新步步高学年高中物理 第十七章 波粒二象性 2 光的粒子性学案 新人教版选修35Word文档下载推荐.docx

1、二、爱因斯坦的光电效应方程1光子说：光本身就是由一个个不可分割的能量子组成的，这些能量子被称为光子，频率为的光的能量子为h2爱因斯坦光电效应方程的表达式：hEkW0或EkhW0.想一想怎样从能量守恒角度理解爱因斯坦光电效应方程？答案爱因斯坦光电效应方程中的h是入射光子的能量，逸出功W0是光子飞出金属表面消耗的能量，Ek是光子的最大初动能，因此爱因斯坦光电效应方程符合能量的转化与守恒定律三、康普顿效应1康普顿效应美国物理学家康普顿在研究石墨对X射线的散射时，发现在散射的X射线中，除了与入射波长0相同的成分外，还有波长大于0的成分，这个现象称为康普顿效应2康普顿效应的意义：康普顿效应表明光子除了具

2、有能量之外还具有动量，深刻揭示了光的粒子性的一面3光子的动量表达式：p一、光电效应现象1光电效应的实质：光现象电现象2光电效应中的光包括不可见光和可见光3光电子：光电效应中发射出来的光电子，其本质还是电子例1图1721一验电器与锌板相连（如图1721所示），用一紫外线灯照射锌板，关灯后，验电器指针保持一定偏角（1）现用一带负电的金属小球与锌板接触，则验电器指针偏角将_（填“增大”、“减小”或“不变”）（2）使验电器指针回到零，再用相同强度的钠灯发出的黄光照射锌板，验电器指针无偏转那么，若改用强度更大的红外线灯照射锌板，可观察到验电器指针_（填“有”或“无”）偏转答案（1）减小（2）无解析当用紫

3、外线灯照射锌板时，锌板发生光电效应，锌板放出光电子而带上正电，此时与锌板连在一起的验电器也带上了正电，故指针发生了偏转当带负电的小球与锌板接触后，中和了一部分正电荷，从而使验电器的指针偏角减小使验电器指针回到零，用钠灯发出的黄光照射锌板，验电器指针无偏转，说明钠灯发出的黄光的频率小于锌的极限频率，而红外光比黄光的频率还要低，更不可能使锌板发生光电效应能否发生光电效应与入射光的强弱无关二、光电效应的实验规律1光电效应的四个规律（1）任何一种金属都有一个截止频率c，入射光的频率必须大于c，才能产生光电效应，与入射光的强度及照射时间无关（2）光电子的最大初动能与入射光的强度无关，只与入射光的频率有关

4、（3）当产生光电效应时，单位时间内从金属表面逸出的电子数与入射光的强度有关（4）光电效应几乎是瞬时的，发生的时间一般不超过109 s.2掌握三个概念的含义（1）入射光频率决定着能否发生光电效应和光电子的最大初动能（2）入射光的强度决定着单位时间内发射的光子数（3）饱和光电流决定着单位时间内发射的光电子数3逸出功使电子脱离某种金属所做功的最小值，用W0表示，不同金属的逸出功不同4光电效应与光的电磁理论的矛盾按光的电磁理论，应有：（1）光越强，光电子的初动能越大，遏止电压与光的强弱有关（2）不存在截止频率，任何频率的光都能产生光电效应（3）在光很弱时，放出电子的时间应远大于109 s.例2图172

5、2利用光电管研究光电效应实验如图1722所示，用频率为的可见光照射阴极K，电流表中有电流通过，则（）A用紫外线照射，电流表不一定有电流通过B用红光照射，电流表一定无电流通过C用频率为的可见光照射K，当滑动变阻器的滑动触头移到A端时，电流表中一定无电流通过D用频率为的可见光照射K，当滑动变阻器的滑动触头向B端滑动时，电流表示数可能不变答案D解析因紫外线的频率比可见光的频率高，所以用紫外线照射时，电流表中一定有电流通过，选项A错误；因不知阴极K的截止频率，所以用红光照射时，不一定发生光电效应，所以选项B错误；即使UAK0，电流表中也有电流，所以选项C错误；当滑动触头向B端滑动时，UAK增大，阳极A

6、吸收光电子的能力增强，光电流会增大，当所有光电子都到达阳极A时，电流达到最大，即饱和电流若在滑动前，电流已经达到饱和电流，那么即使增大UAK，光电流也不会增大，所以选项D正确针对训练1入射光照射到某金属表面上发生光电效应，若入射光的强度减弱，而频率保持不变，那么（）A从光照至金属表面上到发射出光电子之间的时间间隔将明显增加B逸出的光电子的最大初动能将减小C单位时间内从金属表面逸出的光电子数目将减少D有可能不发生光电效应答案C解析发生光电效应几乎是瞬时的，选项A错误；入射光的强度减弱，说明单位时间内的入射光子数目减少，频率不变，说明光子能量不变，逸出的光电子的最大初动能也就不变，选项B错误；入射

