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1、第二节光子,第二章波粒二象性,栏目链接,学 习 目 标,1知道能量量子假说 2知道光子假说 3知道爱因斯坦的光电效应方程以及对光电效应规律的解释,栏目链接,能量量子化及其应用,光子的能量与入射光的强度有什么区别？ 提示：光子的能量即每个光子的能量，其值为h(为光子的频率)，其大小由光的频率决定入射光的强度指单位时间内照射到金属表面单位面积上的总能量，入射光的强度等于单位时间内光子能量与入射光子数的乘积,栏目链接,德国物理学家普朗克在研究电磁波的辐射时，提出了物体热辐射所发出的电磁波的能量是不连续的，只能是能量量子h的整数倍， 能量量子说可以非常合理地解释某些电磁波的辐射和吸收的实验现象 在微观
2、世界里，物理量的取值很多时候是不连续的，只能取一些分立的值这种物理量分立取值的现象称为量子化现象,氦氖激光器发射波长为6 328 A的单色光，试计算这种光的一个光子的能量为多少？若该激光器的发光功率为18 mW，则每秒钟发射多少个光子？(h6.63 Js),栏目链接,解析：根据爱因斯坦光子学说，光子能量h，而c，所以 J3.14 J. 因为发光功率已知，所以1 s内发射的光子数为： 答案：3.14 J5.73 个,栏目链接,方法总结：光能量子h，光能是光子的能量整数倍，即总nnh. 普朗克量子化理论，认为电磁波的能量是量子化的、不连续的，总能量是能量子的整数倍，即总n，其中h，因此，只要知道电
3、磁波的频率即可解答光是一种电磁波，光能量子简称光子其能量值是光能量的最小单位，h，其中为光的频率，通常结合c，确定的值,栏目链接,课堂训练 1对应于3.4 J的能量子，其电磁辐射的频率和波长各是多少？它是什么颜色的光？(h6.63 Js) 解析：根据公式h和 得： Hz5.13 Hz， m5.85 m. 5.13 Hz的频率属于黄光的频率范围，它是黄光，其波长为5.85 m. 答案：5.13 Hz5.85 m黄色,光子说的认识与应用,光电子就是光子吗？ 提示：光电子是电子，不是光子,光的能量是不连续的，而是一份一份的，每一份叫做一个光子光子说能很好地解释光电效应；光由大量的微粒即光子组成，光确
4、实具有粒子性光电效应现象充分证明了光具有粒子性,栏目链接,人眼对绿光最敏感，正常人的眼睛接收到波长为530 nm的绿光时，只要每秒有6个绿光的光能量子射入瞳孔，眼睛就能觉察，普朗克常数为6.63 Js，光速为3.0 m/s，则人眼能察觉到绿光时所接收到的最小功率是(),栏目链接,解析：先根据0hh 算出每个光量子的能量，每秒需要接收到6个这样的光量子，故接收到这6个光量子的功率就是人眼能觉察到绿光的最小功率又因每秒有6个绿光的光能量子射入瞳孔，所以，觉察到绿光所需要接收到的最小功率P ，式中60，又0hh ，代入数据得P2.3 W. 答案：A,栏目链接,课堂训练 2关于光子和光电子，以下说法正
5、确的是(B) A光子就是光电子 B光电子是金属中电子吸收光子后飞离金属表面产生的 C真空中光子和光电子速度都是光速c D光子和光电子都带负电 解析：光电子是金属中电子吸收光子后飞离金属表面产生的，所以光电子带负电，而光的每一份能量叫光子，光子不带电，所以选项A、D错误，B正确光电子属于电子，所以其速度不等于光速，故选项C错误,栏目链接,光子假说对光电效应规律的解释,发生光电效应时，电子能够同时吸收几个光子的能量吗？ 提示：发生光电效应时，一个电子只吸收一个光子，不能同时吸收几个光子的能量,1极限频率的存在 由于光子的能量是一份一份的，那么金属中的电子也只能一份一份地吸收光子的能量，而且这个传递
6、能量的过程只能是一个光子对一个电子的行为,栏目链接,从方程上看，如果入射光的频率很低，hW0，自由电子就不会从金属表面逸出只有当光子的能量达到或超过金属的逸出功时，才能发生光电效应而正是由于不同金属的逸出功不同，它们的极限频率也不同 2遏止电压与入射光的频率有关而与强度无关 当光的频率高于极限频率时，能量传递给电子以后，电子摆脱束缚要消耗一部分能量，剩余的能量以光电子的动能的形式存在，遏止电压对应着光电子的最大初动能，它们的关系是：eU0 ，而根据光电效应方程可知， hW0，,栏目链接,最大初动能与光子的频率以及物体的逸出功有关，所以在入射物体一定时，遏止电压与入射光的频率有关，与强度无关3光
7、电效应的瞬时性由于一个电子只吸收一个光子，而且电子接收能量的过程极其短暂，所以光照瞬间，金属内的电子便获得能量，并脱离原子核的束缚而逸出4光电流的强度与入射光的强度成正比发生光电效应时，单位时间内逸出的光电子数与光的强度成正比，光强度越大意味着单位时间内打在金属上的光子数越多，那么逸出的光电子数目也就越多，因此饱和光电流大，所以饱和光电流与光的强度成正比,栏目链接,(多选)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
8、线的斜率表示普朗克常量 D该金属的逸出功为0.5 eV 解析：根据光电效应方程EkhW0可知，图线的斜率表示普朗克常量，图线与轴的交点对应的频率表示截止频率；Ek图象中0时对应的Ek的值表示逸出功的负值，易知该金属的逸出功不等于0.5 eV，所以选项A、C正确 答案：AC,课堂训练 3对爱因斯坦光电效应方程h W0，下面的理解正确的有(C) A只要是用同种频率的光照射同一种金属，那么从金属中逸出的所有光电子都会具有同样的初动能 B式中的W0表示每个光电子从金属中飞出过程中克服金属中正电荷引力所做的功 C逸出功W0和极限频率之间应满足关系式W0 h D光电子的最大初始动能和入射光的频率成正比,解析：爱因斯坦光电效应方程h W0中的W0表示从金属表面直接逸出的光电子克服金属中正电荷引力做的功，因此是所有逸出的光电子中克服引力做功的最小值对应的光电子的初动能是所有光电子中最大的其他光电子的初动能都小于这个值若入射光的频率恰好是极限频率，即刚好能有光电子逸出，可理解为逸出的光电子的最大初动能是0，因此有Wh，由h W0可知 和之间是一次函数关系，但不是成正比关系,
