第第Uc=hν-WoUc=(hν—hνc)/e圖像Uc—γ如右圖：橫軸交點(diǎn)：金屬的截止頻率，縱軸交點(diǎn)=-W0/e斜率為h/e⑥右上圖為光電流與電壓關(guān)系：可見(jiàn)對(duì)同一光電管（即W0逸出功一樣），入射光頻率不變，遏止電壓不變；入射光頻率越大，遏止電壓越大（圖中，UC1>UC2，是因?yàn)樗{(lán)光頻率大于黃光頻率）⑦由I－U圖象可以得到的信息(1)遏止電壓Uc：圖線與橫軸的交點(diǎn)的絕對(duì)值.(2)飽和光電流Im：電流的最大值.(3)最大初動(dòng)能：Ekm＝eUc.3．光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果：**（1）在入射光的強(qiáng)度與頻率不變的情況下，I－U的實(shí)驗(yàn)曲線如下圖所示．曲線表明，當(dāng)加速電壓U增加到一定值時(shí)，光電流達(dá)到飽和值Im。這是因?yàn)閱挝粫r(shí)間內(nèi)從陰極K射出的光電子全部到達(dá)陽(yáng)極A。若單位時(shí)間內(nèi)從陰極K上逸出的光電子數(shù)目為n，則飽和電流Im＝ne，式中e為電子電荷量；當(dāng)電壓U減小到零，并開始反向時(shí)，光電流并沒(méi)有降為零，這就表明從陰極K逸出的光電子具有初動(dòng)能，盡管有電場(chǎng)阻礙它運(yùn)動(dòng)，仍有部分光電子到達(dá)陽(yáng)極A，形成微弱的光電流，但是當(dāng)反向電壓等于Uc時(shí)，就能阻止所有的光電子飛向陽(yáng)極A，使光電流降為零，這個(gè)電壓叫遏止電壓，它使具有最大初速度的電子也不能到達(dá)陽(yáng)極A。我們就能根據(jù)遏止電壓Uc來(lái)確定電子的最大速度vm和最大動(dòng)能，即eq\f(1,2)mvm2=eUc（動(dòng)能定理）（2）在用相同頻率不同強(qiáng)度的光去照射陰極K時(shí)，得到的I－U曲線如圖所示。它顯示出對(duì)于不同強(qiáng)度的光，Uc是相同的。這說(shuō)明同頻率、不同強(qiáng)度的光所產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能是相同的（光電子的最大初動(dòng)能與入射光的強(qiáng)度無(wú)關(guān)）。（3）用不同頻率的光去照射陰極K時(shí)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果是：頻率越高，從陰極射出光電子的最大初動(dòng)能越大，Uc越大（遏止電壓越大），如圖所示，頻率低于νc的光，不論強(qiáng)度多大，都不能產(chǎn)生光電子，因此νc稱為截止頻率。對(duì)于不同的材料，截止頻率不同。實(shí)驗(yàn)結(jié)果三幅圖：W0為電子逸出金屬表面所需做的功，稱為逸出功，Ek為光電子的最大初動(dòng)能。四、康普頓效應(yīng)1．光的散射：光在介質(zhì)中與物質(zhì)微粒相互作用，因而傳播方向發(fā)生改變，這種現(xiàn)象叫做光的散射。2．康普頓效應(yīng)：美國(guó)物理學(xué)家康普頓在研究石墨對(duì)X射線的散射時(shí)，發(fā)現(xiàn)在散射的X射線中，除了與入射波長(zhǎng)λ0相同的成分外，還有波長(zhǎng)大于λ0的成分，這個(gè)現(xiàn)象稱為康普頓效應(yīng)。波長(zhǎng)的改變量與散射角有關(guān)，而與入射線波長(zhǎng)和散射物質(zhì)都無(wú)關(guān)。只有當(dāng)入射波長(zhǎng)λ0與λc可比擬時(shí)，康普頓效應(yīng)才顯著，因此要用X射線才能觀察到康普頓散射，用可見(jiàn)光觀察不到康普頓散射。