第2講光電效應(yīng)氫原子光譜

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光電效應(yīng)

氫原子光光電效應(yīng)現(xiàn)象光電效的實(shí)驗(yàn)規(guī)律任一種金屬都有一個(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)(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)射般不超過(guò)_s.．光子說(shuō)愛(ài)因斯坦提出空傳播的光不連續(xù)的，而是一份一份的一稱為一個(gè)光子，光子具有的能量與光的頻率成正比，即＝，中＝6.63×

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．光電效應(yīng)方程(1)表達(dá)式：＝E＋或E＝－Wk0k0(2)物理意義：金屬中的電子吸收個(gè)光子獲得的能量是hν，些能量的一部分用來(lái)克服金屬的逸出功，下的表現(xiàn)為逸出后電子的最大初動(dòng)能E＝v0k2【針對(duì)訓(xùn)練】．(2012·海高考)在光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，用單色光射某種金屬表面，有光電子逸出，則光電子的最大初動(dòng)能取決于入射光()A頻率C．射時(shí)間D光子數(shù)目

B強(qiáng)度α粒子射實(shí)驗(yàn)與核式結(jié)構(gòu)模型盧瑟福α粒子散射實(shí)驗(yàn)裝置(圖－－1所示．實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象絕大多數(shù)α粒穿過(guò)金箔后本仍沿原來(lái)的方向前進(jìn)少α粒發(fā)生了大角度偏轉(zhuǎn)，極少數(shù)α粒甚被撞了回來(lái)．如圖－2示．α粒散射實(shí)驗(yàn)的分析圖．原子的核式結(jié)構(gòu)型在原子中心有一個(gè)很小的核子部的正電荷和幾乎全部質(zhì)量都集中在核里負(fù)的電子在核外空間繞核旋轉(zhuǎn)．【針對(duì)訓(xùn)練】．天高考)下列能揭示原子具有核式結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)()A光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)B倫琴射線的發(fā)現(xiàn)C．粒子散射實(shí)驗(yàn)D氫原子光譜的發(fā)現(xiàn)氫原子光譜和玻爾理論光譜光：用光柵或棱鏡可以把光按波長(zhǎng)展開(kāi)，獲得光的波長(zhǎng)頻率)和強(qiáng)度分布的記錄，即光譜．(2)光譜分類

2734227342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．1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?λn是里德伯常量，R＝×10

，n為量子數(shù)．．玻爾理論(1)定態(tài)子能處于一系列不連續(xù)的能量狀態(tài)中些能量狀態(tài)中原子是穩(wěn)定的，電子雖然繞核運(yùn)動(dòng)，但并不向外輻射能量．躍：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hν＝E－E.(h是朗克常量＝6.63×mn軌：原子的不同能量狀態(tài)跟電子在不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．(1)一群氫原子躍遷發(fā)出可能的光線數(shù)為＝＝一氫原子躍遷發(fā)出可能n2的光譜線數(shù)最多(n1)．由級(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．【針對(duì)訓(xùn)練】(2012·江蘇高考)圖所示是某原子的能級(jí)圖a、c為子躍遷所發(fā)的三種波長(zhǎng)的光．在下列該原子光譜的各選項(xiàng)中，譜線從左向右的波長(zhǎng)依次增大，則正確的)對(duì)光電效應(yīng)的理解光電效的實(shí)質(zhì)光子照射到金屬表面?zhèn)€電子收光子的能量使其動(dòng)能變大電的動(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．．極限頻率的實(shí)質(zhì)光子的能量和頻率有關(guān)金中電子克服原子核引力需要的能量是一定的子能量必須大于金屬的逸出功才能發(fā)生光電效應(yīng)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．．對(duì)光電效應(yīng)瞬時(shí)的理解光照射到金屬上時(shí)電子吸收光的能量不需要積累收的能量立即轉(zhuǎn)化為電子的能量，因此電子對(duì)光子的吸收十分迅速．圖13－4

流的強(qiáng)度流的強(qiáng)度光電效應(yīng)方程電子吸收光子能量后從金屬表面逸出只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E＝－W如圖13－4所．k0．用光電管研究光效應(yīng)(1)常見(jiàn)電路(如圖132－示)(2)兩條線索①通過(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)概念辨析著每秒鐘光源發(fā)射的光子數(shù)照射光每光子的能ε＝ν出光電子—決定著光電m2m(1)光電子也是電子，光子的本質(zhì)光，注意兩者的區(qū)別．在生光電效應(yīng)的過(guò)程中，并非所有光電子都具有最大初動(dòng)能，只有從金屬表面直接發(fā)出的光電子初動(dòng)能才最大．江蘇高)A、B兩種光子的能量之比為2∶1，它們都能使某種金屬發(fā)生光電效應(yīng)，且所產(chǎn)生的光電子最大初動(dòng)能分別為、E求、兩光子的動(dòng)量之比和該A金屬的逸出功．氫原子能級(jí)和能級(jí)躍遷氫原子能級(jí)圖能級(jí)圖如圖－－6示．

22．能級(jí)圖中相關(guān)量義的說(shuō)明相關(guān)量能級(jí)圖中的橫線橫線左端的數(shù)字1,2,3?橫線右端的數(shù)字“－，?

