1、要澄清一些易混淆的概念，如“光子”“光電子”“光子的能量”“入射光的強度”“光電子的動能”與“光電子的最大初動能”等，這對理解光電效應的規(guī)律具有重要意義。 1.“光子”與“光電子” 光子是指光在空間傳播時的每一份能量(即能量是不連續(xù)的)，光子不帶電，是微觀領域中的一種粒子；而光電子是金屬表面受到光照時發(fā)射出來的電子，因此其本質(zhì)就是電子。 2.“光子的能量”與“入射光的強度” 光子的能量是一份一份的，每一份的能量為=h，其大小由光的頻率決定；而入射光的強度是指單位時間內(nèi)入射光中包含光子數(shù)的多少，入射光的強度可表示為I=nh，其中n為單位時間內(nèi)的光子數(shù)。 3.“光電子的最大初動能”與“光電子的動能

2、” 光照射到金屬表面時，電子吸收光子的能量，只需克服原子核的引力做功就能從金屬表面逸出，那么這些光電子具有最大初動能，其值為Ek=h-W0(式中W0為金屬的逸出功)。而不從金屬表面發(fā)射的光電子，在逸出的過程中損失的能量會更多，所以此時光電子的動能EkEk。,要點一 關于對光電效應現(xiàn)象和光電效應規(guī)律的理解,學案3 光電效應 原子與原子核,1.由于光子的能量是一份一份的，那么金屬中的電子也只能一份一份地吸收光子的能量，而且這個傳遞能量的過程只能是一個光子對一個電子的行為。如果光的頻率低于極限頻率，則光子提供給電子的能量不足以克服原子的束縛，就不能發(fā)生光電效應。 2.而當光的頻率高于極限頻率時，能量

3、傳遞給電子以后，電子擺脫束縛要消耗一部分能量，剩余的能量以光電子的動能形式存在，這樣光電子的最大初動能Ek=1/2mvm2=h-W0，其中W0為金屬的逸出功，可見光的頻率越高，電子的初動能越大。 3.電子一次性吸收光子的全部能量，不需要積累能量的時間，所以光電效應的發(fā)生幾乎是瞬時的。 4.發(fā)生光電效應時，單位時間內(nèi)逸出的光電子數(shù)與光強度成正比，光強度越大意味著單位時間內(nèi)打在金屬上的光子數(shù)越多，那么逸出的光電子數(shù)目也就越多，飽和光電流也就越大。,要點二 光子說對光電效應的解釋,1.氫原子能級 對氫原子而言，核外的一個電子繞核運動時，若半徑不同，則對應著的原子能量也不同，若使原子電離，外界必須對原

4、子做功，使電子擺脫它與原子核之間的庫侖力的束縛，所以原子電離后的能量比原子其他狀態(tài)的能量都高。我們把原子電離后的能量記為零，即選取電子離核無窮遠處時氫原子的能量為零，則其他狀態(tài)下的能量值就是負的。 原子各能級的關系為：En= (n=1,2,3,)。 對于氫原子而言，基態(tài)能量：E1=-13.6 eV。 其他各激發(fā)態(tài)的能量為： E2=-3.4 eV，E3=-1.51 eV ,要點三 氫原子能級,圖3.5-3-1,2.能級圖 氫原子的能級圖如圖3.5-3-1所示。,1.原子從低能級向高能級躍遷：吸收一定能量的光子，當一個光子的能量滿足h=E末-E初時，才能被某一個原子吸收，使原子從低能級E初向高能級

5、E末躍遷，而當光子能量h大于或小于E末 -E初時都不能被原子吸收。 2.原子從高能級向低能級躍遷，以光子的形式向外輻射能量，所輻射的光子能量恰等于發(fā)生躍遷時的兩能級間的能量差。 3.當光子能量大于或等于13.6 eV時，也可以被氫原子吸收，使氫原子電離；當氫原子吸收的光子能量大于13.6 eV，氫原子電離后，電子具有一定的初動能。 一群氫原子處于量子數(shù)為n的激發(fā)態(tài)時，可能輻射出的光譜線條數(shù)為N=n(n-1)/2= 。 4.原子還可吸收外來實物粒子(例如自由電子)的能量而被激發(fā)，由于實物粒子的動能可全部或部分地被原子吸收，所以只要入射粒子的能量大于或等于兩能級的差值(E=Em-En且mn)，均可

