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第2课时光电效应和波粒二象性本讲稿第一页，共三十四页实实 验验 如图，第一次，直接用如图，第一次，直接用如图，第一次，直接用如图，第一次，直接用弧光灯弧光灯弧光灯弧光灯照射一块擦得很亮照射一块擦得很亮照射一块擦得很亮照射一块擦得很亮的锌板，而锌板与不带电的验电器通过导线相连，将的锌板，而锌板与不带电的验电器通过导线相连，将的锌板，而锌板与不带电的验电器通过导线相连，将的锌板，而锌板与不带电的验电器通过导线相连，将会出现什么现象呢？第二次，拿一块玻璃板挡在弧光会出现什么现象呢？第二次，拿一块玻璃板挡在弧光会出现什么现象呢？第二次，拿一块玻璃板挡在弧光会出现什么现象呢？第二次，拿一块玻璃板挡在弧光灯与锌板之间，结果又如何呢？灯与锌板之间，结果又如何呢？灯与锌板之间，结果又如何呢？灯与锌板之间，结果又如何呢？本讲稿第二页，共三十四页实实 验验本讲稿第三页，共三十四页分析与讨论分析与讨论1 1 1 1、现象：验电器指针张开，加入玻璃板后，指针、现象：验电器指针张开，加入玻璃板后，指针不张开，表明，弧光灯发出的是紫外线，在紫外线不张开，表明，弧光灯发出的是紫外线，在紫外线照射下，与锌板相连的验电器指针张开了。照射下，与锌板相连的验电器指针张开了。2 2、实验表明：弧光灯照射下的锌板带上了电荷。、实验表明：弧光灯照射下的锌板带上了电荷。3 3、实验中的锌板带上了什么电荷？、实验中的锌板带上了什么电荷？若用毛皮摩擦过的橡胶棒接触实验中验电若用毛皮摩擦过的橡胶棒接触实验中验电器的金属球，发现指针张角变小了。器的金属球，发现指针张角变小了。结论：弧光灯照射下的锌板失去结论：弧光灯照射下的锌板失去电子带上了电子带上了正电荷正电荷。本讲稿第四页，共三十四页光电效应光电效应(photoelectric effectphotoelectric effect)1 1 1 1、定义定义：光：光：光：光(包括不可见光包括不可见光)照照射到金属表面，能使金属中的电射到金属表面，能使金属中的电子从表面逸出，这种现象叫做光子从表面逸出，这种现象叫做光电效应。电效应。2 2 2 2、在光电效应现象中发射出来的电、在光电效应现象中发射出来的电、在光电效应现象中发射出来的电、在光电效应现象中发射出来的电子叫做子叫做子叫做子叫做光电子。光电子。3 3 3 3、最早发现光电效应现象的是赫兹，他在、最早发现光电效应现象的是赫兹，他在、最早发现光电效应现象的是赫兹，他在、最早发现光电效应现象的是赫兹，他在1887188718871887年研究电年研究电磁波时，接受电路的间隙如果受到光照，更容易观察磁波时，接受电路的间隙如果受到光照，更容易观察到电火花。到电火花。4 4、德国物理学家、德国物理学家P.P.P.P.勒纳德勒纳德(发现改变光强对截止电压无发现改变光强对截止电压无发现改变光强对截止电压无发现改变光强对截止电压无影响，影响，影响，影响，19051905年获诺贝尔奖年获诺贝尔奖年获诺贝尔奖年获诺贝尔奖)和英国物理学家和英国物理学家J.J.J.J.J.J.J.J.汤姆逊汤姆逊等相继进行实验后，证实了光电效应现象。等相继进行实验后，证实了光电效应现象。本讲稿第五页，共三十四页1 1 1 1、存在饱和电流：、存在饱和电流：、存在饱和电流：、存在饱和电流：1 1）在光照条件不变时，增大电压）在光照条件不变时，增大电压U U U UAKAK，A A A A表中电流将随电压增大而增大，表中电流将随电压增大而增大，但达到某一值后，即使电压但达到某一值后，即使电压U UAKAKAKAK再增大，再增大，再增大，再增大，电流也不会再增大了，即达到了饱和值。电流也不会再增大了，即达到了饱和值。电流也不会再增大了，即达到了饱和值。电流也不会再增大了，即达到了饱和值。2 2）饱和电流：在光照条件一定时，）饱和电流：在光照条件一定时，K K发射的电子数目一定。当光强增强时，发射的电子数目一定。当光强增强时，饱和电流也将增大。饱和电流也将增大。3 3 3 3）结论结论结论结论：对于一定颜色的光，入射：对于一定颜色的光，入射光越强，饱和电流越大，单位时间光越强，饱和电流越大，单位时间内发射的光电子数越多。内发射的光电子数越多。