物理 第十七章 波粒二象性 1 能量量子化 2 光的粒子性 新人教版选修3-5 .ppt

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1、第十七章波粒二象性1能量量子化2光的粒子性一、黑体与黑体一、黑体与黑体辐射射1.1.热辐射射:我我们周周围的一切物体都在的一切物体都在辐射射_,_,这种种辐射与物体的射与物体的_有关。有关。2.2.黑体黑体:指能指能够_吸收入射的各种波吸收入射的各种波长的的电磁波而不磁波而不发生反射的生反射的物体。物体。3.3.一般材料物体的一般材料物体的辐射射规律律:辐射射电磁波的情况除与磁波的情况除与_有关外有关外,还与材料的与材料的_及及_有关。有关。电磁波磁波温度温度完全完全温度温度种种类表面状况表面状况4.4.黑体黑体辐射的射的实验规律律:黑体黑体辐射射电磁波的磁波的强强度按波度按波长的分布只与的分

2、布只与黑体的黑体的_有关有关,如如图所示。所示。(1)(1)随着温度的升高随着温度的升高,各种波各种波长的的辐射射强强度都度都_。(2)(2)随着温度的升高随着温度的升高,辐射射强强度的极大度的极大值向波向波长_的方向移的方向移动。温度温度增加增加较短短【判一判判一判】(1)(1)只有高温物体才能只有高温物体才能辐射射电磁波。磁波。()(2)(2)能吸收各种能吸收各种电磁波而不反射磁波而不反射电磁波的物体叫黑体。磁波的物体叫黑体。()(3)(3)温度越高温度越高,黑体黑体辐射射电磁波的磁波的强强度越大。度越大。()提示提示:(1)(1)。任何物体都可以辐射电磁波。任何物体都可以辐射电磁波。(2

3、)(2)。根据黑体定义判断正确。根据黑体定义判断正确。(3)(3)。温度越高。温度越高,黑体辐射电磁波的强度越大。黑体辐射电磁波的强度越大。二、能量子二、能量子1.1.定定义:普朗克普朗克认为,振振动着的着的带电微粒的能量只能是某一最小能量微粒的能量只能是某一最小能量值的的_,_,当当带电微粒微粒辐射或吸收能量射或吸收能量时,也是以也是以这个最小能个最小能量量值为单位位_地地辐射或吸收的射或吸收的,这个不可再分的最小能量个不可再分的最小能量值叫作叫作_。整数倍整数倍一份一份一份一份能量子能量子2.2.能量子大小能量子大小:=:=hh,其中其中是是电磁波的磁波的频率率,h,h称称为_常量。常量。

4、h=6.626h=6.6261010-34-34J Js(s(一般取一般取h=6.63h=6.631010-34-34J Js)s)。3.3.能量的量子化能量的量子化:在微在微观世界中能量是世界中能量是_的的,或者或者说微微观粒子粒子的能量是的能量是_的。的。普朗克普朗克量子化量子化分立分立【判一判判一判】(1)(1)微微观粒子的能量只能是能量子的整数倍。粒子的能量只能是能量子的整数倍。()(2)(2)能量子的能量不是任意的能量子的能量不是任意的,其大小与其大小与电磁波的磁波的频率成正率成正比。比。()提示提示:(1)(1)。微观粒子的能量是分立的。微观粒子的能量是分立的。(2)(2)。根据。

5、根据=hh判断能量与频率成正比。判断能量与频率成正比。三、光三、光电效效应的的实验规律律1.1.光光电效效应:照射到金属表面的光照射到金属表面的光,能使金属中的能使金属中的_从表面逸出的从表面逸出的现象。象。2.2.光光电子子:光光电效效应中中发射出来的射出来的_。电子子电子子3.3.光光电效效应的的实验规律律:(1)(1)存在着存在着_光光电流流:在光的在光的颜色不色不变的情况下的情况下,入射光越入射光越强强,饱和和电流越大。流越大。这表明表明对于一定于一定颜色的光色的光,入射光越入射光越强强,单位位时间内内发射的光射的光电子数越多。子数越多。(2)(2)存在着遏止存在着遏止电压和和_频率率

