原子物理知识点讲解

高考现代物理及热学知识点总结1一、光电效应现象1、光电效应：光电效应：物体在光（包括不可见光）的照射下发射电子的现象称为光电效应。2、光电效应的研究结论：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．．．．．．．．．．．．．．．．，才能产生光电效应；低于这个频率的光不能产生光电效应。②光电子的最大初动．．．．．．．．能与入射光的强度无关．．．．．．．．．．，只随着入射光频率的增大．．而增大．．。注意：从金属出来的电子速度会有差异，这里说的是从金属表面直接飞出来的光电子。③入射光照到金属上时，光电子的发射几乎是瞬时的．．．．．．．．．．．．，一般不超过10-9s；④当入射光的频率大于极限频率时，光电流的强度与入射光的强度成正比。3、光电效应的应用：光电管：光电管的阴极表面敷有碱金属，对电子的束缚能力比较弱，在光的照射下容易发射电子，阴极发出的电子被阳极收集，在回路中形成电流，称为光电流。注意：①光电管两极加上正向电压，可以增强光电流。②光电流的大小跟入射光的强度和正向电压有关，与入射光的频率无关。入射光的强度越大，光电流越大。③遏止电压U0。回路中的光电流随着反向电压的增加而减小，当反向电压U0满足：02max21eUmv，光电流将会减小到零，所以遏止电压与入射光的频率有关。4、波动理论无法解释的现象：①不论入射光的频率多少，只要光强足够大，总可以使电子获得足够多的能量，从而产生光电效应，实际上如果光的频率小于金属的极限频率，无论光强多大，都不能产生光电效应。②光强越大，电子可获得更多的能量，光电子的最大初始动能应该由入射光的强度来决定，实际上光电子的最大初始动能与光强无关，与频率有关。③光强大时，电子能量积累的时间就短，光强小时，能量积累的时间就长，实际上无论光入射的强度怎样微弱，几乎在开始照射的一瞬间就产生了光电子.二、光子说1、普朗克常量普郎克在研究电磁波辐射时，提出能量量子假说：物体热辐射所发出的电磁波的能量是不连续的，只能是hv的整数倍，hv称为一个能量量子。即能量是一份一份的。其中v辐射频率，h是一个常量，称为普朗克常量。2、光子说在空间中传播的光的能量不是连续的，而是一份一份的，每一份叫做一个光子，光子的能量ε跟光的频率ν成正比。hv，其中：h是普朗克常量，v是光的频率。三、光电效应方程1、逸出功W0:电子脱离金属离子束缚，逸出金属表面克服离子引力做的功。高考现代物理及热学知识点总结22、光电效应方程：如果入射光子的能量hv大于逸出功W0，那么有些光电子在脱离金属表面后还有剩余的动能——根据能量守恒定律，入射光子的能量hv等于出射光子的最大初动能与逸出功之和，即02max21Wmvhv其中2max21mv是指出射光子的最大初动能。3、光电效应的解释：①极限频率：金属内部的电子一般一次只能吸收一个光子的能量，只有入射光子的能量hv大于或者等于逸出功W0即：hWv0时，电子才有可能逸出，这就是光电效应存在极限频率的原因。②遏制电压：由02max21Wmvhv和02max21eUmv有：00WeUhv，所以遏制电压只与入射光频率有关，与入射光的强度无关，这就是光电效应存在遏制电压的原因。四、康普顿效应（表明光子具有动量）1、康普顿效应：用X射线照射物体时，一部分散射出来的X射线的波长会变长，这个现象叫康普顿效应。康普顿效应是验证光的波粒二象性的重要实验之一。2、康普顿效应的意义：证明了爱因斯坦光子假说的正确性，揭示了光子不仅具有能量，还具有动量。光子的动量为hp3、现象解释：碰撞前后光子与电子总能量守恒，总动量也守恒。碰撞前，电子可近似视为静止的，碰撞后，电子获得一定的能量和动量，X光子的能量和动量减小，所以X射线光子的波长λ变长。高考考点：原子物理考点分析一、历史人物及相关成就1、汤姆生：发现电子，并提出原子枣糕模型——说明原子可再分2、卢瑟福：粒子散射实验——说明原子的核式结构模型发现质子3、查德威克：发现中子4、约里奥.