实验研究实验研究本讲稿第六页，共三十四页2 2 2 2、存在遏止电压：、存在遏止电压：、存在遏止电压：、存在遏止电压：1 1 1 1）在光照条件不变时，电）在光照条件不变时，电）在光照条件不变时，电）在光照条件不变时，电压压压压U UAKAK=0=0时，时，时，时，A A A A表中电流表中电流I0000。2 2）将电源正负极对调，在）将电源正负极对调，在）将电源正负极对调，在）将电源正负极对调，在AKAKAKAK间加间加间加间加反向电压反向电压时，电子将做减时，电子将做减时，电子将做减时，电子将做减速运动，电路中的电流才有可能为零。速运动，电路中的电流才有可能为零。速运动，电路中的电流才有可能为零。速运动，电路中的电流才有可能为零。4 4）结论结论：遏止电压的存在表明从：遏止电压的存在表明从：遏止电压的存在表明从：遏止电压的存在表明从K K K K发射出的电子的具有发射出的电子的具有发射出的电子的具有发射出的电子的具有一定的初速度，且初速度的最大值一定的初速度，且初速度的最大值一定的初速度，且初速度的最大值一定的初速度，且初速度的最大值v vC C应为应为3 3）使电路中的光电流减小到零的反向电压称为遏止电压，）使电路中的光电流减小到零的反向电压称为遏止电压，用字母用字母U UC C表示。表示。表示。表示。Ekm=mvC2/2=eUC实验研究实验研究本讲稿第七页，共三十四页3 3 3 3、存在截止频率：、存在截止频率：、存在截止频率：、存在截止频率：1 1 1 1）在光的颜色一定条件下，）在光的颜色一定条件下，不论光的强弱如何，遏止电不论光的强弱如何，遏止电压都是一样的；压都是一样的；3 3）结论结论结论结论：表明从：表明从：表明从：表明从K K K K发射出的光电子的能量只与入射光的发射出的光电子的能量只与入射光的频率有关，而与光的强度无关。频率有关，而与光的强度无关。4 4）进一步实验，发现当入射光的频率减小到某一数值）进一步实验，发现当入射光的频率减小到某一数值）进一步实验，发现当入射光的频率减小到某一数值）进一步实验，发现当入射光的频率减小到某一数值C C C C时，时，时，时，即使不加反向电压，增加光的强度，电路中也没有光电流，即使不加反向电压，增加光的强度，电路中也没有光电流，即使不加反向电压，增加光的强度，电路中也没有光电流，即使不加反向电压，增加光的强度，电路中也没有光电流，这表明已经这表明已经这表明已经这表明已经没有光电子射出没有光电子射出。C C C C称为截止频率称为截止频率称为截止频率称为截止频率(cutoff frequency)或极限频率。或极限频率。或极限频率。或极限频率。2 2 2 2）当光的颜色改变时，遏止电压也会改变。）当光的颜色改变时，遏止电压也会改变。5 5）结论结论：当入射光的频率低于极限频率：当入射光的频率低于极限频率C C时不发生光时不发生光电效应，且不同的金属的极限频率不同。电效应，且不同的金属的极限频率不同。实验研究实验研究本讲稿第八页，共三十四页4 4、光电效应具有瞬时性：、光电效应具有瞬时性：1 1 1 1）当入射光的频率超过截止频率）当入射光的频率超过截止频率 C C时，无论入射光怎样微时，无论入射光怎样微时，无论入射光怎样微时，无论入射光怎样微弱，几乎在照到金属时，立即产生光电流。弱，几乎在照到金属时，立即产生光电流。弱，几乎在照到金属时，立即产生光电流。弱，几乎在照到金属时，立即产生光电流。2 2 2 2）结论结论结论结论：光电效应几乎是瞬时发生的，实验表明产生：光电效应几乎是瞬时发生的，实验表明产生光电流的时间光电流的时间不超过不超过不超过不超过10101010-9-9s s。实验研究实验研究实验研究实验研究本讲稿第九页，共三十四页光电效应规律光电效应规律光电效应规律光电效应规律1 1 1 1、任何金属都有一定的极限频率，入射光的频率必须、任何金属都有一定的极限频率，入射光的频率必须、任何金属都有一定的极限频率，入射光的频率必须、任何金属都有一定的极限频率，入射光的频率必须大大大大于于于于这个这个极限频率极限频率极限频率极限频率才能发生光电效应现象；才能发生光电效应现象；才能发生光电效应现象；才能发生光电效应现象；3 3、光电子的、光电子的、光电子的、光电子的最大初动能最大初动能最大初动能最大初动能与入射光的强度无关，只随与入射光的强度无关，只随入射光入射光频率增大而增大频率增大而增大；4 4 4 4、入射光照射到金属上时，光电子的发射几乎是、入射光照射到金属上时，光电子的发射几乎是瞬时的，一般瞬时的，一般不超过不超过1010-9-9-9-9s s s s。