6、:光光电子的最大初子的最大初动能与入射光的能与入射光的频率率有关有关,而与入射光的而与入射光的强强弱无关。当入射光的弱无关。当入射光的频率低于截止率低于截止频率率时不能不能发生光生光电效效应。饱和和截止截止(3)(3)光光电效效应具有具有_:_:光光电效效应几乎是瞬几乎是瞬时发生的生的,从光照射从光照射到到产生光生光电流的流的时间不超不超过1010-9-9s s。4.4.逸出功逸出功:使使电子脱离某种金属所做功的子脱离某种金属所做功的_。不同金属的逸。不同金属的逸出功出功_(A._(A.相同相同B.B.不同不同)。瞬瞬时性性最小最小值B B【判一判判一判】(1)(1)任何任何频率的光照射到金属

7、表面都可以率的光照射到金属表面都可以发生光生光电效效应。()(2)(2)金属表面是否金属表面是否发生光生光电效效应与入射光的与入射光的强强弱有关。弱有关。()(3)(3)入射光照射到金属表面上入射光照射到金属表面上时,光光电子几乎是瞬子几乎是瞬时发射的。射的。()提示提示:(1)(1)。要发生光电效应。要发生光电效应,入射光的频率要大于金属的极限频率。入射光的频率要大于金属的极限频率。(2)(2)。金属表面是否发生光电效应与入射光的频率有关。金属表面是否发生光电效应与入射光的频率有关,与强度无关。与强度无关。(3)(3)。光电效应具有瞬间性。光电效应具有瞬间性。四、四、爱因斯坦的光子因斯坦的光

8、子说与光与光电效效应方程方程1.1.光子光子说:光不光不仅在在发射和吸收射和吸收时能量是一份一份的能量是一份一份的,而且光本身就而且光本身就是由一个个不可分割的能量子是由一个个不可分割的能量子组成的成的,频率率为的光的能量子的光的能量子为hh,这些能量子被称些能量子被称为_。2.2.爱因斯坦的光因斯坦的光电效效应方程方程:(1)(1)表达式表达式:_=E:_=Ek k+W+W0 0或或E Ek k=_-W=_-W0 0。(2)(2)物理意物理意义:金属中金属中电子吸收一个光子子吸收一个光子获得的能量是得的能量是hh,这些能量些能量一部分用于克服金属的一部分用于克服金属的_,_,剩下的表剩下的表

9、现为逸出后逸出后电子的初子的初动能能E Ek k。光子光子hhhh逸出功逸出功W W0 0【判一判判一判】(1)(1)“光子光子”就是就是“光光电子子”的的简称。称。()(2)(2)光光电子的最大初子的最大初动能与入射光的能与入射光的频率成正比。率成正比。()(3)(3)入射光若能使某金属入射光若能使某金属发生光生光电效效应,则入射光的入射光的强强度越大度越大,照射出的照射出的光光电子越多。子越多。()提示提示:(1)(1)。“光子光子”与与“光电子光电子”是两回事。是两回事。(2)(2)。光电子的最大初动能与入射光的频率成线性关系。光电子的最大初动能与入射光的频率成线性关系,不是正比关不是正

10、比关系。系。(3)(3)。入射光的强度越大。入射光的强度越大,照射出的光电子越多。照射出的光电子越多。五、康普五、康普顿效效应和光子的和光子的动量量1.1.光的散射光的散射:光在介光在介质中与中与_相互作用相互作用,因而因而传播方向播方向_,_,这种种现象叫作光的散射。象叫作光的散射。2.2.康普康普顿效效应:美国物理学家康普美国物理学家康普顿在研究石墨在研究石墨对X X射射线的散射的散射时,发现在散射的在散射的X X射射线中中,除了与入射波除了与入射波长0 0相同的成分外相同的成分外,还有波有波长_0 0的成分的成分,这个个现象称象称为康普康普顿效效应。物物质微粒微粒发生改生改变大于大于3.

