1、上一页返回首页下一页高三一轮总复习练考题随堂自测理知识双层夯基析考点多维突破第 2 节 光电效应 氢原子光谱 上一页返回首页下一页高三一轮总复习知识点 1 光电效应现象1光电效应的实验规律(1)任何一种金属都有一个极限频率，入射光的频率必须大于这个极限频率才能发生光电效应，低于这个极限频率则(2)光电子的最大初动能与入射光的强度无关，其随入射光的增大而(3)大于极限频率的光照射金属时，光电流强度(反映单位时间内发射出的光电子数的多少)与入射光强度成不能发生光电效应频率增大正比上一页返回首页下一页高三一轮总复习2光子说爱因斯坦提出：空间传播的光不是连续的，而是一份一份的，每一份称为一个光子，光子
2、具有的能量与光的频率成正比，即：，其中 h6.631034 Js.3光电效应方程(1)表达式：hEkW0 或 Ek.(2)物理意义：金属中的电子吸收一个光子获得的能量是 h，这些能量的一部分用来克服金属的逸出功 W0，剩下的表现为逸出后电子的最大初动能 Ek12mv2.hhW0上一页返回首页下一页高三一轮总复习知识点 2 粒子散射实验与核式结构模型1实验现象绝大多数 粒子穿过金箔后，基本上仍沿原来的方向前进，但少数 粒子发生了，极少数 粒子甚至被撞了回来如图 13-2-1 所示大角度偏转粒子散射实验的分析图图1321上一页返回首页下一页高三一轮总复习2原子的核式结构模型在原子中心有一个很小的核
3、，原子全部的和几乎全部都集中在核里，带负电的电子在核外空间绕核旋转正电荷质量上一页返回首页下一页高三一轮总复习知识点 3 氢原子光谱和玻尔理论1光谱(1)光谱：用光栅或棱镜可以把光按波长展开，获得光的(频率)和强度分布的记录，即光谱(2)光谱分类：有些光谱是一条条的，这样的光谱叫做线状谱有的光谱是连在一起的，这样的光谱叫做连续谱(3)氢原子光谱的实验规律：巴耳末线系是氢原子光谱在可见光区的谱线，其波长公式1_(n3,4,5，)，R 是里德伯常量，R1.10107 m1，n 为量子数波长亮线光带R122 1n2上一页返回首页下一页高三一轮总复习2玻尔理论(1)定态：原子只能处于一系列的能量状态中
4、，在这些能量状态中原子是，电子虽然绕核运动，但并不向外辐射能量(2)跃迁：原子从一种定态跃迁到另一种定态时，它辐射或吸收一定频率的光子，光子的能量由这两个定态的能量差决定，即 h.(h 是普朗克常量，h6.631034 Js)(3)轨道：原子的不同能量状态跟电子在不同的圆周轨道绕核运动相对应原子的定态是，因此电子的可能轨道也是不连续稳定的EmEn不连续的不连续的上一页返回首页下一页高三一轮总复习3几个概念(1)能级：在玻尔理论中，原子的能量是量子化的，这些量子化的能量值，叫作能级(2)基态：原子能量的状态(3)激发态：在原子能量状态中除基态之外的其他的状态(4)量子数：原子的状态是不连续的，用
5、于表示原子状态的4氢原子的能级公式En1n2E1(n1,2,3，)，其中 E1 为基态能量，其数值为 E1.最低正整数13.6 eV上一页返回首页下一页高三一轮总复习5氢原子的半径公式rn(n1,2,3，)，其中 r1 为基态半径，又称玻尔半径，其数值为r10.531010 m.n2r1上一页返回首页下一页高三一轮总复习核心精讲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，其本质是电子光子是光电效应的因，光电子是果上一页返回首页下一页高三一轮总复习(2)光电子的动能与光电子的最大初动能：光照射到金属表
6、面时，电子吸收光子的全部能量，可能向各个方向运动，需克服原子核和其他原子的阻碍而损失一部分能量，剩余部分为光电子的初动能；只有金属表面的电子直接向外飞出时，只需克服原子核的引力做功的情况，才具有最大初动能光电子的初动能小于等于光电子的最大初动能(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上一页返回首页下一页高三一轮总复习(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：饱和光电流与入射光强
