第四章　原子结构和波粒二象性 复习小结 课件 --人教版高中物理选择性必修第三册

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第四章　原子结构和波粒二象性
构建知识网络
专题1　光电效应现象和光电效应方程的应用
1．与光电效应有关的五组概念对比
(1)光子与光电子：光子指光在空间传播时的每一份能量，光子不带电；光电子是金属表面受到光照射时发射出来的电子，其本质是电子．
(2)光电子的动能与光电子的最大初动能：金属表面的电子吸收光子后向外飞离金属时，需克服原子核的引力做功，剩余的能量为最大初动能．
归纳专题小结
(3)光电流和饱和光电流：金属板飞出的光电子到达阳极，回路中便产生光电流，随着所加正向电压的增大，光电流趋于一个饱和值，这个饱和值是饱和光电流，在一定的光照条件下，饱和光电流与所加电压大小无关．
(4)入射光强度与光子能量：入射光强度指单位时间内照射到金属表面单位面积上的总能量．
(5)光的强度与饱和光电流：频率相同的光照射金属产生光电效应，入射光越强，饱和光电流越大，但不是简单的正比关系．
2．光电效应的研究思路
(1)两条线索：
(2)两组对应关系：
入射光强度大→光子数目多→逸出的光电子多→光电流大；
光子频率高→光子能量大→光电子的最大初动能大．
3．三个关系
(1)爱因斯坦的光电效应方程Ek＝hν－W0．
(2)光电子的最大初动能Ek可以利用光电管实验的方法测得，即Ek＝eUc，其中Uc是遏止电压．
(3)逸出功W0与截止频率νc的关系是W0＝hνc．
例1　(多选)在光电效应实验中，分别用频率为νa、νb的单色光a、b照射到同种金属上，测得相应的遏止电压分别为Ua和Ub、光电子的最大初动能分别为Eka和Ekb．h为普朗克常量．下列说法正确的是 (　　)
A．若νa＞νb，则一定有Ua＜Ub
B．若νa＞νb，则一定有Eka＞Ekb
C．若Ua＜Ub，则一定有Eka＜Ekb
D．若νa＞νb，则一定有hνa－Eka＞hνb－Ekb
解析：设该金属的逸出功为W，根据爱因斯坦光电效应方程有Ek＝hν－W，同种金属的W相同，则逸出光电子的最大初动能随ν的增大而增大，B正确；又Ek＝eU，则最大初动能与遏止电压成正比，C正确；根据上述有eU＝hν－W，遏止电压U随ν增大而增大，A错误；又有hν－Ek＝W，W相同，则D错误．
答案：BC
专题2　光电效应的四类图像
图像名称 图线形状 读取信息
最大初动能Ek与入射光频率ν的关系图线 ①截止频率(极限频率)：横轴截距
②逸出功：纵轴截距的绝对值
W0＝|－E|＝E
③普朗克常量：图线的斜率k＝h
遏止电压Uc与入射光频率ν的关系图线 ①截止频率νc：横轴截距
②遏止电压Uc：随入射光频率的增大而增大
③普朗克常量h：等于图线的斜率与电子电荷量的乘积，即h＝ke
图像名称 图线形状 读取信息
颜色相同、强度不同的光，光电流与电压的关系 ①遏止电压Uc：横轴截距
②饱和光电流Im：电流的最大值
③最大初动能：Ekm＝eUc
颜色不同时，光电流与电压的关系 ①遏止电压Uc1、Uc2
②饱和光电流
③最大初动能Ek1＝eUc1，
Ek2＝eUc2
例2　(多选)1905年，爱因斯坦把普朗克的量子化概念进一步推广，成功地解释了光电效应现象，提出了光子说．给出的与光电效应有关的四个图像中，下列说法正确的是 (　　)
A．图甲中，当紫外线照射锌板时，发现验电器指针发生了偏转，说明锌板带正电，验电器带负电
B．图乙中，从光电流与电压的关系图像中可以看出，电压相同时，光照越强，光电流越大，说明遏止电压和光的强度有关
D．图丁中，由光电子最大初动能Ek与入射光频率ν的关系图像可知该金属的逸出功为E或hνc
根据光电效应方程Ek＝hν－W0知Ek－ν图线的纵轴截距的绝对值表示逸出功，则逸出功为W0＝E，当最大初动能为零，入射光的频率等于金属的截止频率，则金属的逸出功等于hνc，故D正确．
答案：CD
专题3　三个原子模型的对比
原子模型 实验基础 原子结构 成功和局限
枣糕
模型 电子的
发现 原子是一个球体，正电荷均匀分布在球内，电子镶嵌其中 可解释一些实验现象，但无法说明α粒子散射实验
核式
结构
模型 卢瑟福的α粒子散射实验 原子的中心有—个很小的核，全部正电荷和几乎全部质量集中在核里，电子在核外运动 成功解释了α粒子散射实验，无法解释原子的稳定性及原子光谱的分立特征
原子模型 实验基础 原子结构 成功和局限
玻尔
原子
模型 氢原子光谱的研究 在核式结构模型基础上，引入量子观念 成功解释了氢原子光谱及原子的稳定性，不能解释较复杂原子的光谱现象
例3　物理学家卢瑟福和他的学生用α粒子轰击金箔，研究α粒子被散射的情况，其实验装置如图所示．关于α粒子散射实验，下列说法正确的是 (　　)
A．大多数α粒子发生大角度偏转
B．α粒子大角度散射是由于它跟电子发生了碰撞
C．α粒子散射实验说明占原子质量绝大部分的带正电的物质集中在很小的空间范围
D．通过α粒子散射实验还可以估计原子核半径的数量级是10－10 m
解析：当α粒子穿过原子时，电子对α粒子影响很小，影响α粒子运动的主要是原子核，离原子核远则α粒子受到的库仑斥力很小，运动方向改变小．只有当α粒子与原子核十分接近时，才会受到很大的库仑斥力，而原子核很小，所以α粒子接近它的机会就很少，所以只有极少数α粒子发生大角度的偏转，而绝大多数基本按直线方向前进，A错误；α粒子散射角度大的原因是其受到原子核的斥力比较大，不是由于它跟电子发生了碰撞，B错误；α粒子散射实验说明原子内部很空旷，占原子质量绝大部分的带正电的物质集中在很小的空间范围，C正确；通过α粒子散射实验不能估计原子核半径的数量级是10－15 m，D错误．
答案：C
2．电离
电离态：n＝∞，E＝0．
基态→电离态：E吸＝0－(－13.6 eV)＝13.6 eV电离能．
n＝2→电离态：E吸＝0－E2＝3.4 eV．
如吸收能量足够大，克服电离能后，获得自由的电子还携带动能．
例4　(多选)氢原子各个能级的能量如图所示，氢原子由n＝1能级跃迁到n＝4能级，在它回到n＝1能级过程中，下列说法中正确的是 　
　 (　　)
A．可能激发出频率不同的光子只有6种
B．可能激发出频率不同的光子只有3种
C．可能激发出的光子的最大能量为12.75 eV
D．可能激发出的光子的最大能量为0.66 eV
答案：AC