高中物理 2.1-2.2 拨开黑体辐射的疑云 涅槃凤凰再飞翔学案 沪科版选修3-5

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1、学案1　拨开黑体辐射的疑云学案2　涅槃凤凰再飞翔[学习目标定位]1.了解黑体与黑体辐射，知道辐射本领与波长的关系；了解能量子的概念及提出的过程.2.知道光电效应现象及其实验规律.3.掌握爱因斯坦光电效应方程及其意义.4.了解康普顿效应及其意义．1．各种色光的频率：从红到紫的频率依次变大．2．光的波长λ与频率ν的关系：c＝λν，式中c为光速．3．黑体与黑体辐射(1)热辐射：物体在任何温度下，都会发射电磁波，温度不同，所发射的电磁波的频率、强度也不同．(2)黑体：能完全吸收投射到其表面的电磁波而不产生反射的物体，也称之为绝对黑体．(3)黑体辐射的实验规律如图1所示．图1

2、①随着温度的升高，黑体辐射各种波长电磁波的辐射本领都增大；②随着温度的升高，辐射本领的最大值向波长较短的方向移动．4．能量子(1)定义：黑体的空腔壁是由大量振子组成的，其能量E只能是某一最小能量值hν的整数倍，即E＝nhν(n＝1,2,3，…)．这样的一份最小能量hν叫做能量子，ν是振子的频率，h叫做普朗克常量．(2)能量的量子化：在微观世界中能量不能连续变化，只能取分立值．5．光电效应(1)光电效应：在光的照射下物体发射电子的现象叫做光电效应，发射出来的电子叫光电子．(2)光电效应的实验规律：①对于各种金属都存在着一个极限频率，当入射光的频率高于这个极限频率时，才

3、能产生光电效应；②光电子的最大动能随着入射光频率的增加而增加，与入射光的强度无关；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入射光射到金属表面时，光电子的产生几乎是瞬时的，不超过1×10－9s.6．爱因斯坦光电效应方程(1)光子说：光在空间传播时是不连续的，而是一份一份的，一份叫做一个光量子，简称光子．光子的能量E＝hν.(2)爱因斯坦光电效应方程：hν＝W＋Ekm，其中W为电子脱离某种金属所做功的最小值，叫做这种金属的逸出功．7．康普顿效应(1)康普顿效应美国物理学家康普顿发现在散射的X射线中，除有与入射线波长相同的射线外，还有波长

4、比入射线波长更长的射线，这个波长变化的现象叫做康普顿效应．(2)康普顿效应的意义：康普顿效应表明光子除了具有能量外还具有动量，进一步为光的粒子性提供了证据．(3)光子的动量：表达式：p＝.一、光电效应产生的条件[问题设计]在课本的“探究光电效应产生的条件”实验中：(1)用紫外线灯照射锌板擦净的一面，验电器的箔片张角有何变化？(2)在紫外线灯和锌板间插入一块玻璃，验电器的箔片张角有何变化？(3)用白炽灯照射锌板擦净的一面，验电器的箔片张角有何变化？设法增加白炽灯的亮度，情况有无变化？答案　(1)验电器的张角变小，说明在紫外线灯照射下锌板上电子减少了．(2)验电器张角变

5、小，速率明显变慢．因为紫外线不能穿过玻璃板而可见光却能．由此说明金属板产生光电效应是光中紫外线照射的结果而不是可见光．(3)验电器张角不变．说明可见光不能使锌板发生光电效应．[要点提炼]1．光电效应的实质：光现象转化为,电现象．2．光电效应中的光包括不可见光和可见光．3．金属都存在一个极限频率，只有入射光的频率高于该金属的极限频率时，光电效应才能发生．图2例1　如图2所示，用弧光灯照射锌板，验电器指针张开一个角度，则下列说法中正确的是(　　)A．用紫外线照射锌板，验电器指针会发生偏转B．用红光照射锌板，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

6、的是正电荷解析　将擦得很亮的锌板与验电器连接，用弧光灯照射锌板(弧光灯发出紫外线)，验电器指针张开一个角度，说明锌板带了电，进一步研究表明锌板带正电．这说明在紫外线的照射下，锌板中有一部分自由电子从表面飞出来，锌板中由于缺少电子，于是带正电，选项A、D正确．红光不能使锌板发生光电效应．答案　AD二、光电效应的实验规律[问题设计]图3如图3所示，阴极K和阳极A是密封在真空玻璃管中的两个电极，K用铯做成．电源加在K和A之间的电压大小可以调整，正负极也可以对调．(1)加在光电管两极间电压为零时，用紫光照射阴极K，回路中有电流吗？改变入射光强度，光电流大小如何变化？(2)保

7、持入射光的强度不变，更换滤色片以改变入射光频率，使光由紫光→蓝光→绿光→红光，会看到什么现象？这说明什么？(3)在紫光照射下，加上反向电压，直至电流为0.改变光强做两次，记录下各个遏止电压的值；改用蓝光和绿光再各做一次，也记录下遏止电压的值．你发现什么规律？遏止电压U与光电子的最大动能Ekm什么关系？从实验记录数据你又能得出什么结论？(可以结合课本“实验探究：研究光电效应的规律”中表1的数据分析)答案　(1)有．光越强，光电流越大．(2)紫光、蓝光、绿光照射下有光电流，红光则没有．说明入射光的频率低于某一极限频率时将不能产生光电效应．(3)用紫光照射，不管光强如