教育专题：能量量子化、光的粒子性.pptx

能量量子化、光的粒子性一、自主归纳一、热辐射1.热辐射：我们周围的一切物体都在辐射_，这种辐射与物体的_有关。2.一般材料物体的辐射规律：辐射电磁波的情况除与_有关外，还与_的种类及_有关。电磁波温度温度材料表面状况二、黑体与黑体辐射1.黑体：指能够_吸收入射的各种波长的电磁波而不发生反射的物体。2.黑体辐射的实验规律：黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的_有关完全温度(1)温度一定时，黑体辐射强度随波长的分布有一个极大值。(2)随着温度的升高：各种波长的辐射强度都有增加；辐射强度的极大值向波长较短的方向移动。如图所示。根据黑体辐射的规律，我们可以猜想：从某种角度来说，波长越短的电磁波，能量越强。如图为黑体辐射的强度与波长的关系图象，从图象可以看出，随着温度的升高，则（）A.各种波长的辐射强度都有减少B.只有波长短的辐射强度增加C.辐射电磁波的波长先增大后减小D.辐射强度的极大值向波长较短的方向移动关于黑体的认识，下列说法正确的是()A.黑体只吸收电磁波，不反射电磁波，看上去是黑的B.黑体辐射电磁波的强度按波长的分布除与温度有关外，还与材料的种类及表面状况有关C.黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与温度有关，与材料的种类及表面状况无关D.如果在一个空腔壁上开一个很小的孔，射入小孔的电磁波在空腔内表面经多次反射和吸收，最终不能从小孔射出，这个空腔就成了一个黑体三、能量子1.定义：普朗克认为，振动着的带电微粒的能量只能是某一最小能量值的_，当带电微粒辐射或吸收能量时，也是以这个最小能量值为单位_地辐射或吸收的，这个不可再分的最小能量值叫作_。整数倍一份一份能量子2.能量子大小：=h，其中是电磁波的频率，h称为_常量。h=6.62610-34 Js(一般取h=6.6310-34 Js)。普朗克3.能量的量子化：在微观世界中能量是_的，或者说微观粒子的能量是_的。量子化分立四、光电效应实验规律1.光电效应：照射到金属表面的光，能使金属中的_从表面逸出的现象。2.光电子：光电效应中发射出来的_。3.光电效应的实验规律：(1)存在着_电流:在光的颜色不变的情况下,入射光越强,饱和电流越大。这表明对于一定颜色的光,入射光越强,单位时间内发射的光电子数越多。(2)存在着遏止电压和_频率：光电子的最大初动能与入射光的频率有关，而与入射光的强弱无关。当入射光的频率低于截止频率时不能发生光电效应。(3)光电效应具有_：光电效应几乎是瞬时发生的，从光照射到产生光电流的时间不超过10-9 s。电子电子饱和截止瞬时性五、爱因斯坦的光子说与光电效应方程1.光子说:光不仅在发射和吸收时能量是一份一份的，而且光本身就是由一个个不可分割的能量子组成的，频率为的光的能量子为h,这些能量子被称为_。2.爱因斯坦的光电效应方程：(1)表达式：_=Ek+W0或Ek=_-W0。(2)物理意义：金属中电子吸收一个光子获得的能量是h，这些能量一部分用于克服金属的_，剩下的表现为逸出后电子的初动能Ek。光子h逸出功W0h光电效应的五组概念(1)光子与光电子：光子指光在空间传播时的每一份能量，光子不带电；光电子是金属表面受到光照射时发射出来的电子，其本质是电子，光子是光电效应的因，光电子是果。(2)光电子的初动能与光电子的最大初动能。光照射到金属表面时，光子的能量全部被电子吸收，电子吸收了光子的能量，可能向各个方向运动，需克服原子核和其他原子的阻碍而损失一部分能量，剩余部分为光电子的初动能。只有金属表面的电子直接向外飞出时，只需克服原子核的引力做功，才具有最大初动能。光电子的初动能小于或等于光电子的最大初动能。光电效应的五组概念(3)光子的能量与入射光的强度：光子的能量即每个光子的能量，其值为=h(为光子的频率)，其大小由光的频率决定。