11、3.康普康普顿效效应的意的意义:康普康普顿效效应表明光子除了具有能量之外表明光子除了具有能量之外,还具具有有动量量,深入揭示了光的深入揭示了光的_的一面。的一面。4.4.光子的光子的动量量:(1)(1)表达式表达式:p=_:p=_。(2)(2)说明明:在康普在康普顿效效应中中,入射光子与晶体中入射光子与晶体中电子碰撞子碰撞时,把一部分把一部分动量量转移移给电子子,光子的光子的动量量变小。因此小。因此,有些光子散射后波有些光子散射后波长_。粒子性粒子性变大大【判一判判一判】(1)(1)光子的光子的动量与波量与波长成反比。成反比。()(2)(2)光子光子发生散射生散射时,其其动量大小量大小发生生变

12、化化,但光子的但光子的频率不率不发生生变化。化。()(3)(3)光子光子发生散射后生散射后,其波其波长变大。大。()提示提示:(1)(1)。根据。根据p=p=判断正确。判断正确。(2)(2)。光子发生散射时。光子发生散射时,其动量大小发生变化其动量大小发生变化,波长变化波长变化,频率一定变频率一定变化。化。(3)(3)。光子发生散射后。光子发生散射后,频率变小频率变小,根据根据c=c=ff判断波长变大。判断波长变大。一、黑体与黑体一、黑体与黑体辐射射思考探究思考探究:很多地方用很多地方用红外外热像像仪监测人的体温人的体温,只要被只要被测者从者从仪器前走器前走过,便可便可知道他的体温是多少知道他

13、的体温是多少,你知道其中的道理你知道其中的道理吗?提示提示:根据热辐射规律可知根据热辐射规律可知,人的体温的高低人的体温的高低,直接决定了这个人辐射直接决定了这个人辐射的红外线的频率和强度。通过监测被测者辐射的红外线的情况就知道的红外线的频率和强度。通过监测被测者辐射的红外线的情况就知道这个人的体温。这个人的体温。【归纳总结】1.1.对黑体的理解黑体的理解:绝对的黑体的黑体实际上是不存在的上是不存在的,但可以用某装置近似但可以用某装置近似地代替。如地代替。如图所示所示,如果在一个空腔壁上开一个小孔如果在一个空腔壁上开一个小孔,那么射入小孔的那么射入小孔的电磁波在空腔内表面会磁波在空腔内表面会发

14、生多次反射和吸收生多次反射和吸收,最最终不能从空腔射出不能从空腔射出,这个小孔就成了一个个小孔就成了一个绝对黑体。黑体。2.2.一般物体与黑体的比一般物体与黑体的比较:热辐射特点射特点吸收、反射特点吸收、反射特点一般一般物体物体辐射射电磁波的情况与温度有关磁波的情况与温度有关,与材料的种与材料的种类及表面状况有关及表面状况有关既吸收又反射既吸收又反射,其能力与材料其能力与材料的种的种类及入射波及入射波长等因素有等因素有关关黑体黑体辐射射电磁波的磁波的强强度按波度按波长的分的分布只与黑体的温度有关布只与黑体的温度有关完全吸收各种入射完全吸收各种入射电磁波磁波,不不反射反射3.3.黑体黑体辐射的射

