高中物理第十七章波粒二象性2光的粒子性课堂互动学案新人教版选修3_5

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1、2　光的粒子性课堂互动三点剖析一、光电效应的实验规律1.光电效应的实验规律(1)存在饱和电流.在光照条件不变的情况下，随着所加电压增大，光电流趋于一个饱和值.实验表明，入射光越强，饱和电流越大，即入射光越强，单位时间内发射的光电子数越多.(2)存在着遏止电压和截止频率.实验表明，对于一定频率的光，无论光的强弱如何，遏止电压都是一样的，光的频率改变时，遏止电压也会改变.实验还表明，光电子的能量与入射光的频率有关，而与入射光的强弱无关，当入射光的频率低于截止频率时不能发生光电效应.不同的金属截止频率不

2、同.(3)效应具有瞬时性.当频率超过截止频率时，无论入射光怎样微弱，几乎在照射到金属时立即产生光电效应，精确测量表明产生电流的时间不超过10-9s.2.光电效应与经典电磁理论的矛盾按照经典电磁理论得出的结论应是：①光越强，光电子的初动能应该越大，所以遏止电压Uc应与光的强弱有关；②不管光的频率如何，只要光足够强，电子都可获得足够能量从而逸出表面，不应存在截止频率；③如果光很弱，按经典电磁理论估算，电子需几分钟到十几分钟的时间才能获得逸出表面所需的能量，这个时间远远大于10-9s.二、爱因斯坦的光电

3、效应方程1.光子：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不可分割的能量子组成的，频率为ν的光的能量子为hν，h为普朗克常量，这些能量子称为光子.2.光电效应方程：Ek=hν-W0式中Ek为光电子的初动能，Ek=mev2.3.应用光电效应方程解释光电效应(1)爱因斯坦光电效应方程表明，光电子的初动能Ek与入射光的频率ν成线性关系，与光强无关.只有当hν＞W0时，才有光电子逸出，νc=就是光电效应的截止频率.(2)电子一次性吸收光子的全部能量，不需要积累能量的时间，光电流自然几乎是

4、瞬时发生的.(3)光强越大时，包含的光子数较多，照射金属时产生的光电子多，因而饱和电流大，所以饱和电流与光强成正比.4.遏止电压Uc与频率ν、W0的关系：由Ek=eUc和Ek=hν-W0联立得Uc=.三、康普顿效应及光子的动量1.康普顿效应解释光的散射：康普顿效应的基本思想是，X射线的光子不仅具有能量，也像其他粒子那样具有动量，X射线的光子与晶体中的电子碰撞时要遵守能量守恒定律和动量守恒定律，求解这些方程，可以得出散射光波长的变化值Δλ.理论结果与实验符合得很好.2.光子的动量：由质能方程E=mc

5、2和光子的能量hν，得光子的质量.根据动量的定义式p=mc=，又由，所以光子的动量为.各个击破【例1】关于光电效应现象，下列说法正确的是()A.只有入射光的波长大于使该金属发生光电效应的极限波长，才能发生光电效应现象B.在光电效应现象中，产生的光电子最大的初动能跟入射光的频率成正比C.产生的光电子最大初动能与入射光的强度成正比D.在入射光频率一定时，单位时间内从金属中逸出的光电子个数与入射光的强度成正比解析：(1)当入射光频率大于极限频率时才能发生光电效应，设此时波长为λ0，极限频率为ν0，则由光

6、速c=λν，可知当光波波长大于极限波长λ0时，其频率将小于极限频率ν0，所以大于极限波长的光不能使金属发生光电效应，因此选项A错误.(2)由光电效应方程Ek=hν-W可知，光电子的最大初动能随入射光频率的增大而增大，但并不与入射光频率成正比，因此选项B错误.由于光电子的最大初动能与入射光的强度无关，显然选项C错误.(3)若光强度增大到原来的n倍，则单位时间内入射光的能量就增大到原来的n倍.在入射光频率一定时，单个光子的能量不变，则单位时间内入射的光子数将增大到原来的n倍，因此选项D正确.答案：D温

7、馨提示：解此类题的关键是牢记光电效应的规律，理解光子说对光电效应的解释，对光的强度和光子能量的关系不清.对光子说解释光电效应现象不明确是出现错误的主要原因.类题演练1光电效应实验的装置如图17-2-1所示，则下面的说法中正确的是()图17-2-1A.用紫外线照射锌板，验电器指针会发生偏转B.用绿色光照射锌板，验电器指针会发生偏转C.锌板带的是负电荷D.使验电器指针发生偏转的是正电荷解析：将擦亮的锌板连接验电器，用弧光灯照射(弧光灯发出紫外线)，就可以发生光电效应(即验电器指针张开一个角度)，说明锌

8、板带了电，因为是电子逸出，所以锌板带正电.绿光不能使锌板发生光电效应.答案：AD温馨提示：发生光电效应光子的频率必须超过金属的极限频率，掌握光电效应的规律.【例2】用频率为1.00×1015Hz的紫外线照射钠的表面，释放出来的光电子的最大动能为1.86eV，求钠的光电效应极限频率.解析：入射光中光子的能量E=hν=6.626×10-34×1.00×1015J=6.63×10-19J释放出来的光电子的最大动能Ekm=1.86×1.6×10-19J=2.98×10-19J根据光电方程E