6、使原子發(fā)生能級躍遷。 5.躍遷時電子動能、原子勢能與原子能量的變化 當軌道半徑減小時，庫侖引力做正功，原子的電勢能Ep減小，電子動能增大，原子能量減小。反之，軌道半徑增大時，原子電勢能增大，電子動能減小，原子能量增大。,要點四 氫原子能級躍遷,特別提醒： 原子在各能級間躍遷時，所吸收的光子的能量只能等于兩能級間的能級差。原子電離時所吸收的光子的能量可以大于或等于某一能級的能量絕對值，即EE-En。,2.衰變：衰變是伴隨著衰變或衰變同時發(fā)生的，衰變不改變原子核的電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)。其實質(zhì)是放射性原子核在發(fā)生衰變或衰變過程中，產(chǎn)生的新核由于具有過多的能量(核處于激發(fā)態(tài))而輻射出光子。,要點五 核反應類

7、型,1.衰變和衰變的比較,特別提醒： (1)核反應過程一般都是不可逆的，所以核反應方程只能用單向箭頭表示反應方向，不能用等號連接。 (2)核反應的生成物一定要以實驗為基礎，不能憑空只依據(jù)兩個守恒規(guī)律杜撰出生成物來寫核反應方程。 (3)核反應方程遵循質(zhì)量數(shù)守恒而不是質(zhì)量守恒；遵循電荷數(shù)守恒。,3.核反應四種類型比較,4.半衰期 用N0、m0分別表示衰變前的原子核數(shù)目和質(zhì)量，N、m分別表示衰變后剩余的原子核的數(shù)目和質(zhì)量，為半衰期，t表示衰變過程所經(jīng)歷的時間，則,2.核能的產(chǎn)生 (1)重核裂變：某些重核分裂成中等質(zhì)量的核的反應過程，同時釋放大量的核能。要使鈾235發(fā)生鏈式反應以持續(xù)地輸出能量，鈾塊的

8、體積應大于它的臨界體積。 重核的裂變：如 應用：原子彈、核反應堆 (2)輕核聚變：某些輕核結(jié)合成質(zhì)量較大的核的反應過程，同時釋放出大量的核能，要想使氘核和氚核結(jié)合成氦核，必須達到幾百萬度以上的高溫，因此聚變反應又叫熱核反應。 輕核的聚變：如 。 應用：氫彈、可控熱核反應。,要點六 核能的產(chǎn)生和計算,特別提醒： (1)質(zhì)量數(shù)與質(zhì)量是兩個不同的概念。核反應中質(zhì)量數(shù)、電荷數(shù)都守恒，但核反應中依然有質(zhì)量虧損。 (2)愛因斯坦的質(zhì)能方程反映了原子核質(zhì)量虧損和釋放出核能這兩種現(xiàn)象之間的聯(lián)系，并不表示質(zhì)量和能量之間的轉(zhuǎn)變關系(即：核反應中的質(zhì)量虧損，并不是這部分質(zhì)量消失或質(zhì)量轉(zhuǎn)化為能量)。質(zhì)量虧損也不是核子

9、個數(shù)的減少，核反應中核子的個數(shù)是不變的。 (3)質(zhì)量虧損并不否定質(zhì)量守恒定律。,1.核能的計算方法 (1)根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程列式計算：即E=mc2 (m的單位:kg)。 (2)根據(jù)1原子質(zhì)量單位(u)相當于931.5兆電子伏能量，則E=m931.5 MeV(m的單位:u,1u=1.660610-27 kg)。,【例1】2009年高考寧夏理綜卷關于光電效應，下列說法正確的是_ (填入選項前的字母，有填錯的不得分)。 A.極限頻率越大的金屬材料逸出功越大 B.只要光照射的時間足夠長，任何金屬都能產(chǎn)生光電效應 C.從金屬表面出來的光電子的最大初動能越大，這種金屬的逸出功越小 D.入射光的光強一定時

10、，頻率越高，單位時間內(nèi)逸出的光電子數(shù)就越多,熱點一 光電效應,A,【解析】逸出功W=h0，W0極限頻率，A正確；只有照射光的頻率大于等于金屬極限頻率0，才能產(chǎn)生光電效應現(xiàn)象，B錯；由光電效應方程Ekm=h-W知，因不確定時，無法確定Ekm與W的關系，C錯；光強E=nh，越大，E一定，則光子數(shù)n越小，單位時間內(nèi)逸出的光電子數(shù)就越少，D錯。,【例2】1911年盧瑟福依據(jù)粒子散射實驗中少數(shù)粒子發(fā)生了 _(選填“大”或“小”)角度散射現(xiàn)象，提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模 型。若用動能為1 MeV的粒子轟擊金箔，其速度約為 _m/s。(質(zhì)子和中子的質(zhì)量均為1.6710-27 kg， 1MeV=1106 eV),

