光电效应复习教材课件.ppt

光子的波粒二象性光子的波粒二象性粒子性粒子性波动性波动性（具有能量）（具有能量）（具有频率）（具有频率）（具有动量）（具有动量）h光子的波动性二者通过光子的波动性二者通过 h h来联系来联系推广：推广：实物粒子也具有波粒二象性实物粒子也具有波粒二象性（具有波长）（具有波长）不确定性关系：不确定性关系：光电效应光电效应康普顿效应康普顿效应光的干涉光的干涉光的衍射光的衍射一一.光电效应的实验规律光电效应的实验规律阳阳极极阴阴极极（1）存在饱和电流）存在饱和电流(2)存在存在遏止电压和截止频遏止电压和截止频率率(3)具有瞬时性具有瞬时性光电效应方程的图像：光电效应方程的图像：外加电压和光电流的关系（外加电压和光电流的关系（同种金属同种金属）光子数光子数影响影响饱和电流饱和电流 光的光的频率频率影响影响遏止电压遏止电压IUc2OU黄光（强）黄光（强）黄光（弱）黄光（弱）蓝光蓝光Uc1解题的核心是由解题的核心是由 光电效应方程光电效应方程结合结合 动能与静电力做功的关系动能与静电力做功的关系 Ek=eUc写出写出 学生熟悉的形式学生熟悉的形式Uc=（蓝字蓝字两个变量）两个变量）U Uc c图象是一条斜率为图象是一条斜率为 的直线的直线遏止电压遏止电压U Uc c=0=0对应的频率就是截止频率对应的频率就是截止频率c c2、最大初出动能、最大初出动能-入射光频率：入射光频率：Ekm-图图像像-W0c截距和斜率的物理意义分别是什么？截距和斜率的物理意义分别是什么？EkmV 第十八章第十八章 原子结构原子结构学习线索如下展开：学习线索如下展开：原子中正负电荷分布的研究原子中正负电荷分布的研究汤姆孙的原子模型汤姆孙的原子模型 卢瑟福提出新的假设（核式结构模型）卢瑟福提出新的假设（核式结构模型）被被 粒子散射实验否定粒子散射实验否定 氢原子光谱氢原子光谱波尔的原子结构模型波尔的原子结构模型二二、玻玻尔尔的的原原子子模模型型玻玻尔尔模模型型定态假说定态假说原子只能处于一系列不连续的能量原子只能处于一系列不连续的能量状态中，这些状态称为定态状态中，这些状态称为定态。轨道假说轨道假说原子不同能量状态跟电子沿不同轨道原子不同能量状态跟电子沿不同轨道绕核运动相对应。因定态不连续，所绕核运动相对应。因定态不连续，所以电子可能轨道分布也是不连续的以电子可能轨道分布也是不连续的。跃迁假说跃迁假说原子从一种定态跃迁到另一定态时原子从一种定态跃迁到另一定态时,要辐射（或吸收）一定频率的光子要辐射（或吸收）一定频率的光子,光子能量等于两定态的能量差光子能量等于两定态的能量差。高能级高能级低能级低能级放放出出光光子子吸吸收收能能量量玻玻玻玻尔尔尔尔从从从从上上上上述述述述假假假假设设设设出出出出发发发发，利利利利用用用用库库库库仑仑仑仑定定定定律律律律和和和和牛牛牛牛顿顿顿顿运运运运动动动动定定定定律律律律，计计计计算出了氢的电子可能的轨道半径和对应的能量算出了氢的电子可能的轨道半径和对应的能量算出了氢的电子可能的轨道半径和对应的能量算出了氢的电子可能的轨道半径和对应的能量氢氢氢氢原原原原子子子子能能能能级级级级三、玻尔理论对氢光谱的解释三、玻尔理论对氢光谱的解释如图所示,氢原子从n2的某一能级跃迁到n=2的能级,辐射出能量为2.55eV的光子.问最少要给基态的氢原子提供多少电子伏的能量,才能使它辐射上述能量的光子?请在图中画出获得该能量后的氢原子可能的辐射跃迁图.