浙江鸭2019版高考物理大一轮复习第十三章波粒二象性原子结构原子核第1讲波粒二象性原子结构课件.ppt
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1、第1讲 波粒二象性 原子结构,第十三章 波粒二象性 原子结构 原子核,考试标准,内容索引,过好双基关 回扣基础知识 训练基础题目,研透命题点 细研考纲和真题 分析突破命题点,课时作业 限时训练 练规范 练速度,过好双基关,一、能量量子化 1.量子化假设 振动着的带电微粒的能量只能是某一最小能量值的 ,并以这个最小能量值为单位一份一份地吸收或辐射. 2.能量子 不可再分的最小能量值h,是 ,h是普朗克常量,h6.6261034 Js.,整数倍,电磁波的频率,二、光的粒子性 1.光电效应现象 在光的照射下金属中的电子从金属表面逸出的现象,叫做光电效应,发射出来的电子叫做 . 2.实验规律 (1)每
2、种金属都有一个 . (2)光电子的最大初动能与入射光的强度无关,只随入射光的 增大而增大. (3)光照射到金属表面时,光电子的发射几乎是 的. (4)入射光越强,单位时间内发射的光电子数越多.,光电子,极限频率,频率,瞬时,3.爱因斯坦光电效应方程 (1)光子:光不仅在发射和吸收时能量是一份一份的,而且光本身就是由一个个不可分割的能量子组成的,这些能量子称为 ,频率为的光子的能量为h. (2)爱因斯坦光电效应方程 表达式:hEkW0或EkhW0. 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于克服金属的 W0,剩下的表现为逸出后电子的初动能Ek.,光子,逸出功,解析 用
3、紫外线照射锌板是能够发生光电效应的,锌板上的电子吸收紫外线的能量从锌板表面逸出,这种电子被称为光电子,故A错误,B正确; 锌板与验电器相连,带有相同电性的电荷,锌板失去电子应该带正电,且失去电子越多,带正电的电荷量越多,验电器指针张角越大,故C正确,D错误.,自测1 (多选)如图1所示,用导线把验电器与锌板相连接,当用紫外线照射锌板时,发生的现象是 A.有光子从锌板逸出 B.有电子从锌板逸出 C.验电器指针张开一个角度 D.锌板带负电,答案,图1,解析,三、光的波动性 概率波 1.光的波粒二象性 (1)光的干涉、衍射、偏振现象证明光具有 性. (2)光电效应说明光具有 性. (3)光既具有波动
4、性,又具有粒子性,称为光的 性. 2.物质波 任何一个运动着的物体,小到微观粒子大到宏观物体都有一个波与它 对应,其波长_ ,p为运动物体的动量,h为普朗克常量.,波动,粒子,波粒二象,3.概率波 大量光子产生的效果显示出 ,个别光子产生的效果显示出粒子性,光波是概率波,光子的行为服从统计规律,对于电子和其他微粒,由于同样具有波粒二象性,所以与它们相联系的物质波也是概率波. 4.不确定性关系 在经典力学中,一个质点的位置和动量是可以同时测定的,在量子力学中,要同时测出微观粒子的位置和动量是不可能的,我们把这种关系叫做 关系.,波动性,不确定性,自测2 (多选)关于光的波粒二象性的理解正确的是
5、A.大量光子的效果往往表现出波动性,个别光子的行为往往表现出粒 子性 B.光在传播时是波,而与物质相互作用时就转变成粒子 C.高频光是粒子,低频光是波 D.波粒二象性是光的根本属性,有时它的波动性显著,有时它的粒子 性显著,答案,四、电子的发现 原子的核式结构模型 1.英国物理学家 在研究阴极射线时发现了电子,提出了原子的“枣糕模型”. 2.原子的核式结构模型 (1)粒子散射实验的结果:绝大多数粒子穿过金箔后, 基本上仍沿原来的方向前进,但有 粒子发生了大 角度偏转,偏转的角度甚至大于90,也就是说它们几 乎被“撞了回来”,如图2所示. (2)原子的核式结构模型:原子中带正电部分的体积很小,原
6、子半径的数量级是 ,而原子核半径的数量级是1015 m,但几乎占有全部质量,电子在正电体的外面运动.,汤姆孙,少数,1010 m,图2,自测3 (多选)如图3为卢瑟福和他的同事们做粒子散射实验的装置示意图,荧光屏和显微镜一起分别放在图中的A、B、C、D四个位置时,关于观察到的现象,下列说法正确的是 A.相同时间内放在A位置时观察到屏上的闪光次数最多 B.相同时间内放在B位置时观察到屏上的闪光次数只 比放在A位置时稍微少些 C.放在C、D位置时屏上观察不到闪光 D.放在D位置时屏上仍能观察到一些闪光,但次数极少,答案,图3,五、氢原子光谱 玻尔的原子模型 1.光谱分析:利用每种原子都有自己的 可
