《新教科版高中物理选修35第4章1量子概念的诞生2光电效应与光的量子说学案20》由会员分享，可在线阅读，更多相关《新教科版高中物理选修35第4章1量子概念的诞生2光电效应与光的量子说学案20（13页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、1量子概念的诞生 2.光电效应与光的量子说学习目标1. 了解热辐射及热辐射的特性，了解黑体与黑体辐射，了解黑体辐射的实验规律及黑体辐射电磁波强度随波长的分布曲线.(重点)2. 了解普朗克提出的能量子的概念，了解量子论诞生的历史意义3知道光电效应中截止频率的概念及其与光的电磁理论的矛盾.(重点)4.知道光子说及其对光电效应的解释.(重点)5.掌握爱因斯坦光电效应方程并会用它来解决简单问题.(难点)自主预习探新别if-wk口知识梳理丨一、量子概念的诞生1.热辐射我们周围的一切物体都在以电磁波的形式向外辐射能量，而且辐射强度随波长如何分布 都与物体的温度相关，所以物理上把这种辐射称为热辐射，物体热辐
2、射中随温度的升高，辐 射的较短波长的电磁波的成分越来越强.2 .黑体与黑体辐射(1) 黑体：如果某物体能够全部吸收外来电磁波而不发生反射，这种物体就称为绝对黑体，简称黑体.(2) 黑体辐射的实验规律 一般材料的物体，辐射电磁波的情况，除与温度有关处，还与材料的种类及表面状况有关. 黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的區度有关.随着温度的升高，一方面，各种波长的辐射强度都有增加；另一方面，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动.(3) 维恩和瑞利的理论解释 建立理论的基础：依据经典理论的知识寻求黑体辐射的理论解释. 维恩公式：在短波区与实验非常接近，在长波区则与实验偏离很大. 瑞利公式：在长
3、波区与实验基本一致，但在短波区与实验严重不符，由理论得出的荒谬结果被称为“紫外灾难”.3 .普朗克提出的能量子的概念(1) 普朗克的假设振动的带电谐振子具有的能量是不连续的，只能取一些分立的值，即曰=nhv (n=1,2,3，)，即能量E只能取h v的整数倍，最小的一份能量 e = h v称为能量子，式中 v 是谐振动的频率，h是一个常数，称为普朗克常量.h= 6.626 068 76(52) X 10 一34 J s.(2) 普朗克理论的意义(即普朗克公式)成功的解决了利用能量子的假设，普朗克推导出了与实验相符的公式 黑体辐射问题.普朗克在1900年把能量子列入物理学，正确地破除了“能量连续
4、变化”的传统观念, 成为新物理学思想的基石之一.二、光电效应与光的量子说1.光电效应定义照射到金属表面的光，能使金属中的电子丛表面逸出的现象.2 .光电子光电效应中发射出来的电子.3.光电效应的实验规律(1) 对于给定的光电阴极材料，都存在一个发生光电效应所需的入射光的最小频率vo，叫做光电效应的截止频率，亦称为极限频率.只有超过截止频率的光,才能引起光电效应.不同金属材料的截止频率不同.(2) 当入射光的频率高于截止频率、光电流出现时，光电流的大小由光强决定,光强越大,光电流越大.(3) 从阴极发出的光电子的最大初动能与入射光的频率成线性关系.(4) 只要光的频率大于截止频率，即使用极弱的入
5、射光，光电子总能立刻 (约109 s)发射出来.4 .光子说光不仅在发射和吸收时能量是一份一份的，而且光本身就是由一个个不可分割的能量子 组成的，频率为 v的光的能量子为 hv，这些能量子称为光子.5.光电效应方程(1) 对光电效应的说明在光电效应中，金属中的电子吸收一个光子获得的能量是hv，其中一部分用来克服金属的逸出功W另一部分为光电子的初动能(2) 光电效应方程E= hv W匚基础自测口1.正误判断(正确的打“V”，错误的打“x(V)(1) 能吸收各种电磁波而不反射电磁波的物体叫黑体.-# - 温度越高，黑体辐射电磁波的强度越大.(V)能量子的能量不是任意的，其大小与电磁波的频率成正比.
