng),飽和光電流越大,但不是簡(jiǎn)單的正比關(guān)系.
2.光電效應(yīng)的研究思路
兩條線索:
兩條對(duì)應(yīng)關(guān)系:
入射光強(qiáng)度大→光子數(shù)量多→發(fā)射光電子多→光電流大;光子頻率高→光子能量大→光電子的最大初動(dòng)能大.
[題組通關(guān)]
1.關(guān)于光電效應(yīng)和康普頓效應(yīng)的規(guī)律,以下說(shuō)法正確的選項(xiàng)是()
A.光電效應(yīng)中,金屬板向外發(fā)射的光電子又能夠叫作光子
B.康普頓效應(yīng)說(shuō)明光擁有顛簸性
C.關(guān)于同種金屬而言,遏止電壓與入射光的頻率沒關(guān)
D.石墨對(duì)X射線散射時(shí),部分X射線的散射光波長(zhǎng)會(huì)變長(zhǎng),這
個(gè)現(xiàn)象稱為康普頓效應(yīng)
[光電效應(yīng)中,金屬板向外發(fā)射的電子叫光電子,光子是光
量子的簡(jiǎn)稱,A錯(cuò)誤;依照光電效應(yīng)方程hν=W0+eUc可知,關(guān)于同種金屬而言(逸出功相同),入射光的頻率越大,遏止電壓也越大,即遏止電壓與入射光的頻率有關(guān),C錯(cuò)誤;在石墨
對(duì)X射線散射時(shí),部分X射線的散射光波長(zhǎng)會(huì)變長(zhǎng)的現(xiàn)象稱為康普頓效應(yīng),康普頓效應(yīng)說(shuō)明光擁有粒子性,B錯(cuò)誤,D正確.]
2.(多項(xiàng)選擇)光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)結(jié)論是:對(duì)某種金屬()
【導(dǎo)學(xué)號(hào):84370487】
A.無(wú)論光強(qiáng)多強(qiáng),只要光的頻率小于極限頻率就不能夠產(chǎn)生光電效應(yīng)
B.無(wú)論光的頻率多低,只要光照時(shí)間足夠長(zhǎng)就能產(chǎn)生光電效應(yīng)C.高出極限頻率的入射光強(qiáng)度越弱,所產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能就越小
D.高出極限頻率的入射光頻率越高,所產(chǎn)生的光電子的最大初
動(dòng)能就越大
AD[每種金屬都有它的極限頻率ν0,只有入射光子的頻率大于極限頻率ν0時(shí),才會(huì)發(fā)生光電效應(yīng),選項(xiàng)A正確,B錯(cuò)誤;光電子的初動(dòng)能與入射光的強(qiáng)度沒關(guān),隨入射光頻率的增加而
增大,選項(xiàng)D正確,C錯(cuò)誤.]
[反思總結(jié)]兩點(diǎn)提示
能否發(fā)生光電效應(yīng)取決于入射光的頻率而不是入射光的
強(qiáng)度.
2光電子的最大初動(dòng)能隨入射光子頻率的增大而增大,但二
者不是正比關(guān)系.
愛因斯坦的光電效應(yīng)方程及應(yīng)用
1.三個(gè)關(guān)系
愛因斯坦光電效應(yīng)方程Ek=hν-W0.
光電子的最大初動(dòng)能Ek能夠利用光電管用實(shí)驗(yàn)的方法測(cè)得,即Ek=eUc,其中Uc是遏止電壓.