15、的实验规律律:(1)(1)温度一定温度一定时,黑体黑体辐射射强强度随波度随波长的分布有一个极大的分布有一个极大值。(2)(2)随着温度的升高随着温度的升高各种波各种波长的的辐射射强强度都有增加度都有增加;辐射射强强度的极大度的极大值向波向波长较短的方向移短的方向移动。如。如图所示。所示。【特特别提醒提醒】(1)(1)热辐射不一定要高温射不一定要高温,任何温度的物体都任何温度的物体都发出一定的出一定的热辐射射,只是温只是温度低度低时辐射弱射弱,温度高温度高时辐射射强强。(2)(2)黑体是一个理想化的物理模型黑体是一个理想化的物理模型,实际不存在。不存在。(3)(3)黑体看上去不一定是黑的黑体看上

16、去不一定是黑的,只有当自身只有当自身辐射的可射的可见光非常微弱光非常微弱时看看上去才是黑的上去才是黑的;有些可看作黑体的物体由于有有些可看作黑体的物体由于有较强强的的辐射射,看起来看起来还会会很明亮很明亮,例如例如:炼钢炉口上的小孔。一些炉口上的小孔。一些发光的物体光的物体(如太阳、白如太阳、白炽灯灯灯灯丝)也被看作黑体来也被看作黑体来处理。理。【典例示范典例示范】(多多选)下列叙述正确的是下列叙述正确的是()A.A.一切物体都在一切物体都在辐射射电磁波磁波B.B.一般物体一般物体辐射射电磁波的情况只与温度有关磁波的情况只与温度有关C.C.黑体黑体辐射射电磁波的磁波的强强度按波度按波长的分布只

17、与黑体温度有关的分布只与黑体温度有关D.D.黑体能黑体能够完全吸收入射的各种波完全吸收入射的各种波长的的电磁波磁波【解解题探究探究】(1)(1)热辐射的定射的定义是什么是什么?提示提示:我们周围的一切物体都在辐射电磁波我们周围的一切物体都在辐射电磁波,这种辐射与物体的温度有这种辐射与物体的温度有关。关。(2)(2)黑体具有什么特点黑体具有什么特点?提示提示:能够完全吸收入射的各种波长的电磁波而不发生反射。能够完全吸收入射的各种波长的电磁波而不发生反射。【正确解答正确解答】选选A A、C C、D D。根据热辐射定义知。根据热辐射定义知A A对对;根据热辐射和黑体根据热辐射和黑体辐射的特点知一般物

18、体辐射电磁波的情况除与温度有关外辐射的特点知一般物体辐射电磁波的情况除与温度有关外,还与材料还与材料种类和表面状况有关种类和表面状况有关,而黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑而黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体温度有关体温度有关,B,B错、错、C C对对;根据黑体定义知根据黑体定义知D D对。对。【过关关训练】1.1.关于黑体的关于黑体的认识,下列下列说法正确的是法正确的是()A.A.黑体只吸收黑体只吸收电磁波磁波,不反射不反射电磁波磁波,看上去是黑的看上去是黑的B.B.黑体黑体辐射射电磁波的磁波的强强度按波度按波长的分布除与温度有关外的分布除与温度有关外,还与材料的与材料的种种类及

19、表面状况有关及表面状况有关C.C.黑体黑体辐射射电磁波的磁波的强强度按波度按波长的分布只与温度有关的分布只与温度有关,与材料的种与材料的种类及表面状况无关及表面状况无关D.D.如果在一个空腔壁上开一个很小的孔如果在一个空腔壁上开一个很小的孔,射入小孔的射入小孔的电磁波在空腔内磁波在空腔内表面表面经多次反射和吸收多次反射和吸收,最最终不能从小孔射出不能从小孔射出,这个空腔就成了一个黑个空腔就成了一个黑体体【解析解析】选选C C。黑体自身辐射电磁波。黑体自身辐射电磁波,不一定是黑的不一定是黑的,故故A A错错;黑体辐射黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关电磁波的强度按波长的分布只与黑

