高中物理波粒二象性、原子结构和原子核.docx

波粒二象性、原子结构和原子核 （一）光的粒子性——光电效应 (1)概念：在光的照射下物体逸出电子的现象叫光电效应。（右图 装置中，用弧光灯照射锌板，有电子从锌板表面 飞出，使原来不带电的验电器带正电。） 逸出的电子叫光电子，形成的电流叫光电流。 (2)光电效应的实验规律（伏安特性曲线）： 存在截止频率（极限频率）v0：能使某金属发生光电效应的最小频率。要发生光电效应的条件v≥v0（逸出功W0=hv0） 存在饱和电流：当正向电压增加时，光电流会趋于不变。光越强，饱和电流越大。 存在遏止电压Uc：使光电流减小到零的反向电压。与频率有关，而与光强无关。 时间瞬时发生t10-9s ：不存在积累能量的时间，一个电子只能吸收一个光子。 (3)两个方程 爱因斯坦光电效应方程：hv＝Ekm+W0（Ekm是光电子的最大初动能；W0是逸出功，即从金属表面直接飞出的光电子克服正电荷引力所做的最小功。） 遏止电压Uc与光电子的最大初动能的关系： 二、原子物理学 (一)知识网络 （二）原子模型 1．汤姆生模型（枣糕模型） 1897年，英国人汤姆生(孙、逊)根据阴极射线在电场和磁场中的偏转情况断定，它的本质是带负电的粒子流并求出了这种粒子的比荷，从而发现了电子。电子的发现说明原子是可分的。 2．卢瑟福的核式结构模型 α粒子散射实验是用α粒子轰击金箔，结果是绝大多数的α粒子穿过金箔后基本上仍沿原来的方向前进，有少数的发生了偏转，极个别的发生大角度偏转，个别的发生反弹。这说明原子的正电荷和质量一定集中在一个很小的核上。 1911年英国人卢瑟福由α粒子散射实验实验提出：在原子的中心有一个很小的核，叫原子核，原子的所有正电荷和绝大部分的质量都集中在原子核里，带负电的电子在核外空间运动。 由α粒子散射实验的实验数据还可以估算出原子核大小的数量级是10－15m。 （三）氢原子能级与氢原子光谱 1、氢原子光谱：不连续，即分立的。其中只有四条是可见光谱（红、蓝、紫、紫）。 2、玻尔的氢原子理论 1）轨道量子化假设： (r1=0.53×10-10m ，n=1,2,3…)； 2）能量量子化假设：En=E1/n2 (E1=-13.6eV ， n=1,2,3…)；能量最低的状态叫基态，其它状态叫激发态。 3）跃迁假设： （mn） 4、应用玻尔的氢原子理论要注意区别以下四点： 1）最多可以辐射多少种不同频率的光子：一群原子:；一个原子:n-1。 2）间接跃迁与直接跃迁：直接跃迁只有一条谱线；间接跃迁可以多条谱线。 3）入射光子还是电子 光子能量hv不可再分，只能全部吸收不能部分吸收；电子能量可以全部吸收也可部分吸收。 4）跃迁与电离： 入射的是电子使基态氢原子跃迁或电离：跃迁条件：E电≥ En- E1；电离条件：E电≥ 13.6eV。 入射的是光子使基态氢原子跃迁或电离：跃迁条件：hv=En - E1；电离条件：hv≥13.6eV。 5、当氢原子从低能级向高能级跃迁时: n↑→rn↑→νn↓→Tn↑→Ek↓、Ep↑、En↑ 三、原子核物理 1．天然放射现象 1896年法国科学家贝克勒尔首先发现了铀的放射性现象。天然放射现象的发现，说明原子核是可分的。随后玛丽·居里夫妇发现了有更强放射性的元素钋和镭。原子序数大于83的元素，都具有放射性。 2．各种放射线的性质比较 种类 本质 质量(u) 电荷(e) 速度(c) 电离性 贯穿性 α射线 氦核 4 +2 0.1 最强 最弱，纸能挡住 β射线 电子 1/1840 －1 0.99 较强 较强，穿几mm铝板 γ射线 光子 0 0 1 最弱 最强，穿几cm铅版 3．四种核反应类型 (1)衰变（一个变多个）： α衰变： β衰变： ＋β衰变： γ衰变：原子核处于较高能级，辐射光子后跃迁到低能级。 (2)人工转变（用粒子轰击常见元素）： （卢瑟福发现质子的核反应） （查德威克发现中子的核反应） ，（约里奥·居里夫妇发现：人工制造放射 性同位素，同时发现正电子） (3)重核的裂变：重核分解成质量较小的核的反应。如，在一定条件下（超过临界体积），裂变反应会连续不断地进行下去，这就是链式反应。 (4)轻核的聚变（反应物为氢或氢的同位素或氦或氦的同位素）：需要几百万度高温，所以又叫热核反应。目前，除氢弹外无法控制。 如 所有核反应的反应前后都遵守：质量数守恒、核电荷数守恒。（注意：质量并不守恒，中子数不守恒，质子数也不守恒。） 4．半衰期 放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间叫半衰期。（对大量原子核的统计规律）半衰期只与原子核有关，与元素所处的物理、化学状态及周围环境、温度都无关。 计算式：。N表示核的个数，此式也可以演变