《2018-2019版物理新导学笔记选修3-5讲义浙江专用版：第十七章 波粒二象性 2 word版含答案》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2018-2019版物理新导学笔记选修3-5讲义浙江专用版：第十七章 波粒二象性 2 word版含答案（16页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、2光的粒子性知识内容光的粒子性考试要求c课时要求1.知道光电效应现象和光电子的概念.2.了解光电效应产生的条件.3.了解爱因斯坦的光子说；理解光电效应方程，会用光电效应方程解决简单问题.4.了解饱和电流、遏止电压和截止频率，理解光电效应规律.一、光电效应及其实验规律导学探究如图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)图1(1)用弧光灯照射锌板，看到的现象为_，说明_.(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
2、(1)验电器指针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)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)观察不到指针的偏转可见光不能使锌板发生光电效应知识梳理1光电效应照射到金属表面的光，能使金属中的电子从表面逸出的现象2光电子：光电效应中发射出来的电子3遏止电压与截止频率(1)遏止电压：使光电流减小到零的反向电压Uc.(2)截止频率：能使某种金属发生光电效应的最小频率叫做该种金属的截止频率(又叫极限频率)不同的金属对应着不同(填“不同”或“相同”)的极限频率4光电效应的实验规律(1)存在着极限频率：入射光的频
3、率低于极限频率时不能(填“能”或“不能”)发生光电效应(2)存在饱和光电流：在光的颜色不变的情况下，入射光越强，饱和光电流越大(3)存在遏止电压：光电子的最大初动能与入射光强度无关，只随入射光频率的增大而增大(4)光电效应具有瞬时性：光电效应中产生光电流的时间不超过109s.二、爱因斯坦的光电效应方程1光子说：在空间传播的光是不连续的，而是一份一份的，每一份叫做一个光的能量子，简称光子，光子的能量h.其中h6.631034Js，称为普朗克常量2逸出功使电子脱离某种金属所做功的最小值，用W0表示，不同金属的逸出功不同3最大初动能：发生光电效应时，金属表面上的电子吸收光子后克服原子核的引力逸出时所
4、具有的动能的最大值4光电效应方程(1)表达式：hEkW0或EkhW0.(2)物理意义：金属中电子吸收一个光子获得的能量是h，这些能量一部分用于克服金属的逸出功W0，剩下的表现为逸出后电子的最大初动能(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hW0，c，而c恰好是光电效应的截止频率即学即用1判断下列说法的正误(1)光电效应中“光”仅指可见光()(2)能否发生光电效应，取决于光的强度()(3)光电子不是光子()(4)“光子”就是“光电子”的简称()(5)逸出功的大小与入射光无关()(6)光电子的最大初动能与入射光的频率成正比()2
5、某金属的逸出功为W0，则这种金属的截止频率c_，用波长为的光照射金属的表面，光电子的最大初动能Ek_.(已知普朗克常量为h，光速为c)答案hW0一、光电效应现象及其实验规律1光电效应的实质：光现象电现象2光电效应中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保持入射光频率不变，入射光越强，单位时间内发射的光电子数越多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)光照强度越强，光电子的初动能越大，遏止电压与光的强弱有关(2)不存在截止频率，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
6、时间应远大于109s.例1(2016绍兴一中高二期中)用蓝光照射一光电管，能产生光电流，则下列一定可以使该光电管发生光电效应的有()A红光B黄光C绿光D紫光答案D解析紫光的频率大于蓝光的频率，一定能够使该光电管发生光电效应，红光的频率、黄光的频率、绿光的频率都小于蓝光的频率，不一定能使该光电管发生光电效应例2(2017台州中学第一学期第四次统练)小宇同学参加学校科技嘉年华，设计了一个光电烟雾探测器，如图2，S为光源，有一束光束，当有烟雾进入探测器时，来自S的光会被烟雾散射进入光电管C，当光射到光电管中的钠表面(钠的极限频率为6.001014Hz)，会产生光电子，当光电流大于108A时，便会触发