2 2 2 2、当入射光的频率大于极限频率时，光电流强度、当入射光的频率大于极限频率时，光电流强度与入射光的强度成正比；与入射光的强度成正比；爱因斯坦由于发现了光电效应的规律而获得了爱因斯坦由于发现了光电效应的规律而获得了爱因斯坦由于发现了光电效应的规律而获得了爱因斯坦由于发现了光电效应的规律而获得了19211921年年年年的诺贝尔物理学奖。的诺贝尔物理学奖。的诺贝尔物理学奖。的诺贝尔物理学奖。本讲稿第十页，共三十四页光的电磁理论对光电效应的解释光的电磁理论对光电效应的解释1 1、金属的逸出功、金属的逸出功(work function)：使电子脱：使电子脱离某种金属所做功的离某种金属所做功的最小值最小值，叫做这种金属的，叫做这种金属的逸出功，用逸出功，用W W0 0表示，与极限频率表示，与极限频率v0 0的关系：的关系：2 2、不同的金属逸出功、不同的金属逸出功W W0 0不同：不同：碱金属的逸出功相对较小，故光电管的阴碱金属的逸出功相对较小，故光电管的阴极一般常用碱金属。极一般常用碱金属。W0=hv0本讲稿第十一页，共三十四页光越强，光电子的初动能应该越大，所以遏止电压光越强，光电子的初动能应该越大，所以遏止电压光越强，光电子的初动能应该越大，所以遏止电压光越强，光电子的初动能应该越大，所以遏止电压U UC C C C应应与光的强弱有关。与光的强弱有关。不管光的频率如何，只要光足够强，电子都可获得足够不管光的频率如何，只要光足够强，电子都可获得足够不管光的频率如何，只要光足够强，电子都可获得足够不管光的频率如何，只要光足够强，电子都可获得足够能量从而逸出表面，能量从而逸出表面，能量从而逸出表面，能量从而逸出表面，不应存在截止频率不应存在截止频率。如果光很弱，按经典电磁理论估算，电如果光很弱，按经典电磁理论估算，电子需几分钟到十几分钟的时间才能获得逸子需几分钟到十几分钟的时间才能获得逸出表面所需的能量，这个时间远远出表面所需的能量，这个时间远远大于大于10101010-9 9 9 9s s。实验表明：对于一定颜色实验表明：对于一定颜色实验表明：对于一定颜色实验表明：对于一定颜色(频率频率频率频率)的光，无论光的强的光，无论光的强弱如何，遏止电压是一样的，即光电子的最大初动能弱如何，遏止电压是一样的，即光电子的最大初动能与光强无关。与光强无关。光电效应解释中的疑难光电效应解释中的疑难 光电效应规律与经典光的电磁理论的解释间存在矛盾：光电效应规律与经典光的电磁理论的解释间存在矛盾：光电效应规律与经典光的电磁理论的解释间存在矛盾：光电效应规律与经典光的电磁理论的解释间存在矛盾：本讲稿第十二页，共三十四页1 1 1 1、普朗克最先提出了能量子的概念普朗克最先提出了能量子的概念普朗克最先提出了能量子的概念普朗克最先提出了能量子的概念。能量子能量子能量子能量子2 2 2 2、定义：普朗克认为，带电微粒辐射或者吸收能量时，只定义：普朗克认为，带电微粒辐射或者吸收能量时，只能辐射或吸收某个最小能量值的整数倍即能量的辐射或能辐射或吸收某个最小能量值的整数倍即能量的辐射或者吸收只能是一份一份的这个不可再分的最小能量值者吸收只能是一份一份的这个不可再分的最小能量值 叫叫叫叫做能量子能量子的大小：做能量子能量子的大小：做能量子能量子的大小：做能量子能量子的大小：=hv v，其中，其中，其中，其中v v是电磁波的频率，是电磁波的频率，是电磁波的频率，是电磁波的频率，h h称为普朗克常量称为普朗克常量称为普朗克常量称为普朗克常量h h6.626106.626103434 Js(一般取一般取一般取一般取h h6.63106.631034 Js Js)3 3 3 3、在微观世界中能量是量子化的，或者说微观粒子在微观世界中能量是量子化的，或者说微观粒子的能量是的能量是分立分立分立分立的。带电微粒辐射和吸收的能量，只能的。带电微粒辐射和吸收的能量，只能是是某一最小能量值的整数倍某一最小能量值的整数倍。