17.2光的粒子性学案

1§17．2光的粒子性学案【自主学习】一、光电效应定义：在照射下从物体发射出的现象，发射出来的电子叫做．二、光电效应的实验规律1、认识研究光电效应的电路图如右图，光线经窗口照在阴极K上，便有逸出----光电子。光电子在电场作用下形成。2、光电效应的实验规律（1）存在饱和电流在上图的实验中，保持光照的条件不变，在初始电流较小的情况下，随着所加电压的增大，光电流，但是存在一个，即：光电流达到此值以后，即使增加电压，光电流也不再增加。（2）存在遏止电压在上图的实验中，即使电压为0，光电流也不为，只有将所加电压反向的时候（在光电管间形成使电子减速的电场），光电流才可能为。使光电流减小到0的反向电压称为，用符号表示。遏止电压的存在表明：，初速度的上限应该满足关系：。实验表明：对于一定颜色的光，遏止电压都是，与光照强度，这表明：光电子的能量只与有关，而与无关。（3）存在截止频率实验还表明，当入射光的频率减小到某一数值νc时，即使不施加反向电压也没有光电流，这表明已经没有了，这个频率称为，也就是说当：入射光的频率小于时，将不发生光电效应。（4）光电效应具有瞬时性当入射光频率超过截止频率νc时，无论入射光怎样微弱，几乎在照到金属时产生光电流，这个时间不超过。三、光电效应解释中的疑难按照经典电磁理论，对于光电效应该如何解释？还应得出如下的结论：（1）（2）（3）但是这些结论与观察到的现象不符，为了解释光电效应，爱因斯坦在能量子假说的基础上提出光子理论，提出了光量子假设。四、爱因斯坦的光量子假设1、内容：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2组成的。频率为ν的光的能量子为，这些能量子称为。（h为普朗克常量）2、爱因斯坦光电效应方程在光电效应中金属中的电子吸收了光子的能量，一部分消耗在电子，另一部分变为光电子逸出后的。由能量守恒可得出：W0为电子逸出金属表面所需做的功，称为逸出功Wk为光电子的最大初动能。爱因斯坦光电效应方程：3、爱因斯坦对光电效应的解释：①光强大，光子数多，释放的光电子也多，所以光电流也大。②电子只要吸收一个光子就可以从金属表面逸出，所以不需时间的累积。③从方程可以看出光电子初动能和照射光的频率成线性关系④从光电效应方程中，当初动能为零时，可得截止频率：hWc0五、光电效应理论的验证美国物理学家密立根，花了十年时间做了“光电效应”实验，结果在1915年证实了爱因斯坦光电效应方程，h的值与理论值完全一致，又一次证明了“光量子”理论的正确。由于爱因斯坦提出的光子假说成功地说明了光电效应的实验规律，荣获1921年诺贝尔物理学奖。密立根由于研究基本电荷和光电效应，特别是通过著名的油滴实验，证明电荷有最小单位。获得1923年诺贝尔物理学奖。六、康普顿效应1、光的散射光在介质中与物质微粒相互作用，因而，这种现象叫做光的散射。2、康普顿效应1923年康普顿在做X射线通过物质散射的实验时，发现散射线中除有与入射线波长相同的射线外，还有比入射线波长更长的射线，这个现象称为：。3、光电效应和康普顿效应深入的揭示了，前者表明：，后者表明：。七、光子的动量P=【合作探究】【探究一】一细束平行光经玻璃三棱镜折射后分解为互相分离的三束光,分别照射到相同的金属板a、b、c上,如图所示,已知金属板b有光电子放出,则().(A)板a一定不放出光电子(B)板a一定放出光电子(C)板c一定不放出光电子(D)板c一定放出光电子0WEhk3【探究二】如图所示,两束不同的单色光p和Q以适当的角度射向半圆形的玻璃砖,然后均由O点沿OF方向射出,则下列说法中正确的是().(A)P在真空中的波长比Q长(B)P的光子能量比Q大(C)P穿过玻璃砖所需时间比Q短(D)若P能使某金属发生光电效应,那么Q也一定能【经典体验】例题1、如图所示的是工业生产中大部分光控制设备用到的光控继电器示意图,它由电源、光电管、放大器、电磁继电器等儿部分组成,看图回答下列问题：(1)图中a端应是电源_________极.