11、熱點二 原子結(jié)構(gòu)、粒子散射實驗,【解析】盧瑟福在粒子散射實驗中發(fā)現(xiàn)了大多數(shù)粒子沒有大的偏轉(zhuǎn)，少數(shù)發(fā)生了較大的偏轉(zhuǎn)，盧瑟福抓住了這個現(xiàn)象進行分析，提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型； 1 MeV=11061.610-19=(1/2)mv2，解得v=6.9106 m/s。,大,6.9106,【例3】在氫原子光譜中，電子從較高能級躍遷到n=2能級發(fā) 出的譜線屬于巴耳末線系。若一群氫原子自發(fā)躍遷時發(fā) 出的譜線中只有2條屬于巴耳末線系，則這群氫原子自發(fā) 躍遷時最多可發(fā)出_條不同頻率的譜線。,【解析】由于這群氫原子自發(fā)躍遷發(fā)出的譜線中只有2條屬于巴耳末線系，故可判斷這群氫原子的最高能級為n=4，畫出氫原子譜線示意圖

12、(如圖3.5-3-2所示)可知，這群氫原子自發(fā)躍遷時最多可發(fā)出6條不同頻率的譜線。,熱點三 氫原子光譜,6,圖3.5-3-2,【例4】(1)天然放射性元素 經(jīng)過_次衰變和_次衰變，最后變成鉛的 同位素_。(填入鉛的三種同位素 、 、 中的一種) (2)放射性元素的原子核在衰變或衰變生成新原子核時，往往會同時伴隨 _輻射。已知A、B兩種放射性元素的半衰期分別為T1和T2，經(jīng)過t=T1T2 時間后測得這兩種放射性元素的質(zhì)量相等，那么它們原來的質(zhì)量之比 mA:mB=_。,熱點四 衰變 半衰期,【解析】(1)設經(jīng)m次衰變，由質(zhì)量數(shù)守恒239-207=4m,m=8，據(jù)電荷數(shù)守恒，設經(jīng)n次衰變，94-82

13、=2m-n，所以n=4，鉛的同位素為 。 (2)放射性元素的原子核在發(fā)生衰變、衰變時，蘊藏在核內(nèi)的能量會釋放出來，使產(chǎn)生的新核處于高能級，這時它要向低能級躍遷，能量以光子的形式輻射出來，因此，射線經(jīng)常是伴隨射線和射線產(chǎn)生的。設t時間后放射性元素的質(zhì)量均為m，由衰變規(guī)律知： 。,4,8,【例5】2009年高考天津理綜卷下列說法正確的是( ) A. 是衰變方程 B. 是核聚變反應方程 C. 是核裂變反應方程 D. 是原子核的人工轉(zhuǎn)變方程,【解析】本題考查了幾種核反應類型，衰變、聚變、裂變、人工轉(zhuǎn)變的特點要分清，考查學生的理解能力。A為人工核反應，B為核聚變反應，C為衰變方程，D為人工轉(zhuǎn)變方程，故B

14、、D正確。,B D,熱點五 核反應方程,【例6】天文學家測得銀河系中氦的含量約為25%。有關研究表明，宇宙中氦生成的途徑有兩條： 一是在宇宙誕生后3分鐘左右生成的；二是在宇宙演化到恒星誕生后，由恒星內(nèi)部的氫核聚變 反應生成的。 (1)把氫核聚變反應簡化為4個氫核( )聚變成氦核( )，同時放出2個正電子( )和2個中微 子e，請寫出該氫核聚變反應的方程，并計算一次反應釋放的能量； (2)研究表明，銀河系的年齡約為t=3.81017 s，每秒鐘銀河系產(chǎn)生的能量約為11037 J(即P 11037 J/s)。現(xiàn)假定該能量全部來自上述氫核聚變反應，試估算銀河系中氦的含量(最后結(jié)果 保留一位有效數(shù)字)； (3)根據(jù)你的估算結(jié)果，對銀河系中氦的主要生成途徑作出判斷。(可能用到的數(shù)據(jù)：銀河系質(zhì)量約為 M31041 kg，原子質(zhì)量單位1u=1.6610-27 kg,1u相當于1.510-10 J的能量，電子質(zhì)量me 0.0005 u，氦核質(zhì)量m=4.0026 u，氫核質(zhì)量mp1.0078 u，中微子e質(zhì)量為零),熱點六 核能,【解析】(1) m=4mp-m-2me E=mc2=4.1410-12 J。 (2)m= =6.11039kg 氦的含量/(6.11039)/(1041)2%。 (3)由估算結(jié)果可知