20、体的温度有关,故故B B错、错、C C对对;小孔只小孔只吸收电磁波吸收电磁波,不反射电磁波不反射电磁波,因此是小孔成了一个黑体因此是小孔成了一个黑体,而不是空腔成而不是空腔成了黑体了黑体,故故D D错。错。2.2.下列描下列描绘两种温度下黑体两种温度下黑体辐射射强强度与波度与波长关系的关系的图中中,符合黑体符合黑体辐射射规律的是律的是()【解析解析】选选A A。随着温度的升高。随着温度的升高,辐射强度增加辐射强度增加,辐射强度的极大值向辐射强度的极大值向着波长较短的方向移动着波长较短的方向移动,A,A正确正确,B,B、C C、D D错误。错误。【补偿训练】1.1.关于关于热辐射的射的认识,下列

21、下列说法中正确的是法中正确的是()A.A.热的物体向外的物体向外辐射射电磁波磁波,冷的物体只吸收冷的物体只吸收电磁波磁波B.B.温度越高温度越高,物体物体辐射的射的电磁波越磁波越强强C.C.辐射射强强度按波度按波长的分布情况只与物体的温度有关的分布情况只与物体的温度有关,与材料种与材料种类及表及表面状况无关面状况无关D.D.常温下我常温下我们看到的物体的看到的物体的颜色就是物体色就是物体辐射射电磁波的磁波的颜色色【解析解析】选选B B。一切物体都不停地向外辐射电磁波。一切物体都不停地向外辐射电磁波,且温度越高且温度越高,辐射辐射的电磁波越强的电磁波越强,A,A错误错误,B,B正确正确;选项选项

22、C C是黑体辐射的特性是黑体辐射的特性,C,C错误错误;常温下常温下看到的物体的颜色是反射光的颜色看到的物体的颜色是反射光的颜色,D,D错误。错误。2.2.如如图所示所示为t t1 1、t t2 2温度温度时的黑体的黑体辐射射强强度与度与波波长的关系的关系,则两温度的关系两温度的关系为()A.tA.t1 1=t=t2 2B.tB.t1 1tt2 2C.tC.t1 1t0,0,亦即亦即hhWW0 0,=,=c c,而而c c=恰好是光恰好是光电效效应的截止的截止频率。率。(4)E(4)Ek k-曲曲线。如。如图所示是光所示是光电子最大初子最大初动能能E Ek k随入射光随入射光频率率的的变化曲化

23、曲线。这里里,横横轴上的截距是截止上的截距是截止频率或极限率或极限频率率;纵轴上的截距是上的截距是逸出功的逸出功的负值;斜率斜率为普朗克常量。普朗克常量。2.2.光光电效效应规律中的两条律中的两条线索、两个关系索、两个关系:(1)(1)两条两条线索索:(2)(2)两个关系两个关系:光光强强光子数目多光子数目多发射光射光电子多子多光光电流大流大;光子光子频率高率高光子能量大光子能量大产生光生光电子的最大初子的最大初动能大。能大。【特特别提醒提醒】(1)(1)逸出功和截止逸出功和截止频率均由金属本身决定率均由金属本身决定,与其他因素无关。与其他因素无关。(2)(2)光光电子的最大初子的最大初动能随

24、入射光能随入射光频率的增大而增大率的增大而增大,但不是正比关系。但不是正比关系。【典例示范典例示范】在光在光电效效应实验中中,某金属的截止某金属的截止频率相率相应的波的波长为0 0,该金属的逸出功金属的逸出功为。若用波。若用波长为(0 0)的的单色光做色光做该实验,则其遏止其遏止电压为。已知。已知电子的子的电荷量、真空中的光速和荷量、真空中的光速和普朗克常量分普朗克常量分别为e e、c c和和h h。【解解题探究探究】(1)(1)如何求金属的逸出功如何求金属的逸出功W W0 0?提示提示:根据普朗克常量和金属的极限频率求根据普朗克常量和金属的极限频率求,即即W W0 0=h=h0 0。(2)(