答案:正(2)光控继电器的原理是：当光照射光电管时,_____________________________________.答案:K极发射光电子,电路中产生电流,经放大器放大后的电流产生的磁场使铁芯M被磁化,将衔铁N吸住；无光照射光电管时,电路中无电流,N自动离开M(3)当用绿光照射光电管K极时,可发生光电效应,则下列说法中正确的是().(A)增大绿光照射强度,光电子最大初动能增大(B)增大绿光照射强度,电路中光电流增大(C)改用比绿光波长大的光照射光电管K极时.电路中一定有光电流(D)改用比绿光频率大的光照射光电管K极时.电路中一定有光电流答案:BD【同步测试】1.关于光电效应的说法中，正确的有（）A.要使光电效应发生，入射光子的能量必须大于原子的电离能B.极限频率的存在，可以表明电子对光子的吸收是一对一的C.增大入射光子的能量，光电子的最大初动能必随着增大D.电子对光子的吸收不存在能量的积累过程2.对于任何一种金属，必须满足下列哪种条件，才能发生光电效应()A．入射光的强度大于某一极限强度B．入射光的波长大于某一极限波长C．入射光照射时间大于某一极限时间D．入射光的频率大于某一极限频率3.用两束频率相同，强度不同的紫外线去照射两种不同金属，都能产生光电效应，则()A．因入射光频率相同，产生光电子的最大初动能必相同B．用强度大的紫外线照射时，所产生的光电子的初速度一定大C．从极限波长较长的金属中飞出的光电子的初速度一定大4．在演示光电效应的实验中，原来不带电的一块锌板与灵敏验电器相连，用弧光灯照射锌板时，验电器的指针张开了一个角度，如图所示，这时()A．锌板带正电，指针带负电B．锌板带正电，指针带正电C．锌板带负电，指针带负电D．锌板带负电，指针带正电5．利用光子说对光电效应的解释，下列说法正确的是()A．金属表面的一个电子只能吸收一个光子B．电子吸收光子后一定能从金属表面逸出，成为光电子C．金属表面的一个电子吸收若干个光子，积累了足够的能量才能从金属表面逸出[来D．无论光子能量大小如何，电子吸收光子并积累了能量后，总能逸出成为光电子46．光电效应的规律中，经典波动理论不能解释的有()A．入射光的频率必须大于被照射金属的极限频率时才能产生光电效应B．光电子的最大初动能与入射光的强度无关，只随入射光频率的增大而增大C入射光照射到金属上时，光电子的发射几乎是瞬时的，一般不超过10—9sD．当入射光频率大于极限频率时，光电子数目与入射光强度成正比7．如图所示，电路中所有元件完好，但光照射到光电管上，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．光照时间短D．电源正负极接反8．用不同频率的紫外线分别照射钨和锌的表面而产生光电效应，可得到光电子最大初动能Ek随入射光频率v变化的Ek—v图象，已知钨的逸出功是3．28eV，锌的逸出功是3．34eV，若将两者的图象分别用实线与虚线画在同一个Ek—v图上，则下图中正确的是()9．用绿光照射金属钾时恰能发生光电效应，在下列情况下仍能发生光电效应的是()A．用红光照射金属钾，而且不断增加光的强度[来源:学科网ZXXK]B．用较弱的紫外线照射金属钾C．用黄光照射金属钾，且照射时间很长D．只要入射光的波长小于绿光的波长，就可发生光电效应10．在做光电效应演示实验时，，把某金属板连在验电器上，第一次用弧光灯直接照射金属板，验电器的指针张开一个角度，第二次在弧光灯和金属板之间插入一块普通玻璃，再用弧光灯照射，验电器的指针不张开。由此可以判定，使金属板产生光电效应的是弧光灯中的()A．可见光成分B．红外线成分C．无线电波成分D．紫外线成分11.某种金属的逸出功是1.25eV，为了使它发生光电效应，照射光的频率至少应为多少？或用可见光照射它，能否发生光电效应？