7、光子的数目减少，逸出的光电子数目也就减少，故选项C正确；入射光照射到某金属上发生光电效应，说明入射光频率不低于这种金属的极限频率，入射光的强度减弱而频率不变，同样能发生光电效应，故选项D错误三、光电效应方程的理解与应用1光电效应方程实质上是能量守恒方程能量为Eh的光子被电子吸收，电子把这些能量的一部分用来克服金属表面对它的吸引，另一部分就是电子离开金属表面时的动能如果克服吸引力做功最少为W0，则电子离开金属表面时动能最大为Ek，根据能量守恒定律可知：EkhW0.2光电效应方程包含了产生光电效应的条件若发生光电效应，则光电子的最大初动能必须大于零，即EkhW00，亦即hW0，c，而c恰好是光电效

8、应的截止频率图17233Ekm曲线如图1723所示是光电子最大初动能Ekm随入射光频率的变化曲线这里，横轴上的截距是截止频率或极限频率；纵轴上的截距是逸出功的负值；斜率为普朗克常量例3图1724如图1724所示，当电键K断开时，用光子能量为2.5 eV的一束光照射阴极P，发现电流表读数不为零合上电键，调节滑动变阻器，发现当电压表读数小于0.60 V时，电流表读数仍不为零当电压表读数大于或等于0.60 V时，电流表读数为零由此可知阴极材料的逸出功为（）A1.9 eV B0.6 eVC2.5 eV D3.1 eV答案A解析由题意知光电子的最大初动能为EkeUc060 eV，所以根据光电效应方程Ek

9、hW0可得W0hEk（2.50.6） eV1.9 eV针对训练2图1725如图1725所示是某金属在光的照射下，光电子最大初动能Ek与入射光频率的关系图象，由图象可知（）A该金属的逸出功等于EB该金属的逸出功等于h0C入射光的频率为0时，产生的光电子的最大初动能为ED入射光的频率为20时，产生的光电子的最大初动能为2E答案AB解析题中图象反映了光电子的最大初动能Ek与入射光频率的关系，根据爱因斯坦光电效应方程EkhW0，知当入射光的频率恰为该金属的截止频率0时，光电子的最大初动能Ek0，此时有h0W0，即该金属的逸出功等于h0，选项B正确；根据图线的物理意义，有W0E，故选项A正确，而选项C、

10、D错误光电效应现象1（2013上海高考）当用一束紫外线照射锌板时，产生了光电效应，这时（）A锌板带负电B有正离子从锌板逸出C有电子从锌板逸出D锌板会吸附空气中的正离子解析当用一束紫外线照射锌板时，产生了光电效应，有电子从锌板逸出，锌板带正电，选项C正确，A、B、D错误光电效应规律2用某种单色光照射某种金属表面，发生光电效应现将该单色光的光强减弱，则下列说法中正确的是（）光电子的最大初动能不变光电子的最大初动能减小单位时间内产生的光电子数减少可能不发生光电效应A B C D解析由光电效应规律知，光电子的最大初动能由入射光的频率和金属的逸出功共同决定，与入射光的强度无关，故对；单位时间内产生的光电

11、子数与入射光的强度成正比，光强减弱，则单位时间内产生的光电子数减少，即也正确3某单色光照射某金属时不能产生光电效应，则下述措施中可能使该金属产生光电效应的是（）A延长光照时间B增大光的强度C换用波长较短的光照射D换用频率较低的光照射解析光照射金属时能否产生光电效应，取决于入射光的频率是否大于金属的截止频率，与入射光的强度和照射时间无关，故选项A、B、D均错误；又因，所以选项C正确光电效应方程的理解与应用4（2014广东卷）在光电效应实验中，用频率为的光照射光电管阴极，发生了光电效应，下列说法正确的是（）A增大入射光的强度，光电流增大B减小入射光的强度，光电效应现象消失C改用频率小于的光照射，一

12、定不发生光电效应D改用频率大于的光照射，光电子的最大初动能变大答案AD解析增大入射光的强度，单位时间内发射的光电子数增加，则光电流增大，选项A正确；光电效应能否发生与照射光频率有关，与照射光强度无关，选项B错误；改用频率较小的光照射时，如果光的频率仍大于极限频率，则仍会发生光电效应，否则，不能发生光电效应，选项C错误；光电子的最大初动能EkhW0，故改用频率大于的光照射，光电子的最大初动能变大，选项D正确5.图1726如图1726所示是光电效应中光电子的最大初动能Ek与入射光频率的关系图象从图中可知（）AEk与成正比B入射光频率必须大于或等于极限频率c时，才能产生光电效应C对同一种金属而言，Ek仅与有关DEk与入射光强度成正比答案BC解析由EkhW0知B、C正确，A、D错误（时间：60分钟）题组一光电效应的现象及规律1硅光电池是利用光电效应原理制成的器件下列表述正确的是（）A硅光电池是把光能转变为电能的一种装置B硅光电池中吸收了光子能量的电子都能逸出C逸出的光电子的最大初动能与入射光的频率无关D任意频率的光照射到硅光电池上都能产生光电效应解析电池是把其他形式的能转化为电能的装置而硅光电池即是把光能转变成电能的一种装置2.图1727（2014文昌高二检测）在演示光电效应的实验中，原来不带电的一块锌板与灵敏静电计相连，