25、2)光光电子的最大初子的最大初动能与遏止能与遏止电压的关系的关系:_:_。(3)(3)光光电子的最大初子的最大初动能与入射光的能与入射光的频率的关系率的关系:_:_。【正确解答正确解答】由由W W0 0=h=h0 0=,=,又又eUeUc c=E Ek k,且且E Ek k=h-W=h-W0 0,=,=,所以所以U Uc c=答案答案:E Ek k=h-W=h-W0 0【过关关训练】1.(1.(多多选)光光电效效应实验中中,下列表述正确的是下列表述正确的是()A.A.光照光照时间越越长光光电流越大流越大B.B.入射光足入射光足够强强就可以有光就可以有光电流流C.C.遏止遏止电压与入射光的与入射

26、光的频率有关率有关D.D.入射光入射光频率大于极限率大于极限频率才能率才能产生光生光电子子【解析解析】选选C C、D D。光电流的大小与光照时间无关。光电流的大小与光照时间无关,A,A项错误项错误;如果入射如果入射光的频率小于金属的极限频率光的频率小于金属的极限频率,入射光再强也不会发生光电效应入射光再强也不会发生光电效应,B,B项项错误错误;遏止电压遏止电压U Uc c满足满足eUeUc c=h=h-h-h0 0,从表达式可知从表达式可知,遏止电压与入射光遏止电压与入射光的频率有关的频率有关,C,C项正确项正确;只有当入射光的频率大于极限频率只有当入射光的频率大于极限频率,才会有光电才会有光

27、电子逸出子逸出,D,D项正确。项正确。2.(20152.(2015全国卷全国卷)在某次光在某次光电效效应实验中中,得到的遏止得到的遏止电压U Uc c与入射与入射光的光的频率率的关系如的关系如图所示所示,若若该直直线的斜率和截距分的斜率和截距分别为k k和和b,b,电子子电荷量的荷量的绝对值为e,e,则普朗克常量可表示普朗克常量可表示为,所用材料的所用材料的逸出功可表示逸出功可表示为。【解析解析】由题意可得由题意可得eUeUc c=h h-W,-W,变形为变形为U Uc c=结合图像可知结合图像可知 =k,=-b,=k,=-b,所以所以h=h=ek,Wek,W=-=-ebeb。答案答案:eke

28、k-ebeb【补偿训练】如如图所示所示为一光一光电管管电路路,滑滑动变阻器触阻器触头位于位于abab上某点上某点,用光照射光用光照射光电管阴极管阴极,电表无偏表无偏转,要使要使电表指表指针偏偏转,可采取的措施可采取的措施有有()A.A.加大照射光的加大照射光的强强度度B.B.换用波用波长短的光照射短的光照射C.C.将将P P向向b b滑滑动 D.D.将将电源正、源正、负极极对调【解析解析】选选B B。电表无偏转。电表无偏转,说明没有发生光电效应现象说明没有发生光电效应现象,即入射光的即入射光的频率小于极限频率频率小于极限频率,要能发生光电效应现象要能发生光电效应现象,只有增大入射光的频率只有增

29、大入射光的频率,即减小入射光的波长。即减小入射光的波长。四、光子四、光子说对康普康普顿效效应的解的解释思考探究思考探究:太阳光从小孔射入室内太阳光从小孔射入室内时,我我们从从侧面可以看到面可以看到这束光束光;白天的天空各白天的天空各处都是亮的都是亮的;宇航宇航员在太空中会在太空中会发现尽管太阳光耀眼刺目尽管太阳光耀眼刺目,其他方向的其他方向的天空却是黑的天空却是黑的,为什么什么?提示提示:在地球上存在着大气在地球上存在着大气,太阳光经微粒散射后传向各个方向太阳光经微粒散射后传向各个方向,而在太而在太空中的真空环境下光不散射只向前传播。空中的真空环境下光不散射只向前传播。【归纳总结】(1)(1)

