学案9 光的粒子性(一)学生用.doc

高2015届二轮复习物理学案（9） 厚积分秒之功，始得一鸣惊人 课题：波粒二象性(一)【学习目标】 1.理解黑体及黑体辐射的定义，知道黑体辐射的实验规律2.知道量子论的主要内容；了解光的波粒二象性【要点回顾】1.黑体与黑体辐射（1）热辐射：我们周围的一切物体都在辐射电磁波，这种辐射与物体的温度有关，所以叫热辐射（2）黑体：如果某种物体能够完全吸收入射的各种波长的电磁波而不发生反射，这种物体就是绝度黑体，简称黑体（3）黑体辐射：黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与温度有关实验规律：随着温度的升高，黑体的辐射强度都有增加；随着温度的升高，辐射强度的极大值向波长较短方向移动。（4）紫外灾变；是指用于计算黑体辐射强度的瑞利金斯定律在辐射频率趋向于无穷大时计算结果和实验数据无法吻合的物理史事件。2.量子论的建立（1）创立标志：1900年普朗克在德国物理年刊发表论正常光谱能量分布定律的论文，标志着量子论的诞生。（2）量子论的主要内容：普朗克认为物质的辐射能量并不是无限可分的，其最小的、不可分的能量单元即“能量子”或称“量子”，也就是说组成能量的单元是量子。物质的辐射能量不是连续的，而是以量子的整数倍跳跃式变化的。（3）量子论的发展1905年，爱因斯坦将量子概念推广到光的传播中，提出了光量子论。1913年，英国物理学家玻尔把量子概念推广到原子内部的能量状态，提出了一种量子化的原子结构模型，丰富了量子论。到1925年左右，量子力学最终建立。3.光的粒子性（1）光电效应现象：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光子说：a.量子论：1900年德国物理学家普朗克提出：电磁波的发射和吸收是不连续的，而是一份一份的，每一份电磁波的能量.b.光子论：1905年爱因斯坦提出：空间传播的光也是不连续的，而是一份一份的，每一份称为一个光子，光子具有的能量与光的频率成正比。即：. （其中是电磁波的频率，h为普朗克恒量：h=6.6310343.光子说解释光电效应规律：a.每种金属都有一个极限频率b.光子的最大初动能与入射光的强度无关，只随入射光的频率增大而增大c.光照射到金属表面时，光电子的发射几乎是瞬时的d.电流的强度与入射光的强度成正比 3.方程：EkhW0. 4.曲线：极限频率：图线与轴交点的横坐标0.逸出功：图线与Ek轴交点的纵坐标的值W0E.普朗克常量：图线的斜率kh.5.发生光电效应时，光电子的最大初动能随光照频率增大而增大，为什么初动能不一定增大？光电效应方程EkmhW中的光电子最大初动能是指金属表面的电子吸收光子能量后飞出时具有的动能，而光电子的初动能是指飞出金属时的动能，可能是内部的电子吸收能量后经复杂过程飞出，因此光照频率大的可能初动能小，而光照频率小的可能光电子的初动能大6.入射光的强度越大，其频率就一定越大吗？入射光的强度是指单位时间内入射光到金属表面单位面积上光子的总能量，即Enh.因此在光子数一定时，光强度增大，频率就越大但若光子数增多时，光强度增大，其频率可能不变，也可能减小（2）康普顿效应 光的散射：光在介质中与物质微粒相互作用，因而传播方向发生改变，这种现象叫做光的散射 康普顿效应：在光的散射中，除了与入射波波长相同的成分外，还有波长大于入射波长的成分（3）光电效应表面光子具有能量，康普顿效应标明光子具有动量，二者深证明了光子具有粒子性。【经典题型】一、单项选择题（每小题只有一个选项符合题意）1.对爱因斯坦光电效应方程Ek=hvW，下列理解中正确的有（ ）A只要是用同种频率的光照射同一种金属，那么从多属中逸出的所有光电子都会具有同样的初动能EkB式中的W表示每个光电子从金属中飞出过程中克服金属中正电荷引力所做的功C逸出功W和极限频率v0之间应满足关系式W=hv0D光电子的最大初动能和入射光的频率成正比2在光电效应实验中，如果需要增大光电子到达阳极时的速度，可采用的方法是（ ）A增加光照时间B增大入射光的波长C增大入射光的强度D增大入射光频率 3如图所示为康普顿效应示意图，光子与一个静止的电子发生碰撞，图中标出了碰撞后电子的运动方向.