7、度成正比的规律是对频率相同的光照射金属产生光电效应而言的，对于不同频率的光，由于每个光子的能量不同，饱和光电流与入射光强度之间没有简单的正比关系上一页返回首页下一页高三一轮总复习2光电效应的研究思路(1)两条线索：(2)两条对应关系：光强大光子数目多发射光电子多光电流大；光子频率高光子能量大光电子的最大初动能大上一页返回首页下一页高三一轮总复习题组通关1(2014上海高考)在光电效应的实验结果中，与光的波动理论不矛盾的是()A光电效应是瞬时发生的B所有金属都存在极限频率C光电流随着入射光增强而变大D入射光频率越大，光电子最大初动能越大上一页返回首页下一页高三一轮总复习C 光具有波粒二象性，既具
8、有波动性又具有粒子性，光电效应证实了光的粒子性.因为光子的能量是一份一份的，不能积累，所以光电效应具有瞬时性，这与光的波动性矛盾，A 项错误；同理，因为光子的能量不能积累，所以只有当光子的频率大于金属的极限频率时，才会发生光电效应，B 项错误；光强增大时，光子数量和能量都增大，所以光电流会增大，这与波动性无关，C 项正确；一个光电子只能吸收一个光子，所以入射光的频率增大，光电子吸收的能量变大，所以最大初动能变大，D 项错误上一页返回首页下一页高三一轮总复习2(多选)(2014广东高考)在光电效应实验中，用频率为 的光照射光电管阴极，发生了光电效应，下列说法正确的是()【导学号：96622223
9、】A增大入射光的强度，光电流增大B减小入射光的强度，光电效应现象消失C改用频率小于 的光照射，一定不发生光电效应D改用频率大于 的光照射，光电子的最大初动能变大上一页返回首页下一页高三一轮总复习AD 增大入射光强度，单位时间内照射到单位面积的光电子数增加，则光电流将增大，故选项 A 正确；光电效应是否发生取决于照射光的频率，而与照射强度无关，故选项 B 错误；用频率为 的光照射光电管阴极，发生光电效应，用频率较小的光照射时，若光的频率仍大于极限频率，则仍会发生光电效应，选项 C 错误；根据 hW 逸12mv2 可知，增加照射光频率，光电子的最大初动能也增大，故选项 D 正确上一页返回首页下一页
10、高三一轮总复习名师微博两点提醒：1能否发生光电效应取决于入射光的频率而不是入射光的强度2光电子的最大初动能随入射光子频率的增大而增大，但二者不是正比关系上一页返回首页下一页高三一轮总复习核心精讲1三个关系(1)爱因斯坦光电效应方程 EkhW0.(2)光电子的最大初动能 Ek 可以利用光电管用实验的方法测得，即 EkeUc，其中 Uc是遏止电压(3)光电效应方程中的 W0 为逸出功，它与极限频率 c的关系是 W0hc.上一页返回首页下一页高三一轮总复习2四类图象图象名称图线形状由图线直接(间接)得到的物理量最大初动能 Ek与入射光频率 的关系图线极限频率：图线与 轴交点的横坐标 c逸出功：图线与
11、 Ek轴交点的纵坐标的值 W0|E|E普朗克常量：图线的斜率kh上一页返回首页下一页高三一轮总复习颜色相同、强度不同的光，光电流与电压的关系遏止电压 Uc：图线与横轴的交点饱和光电流 Im：电流的最大值最大初动能：EkmeUc颜色不同时，光电流与电压的关系遏止电压 Uc1、Uc2饱和光电流最大初动能 Ek1eUc1，Ek2eUc2上一页返回首页下一页高三一轮总复习续表图象名称图线形状由图线直接(间接)得到的物理量遏止电压 Uc与入射光频率 的关系图线截止频率 c：图线与横轴的交点遏止电压 Uc：随入射光频率的增大而增大普朗克常量 h：等于图线的斜率与电子电量的乘积，即 hke.(注：此时两极之
