高三物理1.波粒二象性；2.原子结构人教实验版【本讲教育信息】一.教学内容：1.波粒二象性2.原子结构二.重点、难点：1.重点：光电效应及氢原子模型2.难点：爱因斯坦光电效应方程和跃迁规律三.具体内容：基础知识：光电效应的规律：①对于任何一种金属，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，低于这个频率就不能发生光电效应；②光电子的最大初动能与入射光的强度无关，只随着入射光的频率增大而增大；③入射光照到金属上时，光电子的发射几乎是瞬时的，一般不超过10－9秒；④当入射光的频率大于极限频率时，光电流的强度与入射光的强度成正比。光子说对光电效应的解释：光子照射到金属上时，某个电子吸收光子的能量后动能变大，若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。①光子的能量和频率有关，金属的逸出功是一定的，光子的能量必须大于逸出功才能发生光电效应，这就是每一种金属都存在一个极限频率的原因；②光照射到金属上时，电子吸收光子能量不需要积累，吸收能量立刻增大动能，如果光子的能量大于逸出功，则电子就会逸出金属表面成为光电子；③电子吸收光子能量后，从金属表面逸出，其中金属表面电子克服逸出功飞出金属表面后具有最大初动能，根据能量守恒，应是：=hn－W，该方程为爱因斯坦光电效应方程，显然最大初动能和入射光子频率有关，但不是成正比；④光强越大，单位时间内入射光子数越多，因此在单位时间内从金属中逸出的光电子数越多，且成正比；玻尔在上述假设的基础上，利用经典电磁理论和牛顿力学，及计算出了氢的电子的各条可能轨道的半径和电子在各条轨道上运动时的能量（动能和势能）。1.轨道半径公式：rn=n2r1，n=1，2，3，……r1=0.53×10－10m代表第一条（即离核最近）可能轨道的半径。n是正整数，叫做量子数。2.能级公式：En=E1/n2，n=1，2，3……E1=－13.6eV，是电子在第一条轨道上运动时的能量。注：原子的能量为电子的动能和电势能的总和，为负值。【典型例题】[例1]关于光电效应下述说法中正确的是（）A.光电子的最大初动能随着入射光的强度增大而增大B.只要入射光的强度足够强，照射时间足够长，就一定能产生光电效应用心爱心专心C.在光电效应中，饱和光电流的大小与入射光的频率无关D.任何一种金属都有一个极限频率，低于这个频率的光不能发生光电效应答案：D解析：可根据光电效应的四条规律进行分析。光电子的最大初动能是随着入射光的频率的增大而增大，与光强无关，A错；而光电效应产生的条件是入射光的频率大于或等于金属的极限频率，B错；在答案C中，当入射光的频率大于极限频率的前提下，饱和电流与光强成正比，若入射光强度一定时，入射光的光子数便取决于光子的能量了，光强一定时光子的能量越大，则单位时间内的光子数就越少，单位时间内入射光子数少，则打出的光电子数就少，饱和光电流就越小了，所以在光强一定时，入射光的频率越大，则饱和光电流越小，故本题答案D。[例2]氢氖激光器发射的波是波长为6328埃的单色光，试计算这种光的一个光子能量为多少?若该激光器的发光功率18mW，则每秒钟发射多少个光子?解析：光子的能量：E=hν，或E=hc/l，知道光子的波长就可计算每个光子的能量，而每秒钟发出的光的总能量应当为每秒内的光子数与每个光子能量的乘积。根据光子说，E=hc/l=3.14×10－19J=1.96eV，因为发光功率等于光子的总能量与时间的比值，所以单位时间内发射的光子数为：n=Pt/E=5.75×1016个。[例3]某广播电台发射功率为10kW，在空气中波长为187.5m的电磁波，试求：（1）该电台每秒钟从天线发射多少个光子?（2）若发射的光子向四面八方视为均匀的，求在离天线2.5km处，直径为2m的环状天线每秒接收的光子个数及接收功率为多大?解析：本题一是考查能量守恒问题，二是考查光子与光子能量问题，三是几何知识在物理学中的运用。（1）每个光子的能量：E=hn=hc/l=1.06×10－27J，则每秒钟电台发射上述波长的光子数为：N=Pt/E=1031（个/秒）（2）设环状天线每秒接收光子数为n个，以电台发射天线为球心，则半径为R的球面积S=4pR2；而环状天线的面积S′=pr2，所以：n=pr2...
