2010届高三物理量子论初步

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1、2010届高三物理量子论初步第十七量子论初步目的要求：重点难点：教具：过程及内容：散量子论初步基础知识一、光电效应1．现象：在光（包括不可见光）照射下物体发射出电子的现象叫光电效应现象；所发射的电子叫光电子；光电子定向移动所形成的电流叫光电流。．2．光电效应规律（1）任何一种金属都有一个极限频率，入射光必须大于这个极限频率才能产生光电效应．（2）光电子的最大初动能与入射光的强度无关，只随着入射光的频率增大而增大．（3）当入射光的频率大于极限频率时，光电流的强度与入射光的强度成正比．（4）从光照射到产生光电流的时间不超过10—9s，几乎是瞬时产生的．说明：（1）光电效应规律“光电流的

2、强度与入射光的强度成正比”中“光电流的强度指的是光电流的最大值（亦称饱和值），因为光电流未达到最大值之前，其值大小．不仅与入射光的强度有关，还与光电管两极间的电压有关．只有在光电流达到最大以后才和入射光的强度成正比．（2）这里所说“入射光的强度”，指的是单位时间内入射到金属表面单位面积上的光子的总能量，在入射光频率不变的憎况下，光强正比于单位时间内照射到金属表面上单位面积的光子数．但若换用不同频率的光照射，即使光强相同，单位时间内照射到金属表面单位面积的光子数也不相同，因而从金属表面逸出的光电子数也不相同，形成的光电流也不同．【例1】某种单色光照射某金属时不能产生光电效应，则下述措

3、施中可能使金属产生光电效应的是A．延长光照时间散B．增大光的强度．换用波长较短的光照射D．换用频度较低的光照射【解析】由发生光电效应的四个条可知能不能产生光电效应与入射光的频率和金属板的材料有关，当金属一定时，要发生光电效应，就只有增大入射光的频率，也就是入射光的波长变短，所以选项正确．二、光子说1．光电效应规律中（1）、（2）、（4）条是经典的光的波动理论不能解释的，(1)极限频率ν0光的强度由光波的振幅A决定，跟频率无关，只要入射光足够强或照射时间足够长，就应该能发生光电效应．(2)光电子的最大初动能与光强无关，(3)波动理论还解释不了光电效应发生的时间之短10-9s能量积累是

4、需要时间的2．光子说却能很好地解释光电效应．光子说认为：（1）空间传播的光不是连续的，而是一份一份的，每一份叫做一个光子．（2）光子的能量跟它的频率成正比，即E＝hγ＝h／λ式中的h叫做普朗克恒量，h＝6．610＿34•s．爱因斯坦利用光子说解释光电效应过程：入射光照到金属上，有些光子被电子吸收，有些没有被电子吸收；吸收了光子的电子（a、b、、e、g）动能变大，可能向各个方向运动；有些电子射出金属表面成为光电子（b、、g），有些没射出（a、e）；射出金属表面的电子克服金属中正电荷引力做的功也不相同；只有从金属表面直接飞出的光电子克服正电荷引力做的功最少（g），飞出时动能

5、最大。如果入射光子的能量比这个功的最小值还小，那就不能发生光电效应。这就解释了极限频率的存在；由于光电效应是由一个个光子单独引起的，因此从有光照射到有光电子飞出的时间与照射光的强度无关，几乎是瞬时的。这就解释了光电效应的瞬时性。（3）爱因斯坦光电效应方程：E=hγ－（E是光电子的最大初动能；是逸出功，既从金属表面直接飞出的光电子克服正电荷引力所做的功。）说明：（1）光电效应现象是金属中的自由电子吸收了光子的能量后，其动能足以克服金属离子的引力而逃逸出金属表面，成为光电子．不要将光子和光电子看成同一粒子．（2）对一定的金属说，逸出功是一定的．照射光的频率越大，光子的能量越大，从金属中

6、逸出的光电子的初动能就越大．如果入射粒子的频率较低，它的能量小于金属的逸出功，就不能产生光电效应，这就是存在极限频率的原因．【例2】．用某种频率的紫外线分别照射铯、锌、铂三种金属，从铯中发射出的光电子的最大初动能是2．9eV，从锌中发射出的光电子的最大初动能是1．4eV，铂没有光电子射出，则对这三种金属逸出功大小的判断，下列结论正确的是（）A．铯的逸出功最大，铂的逸出功最小B．锌的逸出功最大，铂的逸出功最小．铂的逸出功最大，铯的逸出功最小D．铂的逸出功最大，锌的逸出功最小解析：根据爱因斯坦光电效应方程：&fra12;v2＝hγ一．当照射光的频率一定时，光子的能量hγ就是一个定值，在

7、光电效应中的所产生的光电子的最大初动能等于光子的能量减去金属的逸出功．最大初动能越大，说明这种金属的电子逸出功越小，若没有光电子射出，说明光子的能量小于电子的逸出功．因此说铂的逸出功最大，而铯的逸出功最小．答案：【例3】入射光线照射到某金属表面上发生光电效应，若入射光的强度减弱，而频率保持不变，那么以下说法中正确的是（）A．从光照到金属表面上到发射出光电子之间的时间间隔将明显增加B．逸出的光电子的最大初动能减小．单位时间内从金属表面逸出的光电子数目将减小D．有可能不发