本讲稿第十三页，共三十四页1 1 1 1、在空间传播的光是不连续的，而是一份一份的，每一、在空间传播的光是不连续的，而是一份一份的，每一、在空间传播的光是不连续的，而是一份一份的，每一、在空间传播的光是不连续的，而是一份一份的，每一份叫做一个光量子，简称光子份叫做一个光量子，简称光子份叫做一个光量子，简称光子份叫做一个光量子，简称光子(photon)，其能量为，其能量为，其能量为，其能量为E=hE=hE=hE=hv v v v ，其中，其中，其中，其中v v v v 为光的频率，为光的频率，h h为普朗克常数，即为普朗克常数，即h h=6.636.63 10101010-3434JJs s。爱因斯坦的光子说爱因斯坦的光子说E EK K=h=hv v W W0 02 2、按照爱因斯坦的光子说理论，在光电效应中，金属中的、按照爱因斯坦的光子说理论，在光电效应中，金属中的、按照爱因斯坦的光子说理论，在光电效应中，金属中的、按照爱因斯坦的光子说理论，在光电效应中，金属中的电子吸收一个光子获得的能量电子吸收一个光子获得的能量电子吸收一个光子获得的能量电子吸收一个光子获得的能量hvhv后，一部分能量用来克服后，一部分能量用来克服金属的逸出功金属的逸出功W0 0，剩下的表现为逸出后电子的初动能，剩下的表现为逸出后电子的初动能Ek k，即：，即：式中的式中的E EK K为光电子的最大初动能为光电子的最大初动能E EK K=mev2 2/2/2注：电子自身热运动的能量远小于注：电子自身热运动的能量远小于注：电子自身热运动的能量远小于注：电子自身热运动的能量远小于光子的能量故忽略不计光子的能量故忽略不计光子的能量故忽略不计光子的能量故忽略不计本讲稿第十四页，共三十四页思考与讨论思考与讨论 金属的遏止电压金属的遏止电压U UC C C C与入射光的频率与入射光的频率及逸出功及逸出功WW0 0又又又又有什么关系呢？有什么关系呢？有什么关系呢？有什么关系呢？对比：对比：E EK K=h=hv v W W0 01 1 1 1、图线斜率与电子电量的乘积可、图线斜率与电子电量的乘积可、图线斜率与电子电量的乘积可、图线斜率与电子电量的乘积可求普朗克常量求普朗克常量求普朗克常量求普朗克常量h h2 2 2 2、图线中的、图线中的、图线中的、图线中的1 1 1 1为极限频率为极限频率为极限频率为极限频率3 3 3 3、逸出功、逸出功、逸出功、逸出功W W W W0 0 0 0=h h1 1 1 12 2 2 2、图线中的、图线中的、图线中的、图线中的0 0 0 0为极限频率为极限频率为极限频率为极限频率1 1 1 1、图线斜率可求普朗克常量、图线斜率可求普朗克常量、图线斜率可求普朗克常量、图线斜率可求普朗克常量h h3 3 3 3、逸出功、逸出功、逸出功、逸出功W W W W0 0 0 0=E E0 0美国密立根研究美国密立根研究美国密立根研究美国密立根研究U U U UC C C C和和和和v v的关系验证了爱因斯坦方程的正确性。的关系验证了爱因斯坦方程的正确性。的关系验证了爱因斯坦方程的正确性。的关系验证了爱因斯坦方程的正确性。本讲稿第十五页，共三十四页 为什么光电效应中发射出的光电为什么光电效应中发射出的光电子存在最大初动能？子存在最大初动能？光电效应中从金属出来的电子，有的从光电效应中从金属出来的电子，有的从金属表面直接飞出，有的从内部出来沿途与金属表面直接飞出，有的从内部出来沿途与其它粒子碰撞，损失部分能量，因此电子速其它粒子碰撞，损失部分能量，因此电子速度会有差异，直接从金属表面飞出的速度最度会有差异，直接从金属表面飞出的速度最大，其大，其飞离金属表面时的动能为光飞离金属表面时的动能为光电子的最大初动能。电子的最大初动能。思考与讨论思考与讨论思考与讨论思考与讨论本讲稿第十六页，共三十四页对光子的理解对光子的理解对光子的理解对光子的理解1 1、光子与牛顿微粒说中的实物粒子有明显的不同，是、光子与牛顿微粒说中的实物粒子有明显的不同，是更加完善的一种表述；更加完善的一种表述；2 2、E=hE=hE=hE=hv v 表明表明表明表明光子的能量取决于光的频率，故不同的单色光子的能量取决于光的频率，故不同的单色光子的能量取决于光的频率，故不同的单色光子的能量取决于光的频率，故不同的单色光的光子能量不同，光的光子能量不同，光的光子能量不同，光的光子能量不同，E E红红EE紫紫紫紫，而同一色光，光强不同的原，而同一色光，光强不同的原，而同一色光，光强不同的原，而同一色光，光强不同的原因是光子数不同，显然，当频率一定时，光子数越多，光因是光子数不同，显然，当频率一定时，光子数越多，光因是光子数不同，显然，当频率一定时，光子数越多，光因是光子数不同，显然，当频率一定时，光子数越多，光强就越强强就越强强就越强强就越强E E E E总总=Nh=Nhv v ；3 3、光就是大量光子组成的高速运动的光子流、光就是大量光子组成的高速运动的光子流、光就是大量光子组成的高速运动的光子流、光就是大量光子组成的高速运动的光子流，光电效，光电效应显示了光的粒子性应显示了光的粒子性；4 4、注意区分光子与光电子的不同。