35波粒二象性学案2光的粒子性

[学习目标定位]

1.了解光电效应和光电效应的实验规律，以及光电效应与电磁理论的矛盾.

2.知道爱因斯坦光电效应方程及其意义，并会用来解决简单的问题.

3.了解康普顿效应及其意义，了解光子的动量．

[学习重点难点]

重点：知道光电效应的实验规律

难点：结合爱因斯坦的光电效应方程理解光电效应的实验规律

[自主学习探究]

一、光电效应的实验规律

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______

(2)存在着遏止电压和_____频率：当入射光的频率____截止频率时不发生光电效应．

(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_____

4．逸出功

使电子脱离某种金属所做功的_______叫做这种金属的逸出功．

二、爱因斯坦光电效应方程

1．光子说

光本身就是由一个个不可分割的______组成的，这些能量子被称为____，频率为ν的光子的能量为_____.

2．光电效应方程

(1)表达式：_______________或_______________

(2)物理意义：金属中电子吸收一个光子获得的能量是______，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_________

三、康普顿效应

1．光的散射

光在介质中与物体微粒的相互作用，因而传播方向发生改变的现象．

2．康普顿效应

在光的散射中，除了与入射波长λ0______的成分外，还有波长_______的成分．

3．康普顿效应的意义

康普顿效应表明光子除了具有能量之外，还具有______，深入揭示了光的______的一面．

4．光子的动量_________

四、爱因斯坦的光电效应方程

1．光电效应方程实质上是___________．

能量为ε＝hν的光子被电子所吸收，电子把这些能量的一部分用来__________，另一部分就是___________．如果克服吸引力做功最少为W0，电子离开金属表面时最大初动能为Ek，则根据能量守恒定律可知：_______________

2．光电效应方程说明了产生光电效应的条件．

若有光电子逸出，则光电子的最大初动能必须_______，即Ek＝hν－W00，亦即hνW0，νh(W0)＝νc，而_________恰好是光电效应的截止频率．

3．Ek－ν曲线．如图所示是光电子最大初动能Ek随入射光频率ν的变化曲线．这里，横轴上的截距是___________；纵轴上的截距是___________；斜率为__________

[典型例题分析]

一、光电效应的现象分析

例1　如图所示，用弧光灯照射锌板，验电器指针张开一个角度，则下列说法中正确的是()

A．用紫外线照射锌板，验电器指针会发生偏转

B．用红光照射锌板，验电器指针会发生偏转

C．锌板带的是负电荷

D．使验电器指针发生偏转的是正电荷

二、光电效应的实验规律

例2　入射光照射到某金属表面上发生光电效应，若入射光的强度减弱，而频率保持不变，那么()

A．从光照至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．单位时间内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

针对训练　利用光电管研究光电效应实验如图所示，用频率为ν的可见光照射阴极K，电流表中有电流通过，则()

A．用紫外线照射，电流表不一定有电流通过

B．用红光照射，电流表一定无电流通过

C．用频率为ν的可见光照射K，当滑动变阻器的滑动触头移到A端时，电流表中一定无电流通过

D．用频率为ν的可见光照射K，当滑动变阻器的滑动触头向B端滑动时，电流表示数可能不变

三、光电效应方程及其应用

例3　如图所示，当电键K断开时，用光子能量为2.5eV的一束光照射阴极P，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0.60V时，电流表读数仍不为零．当电压表读数大于或等于0.60V时，电流表读数为零．由此可知阴极材料的逸出功为()

A．1.9eV

B．0.6eV

C．2.5eV

D．3.1eV

[课堂检测]

1．(光电效应现象)当用一束紫外线照射锌板时，产生了光电效应，这时()

A．锌板带负电

B．有正离子从锌板逸出

C．有电子从锌板逸出

D．锌板会吸附空气中的正离子

2．(光电效应方程的应用)如图所示是某金属在光的照射下，光电子最大初动能Ek与入射光频率ν的关系图象，由图象可知()