光電效應(yīng)方程中的W0為逸出功,它與極限頻率νc的關(guān)系是
0c.W=hν2.四類圖象圖象名稱圖線形狀由圖線直接(間接)獲得的物理量①極限頻率:圖線與ν軸交點(diǎn)的最大初動(dòng)能Ek與橫坐標(biāo)νc入射光頻率ν的②逸出功:圖線與Ek軸交點(diǎn)的縱坐關(guān)系圖線標(biāo)的值,W=|-E|=E0③普朗克常量:圖線的斜率k=h顏色相同、強(qiáng)度不①遏止電壓U:圖線與橫軸的交點(diǎn)c同的光,光電流與②飽和光電流Im:電流的最大值電壓的關(guān)系圖線③最大初動(dòng)能:E=eUkmc顏色不相同時(shí),光電①遏止電壓U、Uc1c2流與電壓的關(guān)系②飽和光電流圖線③最大初動(dòng)能E=eU,E=eUk1c1k2c2
①截止頻率νc:圖線與橫軸的交點(diǎn)遏止電壓ccU與入②遏止電壓U:隨入射光頻率的增射光頻率ν的關(guān)大而增大系圖線③普朗克常量:等于圖線的斜率h
與電子電量的乘積,即h=ke.(注:
此時(shí)兩極之間接反向電壓)
[多維研究]
考向1光電效應(yīng)方程的應(yīng)用
1.(多項(xiàng)選擇)(2017·全國(guó)Ⅲ卷)在光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中,分別用頻率為νa、
νb的單色光a、b照射到同種金屬上,測(cè)得相應(yīng)的遏止電壓分別
為Ua和Ub、光電子的最大初動(dòng)能分別為Eka和Ekb.h為普朗克常
量.以下說(shuō)法正確的選項(xiàng)是()
A.若νa>νb,則必然有Ua<Ub
B.若νa>νb,則必然有Eka>Ekb
C.若Ua<Ub,則必然有Eka<Ekb
D.若νa>νb,則必然有hνa-Eka>hνb-Ekb
[題眼點(diǎn)撥]①“照射同種金屬”,說(shuō)明兩種情況下的逸出功
相同;②用Ek=hν-W0分析Ek的大小,用qU=Ek分析遏止電
壓的大?。瓸C
[
光電效應(yīng)中遏止電壓與最大初動(dòng)能之間的關(guān)系為
eU=Ek,
依照光電效應(yīng)方程可知Ek=hν-W0,
若νa>νb,則Eka>Ekb,Ua>Ub,選項(xiàng)A錯(cuò)誤,選項(xiàng)B正確;
若Ua<Ub,則Eka<Ekb,選項(xiàng)C正確;
由光電效應(yīng)方程可得W0=hν-Ek,則hνa-Eka=hνb-Ekb,選
項(xiàng)D錯(cuò)誤.
]
2.(多項(xiàng)選擇)在研究光電效應(yīng)現(xiàn)象時(shí),某小組的同學(xué)分別用波長(zhǎng)為
λ、
2λ的單色光照射某金屬,逸出的光電子最大速度之比為
2∶1,
普朗克常量用
h表示,光在真空中的速度用
c
表示.則
(
)
A.光電子的最大初動(dòng)能之比為2∶1
cB.該金屬的截止頻率為3λ
cC.該金屬的截止頻率為λ
5D.用波長(zhǎng)為2λ的單色光照射該金屬時(shí)能發(fā)生光電效應(yīng)
BD[由于兩種單色光照射下,逸出的光電子的最大速度之比為
122∶1,由Ek=2mv可知,光電子的最大初動(dòng)能之比為4∶1,A錯(cuò)誤;又由ν=+知,c=+12c=+12,又hλ,k12ccv1=2v2,解得W=h3λ,則該金屬的截止頻率為3λ,B正確,C
錯(cuò)誤;光的波長(zhǎng)小于或等于3λ時(shí)才能發(fā)生光電效應(yīng),D正確.]
[反思總結(jié)]應(yīng)用光電效應(yīng)方程時(shí)的注意事項(xiàng)
每種金屬都有一個(gè)截止頻率,入射光頻率大于這個(gè)截止頻率時(shí)才能發(fā)生光電效應(yīng).
截止頻率是發(fā)生光電效應(yīng)的最小頻率,對(duì)應(yīng)著光的極限波長(zhǎng)和金屬的逸出功,即.
應(yīng)用光電效應(yīng)方程Ek=hν-W0時(shí),注意能量單位電子伏和焦耳
的換算1eV=×10-19J.
(2017·撫州模擬)人們發(fā)現(xiàn)光電效應(yīng)擁有瞬時(shí)性和對(duì)各種金屬
都存在極限頻率的規(guī)律.請(qǐng)問誰(shuí)提出了何種學(xué)說(shuō)很好地講解了
上述規(guī)律?已知鋅的逸出功為,用某單色紫外線照射
鋅板時(shí),逸出光電子的最大速度為106m/s,求該紫外線的波長(zhǎng)
.(電子質(zhì)量Me=×10-31kg,普朗克常量h=×10-34J·s,1eV=×10-19J)
[分析]愛因斯坦提出的光子說(shuō)很好地講解了光電效應(yīng)現(xiàn)象.由愛因斯坦光電效應(yīng)方程:
Ek=hν-W0①
光速、波長(zhǎng)、頻率之間關(guān)系:c=λν②
聯(lián)立①②得紫外線的波長(zhǎng)為
hcλ=12W0+2mv=×10-34×3×108m-191-3112××10+2××10×10
×10-7m.