答案：12.75eV第十九章第十九章 原子核的组成原子核的组成 名名称称 本本质质 符符号号在磁场在磁场中的偏中的偏转情况转情况在电场在电场中偏转中偏转 情况情况电电荷荷量量 射出射出 速度速度 电离电离 本领本领 贯穿贯穿 本领本领射射线线带正带正电的电的 粒粒子流子流 42He 偏转偏转 偏转偏转 2e约为约为c/10 强强 弱弱射射线线高速高速电电 子流子流 0-1e 偏转偏转 偏转偏转 一一e 接近接近c 较弱较弱 较强较强射射线线 光光子流子流或高或高频电频电磁波磁波不偏转不偏转不偏转不偏转 O C 弱弱 强强天然放射现象的发现，使人们认识到原子核具有复杂结天然放射现象的发现，使人们认识到原子核具有复杂结构，可以再分。构，可以再分。二二.衰变原则：衰变原则：（1 1）衰变衰变:（2 2）衰变衰变:（3 3）衰变衰变:伴随伴随 射线或射线或 射线产生射线产生.三、半衰期三、半衰期一、天然放射性衰变：一、天然放射性衰变：质量数质量数守恒守恒，电荷数守恒。电荷数守恒。卢瑟福发现质子卢瑟福发现质子:用用 粒子轰出氮原子产生氧的同位素，方程：粒子轰出氮原子产生氧的同位素，方程：147N十十42He=1780+11H 这是第一次实现原子核的人工转变：用这是第一次实现原子核的人工转变：用 粒子、质子、粒子、质子、中子甚中子甚至光子去轰击原子核都可实现原子核的转变，通过这种方式可以研究至光子去轰击原子核都可实现原子核的转变，通过这种方式可以研究原子核的结构，发现和制造新元素。原子核的结构，发现和制造新元素。原子核人工转变放射性同位素：放射性同位素：有些元素的同位素具有放射性有些元素的同位素具有放射性 1934年约里奥一居里夫妇发现经过年约里奥一居里夫妇发现经过 粒子轰击的铝片中会有放射性粒子轰击的铝片中会有放射性3015P，即：即：42He+2713Al=3015P+10 n 3015P=3014Si+01e 自然界里没有天然的自然界里没有天然的3015P,它是通过核反应生成的人工放射性同位素。它是通过核反应生成的人工放射性同位素。人工放射性的优点：半衰期短，容易控制。人工放射性的优点：半衰期短，容易控制。放射性同位素的应用与防止教学放射性同位素的应用与防止教学1利用放射性同位素的射线利用放射性同位素的射线 (1)r射线探伤仪可检查金属内部的损伤，其依据是射线探伤仪可检查金属内部的损伤，其依据是r射线有很强的贯穿本射线有很强的贯穿本领。领。(2)a射线带电能最大，可使放射源周围的空气电离变成导电气体从而消除射线带电能最大，可使放射源周围的空气电离变成导电气体从而消除静电积累。静电积累。(3)放射线能引起生物体内的放射线能引起生物体内的DNA的突变，这种作用可以应用在放射线育的突变，这种作用可以应用在放射线育种，放射线灭害虫，放射作用保存食品以及医疗学上的种，放射线灭害虫，放射作用保存食品以及医疗学上的“放疗放疗”等。等。(4)做做“放射性标记放射性标记”的放射性同位素就是示踪原子。的放射性同位素就是示踪原子。2污染与防止污染与防止 放射线对人体组织的破坏作用是对细胞核的破坏，使用放射性同位素必放射线对人体组织的破坏作用是对细胞核的破坏，使用放射性同位素必须注意人身安全，同时要防止放射性物质对空气、水源、用具等的污染。须注意人身安全，同时要防止放射性物质对空气、水源、用具等的污染。结合能并不是由于核子结合成原子核而具有的能量，而是为把核结合能并不是由于核子结合成原子核而具有的能量，而是为把核子分开而需要的能量。这个能量巨大，如何求出这个能量？子分开而需要的能量。这个能量巨大，如何求出这个能量？应用质能应用质能方程和质量亏损的概念，教学中应注意一定的质量方程和质量亏损的概念，教学中应注意一定的质量m和一定的能量和一定的能量mc2相对应的观点相对应的观点,以及原子核在变化时，其变化前后总质量是不同的，以及原子核在变化时，其变化前后总质量是不同的，这种质量的差异对应的就是核反应中所吸收或释放的能量。