《2017-2018学年高中物理 第2章 波和粒子 2.2 涅槃凤凰再飞翔 沪科版选修3-5》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2017-2018学年高中物理 第2章 波和粒子 2.2 涅槃凤凰再飞翔 沪科版选修3-5（39页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、,第2章,2.2涅槃凤凰再飞翔,学习目标 1.了解光电效应及其实验规律，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应用. 3.了解康普顿效应及其意义，了解光子的动量.,内容索引,知识探究,题型探究,达标检测,知识探究,一、光电效应及其实验规律,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). (1)用弧光灯照射锌板，看到的现象为_， 说明_ _.,答案,验电器指针偏角张开,图1,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，再用弧光灯照
2、射，看到的现象为_，说明_.,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,(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_.,观察不到指针的偏转,可见光不能使锌板发生光电效应,答案,1.光电效应 在光的照射下物体发射_的现象叫做光电效应.发射出来的电子叫_. 2.光电效应的实验规律 (1)对于各种金属都存在着一个极限频率，当入射光的频率_ _时，才能产生光电效应； (2)光电子的最大动能随着_的增加而增加，与入射光的强度_； (3)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； (4)入射光射到金属表面时，光
3、电子的产生几乎是_的，不超过_.,电子,光电子,高于这个极限,入射光频率,无关,频率,入射光的,强度,瞬时,1109 s,判断下列说法的正误. (1)光电效应中“光”指的是可见光.( ) (2)能否发生光电效应，取决于光的强度.( ) (3)光电子不是光子.( ),二、爱因斯坦的光子说,用如图2所示的装置研究光电效应现象.所用光子能量为2.75 eV的光照射到光电管上时发生了光电效应，电流表的示数不为零；移动滑动变阻器,答案,答案 1.7 eV1.7 V,图2,的滑动触头，发现当电压表的示数大于或等于1.7 V时，电流表示数为0. (1)光电子的最大动能是多少？遏止电压为多少？,(2)光电管阴
4、极的逸出功又是多少？,答案,答案 W0hEkm2.75 eV1.7 eV1.05 eV,(3)当滑动触头向a端滑动时，光电流变大还是变小？,答案 变大,(4)当入射光的频率增大时，光电子最大初动能如何变化？遏止电压呢？,答案 变大变大,1.光子说：光在空间传播时是_的，而是_的，一份叫做一个光量子，简称光子.光子的能量E_. 2.逸出功 使电子脱离某种金属所做功的_值，用W表示，不同金属的逸出功_. 3.最大动能：发生光电效应时，金属表面上的_吸收光子后克服原子核的引力逸出时所具有的动能的_值.,不连续,一份一份,h,最小,电子,不同,最大,4.遏止电压与极限频率 (1)遏止电压：使光电流减小
5、到零的反向电压U. (2)极限频率：能使某种金属发生光电效应的_频率叫做该种金属的极限频率.不同的金属对应着不同的极限频率. 5.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_.,最小,hEkmW,EkmhW,最大动能,逸出功W,h,如图3所示是光电子最大动能Ekm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_.,(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，则光电子的最大动能必须大于零，即EkmhW0，亦即h_， _0，而0_恰好是光电效应的截止频
6、率. 6.Ekm曲线,W,逸出功的负值,极限频率,普朗克常量,图3,判断下列说法的正误. (1)从金属表面出来的光电子的最大动能越大，这种金属的逸出功越小.() (2)光电子的最大动能与入射光的频率成正比.() (3)入射光若能使某金属发生光电效应，则入射光的强度越大，照射出的光电子越多.() (4)遏止电压的大小与入射光的频率有关，与入射光的光强无关.(),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.,三、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
7、眼刺目，其他方向的天空却是黑的，为什么？,1.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，除了与入线射波长相同的成分外，还有波长_入射线波长的成分，这个现象称为康普顿效应. 2.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_，进一步为光的粒子性提供了证据. 3.光子的动量 表达式：p_ .,大于,动量,判断以下说法的正误. (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，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.(),题型探究,1.光电效应的实质：光现象转化为 ,电现象. 2.光电效应中
