江苏版高考物理复习专题一0六近代物理初步教学课件

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2.能量子(1)定义:普朗克认为,组成黑体的振动着的带电微粒的能量只能是某一最小能量值ε的 整数倍,这个不可再分的最小能量值ε叫作能量子。(2)表达式:ε=hν,其中ν是带电微粒吸收或辐射电磁波的频率,h称为普朗克常量,一般取 h=6.63×10-34 J·s。
例1　一点光源以113 W的功率向周围所有方向均匀地辐射波长约为6×10-7 m的光,在 到点光源距离为R处每秒垂直通过每平方米的光子数为3×1014个。普朗克常量h=6.63 ×10-34 J·s。R约为 (　    )A.1×102 m    B.3×102 m    C.6×102 m    D.9×102 m
  解析    光源向周围所有方向均匀地辐射光,故同一时间辐射出的光子经过相同时间后构成一个球面,球的表面积S=4πR2,每秒光源辐射的能量E=Pt=113 J,每秒距离光源为 R处的球面上每平方米上的能量E0= ,根据E0=nhν(n为距离光源R处每秒垂直通过每平方米的光子个数,ν为光的频率)、ν= ,联立并代入数据解得R≈3×102 m。
二、光电效应1.光电效应:照射到金属表面的光,能使金属中的电子从表面逸出的现象。逸出的电子 叫作光电子。2.光电效应的实验规律(1)存在截止频率νc(又称极限频率)当入射光的频率减小到某一数值νc时,光电流消失。νc称为截止频率。即入射光的频 率低于截止频率时不发生光电效应。
(2)存在饱和电流在光照条件不变的情况下,光电流随电压的增大而增大,但最终会趋于一个饱和值,此 后即使电压再增大,电流也不会增大。对一定频率的光,入射光越强饱和电流越大。(3)存在遏止电压UcUc指的是使光电流减小到0的反向电压。遏止电压的大小取决于入射光的频率。(4)具有瞬时性当频率超过截止频率νc时,无论入射光怎样微弱,照到金属时会立即产生光电流。3.爱因斯坦光电效应方程(1)表达式:Ek=hν-W0。(2)物理意义:金属表面的电子吸收一个光子获得的能量是hν,这些能量的一部分用来
克服金属的逸出功W0(电子从金属中逸出所需外界对它做功的最小值,W0=hνc=h ),剩下的表现为逸出后电子的最大初动能Ek。4.光电效应的两种决定关系 
5.光电效应的四种图像分析
例2    (2023届南通海门期末)用如图(a)所示的装置研究光电效应实验,用甲、乙、丙 三种可见光照射同一光电管,得到如图(b)所示的三条光电流与电压的关系图线。下列 说法正确的是 (　    ) A.同一光电管对不同单色光的极限频率不同
B.电流表中的电流方向一定是a流向bC.甲光对应的光电子最大初动能最大D.如果丙光是紫光,则乙光可能是黄光
  解析    光电管的极限频率由光电管本身决定,与入射光的颜色无关,A错误。光电子从光电管的阴极K逸出,流过电流表的电流方向为a到b,B正确。根据Ek=eUc,由题图(b) 知乙光照射光电管时对应的遏止电压最大,即乙光对应的光电子的最大初动能最大,C 错误。丙光对应的遏止电压比乙光的小,光电子的最大初动能较小,根据光电效应方 程Ek=hν-W0,可知丙光的频率较低,如果丙光是紫光,则乙光不可能是黄光,D错误。
三、康普顿效应1.概念:当X射线入射到物质上被散射后,在散射的X射线中,除了有与入射波长相同的 成分外,还有波长比入射波长更长的成分,这种现象叫作康普顿效应。2.光子的动量:p= 。推导:由动量的定义有p=mc,光子能量E=hν=mc2,光速c=λν,联立可得光子的动量p= 。3.意义:揭示了光具有粒子性;证实了在微观粒子的单个碰撞事件中,动量守恒定律和 能量守恒定律仍然成立。
例3    (2023届泰州泰兴一中月考)光照射到物体上对物体表面产生光压,科学家设想在 未来的航天事业中利用太阳照射到太阳帆上产生的光压来加速星际飞船。设飞船所 在地每秒单位面积接收到光的总能量为E,光平均波长为λ,光在真空中的速度为c,太阳 帆面积为S,反射率为100%,若太阳光垂直射到太阳帆上,飞船总质量为m,普朗克常量 为h。求:(1)太阳帆上每秒内接收到光子的个数;(2)星际飞船飞行的加速度。
  解析    (1)光子的频率ν= 。一个光子的能量hν=h ,太阳帆每秒接收的能量为ES,故每秒内接收到的光子的个数n= = 。(2)设光对太阳帆的压力大小为F,光子的动量p= ,光子垂直射到太阳帆上再反射,动量变化量大小为2p,单位时间内由动量定理知F=n·2p= ·2 = ,由牛顿第二定律得a= = 。
  答案    (1)     (2) 
五、物质波　　任何一个运动着的物体,小到微观粒子大到宏观物体,都有一种波与它对应,其波 长λ= ,p为运动物体的动量,h为普朗克常量。
考点二　原子结构一、原子的核式结构1.α粒子散射实验:英国物理学家卢瑟福进行了α粒子散射实验,提出了原子的核式结构 模型。(1)实验装置 
(2)实验现象绝大多数α粒子穿过金箔后基本上仍沿原来方向前进,但有少数α粒子发生了大角度偏 转,极少数α粒子偏转的角度大于90°,几乎被“撞”了回来。2.原子的核式结构模型在原子的中心有一个很小的核,叫作原子核,原子的全部正电荷和几乎全部质量都集 中在原子核里,带负电的电子在核外空间里绕着核旋转。二、玻尔的原子模型1.氢原子光谱的实验规律(1)巴耳末系是氢原子光谱在可见光区的一组谱线,其波长公式为 =R∞ (n=3,4,
5,…),R∞是里德伯常量,R∞=1.10×107 m-1,此公式称为巴耳末公式。(2)氢原子光谱在红外和紫外光区的其他谱线也都满足与巴耳末公式类似的关系式。2.玻尔理论(1)定态假设:原子只能处于一系列不连续的能量状态中,在这些能量状态中电子绕核 的运动是稳定的,电子虽然绕核运动,但并不产生电磁辐射。(2)跃迁假设:电子从能量较高的定态轨道(其能量记为En)跃迁到能量较低的定态轨道 (能量记为Em,m