第十七章2光的粒子性.ppt

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1、2光的粒子性知识点 1 光电效应如图 1721 所示，用弧光灯照射锌板，与锌板相连的验电器就带正电，即锌板也带正电这说明锌板在光的照射下发射出了_电子图 1721(1)定义：在光的照射下物体发射出电子的现象，叫做光电效应，发射出来的电子叫做_光电子【特别提醒】定义中的光包括不可见光，使锌板发射出电子的光是弧光灯发出的紫外线.转成为知识点 2 光电效应解释中的疑难1逸出功：使电子脱离某种金属所做功的最小值，叫做这种金属的逸出功，用字母_表示，_2经典电磁理论无法解释的现象：W0(1)光电子初动能与光强无关，与光的频率有关；(2)光电效应产生的时间极短，电子吸收光的能量是瞬间完成的不同金属的逸出功

2、不同知识点 3 康普顿效应和光子的动量1光的散射光在介质中与物质微粒相互作用，光的_的现象叫做光的散射传播方向发生改变2康普顿效应在散射射线中，除有与入射波长相同的射线外，还有波长比入射射线波长更长的射线人们把这种波长变化的现象叫做康普顿效应3康普顿效应的解释假定 X 射线光子与电子发生完全弹性碰撞，这种碰撞跟台球比赛中的两球碰撞很相似按照爱因斯坦的光子说，一个 X射线光子不仅具有能量 Eh，而且还有动量如图 1722所示这个光子与静止的电子发生弹性斜碰，光子把部分能量转移给了电子，能量由h减小为h，因此频率减小，波长增大同时，光子还使电子获得一定的动量这样就圆满地解释了康普顿效应图 1722

3、知识点 4 光电效应的实验规律研究光电效应的实验装置(如图 1723所示)阴极 K 和阳极 A 是密封在真空玻璃管中的两个电极，K 在受到光照时能够发射光电子电源加在 K 与 A 之间的电压大小可以调整，正负极也可以对调实验结果表明：图 1723(1)存在着饱和电流在光照条件不变的情况下，随着所加电压增大，光电流趋于一个饱和值即在一定的光照条件下，单位时间内阴极 K 发射的光电子的数目是一定的，电压增加到一定值时，所有光电子都被阳极 A 吸收，这时再增大电压，电流也不会增大实验表明，入射光越强，单位时间内发射的光电子数越多(2)存在着遏止电压和截止频率使光电流减小到零的反向电压 Uc 称为遏止

4、电压遏止电压的一定频率的光，无论光强如何，遏止电压都是一样的入射光的频率减小到某一数值c时，不发生光电效应c 称为截止频率或极限频率当入射光的频率小于截止频率时，不论光多么强，光电效应都不会发生实验表明：光电子的能量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；不同金属的截止频率不同(3)光电效应具有瞬时性当入射光频率超过截止频率时，无论入射光怎样微弱，光照到金属时，都会立即产生光电流，产生电流的时间不超过 10-9s.【例题】(双选)如图 1724 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 4.51014Hz，则以下判断正确的是()图

5、 1724A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，电路中的电流越大解析：在光电管中若发生了光电效应，单位时间内发射光电子的数目只与入射光的强度有关，光电流的饱和值只与单位时间内发射光电子的数目有关据此可判断 A、D 错误波长1014Hz，可发生光电效应，所以选项 B、C 正确答案：BC1.(双选，2011 年汕头二模)如图 1725 所示，用导线把验电器与锌板相连接，当用紫外线照射锌板时，发生的现象是()图 1725A有光子从锌板逸出B有电子从锌板逸出C

6、验电器指针张开一个角度D锌板带负电答案：BC知识点 5 爱因斯坦的光电效应方程1光子说图 17264光子说对光电效应的解释(1)饱和光电流与光强关系光越强，包含的光子数越多，照射金属时产生的光电子越多，因而饱和光电流越大，所以，入射光频率一定时，饱和光电流与光强成正比(2)存在截止频率和遏止电压爱因斯坦的光电效应方程表明光电子的初动能与入射光频率呈线性关系，与光强无关，所以遏止电压由入射光频率决定，与光强无关光电效应方程同时表明，只有 hW0时，才有光(3)效应具有瞬时性电子一次性吸收光子的全部能量，不需要积累能量的时间，所以光电效应几乎是瞬时发生的【例题】如图 1727 所示，一光电管的阴极