12、间接反向电压)上一页返回首页下一页高三一轮总复习师生共研考向 1 光电效应方程的应用(2014江苏高考)已知钙和钾的截止频率分别为 7.731014 Hz 和5.441014 Hz，在某种单色光的照射下两种金属均发生光电效应，比较它们表面逸出的具有最大初动能的光电子，钙逸出的光电子具有较大的()A波长 B频率C能量D动量上一页返回首页下一页高三一轮总复习A 根据爱因斯坦光电效应方程12mv2mhW.由题知 W 钙W 钾，所以钙逸出的光电子的最大初动能较小根据 p 2mEk及 ph和 c 知，钙逸出的光电子的特点是：动量较小、波长较长、频率较小选项 A 正确，选项 B、C、D 错误上一页返回首页
13、下一页高三一轮总复习光电效应问题中的五个决定关系1逸出功 W0 一定时，入射光的频率决定着能否产生光电效应以及光电子的最大初动能2入射光的频率一定时，入射光的强度决定着单位时间内发射出来的光电子数3爱因斯坦光电效应方程 EkhW0.4光电子的最大初动能 Ek可以利用光电管用实验的方法测得，即 EkeUc，其中 Uc是遏止电压5光电效应方程中的 W0 为逸出功它与极限频率 c的关系是 W0hc.上一页返回首页下一页高三一轮总复习考向 2 四类图象问题分析 在光电效应实验中，飞飞同学用同一光电管在不同实验条件下得到了三条光电流与电压之间的关系曲线(甲光、乙光、丙光)，如图 13-2-2 所示则可判
14、断出()图1322A甲光的频率大于乙光的频率B乙光的波长大于丙光的波长C乙光对应的截止频率大于丙光对应的截止频率D甲光对应的光电子最大初动能大于丙光对应的光电子最大初动能上一页返回首页下一页高三一轮总复习B 由图象知甲光、乙光对应的遏止电压相等，且小于丙光对应的遏止电压，所以甲光和乙光对应的光电子最大初动能相等且小于丙光的光电子最大初动能，故 D 项错误；根据爱因斯坦光电效应方程 EkhW0 知甲光和乙光的频率相等，且小于丙光的频率，故 A 错误、B 正确；截止频率是由金属决定的，与入射光无关，故 C 错误上一页返回首页下一页高三一轮总复习题组通关3(2015全国卷)在某次光电效应实验中，得到
15、的遏止电压 Uc与入射光的频率 的关系如图 13-2-3 所示若该直线的斜率和截距分别为 k 和 b，电子电荷量的绝对值为 e，则普朗克常量可表示为_，所用材料的逸出功可表示为_图1323上一页返回首页下一页高三一轮总复习【解析】根据光电效应方程 EkmhW0 及 EkmeUc得 Uche W0e，故hek，bW0e，得 hek，W0eb.【答案】ek eb上一页返回首页下一页高三一轮总复习4人眼对绿光最为敏感，正常人眼睛接收到波长为 5.3107 m 的绿光时，每秒内只要有 6 个绿光光子射入瞳孔即可引起视觉已知普朗克常量 h6.631034 Js，真空中光速 c3.0108 m/s，则：【
16、导学号：96622224】(1)绿光光子的能量为多少？(2)若用此绿光照射逸出功为 3.61019 J 的某金属，则产生的光电子的最大初动能为多少(取两位有效数字)【解析】(1)绿光光子的能量为 Ehhc 3.81019 J.(2)根据爱因斯坦光电效应方程 EkhW02.01020 J.【答案】(1)3.81019 J(2)2.01020 J上一页返回首页下一页高三一轮总复习核心精讲1对氢原子的能级图的理解(1)能级图如图 13-2-4 所示图1324上一页返回首页下一页高三一轮总复习(2)能级图中相关量意义的说明：相关量意 义能级图中的横线表示氢原子可能的能量状态定态横线左端的数字 1,2,
17、3，”表示量子数横线右端的数字“13.6，3.4，”表示氢原子的能量相邻横线间的距离表示相邻的能量差，量子数越大相邻的能量差越小，距离越小带箭头的竖线表示原子由较高能级向较低能级跃迁，原子跃迁的条件为 hEmEn上一页返回首页下一页高三一轮总复习2.关于能级跃迁的三点说明(1)原子跃迁条件 hEmEn 只适用于光子和原子作用而使原子在各定态之间跃迁的情况(2)当光子能量大于或等于 13.6 eV 时，也可以被处于基态的氢原子吸收，使氢原子电离；当处于基态的氢原子吸收的光子能量大于 13.6 eV 时，氢原子电离后，电子具有一定的初动能(3)原子还可吸收外来实物粒子(例如自由电子)的能量而被激发
