高中物理3-5必备知识

当以读书通世事 2021-02-19

展开全文

书香物理 2021-02-17

高中物理3-5（近代物理）必备知识

一、波粒二象性·光电效应

复习课本第17章，重点复习第2节“光的粒子性”，完成下列基础知识填空和题目。

1、概念：在光（电磁波）的照射下，从物体表面逸出的现象称为光电效应，这种电子被称之为。使电子脱离某种金属表面所需做功的，叫做这种金属的逸出功，符号为W0。

2、规律： 提出的“光子说”解释了光电效应的基本规律，光子的能量与频率的关系为。

①截止频率：当入射光子的能量逸出功时，才能发生光电效应，即：hν W0 ，也就是入射光子的频率必须满足v≥ ，取等号时的ν0= 即为该金属的截止频率（极限频率）；

②光电子的最大初动能：Ekm= ,由此可知，对同一种金属，光电子的最大初动能随着入射光的频率增加而，随着入射光的强度的增加而；光电子从金属表面逸出时的初动能应分布在范围内。

3、实验：装置如右图，其中为阴极，光照条件下会发出光电子；

为阳极，吸收光电子，进而在电路中形成，即电流表的示数。

①当A、K未加电压时，电流表示数；

②当加上如图所示向电压时，随着电压的增大，光电流趋于一个饱和值，即；当电压进一步增大时，光电流。

③当加上相反方向的电压（向电压）时，光电流；当反向电压达到某一个值时，光电流减小为0，这个反向电压Uc叫做，即：使最有可能到达阳极的光电子刚好不能到达阳极的反向电压，则关于Uc的动能定理方程为。

【练习】某同学用同一装置在甲、乙、丙光三种光的照射下得到了三条光电流与电压之间的关系曲线，如下图所示。则可判断出（）

A．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的截止频率

D．甲光对应的光电子最大初动能大于丙光的光电子最大初动能

【要点总结】

2、光电效应实验的图象

①纵截距——不加电压时，也有光电子能够自由运动到阳极形成光电流；

②饱和光电流——将所有光电子收集起来形成的电流，与光强成正比；

③横截距——遏止电压：光电流消失时的反向电压。

二、原子结构

复习课本第18章，重点复习第4节“玻尔的原子模型”，完成下列基础知识填空和题目。

1、物理学史： 通过对的研究，发现了电子，从而认识到原子是有内部结构的；基于实验中出现的少数α粒子发生散射，提出了原子的核式结构模型；在1913年把物理量取值分立（即量子化）的观念应用到原子系统，提出了自己的原子模型，很好的解释了氢原子的。

2、玻尔理论：①原子的能量是量子化（取值分立）的，这些量子化的能量值叫做；原子能量最低的状态叫做，其他较高的能量状态叫做；

②原子在不同能量状态之间可以发生，当原子从高能级Em向低能级En跃迁时光子，原子从低能级En向高能级Em跃迁时光子，辐射或吸收的光子频率必须满足。

③原子对电子能量的吸收：动能两个能级之差的电子能量能被吸收，吸收的数值是，剩余的能量电子带走。

④原子电离：电离态——电子脱离原子时速度也为零的状态，此时“原子—电子”系统能量值为E∞= ；要使处于量子数为n的原子电离，需要的能量至少是△E=E∞-En=

【练习1】用大量具有一定能量的电子轰击大量处于基态的氢原子，观测到了一定数目的光谱线。调高电子的能量再次进行观测，发现光谱线的数目比原来增加了5条。用△n表示两次观测中最高激发态的量子数n之差，E表示调高后电子的能量。根据氢原子的能级图可以判断，△n和E的可能值为( )

A．△n=1，13.22eV <E<13.32 eV

B．△n=2，13.22eV <E<13.32 eV

C．△n=1，12.75eV <E<13.06 eV

D．△n=2，12.75eV <E<13.06 ev

【练习2】如图所示为氢原子的能级图．让一束单色光照射到大量处于基态（量子数n=1）的氢原子上，被激发的氢原子能自发地发出3种不同频率的单色光，照射氢原子的单色光的光子能量为E1，用这种光照射逸出功为4.54eV的金属表面时，逸出的光电子的初动能是E2则关于E1，E2的可能值正确的是

A. E1=12.09eV，E2=8.55eV

B. E1=13.09eV，E2=7.55eV

C. E1=12.09eV，E2=7.55eV

D. E1=12.09eV，E2=3.55eV

【要点总结】

其一，要准确理解频率条件：

（1）原子对光子的吸收：“只有能量等于两个能级之差的光子才能被吸收”！稍大也不行，除非能把原子电离，电离后电子能级是连续的。

（2）原子对电子能量的吸收：动能大于或等于两个能级之差的电子能量能被吸收，吸收的数值是两个能级之差；剩余的能量电子带走。

（3）原子的电离：电离态——电子脱离原子时速度也为零的状态，此时“原子—电子”系统能量值为E∞=0；要使处于量子数为n的原子电离，需要的能量至少是。

其二，要会画能级跃迁图，并会用“排列组合”进行分析——大量处于量子数为n的能级的氢原子向低能级跃迁时，其可能辐射出的光子有种，因为大量处于量子数为n的能级的氢原子向低能级跃迁时，会产生量子数低于n各种氢原子，而每两个能级之间都可能发生跃迁。

三、原子核

复习课本第19章，完成下列基础知识填空和题目。

4、核反应：四大类型：、、重核裂变、；核反应遵循的基本规律是：守恒，守恒。

衰变规律：

两者均发生时，只有衰变才引起质量数的变化，但两者均会引起电荷数的变化。

衰变的快慢用 T来描述，它是一个微观概率概念、宏观统计概念；某种放射性元素的质量为m0，经过时间t后，该元素剩下的质量为m= ，已反应的质量为；元素的半衰期只与有关，而与核外甚至整个原子分子状态关，因此元素的化合状态、温度、压强的变化引起半衰期变化。

5、核能：

（1）结合能：核子结合成原子核的过程中的能量，也就是原子核分解成核子时的能量，叫做原子核的。原子核的结合能除以原子核内的，得到该原子核的；原子核的比结合能越大，核子的平均质量，原子核越稳定，核子平均质量最小。

（2）核能：爱因斯坦质能方程指出，物质具有的能量和质量具有简单的正比关系；核反应过程中辐射出（或吸收）能量时，就一定同时辐射出（或增加）了质量，即核反应中有 .△m，辐射出（吸收）的能量由公式算出；当较轻的原子核为中等质量的原子核时，或者较重的原子核为几个中等质量的原子核时，存在明显的，可以释放出大量的能量，因此，、是核能开发的有效途径。

核能计算中的一些单位之间的关系：1eV= J，1MeV= eV，1GeV= eV，1u对应 MeV。具体计算核能时，若△m以kg为单位，如△m= x kg，则△E=△m· ，若△m以u为单位，如△m= x u，则△E= 。