近代物理知识复习导航

陶汉斌

[摘 要] 近代物理知识虽不是高考物理的主干知识，但也是高考不可忽略的内容，尤其这些知识中蕴藏的科学研究方法和科学精神，能够很好地熏陶中学生的精神境界，提高他们的科学素养。知识的核心内容是光电效应、量子理论、原子以及原子核，这些知识可总结为一个物理实验、二种原子模型和三类核反应，简称一、 二、三。

[关键词] 科学方法 科学精神 光电效应 量子理论 原子 原子核

[中图分类号] G633.7 [文献标识码] A [文章编号] 1674 6058（2016）11 0062

考纲对此专题内容的能力要求相对较低，大多直接考查对知识的记忆和理解，但考查内容广泛。从近五年的高考试题来看，本专题所考查的内容主要集中在光电效应、量子理论、玻尔理论、原子核的衰变、核反应方程，所以在复习时要特别注意这几个重点知识。

近代物理知识由于点多面广，考题难度不是很大，属必得部分，因而要求复习过程要扫清盲点，不留死角，还应学会与近代物理发展趋势联系，拓展视野。在应试策略上，此专题常以选择题和简单的计算题出现，主要考查学生辨别是非的能力和理解能力，所以在复习中，应突出对每个概念、规律、现象的理解，弄清它们的来龙去脉。只有这样，才能记忆深刻，才能辨明是非，才能正确表达出来。本文就以一个物理实验、二种原子模型和三类核反应为主线，分析这部分内容的复习。

一、一个物理实验——光电效应

光电效应就是用光子去轰击金属，从金属表面打出电子，打出的电子叫做光电子。学生在理解光电效应的规律时，关键是要掌握两条主线与两个图线，充分理解光子的个体行为与光子的群体行为。

1.两条主线

（1）光的频率线——单个光子的个体行为

光子的频率不仅决定能否发生光电效应，还决定了从金属表面打出的电子的最大初动能。当光子的频率γ大于或等于该金属的极限频率γ0时，就能产生光电效应。

当然，我们也可以从能量的观点分析光电效应现象。光子的能量是一份一份的，每一份的能量为E=hγ。当光子的能量大于或等于该金属的逸出功时，即E=hγ≥W=hγ0，就能发生光电效应，而从金属表面打出的电子的最大初动能为EK=Hγ-W。所有这些情况的分析皆是单个光子的个体行为。

（2）光的强度线——大量光子的整体行为

光强是单位时间内通过垂直于光的传播方向上单位面积的能量，公式为I=nhγ，其中n为单位时间内通过垂直于光的传播方向上单位面积的光子数。

当发生光电效应时，光强增大，照射到金属上的单位时间内的光子数增多，单位时间内逸出的光电子数增加。如果用N表示单位时间内入射到金属上的光子数，用N′表示单位时间内逸出金属的光电子数，则必有N′正比N，也就是说单位时间内从金属上逸出的光电子数与光的强度成正比。光电子从金属表面射出后形成光电流，饱和光电流为I0=N′e。因此，电路中形成的饱和光电流也与入射光的强度成正比。以上讨论中的情况由光的强度决定，它是由单位时间内能引起光电效应的光子数决定的群体效应。

2.两个图像

为了描写光电效应及其规律，我们注重了两条主线，即光的频率线与光的强度线，同样的道理我们将这两条主线也可以用与此对应的两个图像进行直观描述。

（1）光电子的最大初动能随光的频率变化而变化的图像

根据EK=hγ-W=hγ-hγ0，可以画出如图1所示的图像。由图像可知：

①当EK=0时，γ=γ0，即图像中横坐标的截距，在数值上等于金属的极限频率，即γ≥γ0时能发生光电效应，否则不能。

②EK～γ图像的形状是一条直线，直线的斜率在数值上等于普朗克常数。显然，对于不同的金属所发生的光电效应，其光电子的最大初动能是随光的频率变化而变化的，在同一EK～γ中皆为相互平行的平行线，因此，若知道极限频率，我们可以根据图像直接求出对应的光频率的最大初动能。

③假设的延长线与EK轴的截距为W，则有W=hγ0，即图1中纵坐标轴的截距在数值上等于这种金属的逸出功。

（2）光电流随外电压变化而变化的规律

点评： 我们要节约能源，坚持低碳生活的理念。太阳能是天然的能源，其本质是轻核聚变产生的核能。

四、科学的研究方法

1.实践——理论——实践

从实践（实验）出发，提出理论，再经过实践的检验或进行新的实践——进一步发展理论。例如，通过对气体放电现象、阴极射线的研究，汤姆生发现电子（1897年），提出原子结构的汤姆生模型。由于卢瑟福，粒子的散射实验，进一步发展成卢瑟福模型。通过对氢原子明线光谱的研究，又提出了玻尔理论等。在原子物理中，非常鲜明地贯穿着辩证唯物主义认识论的这一基本思想方法。复习中也应以此为线索，把握全章的知识结构。

2.守恒规律的应用

质量守恒、电荷守恒、能量守恒、动量守恒等自然界中的基本规律在原子物理中都得到全面的体现。复习中应紧紧把握这些守恒规律，追寻守恒量是我们永恒的话题。

（责任编辑 易志毅）