[答案]愛因斯坦的光子說(shuō)很好地講解了光電效應(yīng)
2.009×10-7m
考向2與光電效應(yīng)有關(guān)的圖象問題
3.(2018·南昌模擬)如圖12-1-3甲所示是研究光電效應(yīng)的電路
圖.某同學(xué)利用該裝置在不相同實(shí)驗(yàn)條件下獲得了三條光電流I與
A、K兩極之間的電壓UAK的關(guān)系曲線(甲光、乙光、丙光),如圖乙
所示.則以下說(shuō)法正確的選項(xiàng)是()
甲乙
圖12-1-3
A.甲光照射光電管發(fā)出光電子的初動(dòng)能必然小于丙光照射光電
管發(fā)出光電子的初動(dòng)能
B.單位時(shí)間內(nèi)甲光照射光電管發(fā)出光電子比乙光的少
C.用強(qiáng)度相同的甲、丙光照射該光電管,則單位時(shí)間內(nèi)逸出的光電子數(shù)相等
D.關(guān)于不相同種金屬,若照射光頻率不變,則逸出光電子的最大
初動(dòng)能與金屬的逸出功為線性關(guān)系
【自主思慮】
在題圖乙中,Uc1和Uc2的意義是什么?由此能否得出,甲、乙、丙三種光的頻率關(guān)系?
[提示]U表示光電流為零時(shí)的反向電壓,也就是遏止電壓.此c1212=hν-W.由以上兩式得U大的光的ν22cececc大,因此甲、乙、丙三種光的頻率關(guān)系為ν丙>ν甲=ν乙光強(qiáng)相同的兩種色光,怎樣比較單位時(shí)間內(nèi)照射到單位面積上的光子數(shù)的多少?
[提示]頻率大的光子能量大,在光強(qiáng)相同時(shí),單位時(shí)間內(nèi)照
射到單位面積上的光子數(shù)就少.
[當(dāng)光照射到K極時(shí),若是入射光的頻率足夠大(大于K極金屬的極限頻率),就會(huì)從K極發(fā)出光電子.當(dāng)反向電壓增加到某
12
一值時(shí),電流表A中電流就會(huì)變?yōu)榱?,此時(shí)2mevc=eUc,式中vc表示光電子的最大初速度,e為電子的電荷量,Uc為遏止電壓,依照愛因斯坦光電效應(yīng)方程可知丙光的最大初動(dòng)能較大,故丙光的頻率較大,但丙光照射光電管發(fā)出光電子的初動(dòng)能不用然
比甲光照射光電管發(fā)出光電子的初動(dòng)能大,因此A錯(cuò)誤.關(guān)于甲、乙兩束頻率相同的光來(lái)說(shuō),入射光越強(qiáng),單位時(shí)間內(nèi)發(fā)射的光電子數(shù)越多,因此B錯(cuò)誤.對(duì)甲、丙兩束不相同頻率的光來(lái)說(shuō),光強(qiáng)相同是單位時(shí)間內(nèi)照射到光電管單位面積上的光子的
總能量相等,由于丙光的光子頻率較高,每個(gè)光子的能量較大,因此單位時(shí)間內(nèi)照射到光電管單位面積上的光子數(shù)就較少,所
以單位時(shí)間內(nèi)發(fā)出的光電子數(shù)就較少,因此C錯(cuò)誤.關(guān)于不相同金屬,若照射光頻率不變,依照愛因斯坦光電效應(yīng)方程Ek=hν-W,知Ek與金屬的逸出功為線性關(guān)系,D正確.]
在T3中,(1)若僅增大電源的電動(dòng)勢(shì)則電流表的示數(shù)必然增大嗎?
提示:不用然.當(dāng)電流達(dá)到飽和電流時(shí),電流表的示數(shù)就不再增大.
若僅將電源的正、負(fù)極對(duì)調(diào),則電流表的示數(shù)必然為零嗎?提示:不用然.正負(fù)極對(duì)調(diào)后,光電子做減速運(yùn)動(dòng),電子若不能夠到達(dá)A極,則電流表的示數(shù)為零,否則就不為零.
