高中物理光电效应知识点.pdf

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一、光电效应和氢原子光谱
知识点一：光电效应现象


(1)任何一种金属都有一个极限频率，入射光的频率必须大于这
个极限频率才能发生光电效应，低于这个极限频率则不能发生光电效
应．
(2)光电子的最大初动能与入射光的强度无关，其随入射光频率
的增大而增大．
(3)大于极限频率的光照射金属时，光电流强度(反映单位时间内
发射出的光电子数的多少)与入射光强度成正比．
(4)金属受到光照，光电子的发射一般不超过 10－9_s.

2．光子说
爱因斯坦提出：空间传播的光不是连续的，而是一份一份的，每
一份称为一个光子，光子具有的能量与光的频率成正比，即：ε＝hν，
其中 h＝×10－34 J·s.

3．光电效应方程
(1)表达式：hν＝E ＋W 或 E ＝hν－W .

k 0 k 0
(2)物理意义：金属中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 W ，剩下的表现为逸出后电
0
1
子的最大初动能 E ＝ mv2.
k 2
知识点二： α粒子散射实验与核式结构模型

α 粒子散射实验装置(如图 13－2－1 所示) : .


2．实验现象
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 粒子甚至被撞了回来．如
图 13－2－2 所示．

α 粒子散射实验的分析图
3．原子的核式结构模型
在原子中心有一个很小的核，原子全部的正电荷和几乎全部质量
都集中在核里，带负电的电子在核外空间绕核旋转．
知识点三：氢原子光谱和玻尔理论

(1)光谱：用光栅或棱镜可以把光按波长展开，获得光的波长(频
率)和强度分布的记录，即光谱．
(2)光谱分类
有些光谱是一条条的亮线，这样的光谱叫做线状谱．
有的光谱是连在一起的光带，这样的光谱叫做连续谱．
(3)氢原子光谱的实验规律．
1
巴耳末线系是氢原子光谱在可见光区的谱线，其波长公式 ＝
λ
1 1
R( － )(n＝3,4,5，…)，R 是里德伯常量，R＝×107 m－1，n 为量子
22 n2
数． : .
2．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hν＝
E －E .(h 是普朗克常量，h＝×10－34 J·s)
m n
(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．
点拨：易错提醒
n n－1
(1)一群氢原子跃迁发出可能的光谱线数为 N＝C2＝ ，
n 2
一个氢原子跃迁发出可能的光谱线数最多为(n－1)．
(2)由能级图可知，由于电子的轨道半径不同，氢原子的能级不
连续，这种现象叫能量量子化．
考点一：对光电效应的理解

光子照射到金属表面，某个电子吸收光子的能量使其动能变大，
当电子的动能增大到足以克服原子核的引力时，便飞出金属表面成为
光电子．
2．极限频率的实质
光子的能量和频率有关，而金属中电子克服原子核引力需要的能
量是一定的，光子的能量必须大于金属的逸出功才能发生光电效
应．这个能量的最小值等于这种金属对应的逸出功，所以每种金属都
有一定的极限频率．
3．对光电效应瞬时性的理解
光照射到金属上时，电子吸收光子的能量不需要积累，吸收的能
量立即转化为电子的能量，因此电子对光子的吸收十分迅速． : .
4.

图 13－2－4
光电效应方程
电子吸收光子能量后从金属表面逸出，其中只有直接从金属表面
飞出的光电子才具有最大初动能，根据能量守恒定律，E ＝hν－W .
k 0
如图 13－2－4 所示．
5．用光电管研究光电效应
(1)常见电路(如图 13－2－5 所示)

图 13－2－5
(2)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．
(3)常见概念辨析 : .


 强度——决定着每秒钟光源发射的光子数

照射光
频率——决定着每个光子的能量ε＝hν


 每秒钟逸出的光电子数——决定着光电

 流的强度

光电子
1
 
光电子逸出后的最大初动能 mv2
 2 m
规律总结：
(1)光电子也是电子，光子的本质是光，注意两者的区别．
(2)在发生光电效应的过程中，并非所有光电子都具有最大初动
能，只有从金属表面直接发出的光电子初动能才最大．


考点二：氢原子能级和能级跃迁


能级图如图 13－2－6 所示．

图 13－2－6

2．能级图中相关量意义的说明 : .
相关量 意义
能级图中的横线 表示氢原子可能的能量状态——定态
横 线 左 端 的 数 字
表示量子数
“1,2,3…”
横线右端的数字
“－，－…” 表示氢原子的能量
表示相邻的能量差，量子数越大相邻的能量
相邻横线间的距离
差越小，距离越小
表示原子由较高能级向较低能级跃迁，原子
带箭头的竖线
跃迁的条件为 hν＝E －E