《光电效应知识总结与复习练习题》由会员分享，可在线阅读，更多相关《光电效应知识总结与复习练习题（25页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、量子论初步一、光电效应现象定义：物质在光照条件下释放出电子的现象，叫做光电效应。光电子和光电流：光电效应中释放出来的电子叫光电子，产生的电流叫光电流、规律： 任何一种金属都有一个极限频率，入射光的频率必须大于这个极限频率，才能发生光电效应，低于这个频率不能发生光电效应。 光电子的最大初动能与光的强度无关，只随着入射光频率的增大而增大。 入射光照在金属上时，光电子的发射，几乎是瞬时的。 当入射光的频率大于极限频率时，光电流的强度与入射光电流的强度成正比。光电管：利用光电效应把光信号转化为电信号，动作非常迅速灵敏。1下列对光电效应的解释中正确的是（）A金属内每个电子要吸收一个或一个以上的光子，当它
2、积累的能量足够大时，就能溢出金属。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做得最小功，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不相同的，因此使不同金属产生光电效应的入射光的最低频率也不同。2光电效应实验的装置如图所示，已知紫光频率大于锌板的极限频率，则下列说法中正确的有（）A用紫光照射锌板，验电器指针会发生偏转B用红色光照射锌板，验电器指针会发生偏转C锌板带的是负电荷D使验电器发生偏转的是正电荷3在光电管的实验中，发现用一定频率的A单色光照射光电管时，电流表会发生偏转，而用另一频率的B单色光照
3、射时不发生光电效应，那么（）AA光的频率大于B光的频率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a流向bD用A光照射光电管时流过电流表的电流方向是b流向a二光子定义：光在空间传播过程中不是连续的，而是一份一份的，每一份叫做一个光子。光子的能量：每个光子的能量E二hv。其中h为普朗克常量，v为光子的频率。三爱因斯坦的光子说对光电效应的解释存在极限频率：Vo二W/h。瞬时性：光照射在金属上时，电子吸收光子能量不需要积累，吸收能量；立刻增大动能，并逸出表面成为光电子。入射光强度是指单位时间内入射到金属表面上单位面积的总能量。在入射光频率不变的情况下，光强正比于单位时间内照射
4、到金属表面的光子数。4某种单色光的频率为v，用它照射某种金属时，在逸出的光电子中动能最大值为Ek，则这种金属的逸出功和极限频率分别为（）Ahv-Ek、v-EkhBEk-hvv+EkhChv-Ekv-hEkDEk-hvv-hEk5电子从金属逸出时需要做的功是1.326X10A15J,这种金属发生光电效应的极限频率为多少？6用某种单色光照射金属表面时，发生光电效应，现将该单色光的光强减弱，则（）A光电子的最大初动能不变B光电子的最大初动能减少C单位时间内产生的光电子数减少D可能不发生光电效应7某金属在一束黄光照射下，正好有光电子逸出，下面正确的是（）A增大光强而不改变光的频率，光电子的初动能将不变
5、。B用一束更大强度的红代替黄光，光电流将增大。C用强度相同的紫光代替黄光，光电流将增大。D用强度较弱的紫光代替黄光，有可能不发生光电效应。四光的波粒二象性光具有波动性：光的干涉现象、衍射现象。光具有粒子性：光电效应、光子说。所以光具有波粒二象性，但这里的波不能看做宏观概念的波，而是一种概率波，这里的粒子也不是红光爱恋中的粒子。1下列各组现象说明光具有波粒二象性的是（）A光的色散和光的干涉B光的干涉和光的衍射C泊松亮斑和光电效应D光的反射和光电效应2下列关于波粒二象性的说法中，正确的是（）A有的光是波，有的光是粒子B光子与电子是同一种粒子C光的波长越长，其波动性越显著，光的波长短，其粒子性越显著