研究光電效應(yīng)規(guī)律的實(shí)驗(yàn)裝置如圖12-1-4所示,用頻率為ν的光照射光電管陰極K時(shí),有光電子產(chǎn)生.由于光電管K、A間加的是反向電壓,光電子從陰極K發(fā)射后將旭日極A做減速運(yùn)動(dòng).光電流i由圖中電流計(jì)G測(cè)出,反向電壓U由電壓表V測(cè)出.當(dāng)電
流計(jì)的示數(shù)恰好為零時(shí),電壓表的示數(shù)稱為反向截止電壓Uc,在
以下表示光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)規(guī)律的圖象中,錯(cuò)誤的選項(xiàng)是()
【導(dǎo)學(xué)號(hào):84370488】
圖12-1-4
[由光電效應(yīng)規(guī)律可知,光電流的強(qiáng)度與光強(qiáng)成正比,光射
到金屬上時(shí),光電子的發(fā)射是瞬時(shí)的,不需要時(shí)間積累,故A、
圖象正確;從金屬中發(fā)出的光電子,在反向電壓作用下做減速運(yùn)動(dòng),隨著反向電壓的增大,到達(dá)陽(yáng)極的光電子數(shù)減少,故
C圖象正確;由光電效應(yīng)方程可知:hν=hν0+Ekm,而eUc=Ekm,
因此有hν=hν0+eUc,由此可知,B圖象錯(cuò)誤.]
[反思總結(jié)]光電效應(yīng)問題中的五個(gè)決定關(guān)系
逸出功W0一準(zhǔn)時(shí),入射光的頻率決定著能否產(chǎn)生光電效應(yīng)以及光電子的最大初動(dòng)能.
入射光的頻率一準(zhǔn)時(shí),入射光的強(qiáng)度決定著單位時(shí)間內(nèi)發(fā)射出來(lái)的光電子數(shù).
愛因斯坦光電效應(yīng)方程:Ek=hν-W0.
最大初動(dòng)能與遏止電壓的關(guān)系:Ek=eUc.
逸出功與極限頻率、極限波長(zhǎng)的關(guān)系:W0=hνc=h.
(多項(xiàng)選擇)(2017·武威模擬)如圖是某金屬在光的照射下產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能Ek與入射光頻率ν的關(guān)系圖象.由圖象可
知()
A.該金屬的逸出功等于E
B.該金屬的逸出功等于hν0
C.入射光的頻率為2ν0時(shí),產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能為E
ν0ED.入射光的頻率為2時(shí),產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能為2
ABC[由愛因斯坦的光電效應(yīng)方程:Ek=hν-W0,對(duì)應(yīng)圖線可得,該金屬的逸出功W0=E=hν0,A、B均正確;若入射光的頻率為2ν0,則產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能Ek=2hν0-W0=hν0
0E,故C正確;入射光的頻率為2時(shí),該金屬不發(fā)生光電效應(yīng),D錯(cuò)誤.]
對(duì)波粒二象性的理解
1.對(duì)光的顛簸性和粒子性的進(jìn)一步理解
光的顛簸性光的粒子性
實(shí)
驗(yàn)干涉和衍射
光電效應(yīng)、康普頓效應(yīng)
基
礎(chǔ)
①光是一種概率波,即光子在
空間各點(diǎn)出現(xiàn)的可能性大小表(概率)可用顛簸規(guī)律來(lái)描述現(xiàn)②大量的光子在流傳時(shí),表現(xiàn)
出光的顛簸性
①當(dāng)光同物質(zhì)發(fā)生作用時(shí),這種作用是“一份一份”進(jìn)行的,表現(xiàn)出粒子的性質(zhì)②少量或個(gè)別光子簡(jiǎn)單顯示出光的粒子性
①光的顛簸性是光子自己的一
種屬性,不是光子之間相互作說(shuō)用產(chǎn)生的明②光的顛簸性不相同于宏觀看法
①粒子的含義是“不連續(xù)”、“一份一份”的②光子不相同于宏觀看法的粒子
的波
顛簸性和粒子性的對(duì)峙與一致
大量光子易顯示出顛簸性,而少量光子易顯示出粒子性.
