(4)光电效应的发生几乎是瞬时的，一般不超过109s. －
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，光子具有的能量与光的频率成正比，即：ε＝hν，其中h＝6.63×10
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克1
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＝mv2.
2
(3)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．
二、α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13－2－3所示)
－34
J·s.
图13－2－3
2．α粒子散射实验的现象
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13－2－4所示．
α粒子散射实验的分析图
图13－2－4
3．卢瑟福的原子核式结构模型
在原子的中心有一个很小的核，叫原子核，原子的所有正电荷和几乎所有质量都集中在原子核里，带负电的电子在核外绕核旋转．
三、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
11?1
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??22－n2?(n＝3,4,5，…)，λR是里德伯常量，R＝1.10×107 m1，n为量子数．
－
2．玻尔理论
(1)轨道：原子中的电子在库仑引力的作用下，绕原子核做圆周运动，电子绕核运动的轨道是不连续的．
(2)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．
(3)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
3．氢原子的能级和轨道半径
1
(1)氢原子的能级公式：En＝2E1(n＝1,2,3，…)，其中E1为基态能量，其数值为E1＝
n－13.6_eV.
(2)氢原子的半径公式：rn＝n2r1(n＝1,2,3，…)，其中r1为基态半径，又称玻尔半径，其数值为r1＝0.53×10
－10
－34
J·s)
m.
[基本能力提升]
一、判断题
(1)只要光照射的时间足够长，任何金属都能产生光电效应．(×) (2)光电子就是光子．(×)
(3)入射光的强度相同，则入射光的频率一定相同．(×) (4)极限频率越大的金属材料逸出功越大．(√)
(5)氢原子吸收光子后，将从高能级向低能级跃迁．(×)
(6)根据玻尔模型，原子中电子绕核运转的半径可以取任意值．(×) (7)原子的能量量子化的现象是指原子的能量状态是不连续的．(√) 二、选择题
氢原子的能级是氢原子处于各个状态时的能量值，它包括氢原子系统的电势能和电子在轨道上运动的动能．氢原子的电子由外层轨道跃迁到内层轨道时( )
A．氢原子的能量减小，电子的动能增加 B．氢原子的能量增加，电子的动能增加 C．氢原子的能量减小，电子的动能减小 D．氢原子的能量增加，电子的动能减小
e2v21
【解析】 电子绕核做匀速圆周运动，库仑力提供向心力：k2＝m，动能Ek＝mv2
rr2ke2
＝，可见r减小，动能增加，同时对外发光，使氢原子的能量减小．所以本题正确的选2r项是A.
【答案】 A
第3节 核反应和核能 [精题对点诊断]
1．[核反应方程的书写]以下几个原子核反应式中(X代表α粒子)，哪个是正确的( )
912
A.42He＋4Be→ 6C＋X 234B. 23490Th→ 91Pa＋X 31C.21H＋1H→0n＋X 30D.3015P→14Si＋X
【解析】 根据在核反应中质量数守恒和核电荷数守恒可知：A中X为中子1B中X0n；
40
为电子－01e；C中X为α粒子2He；D中X为正电子＋1e.所以C正确．
【答案】 C
2．[半衰期有关计算]氡222衰变为钋218的半衰期为3.8天.20克氡222经7.6天后还剩下( )
A．10 g C．2.5 g
B．5 g D．1.25 g
【解析】 设发生衰变的原子的质量为m0，经过t时间后，剩余的质量为m，则 1?tm＝m0??2?T
1?t?1?7.6＝5 g，故B正确． m＝m0?＝20×?2?T?2?3.8【答案】 B
3．[质能方程的理解](多选)关于质能方程，下列方法中正确的是( ) A．质量减少，能量就会增加，在一定条件下质量转化为能量
B．物体获得一定的能量，它的质量也相应地增加一定值
C．物体一定有质量，但不一定有能量，所以质能方程仅是某种特殊条件下的数量关系 D．某一定量的质量总是与一定量的能量相联系的
【解析】 质能方程E＝mc2表明某一定量的质量与一定量的能量是相联系的，当物体获得一定的能量，即能量增加某一定值时，它的质量也相应增加一定值，并可根据ΔE＝Δmc2计算，所以B、D正确．
【答案】 BD
[基础知识回顾]
一、天然放射现象和衰变 1．天然放射现象 (1)天然放射现象
元素自发地放出射线的现象，首先由贝可勒尔发现．天然放射现象的发现，说明原子核具有复杂的结构．
(2)三种射线：放射性元素放射出的射线共有三种，分别是α射线、β射线、γ射线． 2．原子核的衰变
(1)原子核放出α粒子或β粒子，变成另一种原子核的变化称为原子核的衰变． (2)分类
A44α衰变：AZX→Z－2Y＋2He －
AA0β衰变：ZX→Z＋1Y＋－1e
(3)半衰期：放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间．半衰期由原子核内部的因素决定，跟原子所处的物理、化学状态无关．
二、核反应和核能 1．核反应
在核物理学中，原子核在其他粒子的轰击下产生新原子核的过程．在核反应中，质量数守恒，电荷数守恒．
2．核力
核子间的作用力．核力是短程力，作用范围在1.5×10生作用．
3．核能
核子结合为原子核时释放的能量或原子核分解为核子时吸收的能量，叫做原子核的结合能，亦称核能．
4．质能方程、质量亏损
爱因斯坦质能方程E＝mc2，原子核的质量必然比组成它的核子的质量和要小Δm，这
－15
m之内，只在相邻的核子间发
就是质量亏损．由质量亏损可求出释放的核能ΔE＝Δmc2. [基本能力提升]
一、判断题
(1)β射线是光子流．(×)
(2)原子核是由质子和电子组成的．(×) (3)人造放射性同位素被广泛地应用．(√) (4)发生β衰变时，新核的核电荷数不变．(×) (5)核力是弱相互作用，作用力很小．(×)
(6)爱因斯坦质能方程反映了物体的质量就是能量，它们之间可以相互转化．(×) 二、选择题
(多选)关于核衰变和核反应的类型，下列表述正确的有
( )
2344A.238 92U→ 90Th＋2He 是α衰变 4171B.14 7N＋2He→ 8O＋1H 是β衰变 341C.21H＋1H→2He＋0n 是轻核聚变 820D.8234Se→36Kr＋2－1e 是重核裂变
【解析】 衰变是原子核自发地放出α或β粒子的核反应，衰变方程的特点是箭头的左边只有一个原子核，箭头的右边出现α或β粒子；聚变反应的特点是箭头的左边是两个轻核，箭头的右边是较大质量的原子核，裂变方程的特点是箭头的左边是重核与中子反应，箭头右边是中等质量的原子核．综上所述，A、C正确．
【答案】 AC