这种质量的差异对应的就是核反应中所吸收或释放的能量。结合能结合能原子核越大，它的结合能越高原子核越大，它的结合能越高比结合能比结合能比核能越大，比核能越大，表示原子核中核子结合得越牢固，表示原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定原子核越稳定质量亏损质量亏损E=mc2核能核能 E=mc2原子核反应中的质量亏损并不破坏质量守恒定律，在核能例题的计算中，原子核反应中的质量亏损并不破坏质量守恒定律，在核能例题的计算中，要让学生体会这一点，训练单位换算，原子质量单位和千克的关系，焦要让学生体会这一点，训练单位换算，原子质量单位和千克的关系，焦耳和电子伏的关系。耳和电子伏的关系。核力和结合能写出核反应方程写出核反应方程计算质量亏损计算质量亏损m根据质能方程根据质能方程 E=mC2计算核能。计算核能。注意质量单位取注意质量单位取kg 和和u的不同，若以原子质量的不同，若以原子质量（u）为单位，可直接用）为单位，可直接用E=m(u)931.5MeV.原子核的结合能原子核的结合能=核子的平均结合能核子的平均结合能核子数核子数核能的计算步骤核能的计算步骤第第6节节 重核的裂变重核的裂变 核裂变：核裂变：通过事例分析，可以让学生总结出裂变的几个特点：通过事例分析，可以让学生总结出裂变的几个特点：裂变过程中能放出巨大的能量。裂变过程中能放出巨大的能量。裂变的同时能放出裂变的同时能放出23个个(或更多个或更多个)中子。中子。裂变的产物不是唯一的。裂变的产物不是唯一的。注意：裂变反应的依据是实验事实，不能仅凭反应前后质量数守恒和电荷注意：裂变反应的依据是实验事实，不能仅凭反应前后质量数守恒和电荷数守恒，杜撰各裂变反应。重核裂变的机制，不做说明。数守恒，杜撰各裂变反应。重核裂变的机制，不做说明。链式反应：链式反应：应该让学生了解，维持链式反应要有一定的条件。要维持链式反应该让学生了解，维持链式反应要有一定的条件。要维持链式反应，就要减少裂变物质中的杂质，还要增大裂变物质的体积。这就引入了临应，就要减少裂变物质中的杂质，还要增大裂变物质的体积。这就引入了临界体积的概念。界体积的概念。核反应堆核反应堆(可控链式反应可控链式反应)：核反应堆是可控的链式反应装置，它能使核能平核反应堆是可控的链式反应装置，它能使核能平稳释放。核反应堆主要由核燃料、减速剂、控制调节系统、冷却系统和防护稳释放。核反应堆主要由核燃料、减速剂、控制调节系统、冷却系统和防护层组成。核燃料是由天然铀或浓缩铀制成的铀棒。层组成。核燃料是由天然铀或浓缩铀制成的铀棒。核反应堆的教学，着重让核反应堆的教学，着重让学生了解用人工方法控制链式反应速度的原理，了解减速剂和控制棒的作用学生了解用人工方法控制链式反应速度的原理，了解减速剂和控制棒的作用。核电站的教学：核电站的教学：让学生了解目前所有正式运行的核电站都是应用裂变发电的。让学生了解目前所有正式运行的核电站都是应用裂变发电的。应该适当介绍世界上各发达国家以及一些发展中国家和地区在核能发电上取应该适当介绍世界上各发达国家以及一些发展中国家和地区在核能发电上取得的进展，介绍我国正在建设中的广东大亚湾和浙江秦山核电站的有关情况，得的进展，介绍我国正在建设中的广东大亚湾和浙江秦山核电站的有关情况，指明发展核电以适应对能源日益增长的需要，是一种必然的趋势。指明发展核电以适应对能源日益增长的需要，是一种必然的趋势。