原子物理一轮复习.ppt

1、第十二章 原子物理第1节 波粒二象性,任何物体都发生热辐射。除了热辐射外，物体还能吸收和反射外界射来的电磁波。能全部吸收各种波长的辐射能而不发生反射的物体，称为绝对黑体。简称黑体 ，黑体辐射只与温度有关,【了解】黑体辐射实验规律,不透明的材料制成带小孔的的空腔,可近似看作黑体。,黑体实验模型 不反射但辐射,(1)随着温度的升高，各种波长的辐射强度都 增加 ；(2)随着温度的升高，辐射强度的极大值向波长较短 的方向移动。,1.光电效应现象(1)金属在光的照射下_的现象。(2)发射出来的电子称为_。 2.光电效应的四条规律金属产生光电效应条件：入射光频率大于金属极限频率。影响光电子的最大初动能是入

2、射光频率，与光强无关发生光电效应是瞬时的（一般不超过10-9s）。光电管电路中,当入射光的频率大于极限频率时,光电流强度与入射光的强度成正比,发射电子,光电子,考点 1 光电效应及其规律,极限频率（也叫截止频率；是金属本身属性，与其他因素无关）,3研究光电效应的两条主线（能发生光电效应前提下）(1)光子频率高光子能量大光电子的最大初动能大(2)光强大光子数目多发射光电子多光电流大,【典例1 光电效应的理解】如图所示为光电管电路的示意图,在光电管电路中()A.能够把电信号转变为光信号B.电路中的电流是由光电子的运动形成的C.光照射到光电管的K极产生光电子并飞向A极D.单色光的光强减弱,则单位时间

3、内产生的光电子数减少,光电子的最大初动能也减小,BC,饱和电流,遏止电压,光电流的饱和值只与单位时间内发射光电子的数目有关,B.光电效应伏安特性曲线,极限频率、最大初动能、饱和电流、遏止电压等概念理解,实验表明:对于一定颜色(频率)的光, 无论光的强弱如何,遏止电压是一样的. 但当光的频率 改变时，遏止电压也会改变。,A.光电子的最大初动能只与入射光的频率和金属种类有关，与入射光的强弱无关。,【训练】 1.(宁夏高考)关于光电效应,下列说法正确的是()A.极限频率越大的金属材料逸出功越大B.从金属表面逸出的光电子的最大初动能越大,这种金属的逸出功越小。C.只要光照射的时间足够长,任何金属都能产

4、生光电效应D.增加照射光电管的入射光的频率,电路中的光电流就一定增加;入射光的光强一定时,频率越高,单位时间内逸出的光电子数就越多E.发生光电效应后,增加电源电压,电路中的光电流一定增加,A,2.如图所示是光电管的原理图,已知当有波长为0的光照射到阴极K上时,电路中有光电流,则()A.若换用波长为1(10)的光照射阴极K时,电路中一定没有光电流B.若换用波长为2(20)的光照射阴极K时,电路中一定有光电流C.增加电路中电源电压,电路中光电流一定增大D.若将电源极性反接,电路中一定没有光电流产生,B,3.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(

5、甲光、乙光、丙光)，如图所示，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,B,规律总结(1)1放不放光电子，看入射光的最低频率2放多少光电子，看光的强度且瞬时放3光电子的最大初动能大小，看入射光的频率4.几个概念：A.光子、光电子 B.逸出功、极限频率（也叫截止频率；是金属本身属性）C.最大初动能 D.光强、光电流（饱和电流及其与电压的关系）E.遏止电压,【链接高考】(2016全国卷)现用某一光电管进行光电效应实验，当用某一频率的光入射时，有光电流产生。下列说法正确的是（ ）A保

6、持入射光的频率不变，入射光的光强变大，饱和光电流变大B入射光的频率变高，饱和光电流变大C入射光的频率变高，光电子的最大初动能变大D保持入射光的光强不变，不断减小入射光的频率，始终有光电流产生E遏止电压的大小与入射光的频率有关，与入射光的光强无关,ACE,1.光子说（对光子的量子化定义）光的能量_的,而是一份一份的,每一份叫做一个光子。一个光子的能量为=_(其中h是普朗克常量）,不是连续,h,入射光,最大初动能,逸出功,考点 2 爱因斯坦光电效应方程,光本身就是由一个个不可分割的能量子组成的，频率为的光的能量子为h。这些能量子后来被称为光子。,【题型1-对光电效应方程的理解】(海南高考改编)产生