入射光的强度指单位时间内照射到金属表面单位面积上的总能量，入射光的强度等于单位时间内光子能量h与入射光子数n的乘积。即光强等于nh。(4)光电流和饱和光电流：金属板飞出的光电子到达阳极,回路中便产生光电流,随着所加正向电压的增大,光电流趋于一个饱和值,这个饱和值是饱和光电流,在一定的光照条件下,饱和光电流与所加电压大小无关。(5)光的强度与饱和光电流：饱和光电流与入射光强度成正比的规律是对频率相同的光照射金属产生光电效应而言的。对于不同频率的光，由于每个光子的能量不同，饱和光电流与入射光强度之间没有简单的正比关系。(多选)一束绿光照射某金属发生了光电效应，则下列说法正确的是()A.若增加绿光的照射强度，则逸出的光电子数增加B.若增加绿光的照射强度，则逸出的光电子最大初动能增加C.若改用紫光照射，则可能不会发生光电效应D.若改用紫光照射，则逸出的光电子的最大初动能增加(多选)现用某一光电管进行光电效应实验，当用某一频率的光入射时，有光电流产生。下列说法正确的是()A.保持入射光的频率不变，入射光的光强变大，饱和光电流变大B.入射光的频率变高，饱和光电流变大C.入射光的频率变高，光电子的最大初动能变大D.保持入射光的光强不变，不断减小入射光的频率，始终有光电流产生光电效应方程和规律1.光电效应方程Ek=h-W0：(1)式中的Ek是光电子的最大初动能，就某个光电子而言，其离开金属时剩余动能大小可以是0 Ek范围内的任何数值。(2)光电效应方程实质上是能量守恒方程。能量为=h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：Ek=h-W0。光电效应方程和规律(3)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Ek=h-W0,亦即h W0,=c,而c 恰好是光电效应的截止频率。(4)Ek 曲线。如图所示是光电子最大初动能 Ek 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。美国物理学家密立根用精湛的技术测量光电效应中几个重要的物理量，这项工作成了爱因斯坦方程式在很小误差范围内的直接实验证据。密立根的实验目的是：测量金属的遏止电压Uc、入射光频率，由此计算普朗克常量h，并与普朗克根据黑体辐射得出的h相比较，以检验爱因斯坦光电效应方程式的正确性。如图所示是根据某次实验作出的Uc-图象，电子的电荷量e=1.610-19 C。试根据图象和题目中的已知条件：(1)写出爱因斯坦光电效应方程(用Ekm、h、W0表示)。(2)由图象求出这种金属的截止频率c。(3)若图象的斜率为k，写出普朗克常量h的表达式，并根据图象中的数据求出普朗克常量h。(多选)如图所示为一真空光电管的应用电路，其阴极金属材料的极限频率为4.51014 Hz，则以下判断正确的是()A.发生光电效应时，电路中光电流的饱和值取决于入射光的频率B.发生光电效应时，电路中光电流的饱和值取决于入射光的强度C.用=0.5 m的光照射光电管时，电路中有光电流产生D.光照射时间越长，电路中的光电流越大在图甲所示的装置中，K为一个金属板，A为一个金属电极，都密封在真空玻璃管中，单色光可通过玻璃壳照在K上，E为可调直流电源。实验发现，当用某种频率的单色光照射K时，K会发出电子(光电效应)，这时，即使A、K间的电压等于零，回路中也有电流，当A的电势低于K时，电流仍不为零，A的电势比K低得越多，电流越小，当A比K的电势低到某一值Uc(遏止电压)时，电流消失。当改变照射光的频率时，遏止电压Uc也将随之改变。如果某次实验我们测出的一系列数据如图乙所示，若知道电子的电荷量e，则根据图象可求出该金属的极限频率为多少？该金属的逸出功W0为多少？普朗克常量h为多少？