关于光电效应下述说法中正确的是关于光电效应下述说法中正确的是()A、光电子的最大初动能随着入射光的强度增、光电子的最大初动能随着入射光的强度增大而增大大而增大B、只要入射光的强度足够强，照射时间足够、只要入射光的强度足够强，照射时间足够长，就一定能产生光电效应长，就一定能产生光电效应C、在光电效应中，饱和光电流的大小与入射、在光电效应中，饱和光电流的大小与入射光的频率无关光的频率无关D、任何一种金属都有一个极限频率，低于这、任何一种金属都有一个极限频率，低于这个频率的光不能发生光电效应个频率的光不能发生光电效应答案：答案：D当某种单色光照射到金属表面时，金属表面有光电子当某种单色光照射到金属表面时，金属表面有光电子逸出如果光的强度减弱，频率不变，则：逸出如果光的强度减弱，频率不变，则：()A光的强度减弱到某一最低数值时，就没有光电子光的强度减弱到某一最低数值时，就没有光电子逸出逸出B单位时间内逸出的光电子数减少单位时间内逸出的光电子数减少C逸出光电子的最大初动能减小逸出光电子的最大初动能减小D单位时间内逸出的光电子数和光电子的最大初动单位时间内逸出的光电子数和光电子的最大初动能都要减小能都要减小B返回返回用用某某种种单单色色光光照照射射某某种种金金属属表表面面，发发生生光光电电效效应应，现将该单色光的光强减弱，则（现将该单色光的光强减弱，则（）A光电子的最大初动能不变光电子的最大初动能不变 B光电子的最大初动能减少光电子的最大初动能减少C单位时间内产生的光电子数减少单位时间内产生的光电子数减少 D可能不发生光电效应可能不发生光电效应A C返回返回在在光光电电效效应应实实验验中中，当当用用光光子子能能量量E3.1eV的的单单色色光光照照射射阴阴极极K时时，(如如图图)，产产生生少少量量电电流流.若若K极极接接正正，A极极接接负负，当当两两极极间间电电压压为为0.9V时时，光光电电流流恰恰好好截截止止.那那么么当当A极极接接正正，K极极接接负负，电电压压仍仍为为0.9V的的时时光光电电子子到到达达A极极的的最最大大动动能能Ek2 eV，此此金金属属的的逸逸出功出功W eV.解解：打出的光电子具有初动能，若：打出的光电子具有初动能，若A、K间加上反向电间加上反向电压时，电场力做负功，当压时，电场力做负功，当E K=eU反反光电流恰好截止光电流恰好截止.E K1=0.9 eV由由 E K1=E-W 逸出功逸出功W=E-E K1=2.2 eV 若若A、K间加上正向电压时，电场力做正功，光电子间加上正向电压时，电场力做正功，光电子 到达到达A极的最大动能为：极的最大动能为：Ek2E K1+eU =0.9+0.9=1.8 eV1.82.2返回返回如如图图，当当电电键键S断断开开时时，用用光光子子能能量量为为2.5eV的的一一束束光光照照射射阴阴极极K，发发现现电电流流表表读读数数不不为为零零。合合上上电电键键，调调节节滑滑线线变变阻阻器器，发发现现当当电电压压表表读读数数小小于于0.60V时时，电电流流表表读读数数仍仍不不为为零零；当当电电压压表表读读数数大大于于或或等等于于0.60V时时，电电流流表表读读数数为为零零。由由此此可可知知阴阴极极材材料料的的逸出功为（逸出功为（）A1.9eV B0.6eV C2.5eV D3.1eV 解解析析：电电流流表表读读数数刚刚好好为为零零，说说明明刚刚好好没没有有光光电电子子能能够够到到达达阳阳极极。根根据据动动能能定定理理，光光电电子子的的最最大大初初动动能能刚刚好好为为0.6eV。由由Ek=h-W0可知可知W0=1.9 eV。选。选A。A如图所示，阴极K用极限波长0=0.66m的金属铯制成的，用波长=0.5m的绿光照射阴极K，调整两个极板电压.