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章末核心素养提升
一、光电效应规律及其应用
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.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。
2.光电效应是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。
例1 用如图甲所示的装置研究光电效应现象。闭合开关S，用频率为ν的光照射光电管时发生了光电效应。图乙是该光电管发生光电效应时，光电子的最大初动能Ek与入射光频率ν的关系图像，图线与横轴的交点坐标为（a，0），与纵轴的交点坐标为（0，－b）。下列说法正确的是（　　）
A.普朗克常量为h＝
B.断开开关S后，电流表G的示数不为零
C.仅增强入射光，光电子的最大初动能将增大
D.仅增强入射光，电流表G的示数保持不变
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光电效应规律中的两条线索、两个关系
（1）两条线索
（2）两个关系
入射光越强→光子数目越多→发射光电子越多→饱和电流越大；
光子频率越高→光子能量越大→产生光电子的最大初动能越大。　　　　
二、原子的核式结构模型
三个原子模型的对比
实验基础 原子结构 成功和局限
“枣糕模型” 电子的发现 原子是一个球体，正电荷均匀分布在球内，电子镶嵌其中 可解释一些实验现象，但无法说明α粒子散射实验
核式结构模型 卢瑟福的α粒子散射实验 原子的中心有一个很小的核，全部正电荷和几乎全部质量集中在核里，电子在核外面运动 成功解释了α粒子散射实验，无法解释原子的稳定性及原子光谱的分立特征
玻尔的原子模型 氢原子光谱的研究 在核式结构模型基础上，引入能级观念 成功解释了氢原子光谱及原子的稳定性，不能解释较复杂原子的光谱现象
例2 下列关于原子结构模型的说法正确的是（　　）
A.汤姆孙发现了电子，并提出了原子结构的“西瓜模型”
B.卢瑟福的α粒子散射实验表明原子内部存在带负电的电子
C.卢瑟福核式结构模型可以很好地解释原子的稳定性
D.玻尔原子模型能很好地解释所有原子光谱的实验规律
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三、原子跃迁的条件
原子跃迁的条件是hν＝En－Em（n>m）。基态氢原子的电离能为13.6 eV，只要能量大于或等于13.6 eV的光子都能被基态的氢原子吸收而发生电离，只不过入射光子的能量越大，原子电离后产生的自由电子的动能越大。至于实物粒子和原子碰撞的情况，由于实物粒子的动能可全部或部分地被原子吸收，所以只要入射粒子的动能大于或等于原子某两定态能量之差，就可以使原子受激发而向较高能级跃迁。
例3 （多选）已知氢原子能级图如图所示，一个自由电子的总能量为13 eV，与处于基态的氢原子发生碰撞（不计氢原子的动量变化），则电子可能剩余的能量是（　　）
A.10.2 eV B.2.8 Ev C.0.91 eV D.12.75 eV
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例4 （2023·辽宁卷，6）原子处于磁场中，某些能级会发生劈裂，某种原子能级劈裂前后的部分能级图如图所示，相应能级跃迁放出的光子分别设为①②③④。若用①照射某金属表面时能发生光电效应，且逸出光电子的最大初动能为Ek，则（　　）
A.①和③的能量相等
B.②的频率大于④的频率
C.用②照射该金属一定能发生光电效应
D.用④照射该金属逸出光电子的最大初动能小于Ek
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章末核心素养提升
知识网络构建
hν　截止频率　线性　光强　hν－W0　hν　　动量　En－Em　　　波粒二象性
核心素养提升
例1 B　[由Ek＝hν－W0，可知图线的斜率为普朗克常量，即h＝，故选项A错误；断开开关S后，光电子匀速运动到阳极，所以电流表G的示数不为零，故选项B正确；只有增大入射光的频率，才能增大光电子的最大初动能，光电子的最大初动能与入射光的强弱无关，故选项C错误；仅增强入射光，单位时间内发出的光电子数增多，电流表G的示数增大，故选项D错误。]
例2 A　[汤姆孙通过对阴极射线的研究发现了原子内部存在带负电的电子，并提出原子结构的“西瓜模型”(也叫“枣糕模型”)，卢瑟福的α粒子散射实验否定了汤姆孙的原子结构的“西瓜模型”，但不能解释原子的稳定性，故A正确，B、C错误；玻尔原子模型能很好地解释原子的稳定性和氢原子光谱的实验规律，但并不能解释所有原子光谱的实验规律，故D错误。]
例3 BC　[因为E2－E1＝10.2 eV<13 eV，E3－E1＝12.09 eV<13 eV，E4－E1＝12.75 eV<13 eV，E5－E1＝13.06 eV>13 eV，所以处于基态的氢原子可能跃迁到n＝2、3、4能级，而电子所剩余的能量分别为2.8 eV、0.91 eV、0.25 eV，故选项B、C正确，选项A、D错误。]
