第十七章波粒二象性学案2

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1、2光的粒子性,第十七章波粒二象性,学习目标,知识探究,典例精析,达标检测,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,一、光电效应,如图1所示，取一块锌板，用砂纸将其一面擦一遍，去掉表面的氧化层，连接在验电器上(弧光灯发射紫外线),知识探究,导学探究,答案,(1)用弧光灯照射锌板，看到的现象为_，说明_,图1,验电器偏角张开,锌板带电了弧光灯发出的紫外线照射到锌板上，在锌板表面发射出光电子，从而使锌板带上了正电,(2)在弧光灯和锌板之间插入一块普通玻璃板，再用弧

2、光灯照射，看到的现象为_，说明_ _ (3)撤去弧光灯，换用白炽灯发出的强光照射锌板，并且照射较长时间，看到的现象为_，说明_,答案,指针偏角明显减小,锌板产生光电效应是光中紫外线照射的结果,而不是可见光,观察不到指针的偏转,可见光不能使锌板发生光电效应,对光电效应现象的认识 (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)光电效应中的光包括不可见光和 (3)光电子：光电效应中发射出来的 其本质还是电子,知识梳理,答案,电子,可见光,电子,一验电器与锌板相连(如图2所示)，用一紫外线灯照射锌板，关灯后，验电器指针保持一定偏角,即学即用,解析答案,(1)现用一带负电的金

3、属小球与锌板接触，则验电器指针偏角将_(填“增大”、“减小”或“不变”),图2,解析当用紫外线灯照射锌板时，锌板发生光电效应，锌板放出光电子而带上正电，此时与锌板连在一起的验电器也带上了正电，故指针发生了偏转当带负电的小球与锌板接触后，中和了一部分正电荷，从而使验电器的指针偏角减小,减小,解析答案,(2)使验电器指针回到零，再用相同强度的钠灯发出的黄光照射锌板，验电器指针无偏转那么，若改用强度更大的红外线灯照射锌板，可观察到验电器指针_(填“有”或“无”)偏转,图2,解析使验电器指针回到零，用钠灯发出的黄光照射锌板，验电器指针无偏转，说明钠灯发出的黄光的频率小于锌的极限频率，而红外光比黄光的频

4、率还要低，更不可能使锌板发生光电效应能否发生光电效应与入射光的强弱无关,无,(1)光电效应的四个规律 任何一种金属都有一个截止频率c，入射光的频率必须 c，才能产生光电效应，与入射光的强度及照射时间 光电子的最大初动能与入射光的强度 ，只与入射光的 有关 当产生光电效应时，单位时间内从金属表面逸出的电子数与 有关 光电效应几乎是 的，发生的时间一般不超过109 s.,答案,知识梳理,无关,二、光电效应的实验规律光电效应解释中的疑难,不低于,无关,频率,入射光的,强度,瞬时,(2)掌握三个概念的含义 入射光频率决定着以及光电子的 对于一定频率的光，入射光的强度决定着 对于一定频率的光，饱和光电流

5、决定着 (3)逸出功 使电子脱离某种金属所做功的最小值，用W0表示，不同金属的逸出功 ,答案,能否发生光电效应,最大初动能,单位时间内发射的光电子数,单位时间内发射的光电子数,不同,(4)光电效应与光的电磁理论的矛盾 按光的电磁理论，应有： 光越强，光电子的初动能越大，遏止电压与光的强弱有关 不存在截止频率，任何频率的光都能产生光电效应 在光很弱时，放出电子的时间应远大于109 s.,(多选)对光电效应规律的理解，下列说法正确的是() A.任何频率的光照射到金属表面都可以发生光电效应 B.入射光越强，光电子的最大初动能越大 C.当入射光频率大于某一截止频率c时，入射光频率越大，光电子的最 大初

6、动能越大 D.入射光照射到金属表面上时，光电子几乎是瞬间发射的,即学即用,CD,答案,三、爱因斯坦的光电效应方程,(1)光子说是由哪位科学家提出的？,导学探究,答案,答案爱因斯坦提出了光子说.,(2)不同频率的光照射到同一金属表面发生光电效应时，光电子的初动能是否相同？为什么？,答案由于同一金属的逸出功相同，而不同频率的光的光子能量不同，由光电效应方程EkhW0可知，发生光电效应时，逸出的光电子的初动能是不同的.,(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 ，频率为的光子的能量为 . (2)光电效应方程 表达式： . 物理意义：金属中电子吸收一个光子获得的能量是 ，这

7、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 .,答案,知识梳理,能量子,光子,h,hEkW0或EkhW0,h,逸出功W0,最大初,动能,(3)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大于零，即EkhW00，亦即h ， c，而c 恰好是光电效应的截止频率. (4)Ek曲线.如图3所示是光电子最大初动能Ek随入射光频率的变化曲线.这里，横轴上的截距是 ；纵轴上的截距是 ；斜率为.,答案,图3,W0,截止频率(或极限频率),逸出功,的负值,普朗克常量,用频率为的光照射某种金属材料，产生光电子的最大初动能为Ek，若用频率为2的光照射同一金属材料，则光电

