波粒二象性、原子結(jié)構(gòu)、氫原子光譜江蘇高考總復(fù)習(xí)物理

1、一、普朗克的能量子假說1．能量子 (1)定義：振動著的帶電微粒的能量只能是某一最小能 量值ε的整數(shù)倍，當(dāng)帶電微粒輻射或吸收能量時(shí)，也 是以這個(gè)最小能量值為單位一份一份地輻射或吸收的， 這個(gè)不可再分的最小能量值ε叫做能量子． (2)關(guān)系式：ε＝hν，ν是電磁波的頻率；h是普朗克常 量，h＝6.626×10－34 J·s

2、.,2．能量量子化：普朗克的假設(shè)認(rèn)為微觀粒子的能量是量子 化的，或說微觀粒子的能量是分立的．,二、黑體與黑體輻射1．熱輻射：一切物體都在輻射電磁波，這種輻射與物體的 溫度有關(guān)，因此叫熱輻射．2．黑體：能夠完全吸收入射的各種波長的電磁波而不發(fā)生 反射的物體叫黑體．3．黑體輻射 (1)黑體輻射電磁波的強(qiáng)度按波長的分布只與黑體的溫度 有關(guān)．,(2)如圖15－1－1所示

3、，隨溫度的升高，各種波長的電磁波的輻射強(qiáng)度都有增加；輻射強(qiáng)度的極大值向波長較短的方向移動．,三、光電效應(yīng)1．光電效應(yīng)：照射到金屬表面的光，能使金屬中的電子 從表面逸出的現(xiàn)象．2．光電效應(yīng)方程 (1)表達(dá)式：hν＝Ek＋W0或Ek＝hν－W0. (2)物理意義：金屬中的電子吸收一個(gè)光子獲得的能量 是hν，這些能量的一部分用來克服金屬的逸出功W0， 剩下的表現(xiàn)

4、為逸出后電子的最大初動能Ek＝,3．對光電效應(yīng)規(guī)律的解釋,(1)照射光的頻率決定著是否發(fā)生光電效應(yīng)及光電子的初動能．(2)光電子是金屬表面受光照射逸出的電子，與光子不同．,五、光的波粒二象性1．光的本性：光既具有波動性，又具有粒子性，即光 具有波粒二象性．2．光子的能量和動量 (1)光子能量ε＝hν,(2)光子動量：p＝能量ε和動量p是描述物質(zhì)的粒子性的重要物理量；波長λ和頻率ν是描述物質(zhì)的波動

5、性的典型物理量．因此ε＝hν和p＝ 揭示了光的波動性和粒子性之間的密切關(guān)系．而普朗克常量h起到了粒子性與波動性之間的橋梁作用．,3．德布羅意波(物質(zhì)波) (1)德布羅意假說：實(shí)物粒子也具有波動性． (2)德布羅意波：任何一個(gè)運(yùn)動的粒子，都與一個(gè)對應(yīng) 的波相聯(lián)系，這種與實(shí)物粒子相聯(lián)系的波稱為德布羅 意波，也叫做物質(zhì)波． (3)物質(zhì)波的波長和頻率：λ＝

6、 ν＝,(4)物質(zhì)波的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證1927年戴維孫和湯姆孫分別利用晶體做了電子束衍射的實(shí)驗(yàn)，得到了電子的衍射圖樣，證實(shí)了電子的波動性．,六、概率波1．光波是一種概率波 光的波動性不是光子之間相互作用的結(jié)果，而是光子自 身固有的性質(zhì)，光子在空間出現(xiàn)的概率可以通過波動的 規(guī)律確定，所以，光波是一種概率波．,2．物質(zhì)波也是概率波 對于電子和其他微觀粒子，單個(gè)粒子

