题目
光电效应的发生几率与原子序数的关系是( )。A. 与原子序数的一次方成正比B. 与原子序数的二次方成正比C. 与原子序数的三次方成正比D. 与原子序数的四次方成正比E. 与原子序数的五次方成正比
光电效应的发生几率与原子序数的关系是( )。
A. 与原子序数的一次方成正比
B. 与原子序数的二次方成正比
C. 与原子序数的三次方成正比
D. 与原子序数的四次方成正比
E. 与原子序数的五次方成正比
题目解答
答案
C. 与原子序数的三次方成正比
解析
考查要点:本题主要考查光电效应发生几率与原子序数的关系,需要结合原子物理中光电效应的基本规律进行分析。
解题核心思路:
光电效应的发生概率与原子的电子结构密切相关,而原子序数(Z)反映了原子核的电荷及电子层数目。关键点在于理解光电效应截面随原子序数的变化规律。根据经验公式和实验结果,光电效应的发生几率大致与原子序数的三次方成正比。
破题关键:
- 原子序数Z越大,原子的电子云密度越高,导致光电效应更容易发生。
- 光电效应主要发生在内层电子(如K层、L层),这些电子的数目和结合能与Z的三次方相关。
- 经验公式表明,光电吸收截面与$Z^3$成正比。
光电效应的发生几率与原子序数的关系可通过以下步骤理解:
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光电效应的基本机制:
光电效应是原子中的电子吸收光子能量后被激发或逸出的过程。其概率与原子的电子分布和光子能量有关。 -
原子序数的影响:
- 原子序数Z越大,原子核电荷越高,内层电子(如K层)的结合能越大。
- 内层电子的数目与Z的三次方成正比(例如,K层最多容纳2个电子,但高Z原子的内层电子密度更高)。
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经验公式与实验规律:
实验表明,光电效应的吸收截面$\sigma$与原子序数Z的关系为:
$\sigma \propto Z^3$
这是因为高Z原子的电子云更密集,对光子的吸收能力更强。 -
选项分析:
- 选项C(三次方)符合上述规律,其他选项(一次方、二次方等)与实验结果不符。