高中物理17.2光的粒子性学案新人教版选修3_5

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1、2 光的粒子性[目标定位] 1.知道光电效应现象,能说出光电效应的实验规律.2.能用爱因斯坦光电效应方程对光电效应作出解释,会用光电效应方程解决一些简单的问题.3.了解康普顿效应及其意义.一、光电效应1.光电效应:照射到金属表面的光,能使金属中的电子从表面逸出的现象.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)存在着饱和光电流:在光的颜色不变的情况下,入射光越强,饱和电流越大.(2)存在着遏止电压和截止频率:入射光的频率低于截止频率时不能(填“能”或“不能”)发生光电效应.(3)光电效应具有

2、瞬时性:光电效应中产生电流的时间不超过10-9s.想一想 紫外线灯照射锌板,为什么与锌板相连的验电器指针张开一个角度?答案 紫外线灯照射锌板,发生光电效应现象,锌板上的电子飞出锌板,使锌板带正电,与锌板相连的验电器也会因而带正电,使得验电器指针张开一个角度.二、爱因斯坦的光电效应方程1.光子说:光本身就是由一个个不可分割的能量子组成的,这些能量子被称为光子,频率为ν的光的能量子为hν.2.爱因斯坦光电效应方程的表达式:hν=Ek+W0或Ek=hν-W0.想一想 怎样从能量守恒角度理解爱因斯坦光电效应方程?答案 爱

3、因斯坦光电效应方程中的hν是入射光子的能量,逸出功W0是光子飞出金属表面消耗的能量,Ek是光子的最大初动能,因此爱因斯坦光电效应方程符合能量的转化与守恒定律.三、康普顿效应1.康普顿效应美国物理学家康普顿在研究石墨对X射线的散射时,发现在散射的X射线中,除了与入射波长λ0相同的成分外,还有波长大于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,深刻揭示了光的粒子性的一面.3.光子的动量表达式:p=.                   一、光电效应现象1.光

4、电效应的实质:光现象电现象.2.光电效应中的光包括不可见光和可见光.3.光电子:光电效应中发射出来的光电子,其本质还是电子.例1 图17-2-1一验电器与锌板相连(如图17-2-1所示),用一紫外线灯照射锌板,关灯后,验电器指针保持一定偏角.(1)现用一带负电的金属小球与锌板接触,则验电器指针偏角将________(填“增大”、“减小”或“不变”).(2)使验电器指针回到零,再用相同强度的钠灯发出的黄光照射锌板,验电器指针无偏转.那么,若改用强度更大的红外线灯照射锌板,可观察到验电器指针________(填“有”

5、或“无”)偏转.答案 (1)减小 (2)无解析 当用紫外线灯照射锌板时,锌板发生光电效应,锌板放出光电子而带上正电,此时与锌板连在一起的验电器也带上了正电,故指针发生了偏转.当带负电的小球与锌板接触后,中和了一部分正电荷,从而使验电器的指针偏角减小.使验电器指针回到零,用钠灯发出的黄光照射锌板,验电器指针无偏转,说明钠灯发出的黄光的频率小于锌的极限频率,而红外光比黄光的频率还要低,更不可能使锌板发生光电效应.能否发生光电效应与入射光的强弱无关.二、光电效应的实验规律1.光电效应的四个规律(1)任何一种金属都有一个

6、截止频率νc,入射光的频率必须大于νc,才能产生光电效应,与入射光的强度及照射时间无关.(2)光电子的最大初动能与入射光的强度无关,只与入射光的频率有关.(3)当产生光电效应时,单位时间内从金属表面逸出的电子数与入射光的强度有关.(4)光电效应几乎是瞬时的,发生的时间一般不超过10-9s.2.掌握三个概念的含义(1)入射光频率决定着能否发生光电效应和光电子的最大初动能.(2)入射光的强度决定着单位时间内发射的光子数.(3)饱和光电流决定着单位时间内发射的光电子数.3.逸出功使电子脱离某种金属所做功的最小值,用W0

7、表示,不同金属的逸出功不同.4.光电效应与光的电磁理论的矛盾按光的电磁理论,应有:(1)光越强,光电子的初动能越大,遏止电压与光的强弱有关.(2)不存在截止频率,任何频率的光都能产生光电效应.(3)在光很弱时,放出电子的时间应远大于10-9s.例2 图17-2-2利用光电管研究光电效应实验如图17-2-2所示,用频率为ν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,电流表不一定有电流通过B.用红光照射,电流表一定无电流通过C.用频率为ν的可见光照射K,当滑动变阻器的滑动触头移到A端时,电流表

8、中一定无电流通过D.用频率为ν的可见光照射K,当滑动变阻器的滑动触头向B端滑动时,电流表示数可能不变答案 D解析 因紫外线的频率比可见光的频率高,所以用紫外线照射时,电流表中一定有电流通过,选项A错误;因不知阴极K的截止频率,所以用红光照射时,不一定发生光电效应,所以选项B错误;即使UAK=0,电流表中也有电流,所以选项C错误;当滑动触头向B端滑动时,UAK增大,阳极A吸

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