高中 物理 必修第三册 第四章 原子结构和波粒二象性《章末整合提升)》教学设计.docx

eq\a\vs4\al(章末整合提升)

素养1光电效应规律和光电效应方程

有关光电效应的问题主要有两个方面：一是关于光电效应现象的判断，二是运用光电效应方程进行计算，求解光电效应问题的关键在于掌握光电效应规律，明确各概念之间的决定关系，准确把握它们的内在联系。

1．两个决定关系

照射光eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(强度→决定光电流的强弱→每秒钟发射的光电子数,频率→每个光子的能量ε＝hν→光电子的最大初,动能\f(1,2)mev2))

2．“光电子的动能”可以是介于0～Ek的任意值，只有从金属表面逸出的光电子才具有最大初动能，且随入射光频率的增大而增大。

3．光电效应是由单个光子和单个电子之间的相互作用产生的，金属中的某个电子只能吸收一个光子的能量，只有当电子吸收的能量足够克服原子核的引力而逸出时，才能产生光电效应。

4．入射光强度指的是单位时间内入射到金属表面单位面积上的光子的总能量，在入射光频率ν不变时，光强正比于单位时间内照到金属表面单位面积上的光子数，但若入射光频率不同，即使光强相同，单位时间内照到金属表面单位面积上的光子数也不相同，因而从金属表面逸出的光电子数也不相同(形成的光电流也不相同)。

【例1】图为通过某光电管的光电流与两极间电压的关系，当用光子能量为4.5eV的蓝光照射光电管的阴极K时，对应图线与横轴的交点U1＝－2.37V。(普朗克常量h＝6.63×10－34J·s，电子电荷量e＝1.6×10－19C)(以下计算结果保留2位有效数字)

(1)求出阴极K发生光电效应的极限频率。

(2)当用光子能量为7.0eV的紫外线持续照射光电管的阴极K时，测得饱和电流为0.32μA，求阴极K单位时间发射的光电子数。

[解析](1)由图中信息得eU1＝Ek

又根据光电效应方程Ek＝hν－W0＝E1－hν0

联立得ν0＝5.1×1014Hz。

(2)根据I＝eq\f(q,t)，n＝eq\f(q,e)

得n＝2.0×1012个。

[答案](1)5.1×1014Hz(2)2.0×1012个

素养2玻尔理论和能级跃迁

1．基本内容

(1)原子的能量是量子化的。

(2)电子的轨道是量子化的。

(3)能级跃迁时辐射或吸收光子的能量hν＝En－Em(mn)。

2．考查内容

(1)原子跃迁：电势能与动能的变化情况。

n增大时，电子的动能减小而电势能增加，总能量增加，反之电子的动能增加而电势能减少，总能量减少。

(2)氢原子光谱的说明。

(3)氢原子的能级结构、能级公式。

(4)氢原子能级图的应用。

(5)氢原子的辐射和吸收理论。

【例2】(多选)如图所示的是氢原子H和氦离子He＋的能级图，由于Z2因子的影响，He＋的每个能级与相同量子数n的H的能级存在一定的关系。已知可见光光子的能量范围约为1.62～3.11eV。下列说法正确的是()

A．量子数n越大，能量越低，原子越稳定

B．将氢原子H和氦离子He＋处于基态的电子电离所需的能量相等

C．一群处于n＝4的氢原子H能辐射出2种不同频率的可见光，一群处于n＝4的氦离子He＋只能辐射出1种频率的可见光

D．将氢原子H从n＝4直接跃迁到n＝1过程中辐射的光去照射处于第一激发态的氦离子He＋，氦离子He＋最多能辐射出28种不同频率的光子

[解析]量子数n越小，能量越低，原子越稳定，A错误；将氢原子H和氦离子He＋处于基态的电子电离所需的能量不相等，分别为13.6eV和54.4eV，B错误；一群处于n＝4的氢原子H能辐射出的光子共6种，其中4→2的能量为2.55eV、3→2的能量为1.9eV，这两种处于可见光能量范围内，一群处于n＝4的氦离子He＋辐射出的光子也有6种，只有4→3的能量为2.64eV，处于可见光能量范围内，C正确；氢原子H从n＝4直接跃迁到n＝1过程中辐射的光子能量为12.75eV，去照射处于第一激发态的氦离子He＋，会跃迁至能量为0.85eV的第8能级，故氦离子He＋最多能辐射出不同频率的光子为Ceq\o\al(2,8)＝28，D正确。

[答案]CD