7、光电效应时,关于逸出光电子的最大初动能Ek,下列说法正确的是()A.对于同种金属,Ek与照射光的强度有关B.对于同种金属,Ek与照射光的时间成正比C.对于同种金属,Ek与照射光的频率成线性关系D.对于不同种金属,若照射光频率不变,Ek与金属的逸出功成线性关系,CD,【题型2.用图像表示光电效应方程】(1)最大初动能Ek与入射光频率的关系图线如图。(2)由图线可以得到的物理量极限频率:图线与轴交点的横坐标0。逸出功:图线与Ek轴交点的纵坐标的值W0=|-E|=E。普朗克常量:图线的斜率k=h。,横截距、纵截距、斜率各表示什么？,IU曲线：图中Im为饱和光电流，Uc为遏止电压,Ek曲线：由EkhW

8、0可知，横轴上的截距是金属的截止频率或极限频率，纵轴上的截距是金属的逸出功的负值，斜率为普朗克常量,与一定平行;斜率与入射光和金属材料均无关系;金属的极限频率更大;,【典例2-光电效应方程的图像法】1.(10年福建高考)爱因斯坦因提出了光量子概念并成功地解释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动能Ekm与入射光频率的关系如图所示,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.Ekm与入射光强度成正比C.当rb，此过程中()A原子要辐射一系列频率的光子B原子要吸收一系列频率的光子C原子要辐射某一频率的光子D原子要吸收某一频率的光子,C,Cn2,

9、【练习】(1)欲使处于基态的氢原子激发，下列措施可行的是( )A用12.09 eV的光子照射B用13 eV的光子照射C用14 eV的光子照射D用13 eV的电子碰撞(2)欲使处于基态的氢原子电离，下列措施可行的是( )A用13.6 eV的光子照射B用15 eV的光子照射C用14.6 eV的电子碰撞D用15 eV的电子碰撞,ACD,ABCD,使原子发生能级跃迁的两种粒子(1)光子：光子能量只能全部被吸收。原子若是吸收光子的能量而被激发，则光子的能量必须等于两能级的能量差或电离，否则不能被吸收；(2)实物粒子：实物粒子的动能可全部或部分地被原子吸收。原子吸收外来实物粒子(例如自由电子)的能量而被激

10、发，只要入射粒子的能量大于或等于两能级的能量差值，均可使原子发生能级跃迁。当入射粒子的动能大于原子在某能级的能量值时，也可以使原子电离,(1)当光子能量大于或等于13.6 eV时，就可以被处于基态的氢原子全部吸收，使氢原子电离；减去13.6 eV，就是电子具有一定的初动能(2)当轨道半径减小时，库仑引力做正功，原子的电势能减小，电子动能增大，原子能量减小；反之，轨道半径增大时，原子电势能增大，电子动能减小，原子能量增大（类似环绕天体运动）(3)原子吸收光子的能量时，原子将由低能级态跃迁到高能级态但只吸收能量为能级差的光子，原子发光时是由高能级态向低能级态跃迁，发出的光子能量仍为能级差(4)实物

11、粒子和原子作用而使原子激发或电离，是通过实物粒子和原子碰撞来实现的在碰撞过程中，实物粒子的动能可以全部或部分地被原子吸收，所以只要入射粒子的动能大于或等于原子某两个能级差值，就可以使原子受激发而跃迁到较高的能级；当入射粒子的动能大于原子在某能级的能量值时，也可以使原子电离,规律总结(3),(1)注意一群原子和一个原子氢原子核外只有一个电子，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。(2)注意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

12、辐射(或吸收)光子的频率不同。(3)注意跃迁与电离hEmEn只适用于光子和原子作用使原子在各定态之间跃迁的情况，对于光子和原子作用使原子电离的情况，则不受此条件的限制。如基态氢原子的电离能为13.6 eV，只要大于或等于13.6 eV光子都能被基态的氢原子吸收而发生电离，只不过入射光子的能量越大，原子电离后产生的自由电子的动能越大。,原子跃迁时需注意的几个问题,考点 2 原子核的衰变,放射元素：原子序数大于或等于83的元素都能自发发出射线，小于83的有些也能放射性同位素：天然40多种，人工制造1000多种,一.天然放射现象,二.原子核的组成,原子核核电荷数质量数核子数,三. 衰变、3种射线、半