18、由于实物粒子的动能可全部或部分被原子吸收，所以只要入射粒子的能量大于或等于两能级的能量差值(EEmEn)，均可使原子发生能级跃迁上一页返回首页下一页高三一轮总复习3跃迁中两个易混问题(1)一群原子和一个原子：氢原子核外只有一个电子，这个电子在某个时刻只能处在某一个可能的轨道上，在某段时间内，由某一轨道跃迁到另一个轨道时，可能的情况只有一种，但是如果容器中盛有大量的氢原子，这些原子的核外电子跃迁时就会有各种情况出现了，光谱线的可能条数：NC2nnn12.(2)直接跃迁与间接跃迁，原子从一种能量状态跃迁到另一种能量状态时，有时可能是直接跃迁，有时可能是间接跃迁两种情况下辐射(或吸收)光子的能量是不
19、同的直接跃迁时辐射(或吸收)光子的能量等于间接跃迁时辐射(或吸收)的所有光子的能量和上一页返回首页下一页高三一轮总复习题组通关5原子从一个高能级跃迁到一个较低的能级时，有可能不发射光子例如在某种条件下，铬原子的 n2 能级上的电子跃迁到 n1 能级上时并不发射光子，而是将相应的能量转交给 n4 能级上的电子，使之能脱离原子，这一现象叫做俄歇效应，以这种方式脱离了原子的电子叫做俄歇电子已知铬原子的能级公式可简化表示为 EnAn2，式中 n1,2,3，表示不同能级，A 是正的已知常数，上述俄歇电子的动能是()A.316A B.716AC.1116AD.1316A上一页返回首页下一页高三一轮总复习C
20、 先计算铬原子的 n2 能级上的电子跃迁到 n1 能级上时应释放的能量：EE2E1A4A34A.n4 能级上的电子要电离所需的能量 E4 116A，则 n4 能级上的电子得到 E 的能量后，首先需要能量使之电离，然后多余的能量以动能的形式存在，所以 EkEE41116A，选项 C 正确上一页返回首页下一页高三一轮总复习6按照玻尔理论，一个氢原子中的电子从一半径为 ra 的圆轨道自发地直接跃迁到一半径为 rb 的圆轨道上，已知 rarb，则在此过程中()【导学号：96622225】A原子要发出某一频率的光子，电子的动能增大，原子的电势能减小，原子的能量也减小B原子要吸收某一频率的光子，电子的动能
21、减小，原子的电势能减小，原子的能量也减小C原子要发出一系列频率的光子，电子的动能减小，原子的电势能减小，原子的能量也减小D原子要吸收一系列频率的光子，电子的动能增大，原子的电势能增大，原子的能量也增大上一页返回首页下一页高三一轮总复习A 一个氢原子中的电子从高能级态自发地直接跃迁到低能级态，只能发出某一频率的光子，原子的能量减小，库仑力对电子做正功，原子的电势能减小，电子的动能增大，故 A 正确上一页返回首页下一页高三一轮总复习7(多选)氢原子的能级如图 13-2-5 所示氢原子从 n4 能级直接向 n1能级跃迁所放出的光子，恰能使某金属产生光电效应，下列判断正确的是()图1325A氢原子辐射
22、出光子后，氢原子能量变大B该金属的逸出功 W012.75 eVC用一群处于 n3 能级的氢原子向低能级跃迁时所发出的光照射该金属，该金属仍有光电子逸出D氢原子处于 n1 能级时，其核外电子在最靠近原子核的轨道上运动上一页返回首页下一页高三一轮总复习BD 氢原子发生跃迁，辐射出光子后，氢原子能量变小，故 A 错误；恰能使某金属产生光电效应，由 n4 直接跃迁到 n1，辐射的光子能量为 E13.6 eV0.85 eV12.75 eV.则逸出功 W012.75 eV，故 B 正确；一群处于 n3 的氢原子向低能级跃迁时，辐射的能量小于从 n4 能级直接向 n1 能级跃迁所放出的光子能量，则不会发生光电效应，故 C 错误；根据玻尔原子模型可知，处于 n1 能级时，其核外电子在最靠近原子核的轨道上运动，故 D 正确上一页返回首页下一页高三一轮总复习名师微博1一个区别：一个氢原子和一群氢原子能级跃迁可能性2两点提醒：(1)原子能级之间跃迁时吸收或放出的光子能量一定等于两能级之间的差值(2)要使氢原子发生电离，原子吸收的能量可以是大于原子该能级值的任意值.上一页返回首页下一页高三一轮总复习练考题随堂自测 点击图标进入