浙江省桐乡市高考物理一轮复习光电效应课件.ppt
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1、光电效应光电效应一一.光电效应现象光电效应现象二二.光电效应规律光电效应规律三三.光子说光子说四四.爱因斯坦光电效应方程爱因斯坦光电效应方程五五、光的波粒二象性、光的波粒二象性例题例题例例1、例例2、例例3、例例4、例例5、例例6例例7、例例8、例例9、例例10、例例11、高考题选高考题选95年年96年上海年上海97年上海年上海792年年98年全国年全国803年江苏年江苏204年广东年广东600年天津年天津00年广东年广东604年天津年天津04年广西年广西604年北京年北京1804年浙江年浙江192005年天津卷年天津卷17光电效应光电效应 一一.光电效应现象光电效应现象二二.光电效应规律光电
2、效应规律1.每种金属都有发生光电效应的极限频率每种金属都有发生光电效应的极限频率2.光电效应的产生几乎是瞬时的光电效应的产生几乎是瞬时的3.光电子的最大初动能光电子的最大初动能Ekm和入射光强度无关和入射光强度无关,只随入射光频率只随入射光频率的增大而增大的增大而增大4.4.单位时间打出的光电子与入射光强度成正比单位时间打出的光电子与入射光强度成正比三三.光子说:在空间传播的光不是连续的,而是一份一光子说:在空间传播的光不是连续的,而是一份一份的份的,每一份叫每一份叫光子光子,光子的能量跟频率成正比光子的能量跟频率成正比E=hh=6.631034J.s普朗克恒量普朗克恒量返回返回四四.爱因斯坦
3、光电效应方程爱因斯坦光电效应方程爱因斯坦光电效应方程的爱因斯坦光电效应方程的图象图象Ek0-W0爱因斯坦光电效应方程是能量守恒定律在爱因斯坦光电效应方程是能量守恒定律在 光电效应现象中的表现形式光电效应现象中的表现形式逸出功和极限频率的关系逸出功和极限频率的关系极限波长和极限频率的关系极限波长和极限频率的关系由由v=f得得返回返回五五、光光的的波波粒粒二二象象性性光的干涉和衍射表明光确实是一种波,光电光的干涉和衍射表明光确实是一种波,光电效应和康普顿效应无可辩驳地证明了光是效应和康普顿效应无可辩驳地证明了光是一种粒子,因此说:光是一种波,同时光一种粒子,因此说:光是一种波,同时光也是一种粒子,
4、光具有波粒二象性也是一种粒子,光具有波粒二象性单个光子表现为粒子性单个光子表现为粒子性大量光子的运动表现为波动性大量光子的运动表现为波动性波长较长、频率较低的光,波动性较显著波长较长、频率较低的光,波动性较显著波长较短、频率较高的光,粒子性较显著波长较短、频率较高的光,粒子性较显著光是一种概率波光是一种概率波一切微观粒子都有波粒二象性一切微观粒子都有波粒二象性返回返回例例在在研研究究光光电电效效应应的的实实验验中中,根根据据测测得得的的数数据据绘绘出出光光电电子子最最大大初初动动能能Ek跟跟照照射射光光频频率率的的关关系系图图象象如如图图所所示示.图图线线的的斜斜率率tg,横横轴轴上上的的截截
5、距距表表示示该该金金属属发发生生光光电电效效应应的的,纵纵轴轴上上的的截截距距的的绝绝对对值值表表示示该该金金属属的的的的大大小小.若若换换用用其其他他金金属属做做同同样样的的实实验验,测测绘绘得得到到的的图图线线与与此此图图的的图图线线相相比比较较相同,相同,不同不同.h极限频率极限频率逸出功逸出功斜率斜率纵横截距纵横截距返回返回Ek0光电效应的规律是:光电效应的规律是:(1)任任何何一一种种金金属属都都有有一一个个_频频率率,入入射射光光的的频频率必须率必须_这个频率这个频率,才能产生光电效应才能产生光电效应;(2)光光电电子子的的最最大大初初动动能能与与无无关关,只只随着随着的增大而增大
6、的增大而增大;(3)入入射射光光照照射射到到金金属属上上时时,光光电电子子的的发发射射几几乎乎是是_,一般不超过一般不超过_;(4)产产生生光光电电效效应应时时,光光电电流流的的强强度度与与成成正比正比.极限极限大于大于入射光的强度入射光的强度入射光频率入射光频率瞬时的瞬时的10-9秒秒入射光的强度入射光的强度例例1返回返回例例2、在在X射射线线管管中中,由由阴阴极极发发射射的的电电子子被被加加速速后后打打到到阳阳极极,会会产产生生包包括括X光光在在内内的的各各种种能能量量的的光光子子,其其中中光光子子能能量量的的最最大大值值等等于于电电子子的的动动能能。若若伦伦琴琴射射线线管管阳阳极极与与阴
7、阴极极间间所所加加电电压压为为3.00104V,求求伦伦琴琴射射线线管管所发出的所发出的X射线的最短波长是多少射线的最短波长是多少?解解:电子被加速后具有的能量:电子被加速后具有的能量EK=eU电子撞击阳极发出电子撞击阳极发出X射线,当电子的动能全部变射线,当电子的动能全部变为光子的能量为光子的能量h时,时,X射线的波长最短射线的波长最短EK=heU=hc=hc/eU=4.1410-11m返回返回例例3、从太阳到达地球的光流强度,在垂直于光的、从太阳到达地球的光流强度,在垂直于光的传播方向上是传播方向上是1.4103W/m2,如果把太阳光看成是平,如果把太阳光看成是平均频率为均频率为51014
