高考物理一轮复习 第13章 动量守恒定律 波粒二象性 第2讲 光电效应 波粒二象性课件 新人教版.ppt

走向高考 物理 路漫漫其修远兮吾将上下而求索 人教版 高考总复习 动量守恒定律波粒二象性原子结构与原子核 第十三章 第2讲光电效应波粒二象性 第十三章 1 知道什么是光电效应 理解光电效应的实验规律 2 会利用光电效应方程计算逸出功 截止频率 最大初动能等物理量 3 知道光的波粒二象性 知道物质波的概念 1 光电效应 在光 包括不可见光 的照射下 从物体发射出电子的现象称为光电效应 发射出来的电子叫做 2 光电效应的实验规律 1 存在饱和光电流 大于极限频率的光照射金属时 饱和光电流的强度 反映单位时间内发射出的光电子数的多少 与入射光强度成正比 光电效应现象 光电子 2 存在遏止电压和截止频率 叫做遏止电压 能使某种金属发生光电效应的 叫做该种金属的截止频率 又叫极限频率 不同的金属对应着不同的极限频率 3 光电效应具有瞬时性 金属受到光照 光电子的发射一般不超过10 9s 3 逸出功 克服正电荷引力所做的功 叫做该金属的逸出功 使光电流减小到零时的反向电压uc 最小频率 从金属表面直接飞出的光电子 爱因斯坦光电效应方程 1 光子说 1 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 而是一份一份的 每一份电磁波的能量为e h 不连续的 2 光子说1905年 爱因斯坦提出 空间传播的光也是 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e h 其中h为普朗克常量 h 6 63 10 34j s 2 爱因斯坦光电效应方程 1 表达式 或 式中 ek是光电子的最大初动能 w0是逸出功 2 物理意义 金属表面的电子吸收一个光子获得的能量是h 这些能量的一部分用于克服金属的逸出功w0 剩下的部分能量表现为逸出后电子的初动能ek 不连续的 ek h w0 h ek w0 康普顿效应 1 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 2 康普顿效应 在散射的光线中 除了有与入射光波长相同的射线外 还有波长比入射光波长更长的射线 人们把这种波长变化的现象叫做康普顿效应 1 光的波粒二象性 1 光的干涉 衍射 偏振现象证明光具有波动性 2 光电效应说明光具有粒子性 3 称为光的波粒二象性 光的波粒二象性物质波 光既具有波动性 又具有粒子性 答案 1 不是特指可见光 也包括不可见光 2 不取决于光的强度 而取决于光的频率 3 4 5 由爱因斯坦光电效应方程ek h w0知 只有在光照频率不变的情况下 ek越大 w0才越小 6 答案 c解析 牛顿主张的微粒说中的微粒与实物粒子一样 惠更斯主张的波动说中的波动与宏观机械波等同 这两种观点是相互对立的 都不能说明光的本性 所以a b错 c正确 在双缝干涉实验中 双缝干涉出现明暗均匀的条纹 单缝出现中央亮而宽 周围暗而窄的条纹 都说明光的波动性 当让光子一个一个地通过单缝时 曝光时间短时表现出粒子性 曝光时间长时显出波动性 因此d错误 答案 a解析 根据爱因斯坦光电效应方程ek h w0可知 当金属的极限频率确定时 光电子的最大初动能取决于入射光的频率 与光照强度 照射时间 光子数目无关 选项a对 b c d错 答案 bc解析 用紫外线照射锌板是能够发生光电效应的 锌板上的电子吸收紫外线的能量从锌板表面逸出 称之为光电子 故a错误 b正确 锌板与验电器相连 带有相同电性的电荷 锌板失去电子应该带正电 且失去电子越多 带正电的电荷量越多 验电器指针张角越大 故c正确 d错误 光电效应规律的理解 1 对光电效应实验规律的理解 