7、用极限波长05 000 的钠制成，光电管阳极 A 和阴极 K 之间的电势差U2.1 V，用波长3 000的紫外线照射阴极，饱和光电流的值(当阴极 K 发射的电子全部到达阳极 A 时，电路中的电流达到最大值，称为饱和光电流)Im0.56 A.求：图 1727(1)每秒内由 K 极发射的光电子数目；(2)电子到达 A 极时的最大动能；(3)如果电势差 U 不变，而照射光的强度增到原值的三倍，此时电子到达 A 极的最大动能是多大？ ( 普朗克常量 h (3)根据光电效应规律，光电子的最大初动能与入射光的强度无关，如果电压 U 不变，则电子到达 A 极的最大动能不会变，答案：见解析2(2011 年阳春

8、质检)如图 1728 所示是做光电效应实验装置的简图在抽成真空的玻璃管内，K 为阴极(用金属铯制成，发生光电效应的逸出功为 1.9 eV)，A 为阳极在 a、b 间不接任何电源，用频率为(高于铯的极限频率)的单色光照射阴极 K，会发现电流表指针有偏转这时，若在 a、b 间接入直流电源，a 接正极，b 接负极，并使 a、b 间电压从零开始逐渐增大，发现当电压表的示数增大到 2.1 V 时，电流表的示数刚好减小到零求：(1)a、b 间未接直流电源时，通过电流表的电流方向；(2)从阴极 K 发出的光电子的最大初动能 Ek是多少焦？(3)入射单色光的频率是多少？图 1728题型 1光电效应【例题】入射

9、光照射到某金属表面上发生了光电效应，若入射光的强度减弱，而频率保持不变，则下列说法中正确的是()A从光照射到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解析：入射光的强度取决于入射光子数和入射光的频率，入射光的频率保持不变，强度减弱，单位时间入射光子数将减少，但光子的能量不变，可见仍能发生光电效应，发生光电效应时，光电子的产生几乎都是瞬时的，与入射光强度无关，故A、D 错误；根据爱因斯坦光电效应方程，逸出光电子的最大初动能与入射光的频率有关，跟入射光的强度无关，所以 B 也是错误的；由于逸出电子

10、与入射光子的一对一的关系，当光的强度减弱时，单位时间入射光子数减少，因此单位时间内逸出的光电子数也将减少答案：C规律总结：对光的强度和光子能量的关系不理解，对用光子说解释光电效应的物理模型不明确是解答该类习题出现错误的主要原因牢记光电效应中的两条规律，理解光子说对光电效应的解释，利用一对一的关系理解光电效应方程是解决此类问题的前提条件答案：B题型 2Ek图象【例题】在图 1729 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

11、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 17210 所示，若知道电子的电荷量 e，则根据图象求出该金属的极限频率和逸出功 W0以及普朗克常量 h.图 1729图 17210解析：由图 17210 知，数据对应的点几乎落在一条直线上，直线与轴的交点0即为该金属的极限频率因此当照射光的频率为0时，遏止电压 Uc0，说明在此频率下，金属板刚好发生光电效应设光电子的最大初动能为 Ek，根据光

12、电效应方程有 hW0Ek 【规律总结】由爱因斯坦的光电效应方程EkhW0，又因为对某种金属而言，逸出功和极限频率是确定的，故 Ek 和呈线性关系，如图 17211 所示(1)横轴上的截距的物理含义是光电管阴极材料的极限频率；不同的金属一般不同(2)纵轴上的截距的物理含义是光电管阴极材料的逸出功的负值；不同金属的极限频率不同，对应的金属的逸出功也不同(3)斜率的物理含义是普朗克常量对所有的金属而言，在同一坐标系中的图线都是相互平行的图 172112已知金属甲发生光电效应时产生光电子的最大初动能跟入射光的频率关系如图 17212 中直线 1 所示现用某单色光照射金属甲的表面，产生光电子的最大初动能为 E1，若用同样的单色光照射金属乙表面，产生的光电子的最大初动能 E2，如图所示则金属乙发生光电效应时产生光电子的最大初动能跟入射光的频率关系图线应是()图 17212AaCcBbD上述三条图线都有可能解析：根据光电效方程：EkhW0，图象中直线的斜率都是普朗克常量，所以两条直线应平行答案：A