3．光子理論對(duì)康普頓效應(yīng)的解釋：若光子和外層電子相碰撞，光子有一部分能量傳給電子，散射光子的能量減少，于是散射光的波長(zhǎng)大于入射光的波長(zhǎng)?；蚬庾拥膭?dòng)量p=mc。當(dāng)入射光子與晶體中的電子碰撞時(shí)，要把一部分動(dòng)量轉(zhuǎn)移給電子，因此有些光子散射后波長(zhǎng)變長(zhǎng)。4．康普頓散射實(shí)驗(yàn)的意義康普頓效應(yīng)表明：光子除了具有能量之外還具有動(dòng)量，深入揭示了光的粒子性的一面，有力地支持了愛(ài)因斯坦“光量子”假設(shè)；5、光電效應(yīng)與康普頓效應(yīng)的對(duì)比①光電效應(yīng)與康普頓效應(yīng)都說(shuō)明了光具有粒子性。②波長(zhǎng)較短的X射線或γ射線產(chǎn)生康普頓效應(yīng)，波長(zhǎng)較長(zhǎng)的可見(jiàn)光或紫外光產(chǎn)生光電效應(yīng)。6．光子的能量和動(dòng)量：因?yàn)镋=mc2，E=hγ，，。7、光的波粒二象性物質(zhì)波德布羅意提出，任何一個(gè)運(yùn)動(dòng)的物體都有一種波與之對(duì)應(yīng)，宏觀物體也存在波動(dòng)性，波長(zhǎng)很小。這種波叫物質(zhì)波，也叫德布羅意波。其波長(zhǎng)λ=h/p；，P=mv(實(shí)物粒子質(zhì)量*速度)例：動(dòng)能相同的電子和質(zhì)子，各自對(duì)應(yīng)的德布羅意波長(zhǎng)不相等；電子波長(zhǎng)大。電子束穿過(guò)鋁箔后的衍射圖樣證實(shí)了電子（或粒子）具有波動(dòng)性。（實(shí)驗(yàn)中電子流波長(zhǎng)比原子尺寸大，才能明顯衍射）。入射光或入射實(shí)物粒子流波長(zhǎng)越?。úㄩL(zhǎng)比障礙物尺寸?。?，顯微鏡的分辨本領(lǐng)越高，因?yàn)檠苌洮F(xiàn)象不明顯。物質(zhì)波、電磁波、光波均是概率波第五章原子核一、原子核式結(jié)構(gòu)模型1、電子的發(fā)現(xiàn)1897年英國(guó)物理學(xué)家湯姆生，對(duì)陰極射線進(jìn)行了一系列研究，從而發(fā)現(xiàn)了電子。2、粒子散射實(shí)驗(yàn)和原子核結(jié)構(gòu)模型⑴粒子散射實(shí)驗(yàn)：1909年，盧瑟福及助手蓋革和馬斯頓完成的.①裝置：如右圖。②現(xiàn)象：a.絕大多數(shù)粒子穿過(guò)金箔后，仍沿原來(lái)方向運(yùn)動(dòng)，不發(fā)生偏轉(zhuǎn)。b.有少數(shù)粒子發(fā)生較大角度的偏轉(zhuǎn)c.有極少數(shù)粒子的偏轉(zhuǎn)角超過(guò)了90°，有的幾乎達(dá)到180°，即被反向彈回。核式結(jié)構(gòu)模型內(nèi)容：在原子的中心有一個(gè)很小的核，叫做原子核，原子的全部正電荷和幾全部質(zhì)量都集中在原子核里，帶負(fù)電的電子在核外空間里繞著核旋轉(zhuǎn)。α粒子散射實(shí)驗(yàn)的用途三個(gè)：發(fā)現(xiàn)原子核式結(jié)構(gòu)模型；原子核帶電量（正電荷數(shù)）；估計(jì)原子核半徑（數(shù)量級(jí)為10-15m）。3、光譜 各種原子的發(fā)射光譜都是線狀譜，說(shuō)明原子只發(fā)出幾種特定頻率的光。我們可以利用線狀譜、吸收光譜中的特征譜線來(lái)鑒別物質(zhì)，進(jìn)行光譜分析，確定這是何種元素。