8、子的最大初动能是() A.2Ek B.Ekh C.Ekh D.Ek2h,即学即用,解析答案,解析根据爱因斯坦光电效应EkhW0，当入射光的频率为时，可计算出该金属的逸出功W0hEk，当入射光的频率为2时，光电子的最大初动能为Ek2hW0Ekh，所以选B.,B,四、康普顿效应,太阳光从小孔射入室内时，我们从侧面可以看到这束光；白天的天空各处都是亮的；宇航员在太空中会发现尽管太阳光耀眼刺目，其他方向的天空却是黑的，为什么？,导学探究,答案,答案在地球上存在着大气，太阳光经大气中微粒散射后传向各个方向，而在太空中的真空环境下光不再散射只向前传播.,(1)光的散射 光在介质中与 相互作用，因而传播方向

9、 ，这种现象叫做光的散射. (2)康普顿效应 美国物理学家康普顿在研究石墨对X射线的散射时，发现在散射的X射线中，除了与入射波长0相同的成分外，还有波长 0的成分，这个现象称为康普顿效应.,答案,知识梳理,物质微粒,发生改变,大于,(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，还具有动量，深入揭示了光的 的一面. (4)光子的动量 表达式：p . 说明：在康普顿效应中，入射光子与晶体中电子碰撞时，把一部分动量转移给电子，光子的动量变小.因此，有些光子散射后波长变大.,答案,粒子性,判断以下说法是否正确. (1)光子的动量与波长成反比.() (2)光子发生散射后，其动量大小发生变化

10、，但光子的频率不发生变化.() (3)有些光子发生散射后，其波长变大.(),即学即用,返回,答案,例1(多选)如图4所示，用弧光灯照射擦得很亮的锌板，验电器指针张开一个角度，则下列说法中正确的是(),一、光电效应的现象分析,典例精析,解析答案,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,归纳总结,图4,解析将擦得很亮的锌板与验电器连接，用弧光灯照射锌板(弧光灯发出紫外线)，验电器指针张开一个角度，说明锌板带了电，进一步研究表明锌板带正电.这说明在紫外线的照射下，锌板中有一部分自由电子从表面飞出，

11、锌板带正电，选项A、D正确.红光不能使锌板发生光电效应.,答案AD,归纳总结,归纳总结,能否发生光电效应取决于入射光的频率是否大于或等于极限频率，与入射光的强度无关.,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,解析答案,规律总结,解析发生光电效应几乎是瞬时的，选项A错误. 入射光的强度减弱，说明单位时间内的入射光子数目减少；频率不变，说明光子能量不变，逸出

12、的光电子的最大初动能也就不变，选项B错误. 入射光子的数目减少，逸出的光电子数目也减少，故选项C正确. 入射光照射到某金属上发生光电效应，说明入射光频率不低于这种金属的极限频率，入射光的强度减弱而频率不变，同样能发生光电效应，故选项D错误.,答案C,规律总结,1.能不能发生光电效应由入射光的频率决定，与入射光的强度无关. 2.发生光电效应时，产生的光电子数与入射光的频率无关，与入射光的强度有关. 3.逸出功对应金属的极限频率，由波速公式可知，逸出功还对应极限波长.,规律总结,针对训练(多选)如图5所示，电路中所有元件完好，光照射到光电管上，灵敏电流计中没有电流通过.其原因可能是(),解析答案,

13、图5,A.入射光太弱 B.入射光波长太长 C.光照时间太短 D.电源正、负极接反,解析金属存在截止频率，超过截止频率的光照射金属时才会有光电子射出.发射的光电子的动能随频率的增大而增大，动能小时不能克服反向电压，也不能有光电流.入射光的频率低于截止频率，不能产生光电效应，与光照强弱无关，选项B正确，A错误； 电路中电源正、负极接反，对光电管加了反向电压，若该电压超过了遏止电压，也没有光电流产生，D正确； 光电效应的产生与光照时间无关，C错误.,答案BD,三、光电效应方程及其应用,例3如图6所示，当开关K断开时，用光子能量为2.5 eV的一束光照射阴极P，发现电流表读数不为零.合上开关，调节滑动

14、变阻器，发现当电压表读数小于0.6 V时，电流表读数仍不为零.当电压表读数大于或等于0.6 V时，电流表读数为零.由此可知阴极材料的逸出功为(),解析答案,规律总结,A.1.9 eV B.0.6 eV C.2.5 eV D.3.1 eV,图6,返回,解析由题意知光电子的最大初动能为 EkeUc0.6 eV 所以根据光电效应方程EkhW0可得 W0hEk(2.50.6) eV1.9 eV,答案A,规律总结,1.逸出功W0对应着某一极限频率c，即W0hc，只有入射光的频率c时才有光电子逸出，即才能发生光电效应. 2.对于某一金属(c一定)，入射光的频率决定着能否产生光电效应及光电子的最大初动能，而

15、与入射光的强度无关.,规律总结,返回,1.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,达标检测,1,2,3,解析答案,解析当用一束紫外线照射锌板时，产生了光电效应，有电子从锌板逸出，锌板带正电，选项C正确，A、B、D错误.,C,4,2.(多选)对光电效应的理解正确的是() A.金属钠的每个电子可以吸收一个或一个以上的光子，当它积累的动能 足够大时，就能逸出金属 B.如果入射光子的能量小于金属表面的电子克服原子核的引力而逸出时 所需要做的最小功，便不能发生光电效应 C.发生光电效应时，入射光越强，光子的能量就越大，光电子的最大初 动能就越大 D.由于不同金属的逸出功是不相同的，因此使不同金属产生光电效应， 入射光的最低频率也不同,解析答案,1,2,3,4,解析根据爱因斯坦的光子说，光子的能量由光的频率决定，与光照强度无关，入射光的频率越大，发生光电效应时产生的光电子的最大初动能越大；但要使电子离开金属，电子必须具有