7、以用来鉴别物质和确定物质的组成成分,且灵敏度很高.在发现和鉴别化学元素上有着重大的意义. 2.玻尔理论 (1)定态:原子只能处于一系列 的能量状态中,在这些能量状态中原子是稳定的,电子虽然绕核运动,但并不向外辐射能量. (2)跃迁:电子从能量较高的定态轨道跃迁到能量较低的定态轨道时,会放出能量为h的光子,这个光子的能量由前后两个能级的能量差决定,即h .(h是普朗克常量,h6.631034 Js),特征谱线,不连续,EmEn,(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的. 3.能级公式:En E1(n1,2,3,),其中E1
8、为基态能量,其数值为E1 eV(以氢原子为例). 4.半径公式:rnn2r1(n1,2,3,),其中r1为基态半径,又称玻尔半径,其数值为r15.31011 m(以氢原子为例).,不连续的,13.6,5.氢原子的能级图(如图4所示),图4,自测4 (多选)关于玻尔的原子模型理论,下列说法正确的是 A.原子可以处于连续的能量状态中 B.原子的能量状态不可能是连续的 C.原子的核外电子在确定轨道上运动时,要向外辐射能量 D.原子的核外电子在确定轨道上运动时,不向外辐射能量,答案,研透命题点,命题点一 光电效应规律的理解,1.对光电效应的四点提醒 (1)能否发生光电效应,不取决于光的强度而取决于光的
9、频率. (2)光电效应中的“光”不是特指可见光,也包括不可见光. (3)逸出功的大小由金属本身决定,与入射光无关. (4)光电子不是光子,而是电子.,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. 3.定量分析时应抓住三个关系式 (1)爱因斯坦光电效应方程:EkhW0. (2)光电子最大初动能与遏止电压的关系:EkeUc. (3)逸出功与极限频率的关系:W0hc.,例1 (多选)(2016浙江4月选考16)在光电效应实验中,采用极限频率为c5.51014 Hz钠阴极,已知普朗克常量h6.61034 Js,电子质量m9.11031 kg.用频
10、率7.51014 Hz的紫光照射钠阴极产生光电子的 A.动能的数量级为1019 J B.速率的数量级为108 m/s C.动量的数量级为1027 kgm/s D.德布罗意波长的数量级为109 m,答案,解析,解析 根据EkhW0,W0hc,得:Ek1.321019 J,A正确;,答案,变式1 (多选)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 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,解析,解析 增大入射光强度,单位时间内照射到单位
11、面积的光子数增加,则光电流增大,故选项A正确; 光电效应是否发生取决于入射光的频率,与入射光强度无关,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,用频率小于的光照射时,若光的频率仍大于金属的极限频率,则仍会发生光电效应,选项C错误; 根据EkhW0可知,增加入射光频率,光电子的最大初动能也增大,故选项D正确.,解析 发生光电效应时,电子从光电管右端运动到左端,而电流的方向与电子定向移动的方向相反,所以流过电流表G的电流方向是由a流向b,所以电源左端应为正极,故A错误,C正确; 流过电流表G的电流大小取决于照射光的强度,与光的频率无关,故B正确; 爱因斯坦解释了光电效应并提出光子能
12、量Eh,故D错误.,答案,变式2 (多选)如图5,用一定频率的单色光照射光电管时,电流表指针会发生偏转,则 A.电源右端应为正极 B.流过电流表G的电流大小取决于照射光的强度 C.流过电流表G的电流方向是由a流向b D.普朗克解释了光电效应并提出光子能量Eh,解析,图5,答案,变式3 (多选)对爱因斯坦光电效应方程EkhW0,下面的理解正确的有 A.只要是用同种频率的光照射同一种金属,那么从金属中逸出的所有光 电子都会具有同样的初动能Ek B.式中的W0表示每个光电子从金属中飞出过程中克服金属中正电荷引力 所做的功 C.逸出功W0和截止频率c之间应满足关系式W0hc D.光电子的最大初动能和入
13、射光的频率不是成正比,解析,解析 根据光电效应方程EkhW0知,同种频率的光照射同一种金属,从金属中逸出的所有光电子的最大初动能Ek都相同,但初动能可能不同,故A错误; W0表示逸出功,是每个电子从这种金属中飞出过程中,克服金属中正电荷引力所做的功的最小值,故B错误; 根据光电效应方程EkhW0知,当最大初动能为零时,入射光的频率即为截止频率,则有W0hc,故C正确; 根据光电效应方程EkhW0知,最大初动能与入射光的频率成一次函数关系,不是正比关系,故D正确.,答案,变式4 (多选)爱因斯坦提出了光量子概念并成功地解释了光电效应的规律而获得1921年诺贝尔物理学奖.某种金属逸出光电子的最大初
