原子物理知识点总结

第17章 光电效应 波粒二象性

一．能量子

（1）定义：普朗克认为，带电微粒辐射或者吸收能量时，只能辐射或吸收某个最小能量值的整数倍．即能量的辐射或者吸收只能是一份一份的．这个不可再分的最小能量值ε叫做能量子．

（2）能量子的大小：ε＝h ν，其中ν是电磁波的频率，h 称为普朗克常量．h ＝6.63×10－

34 J ·s. 二、光电效应 1．光电效应现象

光电效应：在光的照射下金属中的电子从金属表面逸出的现象，叫做光电效应，发射出来的电子叫做光电子． 2．光电效应实验规律

(1)每种金属都有一个极限频率．

(2)光子的最大初动能与入射光的强度无关，只随入射光的频率增大而增大． (3)光照射到金属表面时，光电子的发射几乎是瞬时的． (4)光电流的强度与入射光的强度成正比． 3．爱因斯坦光电效应方程

(1)光子说：空间传播的光的能量是不连续的，是一份一份的，每一份叫做一个光子．光

子的能量为ε＝h ν，其中h 是普朗克常量，其值为6.63×10－

34 J ·s. (2)光电效应方程：E k ＝h ν－W 0.

其中h ν为入射光的能量，E k 为光电子的最大初动能，W 0是金属的逸出功． 4．遏止电压与截止频率

(1)遏止电压：使光电流减小到零的反向电压U c .

(2)截止频率：能使某种金属发生光电效应的最小频率叫做该种金属的截止频率(又叫极限频率)．不同的金属对应着不同的极限频率．

(3)逸出功：电子从金属中逸出所需做功的最小值，叫做该金属的逸出功．

5．由E k －ν图象(如图)可以得到的信息 (1)极限频率：图线与ν轴交点的横坐标νc .

(2)逸出功：图线与E k 轴交点的纵坐标的绝对值E ＝W 0. (3)普朗克常量：图线的斜率k ＝h . 6．用光电管研究光电效应

(两条线索 ①通过频率分析：光子频率高→光子能量大→产生光电子的最大初动能大． ②通过光的强度分析：入射光强度大→光子数目多→产生的光电子多→光电流大． 三、光的波粒二象性与物质波 1．光的波粒二象性

(1)光的干涉、衍射、偏振现象证明光具有波动性． (2)光电效应和康普顿效应说明光具有粒子性．

(3)光既具有波动性，又具有粒子性，称为光的波粒二象性．

2.光的散射：光在介质中与物质微粒相互作用，因而传播方向发生改变的现象。 康普顿效应：在研究电子对X 射线的散射时发现有些散射波的波长比入射波的波长略大，康普顿认为这是因为光子不仅有能量，还有动量；说明了光具有粒子性。

光子的动量：由于光子的能量是h ν，由相对论知E=mc 2

，因此m=

2

c

h ν，动量p=c h ν=λh 。 3．物质波

(1)概率波

光的干涉现象是大量光子的运动遵守波动规律的表现，亮条纹是光子到达概率大的地方，暗条纹是光子到达概率小的地方，因此光波又叫概率波．

(2)物质波：也叫德布罗意波；任何一个运动的物体都有一种波与之对应，其波长λ=

p

h

；宏观物体也存在波动性，波长很小。

p 为运动物体的动量，h 为普朗克常量. 电子衍射实验说明实物粒子具有波动性

第18章 原子结构

一、原子结构

1．电子的发现：1897年，英国物理学家汤姆生研究阴极射线发现了电子，并提出了原子的枣糕式模型。

2.原子的核式结构

（1）α粒子散射实验的结果

绝大多数α粒子穿过金箔后，基本上仍沿原来的方向前进，但少数α粒子发生了大角度偏转，极少数α粒子的偏转超过了90°，有的甚至被撞了回来，如图所示． （2）卢瑟福的原子核式结构模型

在原子的中心有一个很小的核，叫原子核，原子的所有正电荷和几乎所有质量都集中在原子核里，带负电的电子在核外绕核旋转．

二．光谱

氢原子是最简单的原子，其光谱也最简单。1885年，巴耳末对当时已知的，在可见光区的4条谱线作了分析，发现这些谱线的波长可以用一个公式表示：

)121(

1

22n

R -=λ

n=3，4，5，… 式中R 叫做里德伯常量，这个公式成为巴尔末公式。

三、玻尔理论

1．定态：原子只能处于一系列不连续的能量状态中，在这些能量状态中原子是稳定的，电子虽然绕核运动，但并不向外辐射能量．

2．跃迁：原子从一种定态跃迁到另一种定态时，它辐射或吸收一定频率的光子，光子的能量由这两个定态的能

量差决定，即h ν＝E m －E n .(h 是普朗克常量，h ＝6.63×10－34

J ·s)

3．轨道：原子的不同能量状态跟电子在不同的圆周轨道绕核运动相对应．原子的定态是不连续的，因此电子的可能轨道也是不连续的． 4．氢原子的能级、能级公式 (1)氢原子的能级图(如图所示) (2)氢原子的能级和轨道半径

①氢原子的能级公式：E n ＝1

n

2E 1(n ＝1,2,3，…)，其中E 1为基态能

量，其数值为E 1＝－13.6 eV.

②氢原子的半径公式：r n ＝n 2

r 1(n ＝1,2,3，…)，其中r 1为基态半

径，又称玻尔半径，其数值为r 1＝0.53×10－10

m. 5.对原子跃迁条件的理解

(1)原子从低能级向高能级跃迁，吸收一定能量的光子．只有当一个光子的能量满足h ν＝E 末－E 初时，才能被某一个原子吸收，使原子从低能级E 初向高能级E 末跃迁，而当光子能量h ν大于或小于E 末－E 初时都不能被原子吸收．

(2)原子从高能级向低能级跃迁，以光子的形式向外辐射能量，所辐射的光子能量恰等于发生跃迁时的两能级间的能量差． 6.关于能级跃迁的说明

(1)当光子能量大于或等于13.6 eV 时，也可以被处于基态的氢原子吸收，使氢原子电离；当处于基态的氢原子吸收的光子能量大于13.6 eV ，氢原子电离后，电子具有一定的初动能．

(2)当轨道半径减小时，库仑引力做正功，原子的电势能减小，电子动能增大，原子能量减小．反之，轨道半径增大时，原子电势能增大，电子动能减小，原子能量增大．

(3)一个原子和一群原子的区别：一个氢原子只有一个电子，在某个时刻电子只能在某一个可能的轨道上，

当电子从一个轨道跃迁到另一个轨道上时，可能情况有多种C 2n

＝2

)

1(-n n 但产生的跃迁只有一种．而如果是一