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1、第一讲光电效应原子结构第1页，本讲稿共22页波长：波长：频率：频率：长长短短低低高高无线电波无线电波红外线红外线紫外线紫外线X X射线射线射线射线红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫电磁波谱：电磁波谱：第2页，本讲稿共22页1.光电效应现象：用紫外光照射不带电的锌板时，发现验电光电效应现象：用紫外光照射不带电的锌板时，发现验电器指针发生了偏转，此时锌板带器指针发生了偏转，此时锌板带正正电荷，锌板带电的原因是电荷，锌板带电的原因是有电子逸出有电子逸出，这种现象叫做，这种现象叫做光电效应光电效应一、光电效应一、光电效应2.2.光电子：光电子：光电效应现象中发射出来的电子光电效应现象
2、中发射出来的电子4.4.光电流：光电流：光电管阴极发射电子，被阳极吸收，在回路中形光电管阴极发射电子，被阳极吸收，在回路中形成电流成电流3.3.光电管：光电管：利用光电效应现象制成的元件利用光电效应现象制成的元件(一一)、概念、概念第3页，本讲稿共22页(二二)、规律、规律1.当入射光的频率较低时，无论多大强度的光都不会有光电流2.极限极限(截止截止)频率：频率：只有入射光达到某一频率0 0时，才有光电子出来4.入射光频率达到0 0后：光电流的大小与入射光的强度成正比光电流的大小与入射光的强度成正比3.3.光电效应与光照几乎同时发生，光电效应与光照几乎同时发生，一般不超过一般不超过109 s5
3、.入射光强度：指单位时间内入射到金属表面单位面积上的能量，入射光强度：指单位时间内入射到金属表面单位面积上的能量，可以理解为可以理解为频率一定时频率一定时，光强越大，光强越大，光子数越多光子数越多第4页，本讲稿共22页6 6、饱和电流：、饱和电流：7 7、遏止电压：、遏止电压：光强不变的情况下，随着所加电压的光强不变的情况下，随着所加电压的不断增大，光电流趋于一个饱和值不断增大，光电流趋于一个饱和值遏止电压与入射光的强度无关，与入射遏止电压与入射光的强度无关，与入射光的频率有关光的频率有关8.8.最大初动能：最大初动能：光电子的最大初动能与入射光的光电子的最大初动能与入射光的强度强度无关，只随
4、入射光频率的增大而增大无关，只随入射光频率的增大而增大，与遏止电压有关与遏止电压有关反向电压反向电压第5页，本讲稿共22页(单单)在演示光电效应的实验中，原来不带电的一块锌板与灵敏在演示光电效应的实验中，原来不带电的一块锌板与灵敏验电器相连，用弧光灯照射锌板时，验电器的指针就张开一个验电器相连，用弧光灯照射锌板时，验电器的指针就张开一个角度，如图，这时角度，如图，这时()A锌板带正电，指针带负电锌板带正电，指针带负电B锌板带正电，指针带正电锌板带正电，指针带正电C锌板带负电，指针带正电锌板带负电，指针带正电D锌板带负电，指针带负电锌板带负电，指针带负电B第6页，本讲稿共22页(单单)某单色光照
5、射某金属时不能产生光电效应，则下述措某单色光照射某金属时不能产生光电效应，则下述措施中可能使该金属产生光电效应的是施中可能使该金属产生光电效应的是()A.延长光照时间延长光照时间B.增大光的强度增大光的强度C.换用波长较短的光照射换用波长较短的光照射D.换用频率较低的光照射换用频率较低的光照射 C第7页，本讲稿共22页(双选双选)在如图的光电管实验中，发现用一定频率的在如图的光电管实验中，发现用一定频率的A单色光照射光单色光照射光电管时，电流表指针会发生偏转，而用另一频率的电管时，电流表指针会发生偏转，而用另一频率的B单色光照射单色光照射时不发生光电效应，那么时不发生光电效应，那么A.A光的频
