高中物理第十七章波粒二象性第2节光的粒子性学案

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1、2　光的粒子性1．了解光电效应及其实验规律。2．知道爱因斯坦光电效应方程及其意义。3．了解康普顿效应及其意义。早晚霞的颜色都是橘红色的，这是为什么呢？提示：是光散射的结果。1．光电效应的实验规律(1)光电效应：照射到金属表面的光，能使金属中的____从表面逸出，这种现象称为光电效应现象。逸出的电子又称为______。(2)光电效应的实验规律：①存在着____电流，表明入射光强度一定，金属表面单位时间发射的光子数____。入射光越强，饱和电流____，表明入射光越强，单位时间内发射的光电子数____。②存在着___

2、_电压和截止频率，遏止电压的存在意味着光电子具有一定的______。当入射光的频率________截止频率时，不论光多么强，光电效应都不会发生。③光电效应具有______。光电效应几乎是瞬时的，不超过10－9s。④任何金属都有一个截止频率或极限频率νc，入射光的频率ν必满足：ν____νc才能发生光电效应。(3)逸出功：电子从金属逸出所需做功的______叫做该金属的______，用W0表示，不同金属的逸出功____。思考：利用光电效应现象能制作传感器吗？2．爱因斯坦的光电效应方程(1)光子说：光不仅在____和

3、____时能量是一份一份的，是不连续的，而且光本身就是由一个个不可分割的______组成的，频率为ν的光的能量子为____，每一个光的能量子被称为一个____，这就是爱因斯坦的光子说。(2)爱因斯坦光电效应方程：在光电效应中，金属中的电子吸收一个光子获得的能量是hν，这些能量的一部分用来克服金属的______，剩下的表现为逸出的光电子的________，公式表示为__________。(3)爱因斯坦解释光电效应：①光电子的最大初动能与入射光的____有关，与光的强弱无关。只有hν＞W0时，才有光电子逸出，νc＝就

4、是光电效应的截止频率。②电子一次性吸收光子的________，不需要积累能量的时间，光电流几乎是瞬时的。③对于频率ν相同的光，光较强时，包含的______较多，照射金属时产生的______多，因而饱和电流大。3．康普顿效应(1)在光的散射中，除了与入射波长λ0相同的成分外，还有波长____λ0的成分。这个现象称为康普顿效应。(2)康普顿效应的意义：康普顿效应表明光子除了具有能量之外，还具有动量，深入揭示了光的____性的一面。4．光子的动量光子的动量p＝______，其中h为普朗克常量，λ为________。答案

5、：1．(1)电子　光电子　(2)饱和　一定　越大　越多　遏止　初动能　小于等于　瞬时性　＞　(3)最小值　逸出功　不同思考提示：光电效应现象的实质是光现象转化为电现象，利用光电效应现象可以制作光电传感器。2．(1)发射　吸收　能量子　hν　光子　(2)逸出功W0　初动能Ek　Ek＝hν－W0　(3)频率　全部能量　光子数　光电子3．(1)大于　(2)粒子4.　光的波长一、光电效应中应区分的概念1．光子与光电子光子是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，光子是光电效应

6、的因，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，电子吸收光子的能量，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。3．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，这个饱和值就是饱和光电流，在一定的光照条件下，饱和光电流与所加电压大小无关。4．入射光强度与光子能量入射光强度指单位时间内照射到金属表面单

7、位面积上的总能量，光子能量即每个光子的能量。光子总能量等于光子能量与入射光子数目的乘积。二、对光电效应方程hν＝W0＋mev2的理解1．公式中的mev2是光电子的最大初动能，对某个光电子而言，其离开金属时剩余动能大小可以是0～mev2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ε＝hν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。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mev2，根据能量守恒定律可知：hν＝W0＋m

8、ev2。3．光电效应方程包含了产生光电效应的条件。若发生光电效应，则光电子的最大初动能必须大于零，即Ek＝hν－W0＞0，亦即hν＞W0，ν＞＝νc，而νc＝恰好是金属的极限频率。4．Ek－ν曲线。如图所示是光电子最大初动能Ek随入射光频率ν的变化曲线。这里，横轴上的截距是极限频率；纵轴上的截距是逸出功的负值；斜率为普朗克常量。类型一光电效应规律的理解和应用【例题1】入射