7、的位置是不確定 的，但在某點(diǎn)出現(xiàn)的概率的大小可以由波動的規(guī)律確 定．而且，對于大量粒子，這種概率分布導(dǎo)致確定的 宏觀結(jié)果，所以物質(zhì)波也是概率波．,七、不確定性關(guān)系1．微觀粒子運(yùn)動的基本特征 不再遵守牛頓運(yùn)動定律，不可能同時(shí)準(zhǔn)確地知道粒 子的位置和動量，不可能用“軌跡”來描述粒子的運(yùn) 動，微觀粒子的運(yùn)動狀態(tài)只能通過概率做統(tǒng)計(jì)性的 描述．,2

8、．不確定性關(guān)系 以Δx表示粒子位置的不確定量，以Δp表示粒子在x方向上 的動量的不確定量，那么ΔxΔp≥ 式中h是普朗克常 量．這就是著名的不確定關(guān)系．,八、原子結(jié)構(gòu)1．電子的發(fā)現(xiàn)：1897年，英國物理學(xué)家湯姆孫發(fā)現(xiàn)了電 子，明確電子是原子的組成部分，揭開了研究原子結(jié) 構(gòu)的序幕．2．原子的核式結(jié)構(gòu)模型 在原子中心有一個(gè)很小的核叫原子核

9、，原子全部的正 電荷和幾乎全部質(zhì)量都集中在原子核上，帶負(fù)電的電 子在核外空間繞核高速旋轉(zhuǎn)．,九、氫原子光譜1．光譜分析：每種原子都有自己的特征譜線，利用它 來鑒別物質(zhì)和確定物質(zhì)的組成成分的方法叫光譜分析．2．氫原子光譜的實(shí)驗(yàn)規(guī)律 巴耳末系是氫光譜在可見光區(qū)的譜線，其波長公式 (n＝3,4,5

10、…，R是里德伯常量，R＝ 1.10×107m－1)．,十、玻爾理論1．定態(tài)：原子只能處于一系列不連續(xù)的能量狀態(tài)中，在這 些能量狀態(tài)中原子是穩(wěn)定的，電子雖然繞核運(yùn)動，但并 不向外輻射能量．2．躍遷：原子從一種定態(tài)躍遷到另一種定態(tài)時(shí)，它輻射或 吸收一定頻率的光子，光子的能量由這兩個(gè)定態(tài)的能量 差決定，即hν＝Em－En.(h是普朗克常量，h＝

11、6.63×10－34J·s),3．軌道：原子的不同能量狀態(tài)跟電子在不同的圓周軌道 繞核運(yùn)動相對應(yīng)．原子的定態(tài)是不連續(xù)的，因此電子 的可能軌道也是不連續(xù)的．,十一、氫原子的能級、能級公式1．氫原子的能級和軌道半徑 (1)氫原子的能級公式：En＝ (n＝1,2,3，…)， 其中E1為基態(tài)能量，E1＝－13.6 eV. (2)

12、氫原子的半徑公式：rn＝n2r1(n＝1,2,3，…)，其中 r1為基態(tài)半徑，又稱玻爾半徑，r1＝0.53×10－10 m.,2．氫原子的能級圖：如圖15－1－2所示．,(1)能級圖中的橫線表示氫原子可能的能量狀態(tài)——定態(tài)．(2)橫線左端的數(shù)字“1,2,3，…”表示量子數(shù)，右端的數(shù)字“ －13.6，－3.4 …”表示氫原子的能級．(3)相鄰橫線間的距離，表示相鄰的能級差，量子數(shù)越大，相鄰的能級差越?。?4)帶

13、箭頭的豎線表示原子由較高能級向較低能級躍遷，原子躍遷條件為：hν＝Em－En.,(1)原子躍遷條件hν＝Em－En只適用于光子和原子作用而使原子在各定態(tài)之間躍遷的情況．對于光子和原子作用而使原子電離時(shí)，只要入射光的能量E≥13.6 eV，原子就能吸收．對于實(shí)物粒子與原子作用使原子激發(fā)時(shí)，實(shí)物粒子的能量大于或等于能級差即可．(2)原子躍遷發(fā)出的光譜線條數(shù)N＝Cn2＝ 是一群氫原子，而不是一個(gè)，因