6、D光子说和粒子说是相互对立、互不联系的两种学说。五玻尔的原子模型玻尔假说： 轨道量子化：原子核外电子的可能轨道是某些分立的数值。 能量状态量子化：原子只能处于与轨道量子化对应不连续的能量状态中，在这些状态中，原子是稳定的。 跃迁假说：原子只能从一种能级向另一种能级跃迁时，吸收或辐射一定频率的光子。能级 原子在各个定态时的能量级称为院子的能级。 氢原子的能级图 基态：在正常情况下，原子处于最低能级，这时原子的状态叫走基态，电子在离核最近的轨道上运动。 激发态：原子吸收能量后从基态跃迁到较高能级，这时原子的状态叫做激发态，电子在离核较远的位置运动。1下列各组现象说明光具有波粒二象性的是（）A光的色
7、散和光的干涉B光的干涉和光的衍射C泊松亮斑和光电效应D光的反射和光电效应2下列关于波粒二象性的说法中，正确的是（）A有的光是波，有的光是粒子B光子与电子是同一种粒子C光的波长越长，其波动性越显著，光的波长短，其粒子性越显著D光子说和粒子说是相互对立、互不联系的两种学说。1用电磁波照射氢原子，使它从能量为E1的基态跃迁能量为E3的激发态上，则该电磁波的频率从为多少？2要使处于基态的氢原子激发，下列措施可行的是（）A用10.2ev的光子照射B用11ev的光子照射C用10.2ev的电子碰撞D用12ev的电子碰撞3氢原子的能量可用E=E1/n*2表示，E1=T3.6ev,某个氢原子由n=4的激发态跃迁
8、到n=1的过程中，可能发生的情况（）A能放出5种能量不同的光子B能放出6种能量不同的光子C其光子的最大能量是12.75ev，最小能量为0.66evD其光子的最大能量是13.6ev，最小能量为0.85ev4用能量为12.3ev的光子去照射一群处于基态的氢原子，受光子照射后，下列关于氢原子的说法中正确的是（）A原子能跃迁到n=2的激发态上去B原子能跃迁到n=3的激发态上去C原子能跃迁到n=4的激发态上去D原子不能跃迁到其它激发态5按照波尔理论，某原子的电子从能量为E的轨道跃迁到能量为E1的轨道，辐射出波长为F的光，以h为普朗克常量，c为真空中光速，则E1为多少？第二节光电效应波粒二象性知识要点（一
9、）基本概念（1）光电效应：金属及其化合物在光（包括不可见光）的照射下，释放电子的现象叫做光电效应。（2）光电子：在光电效应现象中释放出的电子叫做光电子。（3）光电流：在光电效应现象中释放出的光电子在外电路中运动形成的电流叫做光电流。（二）光电效应的规律（斯托列托夫）（1）任何一种金属，都有一个极限频率（又叫红限，以0表示），入射光的频率低于这个频率就不能发生光电效应。（2）光电子的最大初动能（E二mv2）跟入射光的强度无关，只随入射光的频率的增大而增大。km2m（3）从光开始照射，到释放出光电子，整个过程所需时间小于3X10-9S。（4）当发生光电效应时，单位时间、单位面积上发射出的光电子数跟
10、入射光的频率无关，跟入射光的强度成正比。（三）光子说（爱因斯坦）在空间传播的光是不连续的，而是一份一份的，每一份叫做一个光子。每个光子所具有的能量跟它的频率成正比，写作为cEhv或E=h九式中v光的频率；九光的波长；C光在真空中的速度；h普朗克恒量，等于6.63X10-34JS。（四）实验和应用（1）如图13-10所示，紫外线（或弧光灯的弧光中的紫外线）照射表面洁净的锌板，使锌板释放电子，从而使锌板、验电器带正电、验电器的指针发生偏转。（2）光电管。如图13-11所示，光电管是光电效应在技术上的一种应用。它可以把光信号转变为电信号。（五）光的本性的认识（1）光的本性的认识过程。17世纪的两种对