当A板电压比阴极高出2.5V时，光电流达到饱和，电流表示数为0.64A，求：（1）每秒钟阴极发射的光电子数和光）每秒钟阴极发射的光电子数和光电子飞出阴极时的最大初动能；电子飞出阴极时的最大初动能；（2）如果把照射阴极的单色光的光强）如果把照射阴极的单色光的光强 增为原来的增为原来的2倍，每秒钟阴极发射的光倍，每秒钟阴极发射的光电子数和光电子飞出阴极的最大初动能电子数和光电子飞出阴极的最大初动能.四、原子能级跃迁问题四、原子能级跃迁问题/跃跃迁时电子动能、原子电势能与原子能迁时电子动能、原子电势能与原子能量的变化量的变化当轨道半径减小时，库仑引力做正功，当轨道半径减小时，库仑引力做正功，原子的电势能原子的电势能E Ep p减小，电子动能增大，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，原子原子电势能增大，电子动能减小，原子能量增大能量增大 处于基态的一群氢原子受某种单色光的照射时，只发射波长为1、2、3的三种单色光，且123，则照射光的波长为（）A.1B.1+2+3C.D.C如图所示，是氢原子四个能级的示意图。当氢原子从n=4的能级跃迁到n=3的能级时，辐射出光子a，当氢原子从n=3的能级跃迁到n=2的能级时，辐射出光子b,则以下判断正确的是A.在真空中光子a的波长大于光子b的波长B.光子a可使氢原子从n2跃迁到n=3的能级C.光子b可使处于n=3能级的氢原子电离D.一群处于n=3能级上的氢原子向能低级跃迁时最多产生6种谱线AC如图所示为氢原子的能级示意图，一群氢原子处于n=3的激发态，在向较低能级跃迁的过程中向外发出光子，用这些光照射逸出功为2.49eV的金属钠，下列说法中正确的是（）A从n=3的激发态跃迁到n=2的激发态时所发出的光的波长最短B这群氢原子能发出3种频率不同的光，且均能使金属钠发生光电效应C金属钠表面所发出的光电子的初动能最大值为9.60eVD从n=3的激发态跃迁到基态时所发出的光能使金属钠发生光电效应，且使光电子获得最大初动能CD1 1：经过一系列经过一系列 衰变和衰变和 衰变后，可以变衰变后，可以变成稳定的元素铅成稳定的元素铅206 206 ，问这一过程，问这一过程 衰衰变和变和 衰变次数？衰变次数？解：设经过解：设经过x x次次 衰变，衰变，y y次次 衰变衰变2382064x92=82+2x-yx8y68次次衰变，衰变，6次次衰变衰变2钋钋210经经衰变成稳定的铅，其半衰期为衰变成稳定的铅，其半衰期为138天，质量为天，质量为64g的钋的钋210，经，经276天，求钋天，求钋的质量。的质量。写出核反应方程写出核反应方程计算质量亏损计算质量亏损m根据质能方程根据质能方程 E=mC2计算核能。计算核能。注意质量单位取注意质量单位取kg 和和u的不同，若以原子质量的不同，若以原子质量（u）为单位，可直接用）为单位，可直接用E=m(u)931.5MeV.原子核的结合能原子核的结合能=核子的平均结合能核子的平均结合能核子数核子数核能的计算步骤核能的计算步骤A.反反应应后后氘氘核的核的质质量一定小于反量一定小于反应应前前质质子和子和中子的中子的质质量和量和B.反反应应前后前后质质量数不量数不变变，因而，因而质质量不量不变变C.核子核子结结合成核合成核时时，一定，一定释释放核能放核能D.光子具有的能量光子具有的能量为为例例1（B级级）.中子和中子和质质子子结结合成合成氘氘核，同核，同时释时释放放光子，核反光子，核反应应方程是方程是 ,下列下列说说法正确的是（法正确的是（）为为核反核反应应中的中的质质量量亏亏损损 ACD