3　氢原子光谱第二课时 公开课

光电效应

氢原子光谱

光电效应现象

1.光电效应的实验规律

(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．

－9(4)金属受到光照，光电子的发射一般不超过10_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－34子具有的能量与光的频率成正比，即：ε＝hν，其中h＝6.63×10

J·s.

3．光电效应方程

(1)表达式：hν＝Ek＋W0或Ek＝hν－W0. (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12克服金属的逸出功W0，剩下的表现为逸出后电子的最大初动能Ek＝mv. 2α粒子散射实验与核式结构模型

1.卢瑟福的α粒子散射实验装置(如图13－2－1所示)

图13－2－1 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

图13－2－2 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．

氢原子光谱和玻尔理论

1.光谱

(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．

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111巴耳末线系是氢原子光谱在可见光区的谱线，其波长公式＝R(2－2)(n＝3,4,5，…)，λ2nR是里德伯常量，R＝1.10×107 m－1，n为量子数．

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＝Em－En.(h是普朗克常量，h＝6.63×10－34

J·s)

(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．

，一个氢原子跃迁发出可2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．

(1)一群氢原子跃迁发出可能的光谱线数为N＝Cn＝2nn－

对光电效应的理解

1.光电效应的实质

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

2

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，Ek＝hν－W0.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



每秒钟逸出的光电子数——决定着光电流的强度光电子光电子逸出后的最大初动能1mv2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＝hν2m

(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．

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