11、立学说：牛顿的微粒说一一光是实物粒子惠更斯的波动说一一光是机械波19世纪的两种学说：麦克斯韦（理论上）、赫兹（实验证实）一一光是电磁波、光的波动理论。爱因斯坦（光子说）、密立根（实验证实）一一光是光子、光具有粒子性。（2）光的波粒二象性。光既具有粒子性又具有波动性，两种相互矛盾的性质在光子身上得到了统一。光在传播过程中，主要表现为波动性：大量光子表现出来的是波动性。而当光与物质相互作用时，主要表现为粒子性；少量光子表现出来的是粒子性。疑难分析1. 金属中的电子只能吸收一个光子的能量。从光开始照射，到释放出光电子的过程非常快，所需时间非常短，金属中的电子吸收一个光子的能量后，立即离开金属表面逸出
12、成为光电子如果这个电子吸引一个光子的能量后不能逸出成为光电子，那么这一能量就迅速耗散到整个金属板中，所以一个电子只能吸收一个光子的能量，而不能把几个光子的能量积累起来。2. 任何一种金属，都有一个极限频率。当光照射金属时，电子吸收光子的能量后，首先应克服原子核对它束缚，才可以离开金属表面逸出成为光电子。电子克服金属原子核的引力所做的功，叫做逸出功。不同的金属的逸出功是不同的，所以它们的极限频率也是不同的。逸出功W和极限频率的关系写作：E7WWhv或v00h3爱因斯坦的光电效应方程是根据能量守恒定律得出的。金属表面的电子从入射光中吸收一个光子的能量hv时（电子吸收光子能量，不是光子与电子发生碰撞
13、），一部分用于电子从金属表面逸出时所做的逸出功W，另一部分转换为光电子的最大初动能。即hvmv2,W2mmv2hvWm#由此公式可以看出光电子的最大初动能与入射光的频率是线性关系，而不是成正比。如图13-12所示。其中直线在横轴上的截距就是这种材料的极限频率，而此直线的斜率就是普朗克恒量，0B长度表示材料的逸出功。#4. 光强的正确概念以及逸出的光电子数与光强的关系。光强一般是指单位时间内入射到单位面积上光子的总能量。若用n表示每秒钟射到每平方米上的光子数，每个光子的能量为hv,则光强可写作：E光强二nhv(J/sm2)光强由公式可以看出光强是由光的频率和光子的发射率两个因素决定的，对同一色光
14、来说，光强相等时，光子数当然相等，光强不等时，也就是说光子数不同。对不同色光来说，尽管他们的光强相等，但由于频率不同，每个光子的能量不同，单位时间内入射到单位面积上的光子数也就不同。并且和频率成反比关系。由下面关系可以看出：因为E=Enhv=nhv所以n:n=v:v1211221221某单色光使某一金属逸出光电子，是因为大量光子射到金属表布时，所谓“万箭齐发、一箭中的”按统计规律，金属表面的电子能吸收光子的能量而逸出的光电子数目与入射的光子数成正比。若使这一单色光的强度增大一倍，由于其频率不变，发射的光子数也就增大一倍，那么逸出的光电子数也必然增多一倍。从这个意义上说，单位时间、单位面积上发射
15、出的光电子数跟入射光频率无关，跟入射光强度成正比。5. 光波和机械波的比较。机械波：其频率由振源决定，在媒质中传播的速度由媒质的物理性质决定，在真空中不能传播。当机械波从一种媒质进入另一种媒质中传播时，频率不变，波速改变波长也相应改变，即v=f光波：其频率决定于光源，可以在真空中传播，且各种频率的光在真空中传播的速度相同，均为c=3.00X108m/so但是光在媒质中的传播速度不仅与媒质的性质有关，而且与光的频率有关。在同一媒质中，频率越高的光，传播的速度越小。例题解析1某金属在一束绿光照射下，正好有电子逸出，在下述情况下逸出电子的多少和光电子的最大初动会发生什么变化？(1)增大光强而不改变光的频率；(2)用一束强度更大的红光代替绿光；(3) 用强度相同的紫光代替绿光解：题目说正好有电子逸出，就是说绿光的频率正好等于这金属的极限频率。即vv绿0(1) 增大光强而不改变光的频率，就意味着单位时间内入射到单位面积上的光子数增大，而每个光子的能量不变,因此逸出的光电子的初动能不变，而逸出的光电子数
