光的粒子性学案.doc

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1、第十七章第二节光的粒子性葛洲坝中学陈福超【学习目标】1．通过实验了解光电效应的实验规律。2．知道爱因斯坦光电效应方程以及意义。3．了解康普顿效应，了解光子的动量【新知预习】一　光电效应现象的实验规律光电效应现象：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________．1．实验规律之一：存在饱和电流：在光照条件不变的情况下，随着所加电压增大，光电流存在一个____________．也就是在电流较小时随着电压的增大而________，当电流增大到一定值之后，即使

2、电压再增大，电流________增大了．2．实验规律之二：存在着遏止电压和截止频率：对光电管加反向电压，光电流可以减小到零，使光电流恰好减小为零的________称为遏止电压．不同频率的光照射金属产生光电效应，遏止电压是________．遏止电压与光电子初速度的关系________当入射光的频率减小到某一数值νc时，即使不加反向电压，也没有光电流，表明没有光电子，νc称为________．实验表明：光电子的能量与入射光的频率有关，而与入射光的强弱无关，当入射光的频率低于截止频率时________光电效应．3．实验规律之三

3、：效应具有瞬时性：当入射光的频率超过截止频率时，无论入射光强度怎么样，立刻都能产生光电效应．精确测量表明产生光电流的时间不超过.二　光电效应解释中的疑难1.逸出功：电子要从金属中挣脱出来，必须克服阻力做功，逸出功是电子脱离某种金属所做功的________．2．经典电磁理论得出的结论：(1)光越强，光电子的初动能应该越大，所以遏止电压Uc应与光的强弱有关；(2)不管光的频率如何，只要光足够强，电子都可获得足够能量从而逸出表面，不应存在截止频率；(3)如果光很弱，按经典电磁理论估算，电子需几分钟到十几分钟的时间才能获得逸出表

4、面所需的能量，这个时间远远大于10－9s.三　爱因斯坦的光电效应方程1．光子：光不仅在发射和吸收时能量是一份一份的，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___，h为普朗克常量，这些能量子称为光子．-4-2．光电效应方程：________，式中Ek＝mev2，为光电子的最大初动能．3．应用光电效应方程解释光电效应：(1)爱因斯坦光电效应方程表明，光电子的最大初动能Ek与入射光的________成线性关系，与________无关．只有当hν＞W0时，才有光电子逸出，νc＝________就是

5、光电效应的截止频率．(2)电子________吸收光子的________能量，不需要积累能量的时间，光电流几乎是________产生的．(3)对于同种颜色的光，光强越大时，包含的________较多，照射金属时产生的多，因而饱和电流大，所以饱和电流与________成正比．4．遏止电压Uc与频率ν、W0的关系：由Ek＝eUc和Ek＝hν－W0联立得Uc＝________.5．疑难点拨；(1)由于W0为逸出功，对应于电子逸出金属表面的最小功，所以式中的Ek是光电子的最大初动能，就某个光电子而言，其离开金属时的动能大小可以是

6、0～Ek范围内的任何数值．(2)光电效应方程实际上是能量守恒方程．能量为E＝hν的光子被电子吸收，电子就把此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至少为W0，则电子离开金属表面时动能最大为Ek，根据能量守恒定律可知：Ek＝hν－W0.(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0，即Ek＝hν－W0>0，亦即hν>W0，νc>，而νc＝恰好是金属的极限频率．(4)光电效应的Ekm－ν图象对于某一种金属，逸出功W0一定，h

7、又是一常量，根据光电效应方程Ekm＝hν－W0知：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图象是一条直线(如图所示)．图线的斜率是普朗克常量，截距是金属的极限频率．四　康普顿效应及光子的动量1．康普顿效应：光在介质中与物质微粒相互作用，因而传播________发生改变，这种现象叫做光的散射．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________λ0的成分，这种现象称为康普顿现象．2．光子的动量：由质能方程E＝mc2和光子的能量h

8、ν，得光子的质量m＝________.根据动量的定义以及波长、光速、频率的关系式________，所以光子的动量为________．　-4-3．疑难点拨；康普顿效应的基本思想是，X射线的光子不仅具有能量，也像其他粒子那样具有动量，X射线的光子与晶体中的电子碰撞时要遵守能量守恒定律和动量守恒定律，求解这些方程，可以得出