、注意区分光子与光电子的不同。、注意区分光子与光电子的不同。、注意区分光子与光电子的不同。本讲稿第十七页，共三十四页1 1、能引起人的视觉感应的最小能量为、能引起人的视觉感应的最小能量为10101010-18-18-18-18J J，已知可见，已知可见，已知可见，已知可见光的平均波长约为光的平均波长约为光的平均波长约为光的平均波长约为0.60.6 m m，则进入人眼的光子数至少为，则进入人眼的光子数至少为多少个才能引起人眼的感觉？多少个才能引起人眼的感觉？思考与讨论思考与讨论2 2 2 2、在可见光范围内，哪种颜色光的光子能量最大？想、在可见光范围内，哪种颜色光的光子能量最大？想想看，这种光是否一定最亮？为什么？想看，这种光是否一定最亮？为什么？3个个1）光的亮度由两个因素决定：）光的亮度由两个因素决定：光强和光强和人眼的视觉灵人眼的视觉灵人眼的视觉灵人眼的视觉灵敏度敏度敏度敏度紫光紫光不一定不一定2）在光强相同的前提下，由于人眼对可见光中）在光强相同的前提下，由于人眼对可见光中心部位的黄绿色光感觉最灵敏，因此黄绿色光应心部位的黄绿色光感觉最灵敏，因此黄绿色光应最亮。最亮。本讲稿第十八页，共三十四页思考与讨论思考与讨论思考与讨论思考与讨论 白天的天空各处都是亮的，航天员在大气层外飞行时，白天的天空各处都是亮的，航天员在大气层外飞行时，白天的天空各处都是亮的，航天员在大气层外飞行时，白天的天空各处都是亮的，航天员在大气层外飞行时，尽管太阳的光线耀眼刺目，其他方向的天空却是黑的，甚尽管太阳的光线耀眼刺目，其他方向的天空却是黑的，甚尽管太阳的光线耀眼刺目，其他方向的天空却是黑的，甚尽管太阳的光线耀眼刺目，其他方向的天空却是黑的，甚至可以看见星星，这是为什么？至可以看见星星，这是为什么？至可以看见星星，这是为什么？至可以看见星星，这是为什么？由于大气把阳光向四面散射，由于大气把阳光向四面散射，由于大气把阳光向四面散射，由于大气把阳光向四面散射，且且且且波长较短的光比波长较长的波长较短的光比波长较长的波长较短的光比波长较长的波长较短的光比波长较长的光容易被大气散射，光容易被大气散射，光容易被大气散射，光容易被大气散射，故看到天故看到天故看到天故看到天空到处是亮的，蓝的；当航天空到处是亮的，蓝的；当航天空到处是亮的，蓝的；当航天空到处是亮的，蓝的；当航天员在没有大气的太空飞行时，员在没有大气的太空飞行时，员在没有大气的太空飞行时，员在没有大气的太空飞行时，虽然太阳耀眼刺目，没有了大虽然太阳耀眼刺目，没有了大虽然太阳耀眼刺目，没有了大虽然太阳耀眼刺目，没有了大气对阳光的散射，故航天员眼气对阳光的散射，故航天员眼气对阳光的散射，故航天员眼气对阳光的散射，故航天员眼中的天空才是一片黑暗。中的天空才是一片黑暗。中的天空才是一片黑暗。中的天空才是一片黑暗。本讲稿第十九页，共三十四页光子的动量光子的动量光子的动量光子的动量 狭义相对论中，爱因斯坦狭义相对论中，爱因斯坦狭义相对论中，爱因斯坦狭义相对论中，爱因斯坦的质能方程：的质能方程：的质能方程：的质能方程：而爱因斯坦光子理论中的光而爱因斯坦光子理论中的光而爱因斯坦光子理论中的光而爱因斯坦光子理论中的光子能量为：子能量为：子能量为：子能量为：故可得光子动量为：故可得光子动量为：注：光子的静质量为零，这里的注：光子的静质量为零，这里的注：光子的静质量为零，这里的注：光子的静质量为零，这里的m m m m是光子的动质量。是光子的动质量。是光子的动质量。是光子的动质量。本讲稿第二十页，共三十四页光的波粒二象性、物质波光的波粒二象性、物质波1 1、光的波粒二象性：、光的波粒二象性：、光的波粒二象性：、光的波粒二象性：1 1）光的干涉、衍射、偏振现象证明了光具有波动性）光的干涉、衍射、偏振现象证明了光具有波动性 2）光电效应说明光具有粒子性）光电效应说明光具有粒子性 3）光既具有波动性，又具有粒子性，称为光的波粒二）光既具有波动性，又具有粒子性，称为光的波粒二）光既具有波动性，又具有粒子性，称为光的波粒二）光既具有波动性，又具有粒子性，称为光的波粒二象性。