居里夫妇：发现正电子5、贝克勒尔：发现天然放射现象——说明原子核可再分6、爱因斯坦：质能方程2mcE，2mcE7、玻尔：提出玻尔原子模型，解释氢原子线状光谱8、密立根：油滴实验——测量出电子的电荷量二、核反应的四种类型类型可控性核反应方程典例衰变衰变自发eHThU422349023892高考现代物理及热学知识点总结3衰变自发ePa012349123490Th人工转变人工控制HoHeN1117842147卢瑟福发现质子nCHeBe101264294查德威克发现中子nPHel103015422713A约里奥.居里夫妇eSiP0130143015发现放射性同位素，同时发现正电子重核裂变比较容易进行人工控制nKranU1089361445610235923BnSrXenU10903813654102359210轻核聚变除氢弹外无法控制nHeHH10423121提醒：1、核反应过程一般都是不可逆的，所以核反应方程只能用单箭头表示反应方向，不能用等号连接。2、核反应的生成物一定要以实验事实为基础，不能凭空只依据两个守恒定律杜撰出生成物来写出核反应方程3、核反应遵循质量数守恒而不是质量守恒，遵循电荷数守恒三、三种射线比较种类)(42He射线)(01e射线射线速度0.1c0.99cC在电磁场中偏转与a射线反向偏转不偏转贯穿本领最弱，用纸能挡住较强，穿透几毫米的铝板最强，穿透几厘米的铅板对空气的电离作用很强较弱很弱产生机制核内两个中子和两个质子结合的比较紧密，有时会作为一个整体从较大的原子核抛射出来核内的中子可以转化为一个质子和一个电子，产生的电子从核内发射出来放射性原子核在发生两种衰变后产生得新核往往处于高能级，当它向低能级跃迁时，辐射r光子提醒：半衰期：表示原子衰变一半所用时间1、半衰期由原子核内部本身的因素据顶，跟原子所处的物理状态(如压强、温度)或化学状态（如单质、化合物）无关2、半衰期是大量原子核衰变时的统计规律，个别原子核经多长时间衰变无法预测，对个别或极少数原子核，无半衰期而言。高考现代物理及热学知识点总结43、放射性同位素的应用：（1）工业、摊上、农业、医疗等（2）作为示踪原子四、原子结构1、原子的核式结构模型（1）粒子散射实验结果：绝大多数粒子穿过金箔后仍沿原来的方向前进，少数粒子发生了较大偏转，极少数粒子甚至被反弹回来。（2）原子的核式结构模型：在原子中心有一个很小的原子核，原子全部的正电荷和几乎全部质量都集中在核里，带负电的电子在核外空间绕核旋转。（3）原子核的尺度：原子核直径的数量级为10-15m，原子直径的数量级约为10-10m。（4）原子核的组成：原子核是由质子和中子组成的，原子核的电荷数等于核内的质子数。2、玻尔原子模型（1）原子只能处于一系列能量不连续的状态中，具有确定能量的未定状态叫定态。原子处于最低能级的状态叫基态，其他的状态叫激发态。（2）频率条件：高能m到低能m态：辐射光子chEEhvnm（3）原子的不同能量状态对应于电子的不同运行轨道。五、氢原子光谱（1）氢原子能级图：提醒：A、原子跃迁条件：nmEEhv，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。对于光子和原子作用而使原子电离时，只要入射光的能量eVE6.13，原子就能吸收，对于实物粒子与原子作用使原子激发时，粒子能量大于或等于能级差即可。B、原子跃迁发出的光谱线条数2)1(2nnCNn，是一群氢原子，而不是一个，因为某一个氢原子有固定的跃迁路径。六、核力与核能1、核力：原子核内核子间存在的相互作用力2、特点：强相互作用、短程力，作用范围1.5×10-15m之内3、核能（1）质能方程：一定的能量和一定的质量相联系，物体的总能量和他的质量成正比。即2mcE含义：物体具有的能量与他的质量之间存在简单的正比关系，物体的能量增大，质量也增大，物体的能量减小，质量也减小。