A．该金属的逸出功等于E

B．该金属的逸出功等于hν0

C．入射光的频率为ν0时，产生的光电子的最大初动能为E

D．入射光的频率为2ν0时，产生的光电子的最大初动能为2E

3．(光电效应方程的应用)某光电管的阴极是用金属钾制成的，它的逸出功为2.21eV，用波长为2.5×10－7m的紫外线照射阴极．已知真空中光速为3.0×m/s，元电荷为1.6×10－19C，普朗克常量为6.63×10－34J·s，求得钾的极限频率和该光电管发射的光电子的最大初动能应分别是()

A．5.3×Hz,2.2J

B．5.3×Hz,4.4×10－19J

C．3.3×Hz,2.2J

D．3.3×Hz,4.4×10－19J

[课后作业]

题组一　光电效应现象及规律的理解

1．对于任何一种金属，能发生光电效应的条件是()

A．入射光的强度大于某一极限强度

B．入射光的波长大于某一极限波长

C．入射光照射时间大于某一极限时间

D．入射光的频率不低于某一极限频率

2．当用绿光照射光电管阴极K时，可以发生光电效应，则下列说法正确的是()

A．增大绿光照射强度，光电子的最大初动能增大

B．增大绿光照射强度，电路中光电流增大

C．改用比绿光波长大的光照射光电管阴极K时，电路中一定有光电流

D．改用比绿光频率大的光照射光电管阴极K时，电路中一定有光电流

3．现有a、b、c三束单色光，其波长关系为λa＞λb＞λc.用b光束照射某种金属时，恰能发生光电效应．若分别用a光束和c光束照射该金属，则可以断定()

A．a光束照射时，不能发生光电效应

B．c光束照射时，不能发生光电效应

C．a光束照射时，释放出的光电子数目最多

D．c光束照射时，释放出的光电子的最大初动能最小

4．如图所示，在研究光电效应的实验中，发现用一定频率的A单色光照射光电管时，电流表指针会发生偏转，而用另一频率的B单色光照射光电管时不发生光电效应，则()

A．A光的强度大于B光的强度

B．B光的频率大于A光的频率

C．用A光照射光电管时流过电流表G的电流方向是由a流向b

D．用A光照射光电管时流过电流表G的电流方向是由b流向a

5．某金属的逸出功为2.3eV，这意味着()

A．这种金属内部的电子克服原子核引力做2.3eV的功即可脱离表面

B．这种金属表层的电子克服原子核引力做2.3eV的功即可脱离表面

C．要使这种金属有电子逸出，入射光子的能量可以小于2.3eV

D．这种金属受到光照时若有电子逸出，则电子离开金属表面时的动能至少等于2.3eV

6．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(阴极K)，钠极板发射出的光电子被阳极A吸收，在电路中形成光电流．下列光电流I与A、K之间的电压UAK的关系图象中，正确的是()

题组二　光电效应方程及应用

7．如图所示是用光照射某种金属时逸出的光电子的最大初动能随入射光频率的变化图线(直线与横轴的交点坐标为4.27，与纵轴的交点坐标为0.5)．由图可知()

A．该金属的截止频率为4.27×Hz

B．该金属的截止频率为5.5×Hz

C．该图线的斜率表示普朗克常量的倒数

D．该金属的逸出功为0.5eV

8．已知能使某金属产生光电效应的极限频率为νc，则()

A．当用频率为2νc的单色光照射该金属时，一定能产生光电子

B．当用频率为2νc的单色光照射该金属时，所产生的光电子的最大初动能为hνc

C．当入射光的频率ν大于νc时，若ν增大，则逸出功增大

D．当入射光的频率ν大于νc时，若ν增大一倍，则光电子的最大初动能也增大一倍

题组三　综合应用

9．在光电效应实验中，某金属的截止频率对应的波长为λ0，则该金属的逸出功为________．若用波长为λ(λλ0)的单色光做该实验，则其遏止电压为________．已知电子的电荷量、真空中的光速和普朗克常量分别为e、c和h.

10．分别用λ和3λ/4的单色光照射同一金属，发出的光电子的最大初动能之比为1∶3.以h表示普朗克常量，c表示真空中的光速，则此金属板的逸出功是多大？

11．铝的逸出功为4.2eV，现用波长为nm的光照射铝的表面．已知h＝6.63×10－34J·s，求：

(1)光电子的最大初动能；

(2)遏止电压；

(3)铝的截止频率．

赞赏

长按







































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