设碰前光子频率为v，碰后为v，则关于光子碰后的运动方向和频率的说法中正确的是（ ）A可能沿图中方向B可能沿图中方向Cv=vDvv4如图一验电器与锌板相连，现用一弧光灯照射锌板，关灯后，指针保持一定偏角，下列判断中正确的是（ ）A用一带负电（带电荷量较少）的金属小球与锌板接触，则验电器指针偏角将增大B用一带负电（带电荷量较少）的金属小球与锌板接触，则验电器指针偏角将减小C使验电器指针回到零后，改用强度更大的弧光灯照射锌板，验电器指针偏角将比原来小D使验电器指针回到零后，改用强度更大的红外线灯照射锌板，验电器指针一定偏转5如图所示为一真空光电管的应用电路，其阴极金属材料的极限频率为4.51014Hz，则下列判断中正确的是（ ）A发生光电效应时，电路中光电流的饱和值取决于入射光的频率B发生光电效应时，电路中光电流的饱和值取决于入射光的强度C用=0.5m的光照射光电管时，电路中没有光电流产生(0.000 001米(m) = 1 微米(m)D光照射的时间越长，电路中的光电流越大二、多项选择题（每小题有多个选项符合题意）6金属钠的逸出功为2.48eV，则下列各色光中，能使钠发生光电效应的有（ ）A波长为6.510-7m的红光 B频率为5.51014Hz的红光C波长为4.810-7m的蓝光 D频率为7.51014Hz的紫光 7关于黑体和热辐射，下列说法中正确的是（ ）A黑体不辐射可见光 B一切物体都在向外辐射电磁波C黑体不能反射可见光 D黑体在吸收电磁波的同时不向外辐射电磁波 8下列说法中正确的是（ ）A我们周围的一切物体都在辐射电磁波，这种辐射只与物体的温度有关B普朗克在研究黑体的热辐射问题中提出了能量子假说C爱因斯坦提出光子说成功地解释了光电效应D康普顿效应表明光子除了能量之外还具有动量 9下列有关黑体辐射的说法中正确的是（ ）A黑体辐射不属于电磁辐射B黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关C黑体辐射随着温度的升高，各种波长的辐射强度都有所增加D黑体辐射随着温度的升高，辐射强度的最大值向波长较长的方向移动 10在如图甲所示的装置中，K为一金属板，A为金属电极，都密封在真空的玻璃管中，W为由石英片封盖的窗口，单色光可通过石英片射到金属板K上，E为输出电压可调的直流电源，其负极与电极A相连，实验发现，当用某种频率的单色光照射K时，K会发出电子（光电效应），这时，即使A、K之间的电压等于零，回路中也有电流.当A的电势低于K时，当A比K的电势低到某一值Uc时，电流消失，Uc称为截止电压，当改变照射光的频率v，截止电压Uc也将随之改变，其关系如图乙所示，如果某次实验我们测出了画出这条图线所需的一系列数据，又知道了电子电荷量，则（ ）A可求得该金属的极限频率B可求得该金属的逸出功C可求得普朗克恒量D可求得电子的质量 11下列关于光电效应的说法中正确的是（ ）A在入射光频率和强度一定时，光电流的大小与所加的正向电压成正比B在入射光频率一定时，饱和光电流的大小与入射光的强度成正比C对于同一种金属来说，其逸出功和截止频率均一定，与入射光的频率及光的强度均无关D对于同一种金属来说，遏止电压一定，与入射光的频率及光的强度均无关三、计算或论述题 12波长为6.010-7的单色光，问：（1）这一单色光的频率是多大？（2）此单色光的1个光子的能量是多少焦耳？合多少电子伏特？（普朗克恒量h=6.6310-34Js） 14一光电管的阴极用极限波长0=5.010-7m的钠制成.用波长=3.010-7m的紫外线照射阴极，光电管阳极A和阴极K之间的电势差U=2.1V，光电流的饱和值I=0.56A.（1）求每秒内由K极发射的电子数；（2）求电子到达A极时的最大动能；（3）如果电势差U不变，而照射光的强度增到原值的3倍，此时电子到达A极时的最大动能是多少？（普朗克恒量h=6.6310-34Js，电子的电荷量e=1.610-19C）.15研究光电效应规律的实验装置如图所示，以频率为v的光照射光电管阴极K时，有光电子产生.由于光电管K、A间加的是反向电压，光电子从阴极K发射后将向阳极A做减速运动.光电流i由图中电流计G测出，反向电压U由电压表V测出.当电流计示数恰好为零时，电压表的示数称为反向截止电压U0.在下列表示光电效应实验规律的图像中错误的是（ ） 16如图所示是利用光电效应现象测定金属极限频率的实验原理图，其中电源电动势为E，内阻为r，R0的总电阻为4r，两块平行金属板相距为d，当N受频率为v的紫外线照射后，将发射沿不同方向运动的光电子