2019-2020年高中物理第二章波粒二象性第二节光子教学案粤教版选修3-5

《2019-2020年高中物理第二章波粒二象性第二节光子教学案粤教版选修3-5》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、2019-2020年高中物理第二章波粒二象性第二节光子教学案粤教版选修3-51．1900年，德国物理学家普朗克在研究电磁波的辐射问题时，首次提出能量量子假说，认为物体热辐射所发出的电磁波的能量是不连续的，只能是hν的整数倍，hν称为一个能量量子，h称为普朗克常量。2．微观世界里，物理量的取值很多时候是不连续的，只能取一些分立的值，这种现象称为量子化现象。3．爱因斯坦提出的光子假说认为，光的能量不是连续的，而是一份一份的，每一份叫做一个光子，其能量为ε＝hν。4．逸出功是指电子从金属表面逸出时克服引力所做的功，用W表示。根据能量守恒定律，入射光子的能量hν等于出射光电子的最大初始动能与逸

2、出功之和，即hν＝mv＋W。5．根据光子假说对光电效应的解释，光电效应的条件是光子的能量ε＝hν必须大于或至少等于逸出功W，即ν＝就是光电效应的极限频率。对光子假说和光电效应方程的理解1.能量量子假说(1)能量量子假说的内容：物体热辐射所发出的电磁波的能量是不连续的，只能是hν的整数倍，hν称为一个能量量子，h称为普朗克常量。(2)能量量子假说的意义：这个假说可以非常合理地解释某些电磁波的辐射和吸收的实验现象，而这些实验现象是传统电磁理论难以解释的。2．对光子假说的理解(1)光子假说的内容：①光的能量不是连续的，而是一份一份的，每一份叫做一个光子。②每一个光子的能量为hν，其中h是普朗

3、克常量，h＝6.63×10－34J·s，ν是光的频率。(2)光子假说的意义：①利用光子假说，可以完美地解释光电效应的多种特征。②爱因斯坦把普朗克的能量量子化思想推广到辐射场的能量量子化，其光子概念是量子思想的一个质的飞跃。3．对光电效应方程的理解(1)光电效应方程表达式：hν＝mv＋W或hν＝Ekm＋W其中W称为逸出功，是电子从金属表面逸出时克服表面引力所做的功。(2)光电效应方程的意义：金属中电子吸收一个光子获得的能量是hν，这些能量一部分用于克服金属的逸出功，剩下的表现为逸出后电子的初动能Ek，是能量守恒的体现。图2－2－1(3)光电效应的Ekm－ν图像：对于某一种金属，逸出功W一

4、定，h又是一常量，根据光电效应方程知：Ekm＝hν－W，光电子的最大初动能Ekm与入射光的频率ν呈线性关系，即Ekm－ν图像是一条直线(如图2－2－1所示)。斜率是普朗克常量，截距是金属的极限频率ν0。(1)光电效应方程中Ekm是指光电子的最大初动能，一般光电子离开金属时动能大小在0～Ekm范围内；公式中的W是指光电子逸出时消耗能量的最小值，对应从金属表面逸出的光电子。(2)光电效应方程表明，光电子的最大初动能与入射光的频率成线性关系，与光强无关。爱因斯坦因提出了光量子概念并成功地解释光电效应的规律而获得1921年诺贝尔物理学奖。某种金属逸出光电子的最大初动能Ekm与入射光频率ν的关系

5、如图2－2－2所示，其中ν0为极限频率。从图中可以确定的是________。(填选项前的字母)图2－2－2A．逸出功与ν有关B．Ekm与入射光强度成正比C．当ν>ν0时，会逸出光电子D．图中直线的斜率与普朗克常量有关解析：由光电效应方程Ekm＝hν－W，W＝hν0。与y＝kx＋b相对应可知只有D项正确。答案：D光子假说对光电效应规律的解释1.极限频率的存在由于光子的能量是一份一份的，那么金属中的电子也只能一份一份地吸收光子的能量，而且这个传递能量的过程只能是一个光子对一个电子的行为。从方程上看，如果入射光的频率很低，hν

6、的逸出功时，才能发生光电效应。而正是由于不同金属的逸出功不同，它们的极限频率也不同。2．遏止电压与入射光的频率有关而与强度无关当光的频率高于极限频率时，能量传递给电子以后，电子摆脱束缚要消耗一部分能量，剩余的能量以光电子的动能的形式存在，遏止电压对应着光电子的最大初动能，它们的关系是：eU＝mv，而根据光电效应方程可知，mv＝hν－W，最大初动能与光子的频率以及物体的逸出功有关，所以在入射物体一定时，遏止电压与入射光的频率有关，与强度无关。3．光电效应的瞬时性由于一个电子只吸收一个光子，而且电子接收能量的过程极其短暂，所以光照瞬间，金属内的电子便获得能量，并脱离原子核的束缚而逸出。4．

7、光电流的强度与入射光的强度成正比发生光电效应时，单位时间内逸出的光电子数与光的强度成正比，光强度越大意味着单位时间内打在金属上的光子数越多，那么逸出的光电子数目也就越多，因此饱和光电流大，所以饱和光电流与光的强度成正比。(1)逸出功、极限频率两者均由金属本身决定，而遏止电压除与金属有关外，还与入射光的频率有关。(2)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，这个饱和值是饱和光电流，在一定的光照