7、报警系统报警下列说法正确的是()图2A要使该探测器正常工作，光源S发出的光波波长不能小于0.5mB光源S发出的光波能使光电管发生光电效应，那么光源越强，光电烟雾探测器灵敏度越高C光束遇到烟雾发生散射是一种折射现象D若5%射向光电管C的光子会使光电管产生光电子，当报警器报警时，每秒射向C中钠表面的光子最少数目是1.251012个答案BD解析根据EkhW0hc.光源S发出的光波最大波长：maxm5107m0.5m，即要使该探测器正常工作，光源S发出的光波波长不能大于0.5m，故A错误；光源S发出的光波能使光电管发生光电效应，那么光源越强，被烟雾散射进入光电管C的光越多，越容易探测到烟雾，即光电烟雾
8、探测器灵敏度越高，故B正确；光束遇到烟雾发生散射是一种反射现象，故C错误；光电流等于108A时，每秒产生的光电子的个数：n6.251010个，每秒射向C中钠表面的光子最少数目：N1.251012个，故D正确二、光电效应方程的理解与应用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W0，则电子离开金属表面时动能最大为Ek，根据能量守恒定律可知：EkhW0.2光电效应规律中的两条线索、两个关系(1)两条线索(2)两个关系光照强度大光子数目多发射光电子多光电流大；
9、光子频率高光子能量大产生光电子的最大初动能大例3在光电效应实验中，某金属的截止频率相应的波长为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_已知电子的电荷量的绝对值、真空中的光速和普朗克常量分别为e、c和h.答案解析由光电效应方程知，光电子的最大初动能EkhW0，其中金属的逸出功W0hc，又由c知W0，用波长为的单色光照射时，其Ekhc.又因为eUcEk，所以遏止电压Uc.三、用图象表示光电效应的规律例4(2017北仑中学高二期中)如图3是某金属在光的照射下产生的光电子的最大初动能Ek与入射光频率的关系图象由图象可知()图3A该金属的逸出功等于EB该金属的逸出功等于h
10、cC当入射光的频率为2c时，产生的光电子的最大初动能为ED当入射光的频率为时，产生的光电子的最大初动能为答案ABC解析根据光电效应方程有：EkhW0，其中W0为金属的逸出功：W0hc，所以有：Ekhhc，由此结合题图图象可知，该金属的逸出功为E，或者W0hc，当入射光的频率为2c时，代入方程可知产生的光电子的最大初动能为E，故A、B、C正确；当入射光的频率为时，小于极限频率，不能发生光电效应，故D错误Ek图线的理解如图4所示是光电子最大初动能Ek随入射光频率变化的图线由EkhW0及W0hc知纵轴截距是W0，斜率是普朗克常量h，横轴截距是金属的截止频率(或极限频率)图4逸出功和截止频率均由金属本
11、身决定，与其他因素无关例5在光电效应实验中，飞飞同学用同一光电管在不同实验条件下得到了三条光电流与电压之间的关系曲线(甲光、乙光、丙光)，如图5所示，则可判断出()图5A甲光的频率大于乙光的频率B乙光的频率大于丙光的频率C乙光的波长大于丙光的波长D甲光对应的光电子最大初动能大于丙光对应的光电子最大初动能答案C解析当光电管两端加上遏止电压光电流为零时，有EkeUc，对同一光电管(逸出功W0相同)使用不同频率的光照射，有hW0Ek，两式联立可得hW0eUc，丙光的遏止电压最大，则丙光的频率最大，甲光的频率等于乙光的频率，A、B错误；由可知丙乙，C正确；又由hW0Ek或由Ek0eUc可知丙光对应的最
12、大初动能最大，D错误图6是光电流I随光电管两极间电压U变化的曲线，Im为饱和光电流，Uc为截止电压图6(1)由EkeUc和EkhW0知，同一色光，截止电压相同，与入射光强度无关；频率越大，截止电压越大(2)在入射光频率一定时，饱和光电流随入射光强度的增大而增大针对训练在某次光电效应实验中，得到的遏止电压Uc与入射光的频率的关系如图7所示若该直线的斜率和截距分别为k和b，电子电荷量的绝对值为e，则普朗克常量可表示为_，所用材料的逸出功可表示为_图7答案ekeb解析光电效应中，入射光子能量为h，克服逸出功W0后多余的能量转换为电子动能，eUchW0，整理得Uc，斜率即k，所以普朗克常量hek，截距
13、为b，即ebW0，所以逸出功W0eb.1.(光电效应现象的理解)如图8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()图8A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，验电器指针一定会发生偏转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答案AD2(光电效应的实验规律)(2018浙江名校协作体联考)下面表格中给出了一些金属材料的逸出功：材料铯铍钙钛逸出功(1019J)3.06.24.36.6现用波长为330400nm(1nm109m)的紫外线光照射上述材料，能产生光电效应的材料为(普朗克常量h6.61034Js，光速c3.0108m/s)()A铯B铍C钙D钛答案AC3(光电效应中的图象问题)(2017衢州、丽水、湖州、舟山质检)如图9甲所示为研究光电效应的电路图，实验得到了如图乙所示的遏止电压Uc和入射光频率的关系图象，下列说法正确的是()图9A图象与横轴交点坐标的物理意义是该金属的截止频率B图象斜率为普朗克