意義表示氫原子可能的能量狀——定態(tài)表示量子數(shù)表示氫原子的能量相鄰橫線間的距離

表示相鄰的能量差量數(shù)越大鄰的能量差越小距離越小表示原子由較高能級(jí)向較低能級(jí)躍遷躍遷的條件為ν帶箭頭的豎線＝－m關(guān)于光線條數(shù)的兩點(diǎn)說(shuō)明(1)一群氫原子躍遷發(fā)出可能的光線條數(shù)為＝＝.n2(2)一個(gè)氫原子躍遷發(fā)出可能的光線條數(shù)最多(n－1)．四川高)如圖－2－所為氫原子能級(jí)示意圖的一部分，則氫原子()A＝4能躍遷到＝3能比n＝3能躍遷到n能級(jí)輻射出電磁波的波長(zhǎng)長(zhǎng)B從＝5能躍遷到＝1能比n＝5能躍遷到n能級(jí)輻射出電磁波的速度大C．于不同能級(jí)時(shí)，核外電子在各處出現(xiàn)的概率是一樣的D．高級(jí)向低能級(jí)躍遷時(shí)，氫原子核一定向外放出能量．盧瑟福和他的助手做子轟擊金箔實(shí)驗(yàn)，獲得了重要發(fā)現(xiàn)：關(guān)于α粒散射實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，下列說(shuō)法正確的()A證明了質(zhì)子的存在B證明了原子核是由質(zhì)子和中子組成的C．明了原子的全部正電荷和幾乎全部質(zhì)量都集中在一個(gè)很小的核里D．明原子中的電子只能在某些軌道上運(yùn)動(dòng)．(2012·北京高)一個(gè)氫原子從＝級(jí)躍遷到＝2能，氫原()A放出光子，能量增加B放出光子，能量減少C．收光子，能量增加D．收子，能量減少．(2011·福建高)愛(ài)因斯坦因提出了光量子概念并成功地解釋光電效應(yīng)的規(guī)律而獲得年貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)．某種金屬逸出光電子的最大初動(dòng)能E與射光頻率ν的系如km圖13－8所，其中ν為限頻率．從圖中可以確定的是)0A逸出功與ν關(guān)B．與入射光強(qiáng)成正比kmC．ν<時(shí)會(huì)逸出光電子0D．中線的斜率與普朗克常量有關(guān)

121121．(2012·西西安八校聯(lián)考)氦原子被電離出一個(gè)核外電子，形成類氫結(jié)構(gòu)的氦離子，已知基態(tài)的氦離子能量為＝氦離子的能級(jí)示意圖如圖－－所示在有1下列能量的光子或者電子中，不能被基態(tài)氦離子吸收而發(fā)生躍遷的()AeV(光子)B43.2eV(電子)C．eV(電子DeV(光子)四川考)a兩種單色光組成的光束從介質(zhì)入空氣時(shí)，其折射光束如圖－2所示．用、b兩光)A先后照射雙縫干涉實(shí)驗(yàn)裝置，在縫后屏上都能出現(xiàn)干涉條紋，由此確定光是橫波B先后照射某金屬光照射時(shí)恰能逸出光電子，照射時(shí)也能逸出光電子C．同一介質(zhì)以相同方向射向空氣，其界面為平面，若b光能進(jìn)入空氣，則a光不能進(jìn)入空氣D．同介質(zhì)以相同方向射向空氣，其界面為平面光的反射角比的反射角大．(2011·川高)原子從能級(jí)躍到能級(jí)時(shí)輻射紅光的頻率為，能級(jí)躍1遷到能級(jí)k時(shí)吸收紫光的頻率為ν普朗克常量為h原從能級(jí)躍到能級(jí)m，2則)A吸收光子的能量為ν＋ν12B輻射光子的能量為hν＋ν1C．收光子的能量為hν－ν2D．射子的能量為ν－ν21．如圖－2－氫原子的能級(jí)圖，已知處于較高能的氫原子能自發(fā)地向較低能級(jí)躍遷，則：(1)一群氫原子由＝能向n能躍遷時(shí)最多可輻射種同頻率的光．要想使處在＝激發(fā)態(tài)的氫原子電離至少吸收的能量．E(2012·山東高考?xì)渥拥诩?jí)的能量為E＝其為態(tài)能量當(dāng)原子由n第4能級(jí)躍遷到第2能時(shí)發(fā)出光的頻率為ν若原子由第級(jí)躍遷到基態(tài)發(fā)1ν光子的頻率為ν，＝________.2ν2．已知可見(jiàn)光光子的能量范圍約為1.61～3.11eV而氫原子的能級(jí)圖如圖－2所示，則最低處于＝能級(jí)的氫原子可以吸收任意頻的紫外