例4 A　[由题图可知跃迁时放出的光子①和③均由同一高能级跃迁到同一低能级，又释放的能量等于两能级的能量差，所以①和③的能量相等，A正确；由题图可知②的能量比④的能量小，则由公式E＝hν可知②的频率小于④的频率，B错误；用①照射某金属表面时能发生光电效应现象，但由于②的能量小于①，所以用②照射该金属时不一定能发生光电效应，C错误；用①照射某金属时逸出光电子的最大初动能为Ek，由于④的能量大于①，则由Ek＝hν－W0可知，用④照射该金属逸出光电子的最大初动能一定大于Ek，D错误。](共18张PPT)
章末核心素养提升(知识网络构建＋核心素养提升)
第四章　原子结构和波粒二象性
目 录
CONTENTS
知识网络构建
01
核心素养提升
02
知识网络构建
1
hν
截止频率
线性
光强
hν－W0
hν
动量
En－Em
波粒二象性
核心素养提升
2
一、光电效应规律及其应用
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.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。
2.光电效应是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。
B
例1 用如图甲所示的装置研究光电效应现象。闭合开关S，用频率为ν的光照射光电管时发生了光电效应。图乙是该光电管发生光电效应时，光电子的最大初动能Ek与入射光频率ν的关系图像，图线与横轴的交点坐标为(a，0)，与纵轴的交点坐标为(0，－b)。下列说法正确的是(　　)
光电效应规律中的两条线索、两个关系
(1)两条线索
(2)两个关系
入射光越强→光子数目越多→发射光电子越多→饱和电流越大；
光子频率越高→光子能量越大→产生光电子的最大初动能越大。　　　　
二、原子的核式结构模型
三个原子模型的对比
实验基础 原子结构 成功和局限
“枣糕模型” 电子的发现 原子是一个球体，正电荷均匀分布在球内，电子镶嵌其中 可解释一些实验现象，但无法说明α粒子散射实验
核式结构模型 卢瑟福的α粒子散射实验 原子的中心有一个很小的核，全部正电荷和几乎全部质量集中在核里，电子在核外面运动 成功解释了α粒子散射实验，无法解释原子的稳定性及原子光谱的分立特征
玻尔的原子模型 氢原子光谱的研究 在核式结构模型基础上，引入能级观念 成功解释了氢原子光谱及原子的稳定性，不能解释较复杂原子的光谱现象
A
例2 下列关于原子结构模型的说法正确的是(　　)
A.汤姆孙发现了电子，并提出了原子结构的“西瓜模型”
B.卢瑟福的α粒子散射实验表明原子内部存在带负电的电子
C.卢瑟福核式结构模型可以很好地解释原子的稳定性
D.玻尔原子模型能很好地解释所有原子光谱的实验规律
解析　汤姆孙通过对阴极射线的研究发现了原子内部存在带负电的电子，并提出原子结构的“西瓜模型”(也叫“枣糕模型”)，卢瑟福的α粒子散射实验否定了汤姆孙的原子结构的“西瓜模型”，但不能解释原子的稳定性，故A正确，B、C错误；玻尔原子模型能很好地解释原子的稳定性和氢原子光谱的实验规律，但并不能解释所有原子光谱的实验规律，故D错误。
三、原子跃迁的条件
原子跃迁的条件是hν＝En－Em(n>m)。基态氢原子的电离能为13.6 eV，只要能量大于或等于13.6 eV的光子都能被基态的氢原子吸收而发生电离，只不过入射光子的能量越大，原子电离后产生的自由电子的动能越大。至于实物粒子和原子碰撞的情况，由于实物粒子的动能可全部或部分地被原子吸收，所以只要入射粒子的动能大于或等于原子某两定态能量之差，就可以使原子受激发而向较高能级跃迁。
BC
例3 (多选)已知氢原子能级图如图所示，一个自由电子的总能量为13 eV，与处于基态的氢原子发生碰撞(不计氢原子的动量变化)，则电子可能剩余的能量是(　　)
A.10.2 eV B.2.8 eV C.0.91 eV D.12.75 eV
解析　因为E2－E1＝10.2 eV<13 eV，E3－E1＝12.09 eV<
13 eV，E4－E1＝12.75 eV<13 eV，E5－E1＝13.06 eV>13 eV，所以处于基态的氢原子可能跃迁到n＝2、3、4能级，而电子所剩余的能量分别为2.8 eV、0.91 eV、0.25 eV，故选项B、C正确，选项A、D错误。
A
例4 (2023·辽宁卷，6)原子处于磁场中，某些能级会发生劈裂，某种原子能级劈裂前后的部分能级图如图所示，相应能级跃迁放出的光子分别设为①②③④。若用①照射某金属表面时能发生光电效应，且逸出光电子的最大初动能为Ek，则(　　)
A.①和③的能量相等
B.②的频率大于④的频率
C.用②照射该金属一定能发生光电效应
D.用④照射该金属逸出光电子的最大初动能小于Ek
解析　由题图可知跃迁时放出的光子①和③均由同一高能级跃迁到同一低能级，又释放的能量等于两能级的能量差，所以①和③的能量相等，A正确；由题图可知②的能量比④的能量小，则由公式E＝hν可知②的频率小于④的频率，B错误；用①照射某金属表面时能发生光电效应现象，但由于②的能量小于①，所以用②照射该金属时不一定能发生光电效应，C错误；用①照射某金属时逸出光电子的最大初动能为Ek，由于④的能量大于①，则由Ek＝hν－W0可知，用④照射该金属逸出光电子的最大初动能一定大于Ek，D错误。

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