13、衰期,两种衰变,衰变实质：原子核内两个质子和两个中子结合紧密，整体抛射出来,衰变实质：原子核内的一个中子变成质子， 同时放出一个电子,【练习-偏转的定性分析】如图所示，一天然放射性物质发出三种射线，经过一个匀强电场和匀强磁场共存的区域(方向如图所示)。调整电场强度E和磁感应强度B的大小，使得在MN上只有两个点受到射线的照射，则下面判断正确的是() A射到b点的一定是射线B射到b点的一定是射线C射到b点的一定是射线或射线D射到b点的一定是射线,C,【例3-偏转的定量分析】将、三种射线分别射入匀强磁场和匀强电场，图中表示射线偏转情况中正确的是( ),AD,记得规律：在同样的电场或磁场中都是射线偏转

14、得更厉害,A.半衰期的长短是由原子核本身决定的;B.是一个统计规律，只对大量的原子核才适用,个别无意义,方法2：因为衰变对质量数无影响，可先由质量数的改变确定衰变的次数，然后再根据衰变规律确定衰变的次数,ABD,【练习】(2014新课标全国卷)关于天然放射性，下列说法正确的是( ) A所有元素都可能发生衰变B放射性元素的半衰期与外界的温度无关C放射性元素与别的元素形成化合物时仍具有放射性D、和三种射线中，射线的穿透能力最强E一个原子核在一次衰变中可同时放出、和三种射线,BCD,考点 3 核反应与核能,一、核力,把各核子联系在一起的强作用力,约在 10-15m量级时起作用的短程力。,只跟相邻的核

15、子发生作用的饱和性,核力与核子电荷无关性,二、核能,结合能：把构成原子核而结合在一起的核子分开所需的能量（等于核子合成所放出的能）类似GDP总量比结合能：原子核的结合能与核子数之比，称做比结合能，也叫平均结合能.类似人均GDP质能方程：Emc2 Emc2能量的两种单位:J ;u,三、获得核能的途径, 重核裂变 典型的裂变方程,轻核聚变 典型的聚变方程：,四、核反应方程四种类型,【例4-核能】(2013新课标全国卷)关于原子核的结合能，下列说法正确的是()A原子核的结合能等于使其完全分解成自由核子所需的最小能量B一重原子核衰变成粒子和另一原子核，衰变产物的结合能之和一定大于原来重核的结合能C铯原

16、子核(133 55Cs)的结合能小于铅原子核(208 82Pb)的结合能D比结合能越大，原子核越不稳定E自由核子组成原子核时，其质量亏损所对应的能量大于该原子核的结合能,ABC,【练习】1.假设两个氘核在一直线上相碰发生聚变反应生成氦的同位素和中子，已知氘核的质量是2.013 6 u，中子的质量是1.008 7 u，氦核同位素的质量是3.015 0 u.(1)聚变的核反应方程是_，在聚变核反应中释放出的能量为_MeV.(保留两位有效数字)(2)若氚核和氦核发生聚变生成锂核，反应方程式为31H42He73Li，已知各核子比结合能分别为EH1.112 MeV、EHe7.075 MeV、ELi5.6

17、03 MeV，试求此核反应过程中释放的核能,【练习】2.用速度大小为v的中子轰击静止的锂核63Li，发生核反应后生成氚核和粒子生成的氚核速度方向与中子的初速度方向相反，氚核与粒子的速度之比为78，中子的质量为m，质子的质量可近似看做m，光速为c.(1)写出核反应方程；(2)求氚核和粒子的速度大小；(3)若核反应过程中放出的核能全部转化为粒子和氚核的动能，求质量亏损,【例5-核反应方程书写】（2016全国卷)在下列描述的核过程的方程中，属于衰变的是（ ），属于衰变的是（ ）， 属于裂变的是( )，属于聚变的是（ ）,C,AB,E,F,【练习】(2016全国卷)一静止的铝 27 13AI 原子核俘获一速度为1.0X107m/s的质子p后，变为处于激发态的硅原子核2814Si，下列说法正确的是( )A核反应方程为B核反应方程过程中系统动量守恒C核反应过程中系统能量不守恒D核反应前后核子数相等，所以生成物的质量等于反应物的质量之和E硅原子核速度的数量级为105m/s，方向与质子初速度方向一致,ABE,