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高中物理·原子物理 知识总结
一、光电效应（必考）
1. 实验规律
存在截止频率（极限频率）νc
只有入射光频率ν>νc，才会产生光电子，
与入射光光强无关。
光电子最大初动能只与入射光频率有关，
频率越高，最大初动能Ekm越大，与光强无关。
光电流大小与光强成正比。
光强=单位时间入射光子数×光子能量。
光电效应瞬时发生（10⁻⁹s内），不需要能量积累。
2. 爱因斯坦方程
Ekm = hν - W₀
hν：光子能量
W₀：逸出功
Ekm：光电子最大初动能
3. 遏止电压
Ekm = eUc
Uc：遏止电压（反向电压）
4. 截止频率与逸出功
W₀ = hνc = hc/λc
νc：截止频率
λc：截止波长
5. 光子说
光一份一份传播，每份叫光子。
能量：E = hν = hc/λ
光电效应证明：光具有粒子性
二、原子结构模型
1. 汤姆孙：枣糕模型
发现电子，证明原子可分。
2. 卢瑟福：核式结构（α粒子散射实验）
(1)三个实验现象
绝大多数α粒子 穿过金箔后仍沿原来方向前进
少数α粒子发生了较大角度的偏转
极少数α粒子被反向弹回（偏转角度接近180°）
(2)实验结论：
原子中心有一个很小的核，叫原子核。
原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里。
带负电的电子在核外空间绕着核旋转。
原子核很小，但密度极大。。
三、氢原子能级（高频考点）
1. 能级公式
En = E₁/n²，E₁ = -13.6 eV
n=1：基态，能量最低、最稳定
n→∞：电离，E=0
2. 轨道半径
rn = n²r₁
3. 跃迁规律
4.一群氢原子从n能级向下跃迁，最多辐射光谱线条数：N = n(n-1)/2
例如n=4时，最多6种；
n=3时，最多3种；
5.三种跃迁情况
（1）吸收光子
只能吸收能量恰好等于能级差的光子。
光子能量不足或超过能级差，都不能被吸收。
（2） 受电子碰撞
电子为实物粒子，可只传递部分动能。
只要电子动能大于或等于能级差，就能使原子跃迁。
（3）自发辐射
原子从高能级自发向低能级跃迁，每次放出一个光子，光子能量等于能级差。
6.电离：
从某能级跃迁到n→∞，即E=0，称为电离。
电离能为该能级能量的绝对值
基态电离能为13.6 eV，
n=2电离能为3.4 eV。
只要光子能量大于等于电离能，就能使原子电离，多余能量转化为电子动能。
四、原子核物理
1. 原子核组成
原子核 = 质子 + 中子
质子和中子统称为：核子
原子核由质子和中子组成，质子带正电、中子不带电，质量数等于质子数加中子数。
2. 三种射线（必考对比）
名称 本质 电荷 电离 穿透
α射线 氦核 ₂⁴He +2e 最强 最弱
β射线 高电子 ₋₁⁰e -e 中 中（铝板）
γ射线 高频电磁波 0 最弱 最强（铅板）
3、α衰变
4、β衰变
5、γ射线
本质：高频电磁波，不带电
质量数、电荷数：都不变
总是伴随α、β衰变放出，释放核能
特点：电离最弱，穿透最强，要用厚铅板阻挡。
6、共同规律
所有衰变都满足：
质量数守恒，电荷数守恒
动量守恒，能量守恒
7、快速判断口诀
α衰变：质量减四，电荷减二
β衰变：质量不变，电荷加一
γ射线：只放能量，数量不变
五、半衰期
1.半衰期定义
放射性元素的原子核有半数发生衰变所需要的时间，叫做这种元素的半衰期，用符号 T 表示。
2.半衰期公式
N₀ 初始原子核总数
N 经过时间 t 后剩余的原子核数
m₀ 初始质量
m 经过时间 t 后剩余的质量
t 衰变所用时间
T 半衰期
t/T 表示经过了多少个半衰期
3.、衰变规律
（1）半衰期是统计规律，只对大量原子核才有意义。
对少数几个原子核，无法预测什么时候衰变。
（2）半衰期由原子核本身结构决定，与外界条件完全无关；
不受温度、压强、浓度、化学反应、物理状态影响。
4. 衰变是自发过程，不能人为控制、不能加速、不能减慢。
六、核反应类型
1. 衰变：自发
2. 人工转变：人为轰击
卢瑟福发现质子：
₇¹⁴N + ₂⁴He → ₈¹⁷O + ₁¹H
查德威克发现中子：
₄⁹Be + ₂⁴He → ₆¹²C + ₀¹n
3. 裂变
4. 聚变：轻核→重核（太阳）
₁²H + ₁³H → ₂⁴He + ₀¹n
所有核反应：质量数守恒、电荷数守恒。
七、质能方程（核心）
E = mc²
质量亏损：
Δm = 反应前总质量 − 反应后总质量
释放能量：ΔE = Δm·c²
常用换算：
1u·c² = 931.5 MeV
八、重要结论
1. 光电效应：光的粒子性
2. 光的干涉、衍射：光的波动性
3. 光具有波粒二象性
4. 原子核比结合能越大，原子核越稳定
5. 裂变、聚变都释放能量，都有质量亏损
6. 半衰期是统计规律，只对大量原子核才有意义。
