选修3-5原子物理讲义.doc

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1、光电效应：光照射金属板时，可以使金属板发射电子的现象。右图中，锌板带正电，验电器也带正电。光电效应中，金属板发射出来的电子叫光电子，光电子的定向移动可以形成光电流。相关知识：电磁波按照频率依次增大（波长依次减小）的顺序排列：无线电波→红外线→可见光→紫外线→x射线→γ射线可见光又分为7中颜色：红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫。光的频率和颜色是对应关系，一个频率对应一种光的颜色。单色光就是单一频率的光。光照强度：单位时间内照射到单位面积上的光的能量。（光线和接收面垂直时）通俗讲，光照强度大就是光线密集的意思。房间里开一盏灯时没有开两盏灯光照强度大。光电效应的规律：（右图为研究光电效应的电路图）1

2、．光电管中存在饱和电流。当光照强度、光的颜色一定时，光电流随着AK极之间的电压增大而增大，但是当电压增大到一定程度以后，光电流就不再增大了，光电流能达到的最大值叫饱和电流。控制光的颜色，饱和电流与光照强度有关，光照越强则饱和电流越大。2．光电管两端存在着遏止电压。当A、K极之间电压为零时，光电流并不为零。当在A、K极加反向电压时，即A极为负极板，K极为正极板时，光电子在两极之间减速运动。反向电压越大，光电流越小，当反向电压达到某一值时，光电流消失，能够使光电流消失的反向电压叫遏止电压，用UC表示。遏止电压与光照强度无关，只与入射光的频率有关，频率越大则遏止电压越大。右图中，甲乙丙三种光的

3、频率大小关系？甲、乙的光照强度大小关系？3．金属能否发生光电效应取决于入射光的频率，与光照强度和光照时间无关。当入射光的频率低于某一值时，无论光照多强，时间多长都不会发生光电效应。而这一值叫做截止频率，又叫极限频率，用νc表示。4．如果入射光的频率超过了截止频率，无论光照强度多么弱，发生光电效应仅需10-9s。爱因斯坦为了解释光电效应，提出了光子说：1．在空间传播的光是不连续的，而是一份一份的，每一份叫做一个光子，光子的能量E=hν。ν指光的频率。2．金属中的自由电子吸收光子能量时，必须是一次只能吸收一个光子，而且不能累计吸收。3．光子不能再分，自由电子吸收光子时要么是全部吸收，要么不吸

4、收。4．自由电子吸收光子仅需10-9s。光子说对光电效应的解释：1．当光照颜色一定时，光照越强，则单位时间内照射到金属上的光子数越多，光子数越多则发射出来的光电子数越多。所以光电流就越大。当A、K极间的电压大到一定程度后，所有的光电子都能从K极到达A极，出现了饱和电流。光照越强，光子数、光电子数相应越多，则饱和电流增大。2．自由电子吸收了光子能量后，能够从金属内部逃逸出来。自由电子从金属中逃逸出来的过程中，要克服原子核对它的引力做功。自由电子从金属中逃逸出来的过程中所要克服引力所做功的最小值，叫金属的逸出功，用W0表示。逸出功是由金属本身决定的，不同的金属有不同的逸出功。若要自由电子能够

5、从金属中逃逸出来，则自由电子吸收的光子能量E=hν必须大于金属的逸出功W0。因此金属存在着截止频率，hνc=W0。当光子能量hν>W0时，才能发生光电效应。电子从金属中逃逸出来后剩余的动能，由能量守恒定律可知：EK=hν-W，其中W指自由电子逃逸过程中克服引力做的功，当W最小时，电子剩余的动能则越大，所以，电子的最大初动能EKm=hν-W0。3．在光电管中，当在、K极加反向电压时，电场力对电子做负功，当反向电压达到遏止电压UC时，光电子恰好不能到达A极。如右图，A极接电源负极。则遏止电压UC满足：-eUC=0-EKm=hν-W0，所以，遏止电压只与入射光的频率有关，与光照强度和光照时间无

6、关。玻尔氢原子理论：产生背景：原子的发光光谱是线状谱，即，原子发出的光的频率（或波长）只能是一些不连续的特定值。每一种原子都有自己独特的线状谱，就好像每一个人都有属于自己独特的指纹一样。玻尔为了解释原子光谱的规律，提出了玻尔氢原子理论。1．轨道量子化假设：原子核外的电子只能在一些不连续的、特定的轨道上绕核匀速圆周运动。好像这些轨道是由上帝安排好的一样。2．定态假设：电子在那些特定轨道上运动时，不会向外辐射电磁波，整个原子的能量不会减少，原子处于相对稳定状态，简称定态。第1轨道第2轨道∞轨道3．能量量子化假设：电子在那些特定轨道上运动时，原子的能量也有一些不连续的特定值与之对应。原子的能量

7、也只能是一些不连续的特定值。电子的轨道不同，原子的能量也不同。原子的能量指：电子的动能和电子与原子核系统的电势能。玻尔认为，电子绕原子核的运动规律与卫星绕地球的运动规律相似。轨道半径越大，则电子的动能越小，而电势能越大，因为从低轨道到高轨道时引力做负功。由微积分计算可知，轨道半径增大的过程中，势能增加的多而动能减小的少，所以轨道半径越大时，原子的能量越大。玻尔以∞轨道为电势能的零点，电子在∞轨道时，动能也是零，所以在∞时原子的能量为