波長(zhǎng)長(zhǎng)(頻率低)的光顛簸性強(qiáng),而波長(zhǎng)短(頻率高)的光粒子性強(qiáng).
hc光子說(shuō)并未否定顛簸說(shuō),E=hν=λ中,ν和λ就是波的
看法.
波和粒子在宏觀世界是不能夠一致的,而在微觀世界倒是一致
的.
[題組通關(guān)]
3.(2018·濟(jì)南模擬)關(guān)于波粒二象性,以下說(shuō)法中正確的選項(xiàng)是()
甲乙
丙丁
圖12-1-5
A.圖甲中紫光照射到鋅板上能夠發(fā)生光電效應(yīng),則其他可見光
照射到鋅板上也必然能夠發(fā)生光電效應(yīng)
B.圖乙中入射光的強(qiáng)度越大,則在陰極板上產(chǎn)生的光電子的最
大初動(dòng)能越大
C.圖丙說(shuō)明光子既有粒子性也有顛簸性
D.戴維孫和湯姆孫利用圖丁證了然電子擁有顛簸性
[在可見光中,紫光的頻率最大,故紫光光子的能量最大,紫光照射到鋅板上能夠發(fā)生光電效應(yīng),但其他可見光照射到鋅板上不用然發(fā)生光電效應(yīng),A錯(cuò)誤;入射光的強(qiáng)度只能改變單位時(shí)間內(nèi)逸出光電子的數(shù)量,但不能夠增大逸出光電子的最大初動(dòng)能,B錯(cuò)誤;光的散射揭穿了光的粒子性,沒有揭穿光的顛簸性,C錯(cuò)誤;衍射是波特有的現(xiàn)象,故電子束衍射實(shí)考據(jù)明
了電子擁有顛簸性,D正確.]
4.(2017·北京高考)2017年年初,我國(guó)研制的“大連光源”——極
紫外自由電子激光裝置,發(fā)出了波長(zhǎng)在100nm(1nm=10-9m)附
近連續(xù)可調(diào)的世界上最強(qiáng)的極紫外激光脈沖,“大連光源”因其
光子的能量大、密度高,可在能源利用、光刻技術(shù)、霧霾治理等
領(lǐng)域的研究中發(fā)揮重要作用.一個(gè)處于極紫外波段的光子所擁有
的能量能夠電離一個(gè)分子,但又不會(huì)把分子打碎.據(jù)此判斷,能
夠電離一個(gè)分子的能量約為(取普朗克常量h=×10-34J·s,真空光速c=3×108m/s)()【導(dǎo)學(xué)號(hào):84370489】A.10-21JB.10-18JC.10-15JD.10-12JcB[一個(gè)處于極紫外波段的光子所擁有的能量E=hν=hλ=-343×108-18×10×10-7J≈10J,選項(xiàng)B正確.]
氫原子能級(jí)和能級(jí)躍遷
1.兩類能級(jí)躍遷
自覺躍遷:高能級(jí)→低能級(jí),釋放能量,發(fā)出光子.
E高-E低光子的頻率ν=h=h.
受激躍遷:低能級(jí)→高能級(jí),吸取能量.
①光照(吸取光子):光子的能量必定恰等于能級(jí)差hν=E.
②碰撞、加熱等:只要入射粒子能量大于或等于能級(jí)差即可,E
外≥ΔE.
③大于電離能的光子被吸取,將原子電離.
2.電離
電離態(tài)與電離能
電離態(tài):n=∞,E=0
基態(tài)→電離態(tài):E吸=0-(-13.6eV)=電離能.
n=2→電離態(tài):E吸=0-E2=
如吸取能量足夠大,戰(zhàn)勝電離能后,獲得自由的電子還攜帶動(dòng)
能.
3.譜線條數(shù)的確定方法
一個(gè)氫原子躍遷發(fā)出可能的光譜線條數(shù)最多為(n-1).
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(shí)求解:.
②利用能級(jí)圖求解:在氫原子能級(jí)圖中將氫原子躍遷的各種可
能情況一一畫出,爾后相加.
[題組通關(guān)]
5.(多項(xiàng)選擇)氫原子光譜在可見光部分只有四條譜線,它們分別是從n
為3、4、5、6的能級(jí)直接向n=2能級(jí)躍遷時(shí)產(chǎn)生的.四條譜線
中,一條紅色、一條藍(lán)色、兩條紫色,則以下說(shuō)法正確的選
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