30、假定假定X X射射线光子与光子与电子子发生生弹性碰撞。光子和性碰撞。光子和电子相碰撞子相碰撞时,光子有光子有一部分能量一部分能量传给电子子,散射光子的能量减少散射光子的能量减少,于是散射光的波于是散射光的波长大于入大于入射光的波射光的波长。(2)(2)康普康普顿效效应进一步揭示了光的粒子性一步揭示了光的粒子性,也再次也再次证明了明了爱因斯坦光子因斯坦光子说的正确性。的正确性。【典例示范典例示范】康普康普顿效效应证实了光子不了光子不仅具有能量具有能量,也有也有动量。如量。如图给出了光子与静止出了光子与静止电子碰撞后子碰撞后,电子的运子的运动方向方向,则碰后光子可能沿碰后光子可能沿方向运方向运动,

31、并且波并且波长(选填填“不不变”“”“变短短”或或“变长”)。【解解题探究探究】(1)(1)光子与光子与电子碰撞子碰撞过程程满足什么足什么规律律?提示提示:碰撞过程中满足动量守恒和能量守恒。碰撞过程中满足动量守恒和能量守恒。(2)(2)碰撞后碰撞后电子和光子的能量将子和光子的能量将发生怎生怎样的改的改变?提示提示:电子由静止变为运动电子由静止变为运动,能量增加能量增加,根据能量守恒根据能量守恒,光子的能量减小。光子的能量减小。【正确解答正确解答】因光子与电子在碰撞过程中动量守恒因光子与电子在碰撞过程中动量守恒,所以碰撞之后光所以碰撞之后光子和电子的总动量的方向与光子碰前动量的方向一致子和电子的

32、总动量的方向与光子碰前动量的方向一致,可见碰后光子可见碰后光子运动的方向可能沿运动的方向可能沿1 1方向方向,不可能沿不可能沿2 2或或3 3方向方向;通过碰撞通过碰撞,光子将一部分光子将一部分能量转移给电子能量转移给电子,能量减少能量减少,由由=hh知知,频率变小频率变小,再根据再根据c=c=知知,波长变长。波长变长。答案答案:1 1变长变长【过关关训练】1.1.拓展延伸拓展延伸【典例示范典例示范】中中,当光子和当光子和电子碰撞后有没有可能出子碰撞后有没有可能出现光光子的子的频率不率不变的情况的情况?【解析解析】有可能。若光子和束缚很紧的内层电子相碰撞有可能。若光子和束缚很紧的内层电子相碰撞

33、,光子将与整光子将与整个原子交换能量个原子交换能量,由于光子质量远小于原子质量由于光子质量远小于原子质量,根据碰撞理论根据碰撞理论,碰撞前碰撞前后光子能量几乎不变后光子能量几乎不变,频率不变。频率不变。2.2.科学研究科学研究证明明,光子有能量也有光子有能量也有动量量,当光子与当光子与电子碰撞子碰撞时,光子的一光子的一些能量些能量转移移给了了电子。假子。假设光子与光子与电子碰撞前的波子碰撞前的波长为,碰撞后的碰撞后的波波长为,则碰撞碰撞过程中程中()A.A.能量守恒能量守恒,动量守恒量守恒,且且=B.B.能量不守恒能量不守恒,动量不守恒量不守恒,且且=C.C.能量守恒能量守恒,动量守恒量守恒,

34、且且【解析解析】选选C C。能量守恒和动量守恒是自然界的普遍规律。能量守恒和动量守恒是自然界的普遍规律,适用于宏适用于宏观世界也适用于微观世界。光子与电子碰撞时遵循这两个守恒规律。观世界也适用于微观世界。光子与电子碰撞时遵循这两个守恒规律。光子与电子碰撞前光子的能量光子与电子碰撞前光子的能量E=E=h h=h ,=h ,当光子与电子碰撞时当光子与电子碰撞时,光光子的一些能量转移给了电子子的一些能量转移给了电子,光子的能量光子的能量E E=h h=h ,=h ,由由EEEE,可可知知 ,再由再由c=c=1 1=2 2,得到得到1 1 2 2,B,B错误错误,C,C、D D正确。正确。2.2.白天