6、率大于光的频率大于B光的频率光的频率B.B光的频率大于光的频率大于A光的频率光的频率C.用用A光照射光电管时流过电流表光照射光电管时流过电流表G的电流方向是的电流方向是a流向流向bD.用用A光照射光电管时流过电流表光照射光电管时流过电流表G的电流方向是的电流方向是b流向流向aAC第8页，本讲稿共22页爱因斯坦提出：空间传播的光不是连续的，而是一份一爱因斯坦提出：空间传播的光不是连续的，而是一份一份的，每一份称为一个光子，光子具有的能量与光的频份的，每一份称为一个光子，光子具有的能量与光的频率成正比，即：率成正比，即：E=h，其中，其中h6.631034 Js 二二.光子说光子说三三.爱因斯坦电
7、效应方程爱因斯坦电效应方程1.最大初动能：最大初动能：金属表面的电子吸收光子后，克服金属原子核的引力做金属表面的电子吸收光子后，克服金属原子核的引力做功，从金属表面逸出的电子具有的电大动能功，从金属表面逸出的电子具有的电大动能2.逸出功：逸出功：克服金属原子核的引力逃逸出成为光电子所做的功的最小值克服金属原子核的引力逃逸出成为光电子所做的功的最小值W0逸出功由金属本身决定，与其他因素无关逸出功由金属本身决定，与其他因素无关第9页，本讲稿共22页3.爱因斯坦光电效应方程爱因斯坦光电效应方程当光电子刚好能脱离原子核的束缚时，当光电子刚好能脱离原子核的束缚时，vmax=0,有：有：1)1)、斜率表示
8、：、斜率表示：普朗克常量普朗克常量h h2)2)、横轴交点：、横轴交点：极限频率极限频率3)3)、纵轴交点：、纵轴交点：逸出功逸出功极限频率与逸出功有关极限频率与逸出功有关第10页，本讲稿共22页(2011广东高考广东高考)(双双)光电效应实验中，下列表述正确的是光电效应实验中，下列表述正确的是()A光照时间越长光电流越大光照时间越长光电流越大 B入射光足够强就可以有光电流入射光足够强就可以有光电流C遏止电压与入射光的频率有关遏止电压与入射光的频率有关 D入射光频率大于极限频率才能产生光电子入射光频率大于极限频率才能产生光电子 CD(单单)某金属在绿光的照射下发生了光电效应现象，下列说法正确的
9、是某金属在绿光的照射下发生了光电效应现象，下列说法正确的是()A.若增加绿光的照射强度若增加绿光的照射强度,则单位时间内逸出的光电子数增大则单位时间内逸出的光电子数增大B.若增加绿光的照射强度若增加绿光的照射强度,则逸出的光电子最大初动能增大则逸出的光电子最大初动能增大C.若改用紫光照射若改用紫光照射,则单位时间内逸出的光电子数一定增大则单位时间内逸出的光电子数一定增大D.若改用紫光照射若改用紫光照射,则逸出的光电子最大初动能增大则逸出的光电子最大初动能增大 AD第11页，本讲稿共22页(单单)现有现有a、b、c三束单色光，其波长关系为三束单色光，其波长关系为abc .用用b光束照射某种金属时
10、，恰能发生光电效应若分别用光束照射某种金属时，恰能发生光电效应若分别用a光束和光束和c光束照射该金属，则可以断定光束照射该金属，则可以断定()Aa光束照射时，不能发生光电效应光束照射时，不能发生光电效应Bc光束照射时，不能发生光电效应光束照射时，不能发生光电效应Ca光束照射时，释放出的光电子数目最多光束照射时，释放出的光电子数目最多Dc光束照射时，释放出的光电子的最大初动能最小光束照射时，释放出的光电子的最大初动能最小A第12页，本讲稿共22页双选双选(2009上海高考上海高考)光电效应的实验结论是：对于某种光电效应的实验结论是：对于某种金属金属()A无论光照多强，只要光的频率小于极限频率就不