太陽(yáng)光譜是吸收光譜，從太陽(yáng)光譜中的暗線可知太陽(yáng)大氣層中含有什么元素。④氫原子光譜氫原子是最簡(jiǎn)單的原子，其光譜也最簡(jiǎn)單。1885年，巴耳末對(duì)當(dāng)時(shí)已知的，在可見(jiàn)光區(qū)的14條譜線作了分析，發(fā)現(xiàn)這些譜線的波長(zhǎng)可以用一個(gè)公式表示：n=3，4，5，…式中R叫做里德伯常量，這個(gè)公式成為巴爾末公式。二、原子的能級(jí)玻爾理論軌道量子化：原子只能處于一系列不連續(xù)的能量狀態(tài)中，在這些狀態(tài)中原子是穩(wěn)定的，電子雖然繞核運(yùn)動(dòng)，但并不向外輻射能量。原子核外電子在離核最近的軌道上運(yùn)動(dòng)，這種定態(tài)叫做基態(tài)，n=1，原子能量最低。n=2處于第一激發(fā)態(tài)，n=3處于第二激發(fā)態(tài)；n=∞,處于電離態(tài)，電子脫離原子核束縛③能級(jí)量子化：電子沿不同的軌道繞核運(yùn)動(dòng)時(shí)，原子的定態(tài)是不連續(xù)的，因此能級(jí)也是不連續(xù)的。原子總能量（能級(jí)）=電子的動(dòng)能+原子核及電子共同具有的電勢(shì)能。當(dāng)電子吸收一個(gè)光子后，n變大，電子離原子核變遠(yuǎn)，軌道半徑變大，電勢(shì)能增大，動(dòng)能變小，總能量變大。電子向高能級(jí)躍遷時(shí)，半徑變大，庫(kù)侖力做負(fù)功，電勢(shì)能Ep增加,動(dòng)能減小，電子向高能級(jí)躍遷需要吸收光子，所以原子能量變大從高能級(jí)向低能級(jí)躍遷時(shí)只能放出（輻射）光子，且光子能量hν=E高-E低一群氫原子處于量子數(shù)為n的激發(fā)態(tài)時(shí)，能輻射出的光譜線條數(shù)為N=n(n-1)/2。這些就是原子光譜的特征譜線。要會(huì)畫躍遷圖，并會(huì)計(jì)算這些光子能量。一個(gè)氫原子處于量子數(shù)為n的激發(fā)態(tài)時(shí)，最多能輻射出n-1條譜線。原子從低能級(jí)向高能級(jí)躍遷時(shí)可能是光照，也可能是由于實(shí)物粒子碰撞。光照情況下：若原子不能被電離，則只能吸收滿足能級(jí)差的光子。hν=E高-E低。若原子能被電離，則可吸收大于等于電離能的所有光子。一個(gè)電子俘獲一個(gè)光子，用掉電離能，剩下的能量是自由電子的動(dòng)能。電離能W：使某一定態(tài)的電子逃到n=∞所需要吸收的能量。W=E∞-En=0-En=-En（2）實(shí)物粒子撞擊時(shí)，只要實(shí)物粒子的動(dòng)能大于等于能級(jí)差均可。rn=n2r1,En=E1/n2(n=1,2,3)E1=-13.6eV根據(jù)En=-13.6/n2,n變大，En變大三、原子核的組成Ⅰ原子核天然放射現(xiàn)象（1）貝可勒爾發(fā)現(xiàn)天然放射現(xiàn)象，揭示原子核有復(fù)雜結(jié)構(gòu)，原子核可以再分。原⑵放射線的成份和性質(zhì)：用電場(chǎng)和磁場(chǎng)來(lái)研究放射性元素射出的射線，在電場(chǎng)中軌跡，如：圖1射線種類射線組成性質(zhì)電離作用貫穿能力射線氦核組成的粒子流很強(qiáng)很弱射線高速電子流較強(qiáng)較強(qiáng)射線高頻光子很弱很強(qiáng)射線來(lái)源實(shí)質(zhì)：α射線衰變時(shí)，反應(yīng)物原子核內(nèi)2個(gè)質(zhì)子和2個(gè)中子十分緊密結(jié)合在一起，拋射出來(lái)；β射線衰變時(shí)，反應(yīng)物原子核內(nèi)一個(gè)中子變成質(zhì)子和電子，電子發(fā)射出來(lái)γ射線實(shí)質(zhì)是當(dāng)放射性物質(zhì)發(fā)生衰變和β衰變時(shí)，產(chǎn)生的新原子核（生成物）處于高能級(jí)（激發(fā)態(tài)），在向低能級(jí)躍遷的過(guò)程中放出的。