（2）核子在结合成核子时出现质量亏损m，吸收的能量也要相应减小。2mcE原子核分解成核子时要吸收一定的能量，相应的质量增加m，吸收能量2mcE（2）获得方式：重核裂变和轻核聚变聚变反应比裂变反应平均每个核子放出的能量大约要大3-4倍。1-13.612-3.403-1.514-0.855-0.54∞0nE/eV图3高考现代物理及热学知识点总结5波粒二象性、原子结构和原子核一、单项选择题1．（云南省昆明八中2012届高三上学期期中考试）氢原子辐射出一个光子后，根据玻尔理论，下述说法中正确的是（）A．电子绕核旋转的半径增大B．氢原子的能量增大C．氢原子的电势能增大D．氢原子核外电子的速率增大2.（云南省部分名校2012届高三上学期联考理综卷）某光电管的阴极为金属钾制成的，它的逸出功为2.21eV，如图所示是氢原子的能级图，一群处于n=4能级的氢原子向低能级跃迁时，辐射的光照射到该光电管的阴极上，这束光中能使金属钾发生光电效应的光谱线条数是（）A.2条B.4条C.5条D.6条３．图1所示为氢原子的四个能级，其中E为基态，若氢原子A处于激发态E2，氢原子B处于激发态E3，则下列说法正确的是（）A．原子A可能辐射出3种频率的光子B．原子B可能辐射出3种频率的光子C．原子A能够吸收原子B发出的光子并跃迁道能级E4D．原子B能够吸收原子A发出的光子并跃迁道能级E44．（北京市朝阳区2012届高三上学期期中统考）下列核反应方程中属于β衰变的是（）A．235114489192056360U+nBaKr+3nB．131131053541IXeeC．4141712781He+NOHD．238234492902UTh+He5.（福建省福州八中2012届高三上学期质检物理试卷）用光照射某种金属，有光电子从金属表面逸出，如果光的频率不变，而减弱光的强度，则（）A．逸出的光电子数减少，光电子的最大初动能不变B．逸出的光电子数减少，光电子的最大初动能减小C．逸出的光电子数不变，光电子的最大初动能减小D．光的强度减弱到某一数值，就没有光电子选出了6．（云南省昆明八中2012届高三上学期期中考试）下面列出的是一些核反应方程（）A．X是质子，Y是中子，Z是正电子B．X是正电子，Y是质子，Z是中子XSPi30143015YBHBe1052194ZLiHeHe734242E4E3E2E1图1高考现代物理及热学知识点总结6C．X是中子，Y是正电子，Z是质子D．X是正电子，Y是中子，Z是质子7．(2011年广州模拟)仔细观察氢原子的光谱，发现它只有几条分离的不连续的亮线，其原因是()A．氢原子只有几个能级B．氢原子只能发出平行光C．氢原子有时发光，有时不发光D．氢原子辐射的光子的能量是不连续的，所以对应的光的频率也是不连续的8．（甘肃省河西五市部分高中2012届高三上学期联考试题）下列说法正确的是（）A．天然放射现象说明原子核内部具有复杂结构B．粒子散射实验说明原子核内部具有复杂结构C．原子核能发生β衰变说明原子核内存在电子D．氢原子从定态n=3跃迁到n=2，再跃迁到n=l定态，则后一次跃迁辐射出的光子波长比前一次的长9．（山西省忻州一中2012届高三上学期月考试题）核电站核泄漏的污染物中含有碘131和铯137。碘131的半衰期约为8天，会释放β射线；铯137是铯133的同位素，半衰期约为30年，发生衰变时会辐射γ射线。下列说法正确的是（）A．碘131释放的β射线由氦核组成B．铯137衰变时辐射出的γ光子能量小于可见光光子能量C．与铯137相比，碘131衰变更慢D．铯133和铯137含有相同的质子数10.（甘肃省兰州五十五中2012届高三上学期月考试题）放射性同位素钍232经α､β衰变会生成氡,其衰变方程为βαRnTh2208623290yx，其中()A.x=1，y=3B.x=2，y=3C.x=3，y=1D.x=3，y=211．(2011届·南京调研)下列叙述中不正确的有___