2 光电效应中几个易混淆的概念 1 光子与光电子光子是指光在空间传播时的每一份能量 光子不带电 光电子是金属表面受到光照射时发射出来的电子 光子是光电效应的因 光电子是果 2 光电子的最大初动能与光电子的动能当光照射金属时 光子的能量全部被电子吸收 电子吸收光子的能量后可能向各个方向运动 有的向金属内部运动 有的向金属表面运动 但因途径不同 运动途中消耗的能量也不同 唯独在金属表面的电子 只要克服金属原子核的引力做功 就能从金属中逸出而具有最大初动能 根据爱因斯坦光电效应方程可以算出光电子的最大初动能为ek h w0 w0为金属的逸出功 而其他经过不同的路径射出的光电子 其动能一定小于最大初动能 3 光电流与饱和光电流在一定频率与强度的光照射下产生光电效应 光电流与电压之间的关系为 开始时 光电流随电压u的增大而增大 当u比较大时 光电流达到饱和值im 这时即使再增大u 在单位时间内也不可能有更多的光电子定向移动 光电流也就不会再增大 即饱和光电流是在一定频率与强度的光照射下的最大光电流 在一定光照条件下 饱和光电流与所加电压大小无关 4 入射光强度和光子能量入射光强度是单位时间内照射到金属表面单位面积上总的能量 光子能量即每个光子的能量 光子总能量等于光子能量与入射光子数的乘积 思路引导 1 光电子的最大初动能只随入射光 的增大而增大 2 入射光越强 单位时间内入射到金属表面的光子数 产生的光电子数 答案 1 频率 2 越多越多解析 光的频率不变 表示光电子能量不变 仍会有光电子从该金属表面逸出 逸出的光电子的最大初动能也不变 若再减弱光的强度 逸出的光电子数就会减少 选项a正确 答案 a 名师归纳 求解光电效应问题的五个决定关系 1 逸出功w0一定时 入射光的频率决定着能否产生光电效应以及光电子的最大初动能 2 入射光的频率一定时 入射光的强度决定着单位时间内发射出来的光电子数 3 爱因斯坦光电效应方程ek h w0 4 光电子的最大初动能ek可以利用光电管用实验的方法测得 即ek euc 其中uc是遏止电压 5 光电效应方程中的w0为逸出功 它与极限频率 c的关系是w0 h c 光电效应的图象分析 1 图甲中电极a为光电管的 填 阴极 或 阳极 2 实验中测得铷的遏止电压uc与入射光频率 之间的关系如图乙所示 则铷的截止频率 c hz 逸出功w0 j 3 如果实验中入射光的频率 7 00 1014hz 则产生的光电子的最大初动能ek j 思路引导 1 遏止电压与什么因素有关 2 截止频率对应的遏止电压是多大 答案 1 遏止电压与光电子的最大初动能有关 最大初动能越大遏止电压越高 2 截止频率对应的遏止电压为零 解析 1 光束照射阴极 打到阳极a上 2 读出铷的截止频率 0 5 15 1014hz 其逸出功w0 h 0 3 41 10 19j 3 由爱因斯坦光电效应方程得ekm h w0 1 23 10 19j 答案 1 阳极 2 5 15 10143 41 10 19 3 1 23 10 19 a 单色光a和c的频率相同 但a更强些b 单色光a和c的频率相同 但a更弱些c 单色光b的频率小于a的频率d 改变电源的极性不可能有光电流产生答案 a解析 由题图乙可知 a c的遏止电压相同 根据光电效应方程可知单色光a和c的频率相同 但a产生的光电流大 说明a光的强度大 选项a正确 b错误 b的遏止电压大于a c的遏止电压 所以单色光b的频率大于a的频率 选项c错误 只要光的频率不变 改变电源的极性 仍可能有光电流产生 选项d错误 答案 ab 答案 c 解析 光电效应产生的时间极短 电子吸收光的能量是瞬间完成的 而不像波动理论所预计的那样可以逐渐叠加 a错误 光电效应中所有金属都存在极限频率 当入射光的频率低于极限频率时不