γ射線伴隨著衰變和β衰變同時(shí)發(fā)生四、原子核的衰變半衰期 ⑴衰變：原子核由于放出某種粒子而轉(zhuǎn)變成新核的變化稱為衰變?cè)谠雍说乃プ冞^(guò)程中，電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)守恒 衰變類型衰變方程衰變規(guī)律衰變新核衰變新核⑵半衰期：①放射性元素的原子核有半數(shù)發(fā)生衰變需要的時(shí)間.半衰期是由核內(nèi)部本身的因素決定，與原子所處的物理狀態(tài)（如壓力溫度）或化學(xué)狀態(tài)（如單質(zhì)形式還是化合物形式）無(wú)關(guān)。②五、放射性的應(yīng)用與防護(hù)放射性同位素放射性同位素：有些同位素具有放射性，叫做放射性同位素同位素：具有相同的質(zhì)子和不同中子數(shù)的原子互稱同位素，放射性同位素：具有放射性的同位素叫放射性同位素。 正電子的發(fā)現(xiàn)：用粒子轟擊鋁時(shí)，發(fā)生核反應(yīng)。1934年，約里奧—居里夫婦發(fā)現(xiàn)經(jīng)過(guò)α粒子轟擊的鋁片中含有放射性磷，即：放射性同位素的應(yīng)用生活中用的射線來(lái)源幾乎都源自產(chǎn)生的射線，因?yàn)榘胨テ诙?，核廢料干凈，便于處理。應(yīng)用：工業(yè)上射線測(cè)厚儀、農(nóng)業(yè)上培優(yōu)保鮮、醫(yī)學(xué)上放射治療、農(nóng)業(yè)醫(yī)學(xué)上示蹤原子六、核反應(yīng)方程②③.熟記一些粒子的符號(hào)α粒子（）、質(zhì)子（）、中子（）、電子（）、氘核（）、氚核（）在大于0.8×10－15m時(shí)表現(xiàn)為吸引力，超過(guò)1.5×10－15m時(shí)，核力急劇下降幾乎消失；而在距離小于0.8×10－15m時(shí)，核力表現(xiàn)為斥力．只有相鄰的核子間才有核力。具有飽和性。自然界中較輕的原子核中，質(zhì)子數(shù)與中子數(shù)大致相等，但較重的原子核中，中子數(shù)大于質(zhì)子數(shù)，越重的原子核，兩者相差越多。自由核子結(jié)合為原子核時(shí)釋放的能量或原子核分解為自由核子時(shí)需吸收的最小的能量,稱為結(jié)合能，亦稱核能。結(jié)合能△E=△mC2(質(zhì)量虧損=自由核子的質(zhì)量之和-原子核的質(zhì)量)1uC2==931.5MeV/核子數(shù)例：已知質(zhì)子、中子、He的質(zhì)量分別為mP、mn、m3，則當(dāng)2個(gè)質(zhì)子2個(gè)中子結(jié)合成He，釋放能量，氦核的結(jié)合能為（2mp+2mn-m3）C2,氦核的比結(jié)合能為（2m1+2m2-m3）C2/4特別說(shuō)明：原子核發(fā)生衰變的過(guò)程比結(jié)合能不一定增大，比如發(fā)生β衰變，原子的核子數(shù)并沒(méi)有變化，所以比結(jié)合能也沒(méi)有增大。七、重核裂變核聚變Ⅰ 釋放核能的途徑——裂變和聚變 ⑴裂變反應(yīng)： ①裂變：重核在一定條件下轉(zhuǎn)變成兩個(gè)中等質(zhì)量的核的反應(yīng)，叫做原子核的裂變反應(yīng)。 例如： ②鏈?zhǔn)椒磻?yīng)：在裂變反應(yīng)用產(chǎn)生的中子，再被其他鈾核浮獲使反應(yīng)繼續(xù)下