象性。象性。象性。2、物质波：、物质波：、物质波：、物质波：1）光的干涉现象是大量光子的运动遵守波动规律的表现，）光的干涉现象是大量光子的运动遵守波动规律的表现，）光的干涉现象是大量光子的运动遵守波动规律的表现，）光的干涉现象是大量光子的运动遵守波动规律的表现，亮条纹亮条纹是光子到达是光子到达概率大概率大的地方，的地方，的地方，的地方，暗条纹暗条纹暗条纹暗条纹是光子到达是光子到达是光子到达是光子到达概概概概率小率小率小率小的地方，因此光波又叫的地方，因此光波又叫的地方，因此光波又叫的地方，因此光波又叫概率波概率波2）物质波物质波物质波物质波：任何一个运动着的物体，小到微观粒子大到：任何一个运动着的物体，小到微观粒子大到：任何一个运动着的物体，小到微观粒子大到：任何一个运动着的物体，小到微观粒子大到宏观物体都有一种波与它对应，其波长宏观物体都有一种波与它对应，其波长宏观物体都有一种波与它对应，其波长宏观物体都有一种波与它对应，其波长=h/p，p为运动为运动物体的动量，物体的动量，h为普朗克常量为普朗克常量 本讲稿第二十一页，共三十四页课堂练习课堂练习D1 1、关于物质的波粒二象性，下列说法中不正确的是、关于物质的波粒二象性，下列说法中不正确的是()A不仅光子具有波粒二象性，一切运动的微粒都不仅光子具有波粒二象性，一切运动的微粒都具有波粒二象性具有波粒二象性B B运动的微观粒子与光子一样，当它们通过一个小孔运动的微观粒子与光子一样，当它们通过一个小孔运动的微观粒子与光子一样，当它们通过一个小孔运动的微观粒子与光子一样，当它们通过一个小孔时，都没有特定的运动轨道时，都没有特定的运动轨道时，都没有特定的运动轨道时，都没有特定的运动轨道C C波动性和粒子性，在宏观现象中是矛盾的、对立的，波动性和粒子性，在宏观现象中是矛盾的、对立的，波动性和粒子性，在宏观现象中是矛盾的、对立的，波动性和粒子性，在宏观现象中是矛盾的、对立的，但在微观高速运动的现象中是统一的但在微观高速运动的现象中是统一的但在微观高速运动的现象中是统一的但在微观高速运动的现象中是统一的D D实物的运动有特定的轨道，所以实物不具有波粒实物的运动有特定的轨道，所以实物不具有波粒二象性二象性 本讲稿第二十二页，共三十四页课堂练习课堂练习CD2、在单缝衍射实验中，中央亮纹的光强占整、在单缝衍射实验中，中央亮纹的光强占整个从单缝射入的光强的个从单缝射入的光强的95%以上，假设现在以上，假设现在只让一个光子通过单缝，那么该光子只让一个光子通过单缝，那么该光子()A一定落在中央亮纹处一定落在中央亮纹处B一定落在亮纹处一定落在亮纹处C可能落在暗纹处可能落在暗纹处D落在中央亮纹处的可能性最大落在中央亮纹处的可能性最大本讲稿第二十三页，共三十四页课堂练习课堂练习AC3黑体辐射的实验规律如图所示，由图可知黑体辐射的实验规律如图所示，由图可知黑体辐射的实验规律如图所示，由图可知黑体辐射的实验规律如图所示，由图可知()A A随温度升高，各种波长的辐射强度都有增加随温度升高，各种波长的辐射强度都有增加随温度升高，各种波长的辐射强度都有增加随温度升高，各种波长的辐射强度都有增加B B随温度降低，各种波长的辐射强度都有增加随温度降低，各种波长的辐射强度都有增加随温度降低，各种波长的辐射强度都有增加随温度降低，各种波长的辐射强度都有增加C C随温度升高，辐射强度的极大值向波长较短的方向移随温度升高，辐射强度的极大值向波长较短的方向移随温度升高，辐射强度的极大值向波长较短的方向移随温度升高，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动动动动D D随温度降低，辐射强度随温度降低，辐射强度随温度降低，辐射强度随温度降低，辐射强度的极大值向波长较短的方的极大值向波长较短的方的极大值向波长较短的方的极大值向波长较短的方向移动向移动 本讲稿第二十四页，共三十四页课堂练习课堂练习课堂练习课堂练习B4、（、（、（、（1111上海上海）用一束紫外线照射某金属时不能产生）用一束紫外线照射某金属时不能产生）用一束紫外线照射某金属时不能产生）用一束紫外线照射某金属时不能产生光电效应，可能使该金属产生光电效应的措施是（光电效应，可能使该金属产生光电效应的措施是（光电效应，可能使该金属产生光电效应的措施是（光电效应，可能使该金属产生光电效应的措施是（）A改用频率更小的紫外线照射改用频率更小的紫外线照射 B B改用改用改用改用X X射线照射射线照射C C改用强度更大的原紫外线照射改用强度更大的原紫外线照射 D延长延长延长延长原紫外线的照射时间原紫外线的照射时间原紫外线的照射时间原紫外线的照射时间本讲稿第二十五页，共三十四页课堂练习课堂练习课堂练习课堂练习D5.