14、动能Ek与入射光频率的关系如图6所示,其中0为极限频率.从图中可以确定的是 A.逸出功与有关 B.Ek与入射光强度成正比 C.当0时,会逸出光电子 D.图中直线的斜率与普朗克常量有关,解析,图6,解析 由爱因斯坦光电效应方程EkhW0和W0h0(W0为金属的逸出功)可得Ekhh0,可见图象的斜率表示普朗克常量,D正确; 只有0时才会发生光电效应,C正确; 金属的逸出功只和金属的极限频率有关,与入射光的频率无关,A错误; 光电子的最大初动能取决于入射光的频率,而与入射光的强度无关,B错误.,命题点二 氢原子能级图及能级跃迁,氢原子能级图与能级跃迁问题的解答技巧 1.能级之间跃迁时放出的光子频率是
15、不连续的. 2.能级之间发生跃迁时放出(吸收)光子的频率由hEmEn求得.若求波长可由公式c求得. 3.一个氢原子跃迁发出可能的光谱线条数最多为(n1)条. 4.一群氢原子跃迁发出可能的光谱线条数的两种求解方法: (1)用数学中的组合知识求解:N . (2)利用能级图求解:在氢原子能级图中将氢原子跃迁的各种可能情况一一画出,然后相加.,答案,例2 (多选)(2016浙江10月选考15)如图7为氢原子能级图,氢原子中的电子从n5能级跃迁到n2能级可产生a光;从n4能级跃迁到n2能级可产生b光.a光和b光的波长分别为a和b,照射到逸出功为2.29 eV的金属钠表面均可产生光电效应,遏止电压分别为U
16、a和Ub.则 A.ab B.UaUb C.a光的光子能量为2.86 eV D.b光产生的光电子最大初动能Ek0.26 eV,图7,解析,解析 根据能级跃迁知识可知haE5E20.54(3.4) eV2.86 eV,hbE4E20.85(3.4) eV2.55 eV,显然a光的光子能量大于b光的,即a光频率大,波长短,所以A错,C正确. 根据光电效应方程EkhW0,知a光照射后的光电子最大初动能为EkahaW0(2.862.29) eV0.57 eV,b光照射后的光电子最大初动能为EkbhbW0(2.552.29) eV0.26 eV,选项D正确. 根据遏止电压知识EkeUc可知,UaUb,选项
17、B正确.,答案,例3 (多选)(2015浙江10月选考14改编)氢原子从n6跃迁到n2能级时辐射出频率为1的光子,从n5跃迁到n2能级时辐射出频率为2的光子.下列说法正确的是 A.频率为1的光子的能量较大 B.频率为1的光子的动量较大 C.做双缝干涉实验时,频率为1的光产生的条纹间距较大 D.用同一种金属做光电效应实验时,若均可发生光电效应,频率为1的光 产生的光电子的最大初动能较大,解析,解析 氢原子从高能级跃迁到低能级时会辐射出光子,有hE末E初,故可知频率为1的光子的能量较大,12,A正确;,在双缝干涉实验中,屏上相邻的亮条纹(或暗条纹)之间距离x与波长、双缝间距d及屏到双缝距离l的关系
18、为x ,频率为1的光产生的条纹间距较小,故C错误; 用同种金属做光电效应实验时,EkhW0,频率为1的光产生的光电子的最大初动能较大,故D正确.,答案,变式5 (多选)以下说法中,属于玻尔所提出的原子模型理论的是 A.原子处在具有一定能量的定态中,虽然电子做圆周运动,但不向外辐 射能量 B.原子的不同能量状态与电子沿不同的圆轨道绕核运动相对应,而电子 的可能轨道分布是不连续的 C.电子从一个轨道跃迁到另一个轨道时,辐射(或吸收)一定频率的光子 D.电子跃迁时辐射的光子的频率等于电子绕核做圆周运动的频率,解析,解析 原子处于称为定态的能量状态时,虽然电子做圆周运动,但并不向外辐射能量,故A正确;
19、 原子的不同能量状态与电子沿不同的圆轨道绕核运动相对应,而电子的可能轨道的分布是不连续的,故B正确; 电子从一个轨道跃迁到另一轨道时,辐射(或吸收)一定频率的光子,故C正确; 电子跃迁时辐射的光子的频率等于能级差值,与电子绕核做圆周运动的频率无关,故D错误.,答案,变式6 (多选)氢原子光谱在可见光部分只有四条谱线,它们分别是从n为3、4、5、6的能级直接向n2能级跃迁时产生的.四条谱线中,一条红色、一条蓝色、两条紫色,则下列说法正确的是 A.红色光谱是氢原子从n3能级向n2能级跃迁时产生的 B.蓝色光谱是氢原子从n6能级直接向n2能级跃迁时产生的 C.若氢原子从n6能级直接向n1能级跃迁,能
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