6、(4) 任何频率的光照射到金属表面都可以发生光电效应.(X)(5) 金属表面是否发生光电效应与入射光的强弱有关. 不同的金属逸出功不同，因此金属对应的截止频率也不同.（V） 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.（V）2 .（多选）下列叙述正确的是（）A. 切物体都在辐射电磁波B. 般物体辐射电磁波的情况只与温度有关C. 一般物体辐射电磁波的情况只与材料有关D. 黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体温度有关AD 根据热辐射定义知 A对；根据热辐射和黑体辐射的特点知一般物体辐射电磁波的情 况除与温度有关外，还与材料种类和表面状况有关，而黑体辐射电磁波的强度按
7、波长的分布 只与黑体温度有关，B、C错、D对.3 .如图所示，用弧光灯照射锌板，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. 验电器指针带的是负电荷A 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和验电器指针带正电.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正确.红光不能使锌板发生光电效应.合作探究攻重XK考点1对黑体和黑体辐射的理解1 .对黑体的理解绝对的黑体
8、实际上是不存在的，但可以用某装置近似地代替.如图所示，如果在一个空 腔壁上开一个小孔，那么射入小孔的电磁波在空腔内表面会发生多次反射和吸收，最终不能 从空腔射出，这个小孔就成了一个绝对黑体.2 .一般物体与黑体的比较热辐射特点吸收、反射特点一般辐射电磁波的情况与温度有关，与材既吸收又反射，其能力与材料的种类物体料的种类及表面状况有关及入射波长等因素有关黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关完全吸收各种入射电磁波，不反射3.黑体辐射的实验规律(1) 温度一定时，黑体辐射强度随波长的分布有一个极大值.(2) 随着温度的升高 各种波长的辐射强度都有增加； 辐射强度的极大值向波长较短的方向
9、移动如图所示.4 .普朗克的量子化假设的意义(1) 普朗克的能量子假设，使人类对微观世界的本质有了全新的认识，对现代物理学的发 展产生了革命性的影响，成为物理学发展史上一个重大转折点.(2) 普朗克常量h是自然界最基本的常量之一，它体现了微观世界的基本特征.【例1】(多选)黑体辐射的实验规律如图所示，由图可知()辐射陆度严A. 随温度升高，各种波长的辐射强度都增加B. 随温度降低，各种波长的辐射强度都增加C. 随温度升高，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动D. 随温度降低，辐射强度的极大值向波长较长的方向移动ACD 由图可知，随温度升高，各种波长的辐射强度都增加，且辐射强度的极大值向波 长较
10、短的方向移动，当温度降低时，上述变化都将反过来，故A、C D正确，B错误.働针对训练1 .（多选）下列关于黑体辐射的实验规律叙述正确的是（）A. 随着温度的升高，各种波长的辐射强度都有所增加B. 随着温度的升高，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动C. 黑体热辐射的强度与波长无关D. 黑体辐射无任何规律AB 黑体辐射的规律为随着温度的升高各种波长的辐射强度都增加，同时辐射强度的极 大值向波长较短的方向移动.故A、B对.、野点2/= J_T正确理解光电效应的相关知识1.光子与光电子：光子指光在空间传播时的每一份能量，光子不带电；光电子是金属表 面受到光照射时发射出来的电子，其本质是电子，光照射金
11、属是因，产生光电子是果.2 光电子的动能与光电子的最大初动能：光照射到金属表面时，光子的能量全部被电子 吸收，电子吸收了光子的能量，可能向各个方向运动，需克服原子核和其他原子的阻碍而损 失一部分能量，剩余部分为光电子的初动能；只有金属表面的电子直接向外飞出时，只需克 服原子核的引力做功，才具有最大初动能光电子的初动能小于或等于光电子的最大初动能.3光子的能量与入射光的强度：光子的能量即每个光子的能量，其值为 = hv （ V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hv与入射光子数n的乘积即光强等于 nh
12、v .4 光电流和饱和光电流：金属板飞出的光电子到达阳极，回路中便产生光电流，随着所 加正向电压的增大，光电流趋于一个饱和值，这个饱和值是饱和光电流，在一定的光照条件 下，饱和光电流与所加电压大小无关.5.光的强度与饱和光电流：饱和光电流与入射光强度成正比的规律是对频率相同的光照 射金属产生光电效应而言的对于不同频率的光，由于每个光子的能量不同，饱和光电流与 入射光强度之间没有简单的正比关系.【例2】（多选）一束绿光照射某金属发生了光电效应，则下列说法正确的是（）A. 若增加绿光的照射强度，则逸出的光电子数增加B. 若增加绿光的照射强度，则逸出的光电子最大初动能增加C. 若改用紫光照射，则可能
13、不会发生光电效应D. 若改用紫光照射，则逸出的光电子的最大初动能增加AD 光电效应的规律表明：入射光的频率决定着是否发生光电效应以及发生光电效应时 产生的光电子的最大初动能的大小，当入射光频率增加后，产生的光电子最大初动能也增加， 而照射光的强度增加，会使单位时间内逸出的光电子数增加，又知紫光频率高于绿光，故选 项正确的有A D.现H*衣脚入射光的频率决定着是否发生光电效应以及发生光电效应时产生的光电子的最大初动能 的大小，能否发生光电效应与入射光的强弱无关.働针对训练2 .（多选）利用光电管研究光电效应实验如图所示，用频率为v的可见光照射阴极 K,电流表中有电流通过，则（）A. 用紫外线照射
14、，电流表不一定有电流通过B. 用红外线照射，电流表一定无电流通过C. 用频率为v的可见光照射阴极 K,当滑动变阻器的滑片移到最右端时，电流表一定无电流通过D. 用频率为v的可见光照射阴极 K,当滑动变阻器的滑片向左端移动时，电流表示数可 能不变D 因紫外线的频率比可见光的频率高，所以用紫外线照射，电流表一定有电流通过，选项A错误；因不知阴极 K的极限频率，所以用红外线照射，可能发生光电效应，电流表可 能有电流通过，选项 B错误；由于发生了光电效应，即使A K间的电压UAk= 0,电流表中也有电流通过，所以选项C错误；当滑动变阻器的滑片向左端移动时，阳极吸收光电子的能力增强，光电流会增大，当所有
15、光电子都到达阳极时，电流达到最大，即饱和电流，若在移动 前，电流已经达到饱和电流，那么再增大Uk,光电流也不会增大，所以选项D正确.琴点3丿爱因斯坦光电效应方程的理解及应用1 .光电效应方程 E= h v W的四点理解(1) 式中的Ek是光电子的最大初动能，就某个光电子而言，其离开金属时剩余动能大小可 以是0E范围内的任何数值.(2) 光电效应方程实质上是能量守恒方程. 能量为= hv的光子被电子吸收，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. 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云，根据能量守恒定律可知：E= h v W0.(3) 光电效应方程包含了产生光电效应的条件.若发生光