35、的天空各白天的天空各处都是亮的都是亮的,是大气分子是大气分子对太阳光散射的太阳光散射的结果。假果。假设一个运一个运动的光子和一个静止的自由的光子和一个静止的自由电子碰撞以后子碰撞以后,电子向某一个子向某一个方向运方向运动,光子沿另一方向散射出去光子沿另一方向散射出去,则这个散射光子跟原来的光子个散射光子跟原来的光子相比相比()A.A.频率率变大大 B.B.频率不率不变C.C.光子能量光子能量变大大 D.D.波波长变长【解析解析】选选D D。运动的光子和一个静止的自由电子碰撞时。运动的光子和一个静止的自由电子碰撞时,既遵守能量既遵守能量守恒守恒,又遵守动量守恒。碰撞中光子将能量又遵守动量守恒。碰

36、撞中光子将能量h h的一部分传递给了电子的一部分传递给了电子,光子的能量减少光子的能量减少,波长变长波长变长,频率减小频率减小,D,D选项正确。选项正确。【拓展例拓展例题】考考查内容内容:光光电效效应与与图像像综合性合性问题【典例示范典例示范】在在图甲所示的装置中甲所示的装置中,K,K为一个金属板一个金属板,A,A为一个金属一个金属电极极,都密封在真空玻璃管中都密封在真空玻璃管中,单色光可通色光可通过玻璃壳照在玻璃壳照在K K上上,E,E为可可调直流直流电源。源。实验发现,当用某种当用某种频率的率的单色光照射色光照射K K时,K,K会会发出出电子子(光光电效效应),),这时,即使即使A A、K

37、 K间的的电压等于零等于零,回路中也有回路中也有电流流,当当A A的的电势低于低于K K时,电流仍不流仍不为零零,A,A的的电势比比K K低得越多低得越多,电流越小流越小,当当A A比比K K的的电势低到某一低到某一值U Uc c(遏止遏止电压)时,电流消失。当改流消失。当改变照射光的照射光的频率率时,遏止遏止电压U Uc c也也将随之改将随之改变。如果某次。如果某次实验我我们测出的一系列数据如出的一系列数据如图乙所示乙所示,若知若知道道电子的子的电荷量荷量e,e,则根据根据图像可求出像可求出该金属的极限金属的极限频率率为多少多少?该金金属的逸出功属的逸出功W W0 0为多少多少?普朗克常量普

38、朗克常量h h为多少多少?【正确解答正确解答】由题图可知由题图可知,数据对应的点几乎落在一条直线上数据对应的点几乎落在一条直线上,直线与直线与轴的交点轴的交点0 0即为该金属的极限频率。因此当照射光的频率为即为该金属的极限频率。因此当照射光的频率为0 0时时,遏止电压遏止电压U Uc c=0,=0,说明在此频率下说明在此频率下,金属板刚好发生光电效应。金属板刚好发生光电效应。设光电子的最大初动能为设光电子的最大初动能为E Ek k,根据光电效应方程有根据光电效应方程有hh=W=W0 0+E+Ek k当当A A比比K K的电势低到某一值的电势低到某一值U Uc c时时,电流消失电流消失,光电子的最大初动能全部用光电子的最大初动能全部用来克服电场力做功来克服电场力做功,由动能定理有由动能定理有eUeUc c=E Ek k联立以上两式可得联立以上两式可得U Uc c=由上式可知由上式可知,U Uc c-图像斜率图像斜率k=,k=,在在U Uc c轴上的截距为轴上的截距为-。而由图。而由图可得可得,截距为截距为-U Uc c。故有。故有 解得解得h=,Wh=,W0 0=eUeUc c。答案答案:0 0eUeUc c