8、Hz的单色光,在垂直于太阳光的地的单色光,在垂直于太阳光的地球表面的球表面的1cm2的面积上,每秒接收到的光子数有多的面积上,每秒接收到的光子数有多少个?少个?解解:每秒钟太阳光照到地球上:每秒钟太阳光照到地球上1cm2的能量为的能量为E=1.4103110-4=0.14J每个光子的能量为每个光子的能量为E1=h=6.6310-3451014=3.310-19Jn=E/E1=0.14/3.310-19=4.21017个个返回返回例例4、有一小灯泡的规格为有一小灯泡的规格为“6V、0.3A”,正常工作时大约有正常工作时大约有6%的电能转变为可见光,的电能转变为可见光,试估算每一秒钟释放出来的可见
9、光的光子数。试估算每一秒钟释放出来的可见光的光子数。解:解:一秒钟消耗电能一秒钟消耗电能W=Pt=UIt=1.8J一秒钟转变成的可见光能一秒钟转变成的可见光能E=0.061.8=0.108J每个光子的能量为每个光子的能量为E1=h E=nh 可见光的频率粗略取可见光的频率粗略取=51014Hzn=Eh=0.108(6.63103451014)=31017返回返回例例5在在绿绿色色植植物物光光合合作作用用下下,每每放放出出1mol的的O2,植植物物储储存存451.5kJ能能量量,绿绿色色植植物物能能量量转转化化效效率率(即即植植物物储储存存的的能能量量与与植植物物吸吸收收光光的的能能量量之之比比
10、)约约50%,则绿色植物每放出则绿色植物每放出1个氧分子要吸收个氧分子要吸收个波长为个波长为的光子,的光子,(普朗克常量(普朗克常量),),阿伏加德罗常量阿伏加德罗常量解:解:每放出每放出1个氧分子储存能量为个氧分子储存能量为451.5103/N(J)每放出每放出1个氧分子要吸收能量为个氧分子要吸收能量为E=2451.5103/N(J)=1.510-18J一个光子的能量为一个光子的能量为E1=hc/=310-19Jn=E/E1=5(个)个)5返回返回例例6、某某金金属属用用频频率率为为v2的的光光照照射射时时产产生生的的光光电电子子的的最最大大初初动动能能是是用用频频率率为为v1的的光光照照射
11、射产产生生的的光光电电子子的的 最最 大大 初初 动动 能能 的的 2倍倍,则则 这这 种种 金金 属属 的的 逸逸 出出 功功 W 解:解:返回返回例例7、已已知知某某金金属属表表面面接接受受波波长长为为和和2的的单单色色光光照照射射时时,释释放放出出的的光光电电子子的的最最大大初初动动能能分分别别为为30eV和和10eV,则则能能使使此此金金属属表表面面产产生生光光电电效效应应的的入入射射光光的的极极限波长是限波长是.解:由光电效应方程解:由光电效应方程EK1=hc/-W=30eV(1)EK2=hc/2-W=10eV(2)由极限波长的定义由极限波长的定义0=hc/0-W(3)解得解得W=1
12、0eVhc/=40eV0=44返回返回例例8、用用光光子子能能量量为为4.5eV的的光光照照射射某某金金属属,从从该该金金属属表表面面逸逸出出的的电电子子最最大大初初动动能能为为2.0eV.这这种种金金属属的的电电子子逸逸出出功功为为_,能能使使这这种种金金属属产产生生光光电电效效应应的的光光的的极极限限频频率率为为_.如如果果以以光光子子能能量量8.0eV的的光光照照射射该该金金属属,则则逸逸出出的的电电子子的的最最大大初初动动能是能是_.解:解:W=h-EK=4.5-2.0=2.5eV0=W/h=2.51.610-19/6.6310-34=61014HzEK1=h1-W=8-2.5=5.5
13、eV2.5eV61014Hz5.5eV返回返回例例9、已知每秒钟从太阳已知每秒钟从太阳射到地球上垂直于太阳光的每平射到地球上垂直于太阳光的每平方米截面上的辐射能为方米截面上的辐射能为1.4103J,其中可见光约占,其中可见光约占45%。设可见光的波长均为。设可见光的波长均为0.55m,太阳向各个方向的辐射,太阳向各个方向的辐射是均匀的,太阳与地球间距离为是均匀的,太阳与地球间距离为1.51011m,则太阳每,则太阳每秒秒辐射出的可见光的光子数大约为辐射出的可见光的光子数大约为。(只要求二位有效数字)(只要求二位有效数字)解解:太阳每秒辐射出来的能量太阳每秒辐射出来的能量 E=4R21.4103
14、J=43.14(1.51011)21.4103=41026J根据题意有,根据题意有,E45%=nhc/n=E45%/hc=410260.450.5510-66.610-343108=4.910444.91044返回返回返回返回例例10、在在光光电电效效应应实实验验中中,当当用用光光子子能能量量E3.1eV的的单单色色光光照照射射阴阴极极K时时,(如如图图),产产生生少少量量电电流流.若若K极极接接正正,A极极接接负负,当当两两极极间间电电压压为为0.9V时时,光光电电流流恰恰好好截截止止.那那么么当当A极极接接正正,K极极接接负负,电电压压仍仍为为0.9V的的时时光光电电子子到到达达A极极的的
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