11、能产生光电无论光照多强，只要光的频率小于极限频率就不能产生光电效应效应B无论光的频率多低，只要光照时间足够长就能产生无论光的频率多低，只要光照时间足够长就能产生 光电效应光电效应C超过极限频率的入射光强度越弱，所产生的光电子的最超过极限频率的入射光强度越弱，所产生的光电子的最大初动能就越小大初动能就越小D超过极限频率的入射光频率越高，所产生的光电子的最大超过极限频率的入射光频率越高，所产生的光电子的最大初动能就越大初动能就越大AD第13页，本讲稿共22页(单单)如图，当开关如图，当开关S断开时，用光子能量为断开时，用光子能量为2.5 eV的一束光的一束光照射阴极照射阴极K，发现电流表读数不为零
12、合上电键，调节滑线变，发现电流表读数不为零合上电键，调节滑线变阻器，发现当电压表读数小于阻器，发现当电压表读数小于0.60 V时，电流表读数仍不为零；时，电流表读数仍不为零；当电压表读数大于或等于当电压表读数大于或等于0.60 V时，电流表读数为零由此可时，电流表读数为零由此可知阴极材料的逸出功为知阴极材料的逸出功为()A1.9 eVB0.6 eV C2.5 eV D3.1 eVA第14页，本讲稿共22页第二部分 原子结构1.18581.1858年，德国物理学家年，德国物理学家普吕克尔普吕克尔发现在一个真空的玻璃管两发现在一个真空的玻璃管两端加上高电压时会发出一种射线端加上高电压时会发出一种射
13、线阴极射线阴极射线一、阴极射线的发现一、阴极射线的发现2.1897年年,汤姆生发现电子汤姆生发现电子(电子的发现说明原子可以再分电子的发现说明原子可以再分),揭开揭开了研究原子结构的序幕了研究原子结构的序幕,提出了葡萄干布丁模型提出了葡萄干布丁模型3 3、美国密立根油滴实验测出电子电量、美国密立根油滴实验测出电子电量e=1.602217710e=1.6022177101919 C C正电荷正电荷电子电子第15页，本讲稿共22页二、粒子散射实验二、粒子散射实验(1)(1)(1)(1)实验装置实验装置实验装置实验装置(2)(2)(2)(2)实验现象实验现象实验现象实验现象 ：绝大多数绝大多数绝大多
14、数绝大多数粒子穿过金箔后基本仍沿原来的方向前进粒子穿过金箔后基本仍沿原来的方向前进粒子穿过金箔后基本仍沿原来的方向前进粒子穿过金箔后基本仍沿原来的方向前进(原子内大部分是空的原子内大部分是空的原子内大部分是空的原子内大部分是空的)有少数有少数有少数有少数粒子发生了较大的偏转粒子发生了较大的偏转粒子发生了较大的偏转粒子发生了较大的偏转(正电荷正电荷正电荷正电荷,质量集中在一个很小的核上质量集中在一个很小的核上质量集中在一个很小的核上质量集中在一个很小的核上)极少数极少数极少数极少数粒子甚至发生反弹粒子甚至发生反弹粒子甚至发生反弹粒子甚至发生反弹提出原子核式结构提出原子核式结构提出原子核式结构提出
15、原子核式结构估算出原子核大小的数量级是估算出原子核大小的数量级是估算出原子核大小的数量级是估算出原子核大小的数量级是10101010-15-15-15-15m(m(m(m(原子半径原子半径原子半径原子半径10101010-10-10-10-10m)m)m)m)粒子散射实验粒子散射实验否定了汤姆生葡萄干布丁模型否定了汤姆生葡萄干布丁模型提出了核式结构模型提出了核式结构模型打开原子物理的大门打开原子物理的大门 有的有的甚至几乎达到甚至几乎达到180180(核的质量很大核的质量很大核的质量很大核的质量很大)(3)(3)贡献：贡献：贡献：贡献：第16页，本讲稿共22页(单单)在卢瑟福的在卢瑟福的粒子散