8、的光包括不可见光和可见光. 3.光电子：光电效应中发射出来的电子，其本质还是电子. 4.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. 5.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.,一、光电效应现象及其实验规律,转化为,6.光电效应与光的电磁理论的矛盾 按光的电磁理论，应有： (1)光越强，光电子的初动能越大，遏止电压与光的强弱有关. (2)不存在极限频率，任何频率的光都能产生光电效应. (3)在光很弱时，放出电子的时间应远大于109 s.,(1)现用一带负电的金属小球与锌板接触，则验电器指针偏角将_(填“增大”“减小”或“不变”).,例1 一验电器与
9、锌板相连(如图4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.,图4,解析,答案,减小,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. 当带负电的金属小球与锌板接触后，中和了一部分正电荷，从而使验电器的指针偏角减小.,(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.,解析,答案,无,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
10、锌的极限频率，而红外线比黄光的频率还要低，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.,例2 (多选)用如图5所示的光电管研究光电效应的实验中，用某种频率的单色光a照射光电管阴极K，电流计G的指针发生偏转.而用另一频率的单色光b照射光电管阴极K时，电流计G的指针不发生偏转，那么 A.a光的频率一定大于b光的频率 B.增加b光的强度可能使电流计G的指针发生偏转 C.用a光照射光电管阴极K时通过电流计G的电流是由d到c D.只增加a光的强度可使通过电流计G的电流增大,解析,答案,图5,解析单色光b照射光电管阴极K时，电流计G的指针不发生偏转，说明没发生光电效应，故b光的频率较小
11、，故A正确； 发生光电效应只由频率决定，与光强无关，故B错误； 发生光电效应时，电子从阴极K逸出向阳极A运动，电流方向应由c到d，故C错误； 增加a光的强度，单位时间入射的光子数增加，因此单位时间逸出的光电子数增加，故D正确.,针对训练(多选)如图6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 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,答案,图6,解析金属存在极限频率，超过极限频率的光照射金属时才会有光电子射出.射出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，也不会有光电流.入射光的频率低于极限频率，
12、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.,1.光电效应方程实质上是能量守恒方程. (1)能量为h的光子被电子所吸收，电子把这些能量的一部分用来克服金属表面对它的吸引，另一部分就是电子离开金属表面时的动能. (2)如果克服吸引力做功最少为W，则电子离开金属表面时动能最大为Ekm，根据能量守恒定律可知：EkmhW.,二、光电效应方程的理解与应用,2.光电效应规律中的两条线索、两个关系： (1)两条线索： (2)两个关系： 光强光子数目多发射光电子多
13、光电流大； 光子频率高光子能量大产生光电子的最大动能大.,例3 在光电效应实验中，某金属的极限频率相应的波长为0，该金属的逸出功为_.若用波长为(0)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.,解析,答案,解析由光电效应方程知，光电子的最大动能EkmhW，其中金属的逸出功Wh0，又由c知W ，用波长为的单色光照射时，其 又因为eUEkm，所以遏止电压,例4 (多选)一单色光照到某金属表面时，有光电子从金属表面逸出，下列说法中正确的是 A.只增大入射光的频率，金属逸出功将减小 B.只延长入射光照射时间，光电子的最大动能将不变 C.只增大入射
14、光的频率，光电子的最大动能将增大 D.只增大入射光的频率，光电子逸出所经历的时间将缩短,解析,答案,解析金属的逸出功由金属本身的构成决定，与入射光的频率无关，选项A错误； 根据爱因斯坦光电效应方程EkmhW可知，当金属的极限频率确定时，光电子的最大动能取决于入射光的频率，与光照强度、照射时间、光子数目无关，选项B、C正确； 光电效应的产生是瞬时的，与入射光的频率无关，D错误.,1.逸出功W对应着某一极限频率0，即Wh0，只有入射光的频率0时才有光电子逸出，即才能发生光电效应. 2.对于某一金属(0一定)，入射光的频率决定着能否产生光电效应及光电子的最大动能，而与入射光的强度无关. 3.逸出功和
15、极限频率均由金属本身决定，与其他因素无关.,达标检测,1.(多选)如图7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 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,1,2,3,图7,解析,答案,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，锌板带正电，选项A、D正确. 红光不能使锌板发生光电效应.,1,2,3,C.用频率为的可见光照射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.用频率为的可见光照