（11福建福建福建福建）爱因斯坦提出了光量子概念并成功地解）爱因斯坦提出了光量子概念并成功地解）爱因斯坦提出了光量子概念并成功地解）爱因斯坦提出了光量子概念并成功地解释光电效应的规律而获得释光电效应的规律而获得释光电效应的规律而获得释光电效应的规律而获得19211921年的诺贝尔物理学奖。年的诺贝尔物理学奖。某种金属逸出光电子的最大初动能某种金属逸出光电子的最大初动能Ekm与入射光频率与入射光频率与入射光频率与入射光频率v的关系如图所示，其中的关系如图所示，其中v0 0为极限频率。从图中可以确为极限频率。从图中可以确为极限频率。从图中可以确为极限频率。从图中可以确定的是定的是定的是定的是_。（填选项前的字母）。（填选项前的字母）。（填选项前的字母）。（填选项前的字母）A逸出功与逸出功与逸出功与逸出功与v v有关有关有关有关 BEkmkm与入射光强度成正比与入射光强度成正比与入射光强度成正比与入射光强度成正比C Cvv0时，会逸出光电子时，会逸出光电子 D D图中直线的斜率与图中直线的斜率与图中直线的斜率与图中直线的斜率与 普朗克常量有关普朗克常量有关本讲稿第二十六页，共三十四页课堂练习课堂练习课堂练习课堂练习A6 6 6 6用不同频率的紫外线分别照射钨和锌的表面而发生光用不同频率的紫外线分别照射钨和锌的表面而发生光用不同频率的紫外线分别照射钨和锌的表面而发生光用不同频率的紫外线分别照射钨和锌的表面而发生光电效应，可得到光电子最大初动能电效应，可得到光电子最大初动能电效应，可得到光电子最大初动能电效应，可得到光电子最大初动能E Ek k随入射光频率随入射光频率v变变变变化的化的化的化的E Ek kv图象已知钨的逸出功是图象已知钨的逸出功是3.28eV3.28eV3.28eV3.28eV，锌的逸，锌的逸，锌的逸，锌的逸出功是出功是出功是出功是3.34eV3.34eV，若将二者的图线画在同一个，若将二者的图线画在同一个，若将二者的图线画在同一个，若将二者的图线画在同一个E Ek k k kv坐标坐标图中，用实线表示钨，虚线表示锌，则能正确反映图中，用实线表示钨，虚线表示锌，则能正确反映这一过程的是图中的这一过程的是图中的()()()()本讲稿第二十七页，共三十四页课堂练习课堂练习0.60eV7.7.7.7.如图，当电键如图，当电键S S断开时，用光子能量为断开时，用光子能量为2.5eV2.5eV的一束的一束光照射阴极光照射阴极P P，发现电流表读数不为零合上电键，调节，发现电流表读数不为零合上电键，调节，发现电流表读数不为零合上电键，调节，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滑动变阻器，发现当电压表读数小于滑动变阻器，发现当电压表读数小于滑动变阻器，发现当电压表读数小于0.60V0.60V0.60V0.60V时，电流表读时，电流表读时，电流表读时，电流表读数仍不为零；当电压表读数大于或等于数仍不为零；当电压表读数大于或等于数仍不为零；当电压表读数大于或等于数仍不为零；当电压表读数大于或等于0.60V0.60V0.60V0.60V时，电流表时，电流表时，电流表时，电流表读数为零读数为零读数为零读数为零(1)(1)(1)(1)求此时光电子的最大初动能的大小求此时光电子的最大初动能的大小求此时光电子的最大初动能的大小求此时光电子的最大初动能的大小(2)(2)求该阴极材料的逸出功求该阴极材料的逸出功求该阴极材料的逸出功求该阴极材料的逸出功1.90eV注意：截止电压与最大注意：截止电压与最大初动能的关系初动能的关系本讲稿第二十八页，共三十四页课堂练习课堂练习课堂练习课堂练习C8.8.8.8.