16、射实验中，有少数粒子散射实验中，有少数粒子发生大角度偏粒子发生大角度偏转，其原因是转，其原因是()A.原子的正电荷和绝大部分质量集中在一个很小的核上原子的正电荷和绝大部分质量集中在一个很小的核上B.正电荷在原子中是均匀分布的正电荷在原子中是均匀分布的C.原子中存在着带负电的电子原子中存在着带负电的电子 D.原子只能处于一系列不连续的能量状态中原子只能处于一系列不连续的能量状态中A第17页，本讲稿共22页(双双)粒子散射实验如图粒子散射实验如图,荧光屏和显微镜一起分别放在图中的荧光屏和显微镜一起分别放在图中的A A、B B、C C、D D四个位置时四个位置时,下面关于观察到的现象的说法中正确的是
17、（下面关于观察到的现象的说法中正确的是（）A A放在放在A A位置时位置时,相同时间内观察到荧光屏上的闪光次数最多相同时间内观察到荧光屏上的闪光次数最多B B放在放在B B位置时位置时,相同时间内观察到屏上的闪光次数只比相同时间内观察到屏上的闪光次数只比A A位位置时少一些置时少一些C C放在放在C C、D D位置时，屏上观察不到闪光位置时，屏上观察不到闪光D D放在放在D D位置时位置时,屏上仍能观察闪光，但次数极少屏上仍能观察闪光，但次数极少第18页，本讲稿共22页三、玻尔的基本假设三、玻尔的基本假设1.轨道假设轨道假设:轨道是量子化的轨道是量子化的,只能取一些分立值只能取一些分立值2.定
18、态假设定态假设:不同轨道对应着不同的能量状态，这些状态中原子不同轨道对应着不同的能量状态，这些状态中原子是稳定的，并不向外辐射能量是稳定的，并不向外辐射能量3.跃迁假设跃迁假设:原子在不同的状态具有不同的能量，从一个定态原子在不同的状态具有不同的能量，从一个定态向另一个定态跃迁时要辐射或吸收一定频率的光子，光子能向另一个定态跃迁时要辐射或吸收一定频率的光子，光子能量一定要等于能级差量一定要等于能级差第19页，本讲稿共22页1.1.能级：能级：原子内部不连续的能量称为原子的能级。原子内部不连续的能量称为原子的能级。2.2.跃迁：跃迁：原子从一个能级变化到另一个能级的过程。原子从一个能级变化到另一
19、个能级的过程。h hE Em mE En n高能级高能级低能级低能级(自发地自发地)h hE Em mE En n高能级高能级低能级低能级(吸收能量吸收能量)四、能级与跃迁四、能级与跃迁 在跃迁的过程中，原子辐射(或吸收)光子的能量必须恰好等于两个能级:h=Em-En 如果是用电子去轰击，则需电子的能量大于或等于能级差就可以跃迁第20页，本讲稿共22页五、氢原子的能级五、氢原子的能级1.1.基态基态:在正常状态下，氢原子处于最低能级在正常状态下，氢原子处于最低能级(E(E1 1)的状态的状态2.2.激发态：激发态：当电子受到光子或电子轰击时，可从基态能级当电子受到光子或电子轰击时，可从基态能级
20、(E(E1 1)迁到较高的能级迁到较高的能级(E(E2 2、E E3 3)对应的状态。对应的状态。处于激发态的原子是不稳定的，它会向较低的能级处于激发态的原子是不稳定的，它会向较低的能级自发地自发地跃跃迁，跃迁时释放出来的能量以光子的形式向外辐射迁，跃迁时释放出来的能量以光子的形式向外辐射.这就是这就是氢原氢原子发出光谱的原因子发出光谱的原因第21页，本讲稿共22页n n吸吸收收能能量量放放出出能能量量氢原子能级结构氢原子能级结构(无穷远为零势面无穷远为零势面)E En n-3.4eV-3.4eV-1.51eV-1.51eV-0.85eV-0.85eV-0.54eV-0.54eV0 eV0 eV-13.6eV-13.6eV赖曼系赖曼系普丰德系普丰德系布喇开系布喇开系帕邢系帕邢系巴耳末巴耳末激发态激发态基态基态第22页，本讲稿共22页