怎样理解入射光的强度.doc

怎样理解入射光的强度一、问题提出 光电效应是光子说的实验基础，是证明光具有粒子性的一个重要实验有关光电效应规律的应用也是高考常见的内容所以我们必须重视光电效应这部分知识的教学在光电效应中，入射光的强度是一个重要的物理概念入射光的强度究竟指的什么？教材中有这样一句话：“如果入射光比较强，那就是单位时间内入射光子的数目多，因此产生的光电子也就多”可见入射光强度指的是单位时间内入射光子数目的多少但不少的练习资料中不同意这种看法，认为入射光的强度指的是单位时间沿光传播方向单位横截面积所通过的能量若光的频率为，每秒沿光传播方向单位横截面积通过的光子数为，则光的强度这两种看法对于同一频率的光来说是不矛盾的，如单位时间内入射光的光子数目增加多少倍，则单位时间内通过的光的能量也相应的增加多少倍但对不同频率的光来说就出现矛盾了 例 某金属在一束黄光的照射下能有电子逸出，若用强度相同的紫光来代替黄光，则逸出光电子的多少和光电子的最大初动能怎样变化？ 我们知道，光电子的最大初动能仅由入射光的频率决定，由于紫光的频率大于黄光的频率，所以紫光照射时光电子的最大初动能要变大但单位时间内逸出光电子的多少就难确定了，若入射光的强度是指单位时间内入射光子的数目则两种情况下逸出的光电子数目相同若入射光的强度是指单位时间内沿光传播方向单位横截面积通过光的能量，即，显然用紫光照射时逸出的光电子数目要减少因此在这里怎样理解入射光的强度就显得非常重要了那么，究竟怎样理解入射光的强度这一物理概念呢？ 二、规律回顾 光电效应规律有四条，其中两条规律是： 光电子的最大初动能与入射光的强度无关，只随着入射光频率的增大而增大 当入射光的频率大于极限频率时，光电流的强度与入射光的强度成正比 这两条规律告诉我们，入射光的强度只能决定光电子的多少，而不能决定光电子的最大初动能光电子的最大初动能仅由入射光的频率决定可见，入射光的强度是指单位时间内入射光子数目的多少，而不是指单位时间内通过沿光传播方向上单位横截面积的能量如果是后者，则由入射光的强度可知，入射光的强度也与光的频率有关了，那么，就可以得到增大入射光的强度也可以增大光电子的最大初动能了而事实上增大入射光的强度并不能增加光电子的最大初动能 例（年全国高考副题） 光电效应中，从同一金属逸出的电子动能的最大值： 只跟入射光的频率有关 只跟入射光的强弱有关 跟入射光的频率和强度都有关 除跟入射光的频率和强弱有关外，还和光照的时间有关 本题给出的正确选项是，而并非，说明入射光的强度与光电子的最大初动能无关 例（年广东高考试题） 在光电效应中，要增大光电子的初速度，可以采用 增大入射光的强度 延长入射光的照射时间 增大入射光的波长 增大入射光的频率 本题虽求的是光电子的初速度，但本质上仍是求光电子的最大初动能同样，本题给出的正确选项是，而没有 由上述可知，光电子的最大初动能只跟入射光的频率有关，而产生光电子的多少只跟入射光的强度有关因此入射光的强度是与光的频率无关的物理量即它只能是反映单位时间内入射光子多少的物理量 三、两种理解 按照波动理论，光的能量是由光的强度决定，而光的强度又是由光波的振幅决定但光电效应实验却说明光的能量是由光的频率决定，而与振幅无关因此经典理论与量子理论是有矛盾的在物理概念方面也会出现这种情况例如，我们在承认光的波粒二象性时，就要求既不可把光当成宏观观念中的波，也不可把光当成宏观观念中的粒子由此我们可受到启发，在对待光的强度这个概念时，我们不能把经典波动理论中光的强度和光电效应中光强度混为一谈，两者是有区别的所以我们必须正确理解入射光的强