(20102010江苏江苏江苏江苏)研究光电效应的电路如图所示用频率研究光电效应的电路如图所示用频率相同、强度不同的光分别照射密封真空管的钠极板相同、强度不同的光分别照射密封真空管的钠极板(阴阴阴阴极极极极K)K)，钠极板发射出的光电子被阳极，钠极板发射出的光电子被阳极A A吸收，在电路中吸收，在电路中形成光电流下列光电流形成光电流下列光电流I I与与A、K K之间的电压之间的电压之间的电压之间的电压UAKAK的关的关系图象中，正确的是系图象中，正确的是_ 注意：同一种色光，最大初动能相同，故截止注意：同一种色光，最大初动能相同，故截止注意：同一种色光，最大初动能相同，故截止注意：同一种色光，最大初动能相同，故截止电压相同，但光强大的饱和电流大。电压相同，但光强大的饱和电流大。电压相同，但光强大的饱和电流大。电压相同，但光强大的饱和电流大。本讲稿第二十九页，共三十四页课堂练习课堂练习B9.9.(20102010浙江浙江浙江浙江)在光电效应实验中，飞飞同学用同一光在光电效应实验中，飞飞同学用同一光电管在不同实验条件下得到了三条光电流与电压之间电管在不同实验条件下得到了三条光电流与电压之间的关系曲线的关系曲线(甲光、乙光、丙光甲光、乙光、丙光)，如图所示则可判断，如图所示则可判断，如图所示则可判断，如图所示则可判断出出出出()A A甲光的频率大于乙光的频率甲光的频率大于乙光的频率甲光的频率大于乙光的频率甲光的频率大于乙光的频率B B乙光的波长大于丙光的波长乙光的波长大于丙光的波长乙光的波长大于丙光的波长乙光的波长大于丙光的波长C乙光对应的截止频率大于丙光的截止频率乙光对应的截止频率大于丙光的截止频率乙光对应的截止频率大于丙光的截止频率乙光对应的截止频率大于丙光的截止频率D甲光对应的光电子最大初动能大于丙光的光电子最甲光对应的光电子最大初动能大于丙光的光电子最大初动能大初动能注意：同一光电管，逸出功相同，则注意：同一光电管，逸出功相同，则注意：同一光电管，逸出功相同，则注意：同一光电管，逸出功相同，则截止频率相同。截止频率相同。截止频率相同。截止频率相同。注意：区分截止电压注意：区分截止电压与截止频率的不同。与截止频率的不同。本讲稿第三十页，共三十四页课堂练习课堂练习课堂练习课堂练习C1010某光波射到一逸出功为某光波射到一逸出功为W W的光电材料表面，的光电材料表面，所产生的光电子在垂直于磁感应强度为所产生的光电子在垂直于磁感应强度为B B的的匀强磁场中做圆周运动的最大半径为匀强磁场中做圆周运动的最大半径为r r，则该，则该光波的频率为光波的频率为(设电子的质量为设电子的质量为m m，带电量为，带电量为e e，普朗克常量为，普朗克常量为h)()h)()本讲稿第三十一页，共三十四页课堂练习课堂练习课堂练习课堂练习ABD1111（11111111上海上海上海上海）用极微弱的可见光做双缝干涉实验，随）用极微弱的可见光做双缝干涉实验，随着时间的增加，在屏上先后出现如图着时间的增加，在屏上先后出现如图(a)(a)、(b)(b)(b)(b)、(c)(c)(c)(c)所示所示所示所示的图像，则的图像，则的图像，则的图像，则()()A A A A图像图像图像图像(a)(a)(a)(a)表明光具有粒子性表明光具有粒子性表明光具有粒子性表明光具有粒子性 B B B B图像图像(c)(c)表明光具有波动性表明光具有波动性C C用紫外光观察不到类似的图像用紫外光观察不到类似的图像用紫外光观察不到类似的图像用紫外光观察不到类似的图像 D D D D实实实实验表明光是一种概率波验表明光是一种概率波验表明光是一种概率波验表明光是一种概率波 本讲稿第三十二页，共三十四页课堂练习课堂练习课堂练习课堂练习hc/012.（11全国全国）在光电效应试验中，某金属的）在光电效应试验中，某金属的截止频率相应的波长为截止频率相应的波长为0，该金属的逸出功为，该金属的逸出功为_。若用波长为。若用波长为（0）的单色光做该）的单色光做该实验，则其遏止电压为实验，则其遏止电压为_。已知电子的电。已知电子的电荷量、真空中的光速和布朗克常量分别为荷量、真空中的光速和布朗克常量分别为e、c 和和h。hc(0 0-)/e0本讲稿第三十三页，共三十四页课堂练习课堂练习课堂练习课堂练习4=1.24=1.241010-7-7m m13、已知某金属表面接受波长为、已知某金属表面接受波长为和和2的单色光的单色光照射时，释放出光电子的最大初动能分别为照射时，释放出光电子的最大初动能分别为30 eV和和10 eV，求能使此种金属表面产生光电效，求能使此种金属表面产生光电效应的入射光的极限波长为多少？应的入射光的极限波长为多少？本讲稿第三十四页，共三十四页