粤教版选修35 第二章第二节光子 课件（24张）.ppt

第二节光子 第二章波粒二象性 学习目标1 知道普朗克提出的能量量子的假说 2 理解爱因斯坦的光子说及光电效应的解释 了解光电效应方程 并会用来解决简单问题 第二章波粒二象性 一 能量量子假说1 能量量子假说 物体热辐射所发出的电磁波的能量是 的 只能是h 的整数倍 h 称为一个 其中 是辐射频率 h是一个常量 称为普朗克常量 实验测得h 2 意义 由这个假说出发 可以解释某些电磁波的辐射和吸收的实验现象 3 量子化 微观世界里 物理量的取值很多时候是 的 只能取一些 的值 这种物理量分立取值的现象称为量子化现象 不连续 能量量子 6 63 10 34j s 不连续 分立 想一想 1 如何解释测量一杯水的温度时温度计的示数连续变化而不是一份一份的 提示 每一份能量量子很小 微观量 温度计示数变化1 对应变化的能量很大 宏观量 由于温度计的精度不够 所以观察到的温度计温度不是一份一份地变化的 二 光子假说光的能量不是连续的 而是 的 每一份叫做一个 光子的能量 与频率 成正比 即 式中h为普朗克常量 三 光电效应方程1 逸出功由于离子的束缚 金属内部的电子只有吸收一定的能量 才能从金属内部逸出成为 也就是说 必须对内部电子做功 电子才能脱离离子的束缚而逸出表面 这个功称为金属的逸出功 用符号w0表示 一份一份 光子 h 光电子 2 光电效应方程根据能量守恒定律 入射光子的能量等于出射光电子的 与逸出功之和 其表达式为 想一想 2 同一频率的光照射不同金属发生光电效应时 光电子的初动能是否相同 提示 由于不同金属的逸出功不同 由光电效应方程知 发生光电效应时 逸出的光电子初动能也就相应的不同了 最大初动能 四 光电效应的解释1 光电效应的条件 2 遏止电压与光电子的最大初动能的关系 想一想 3 金属中的电子怎样才能摆脱原子核的吸引而逃逸出原子 提示 只有电子吸收了足够的能量后才能摆脱原子核的吸引而逃逸出原子 区分光电效应中的五组概念 1 光子与光电子 光子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 其本质是电子 光子是光电效应的因 光电子是果 2 光电子的动能与光电子的最大初动能 光照射到金属表面时 光子的能量全部被电子吸收 电子吸收了光子的能量 可能向各个方向运动 需克服原子核和其他原子的阻碍而损失一部分能量 剩余部分为光电子的初动能 只有金属表面的电子直接向外飞出时 只需克服原子核的引力做功 才具有最大初动能 光电子的初动能小于或等于光电子的最大初动能 3 光子的能量与入射光的强度 光子的能量即每个光子的能量 其值为 h 为光子的频率 其大小由光的频率决定 入射光的强度指单位时间内照射到金属表面单位面积上的总能量 入射光的强度等于单位时间内光子能量与入射光子数的乘积 4 光电流和饱和光电流 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 在一定的光照条件下 饱和光电流与所加电压大小无关 5 光的强度与饱和光电流 饱和光电流与入射光强度成正比的规律是对频率相同的光照射金属产生光电效应而言的 对于不同频率的光 由于每个光子的能量不同 饱和光电流与入射光强度之间没有简单的正比关系 特别提醒 1 光电效应的实质是光现象转化为电现象 2 发生光电效应时 饱和光电流与入射光的强度有关 要明确不同频率的光 不同金属与光电流的对应关系 用同一束单色光 在同一条件下 先后照射锌片和银片 都能产生光电效应 在这两个过程中 对下列四个量 一定相同的是 可能相同的是 一定不相同的是 a 光子的能量b 金属的逸出功c 光电子初动能d 光电子最大初动能 a c bd 解析 光子的能量由频率决定 同一束单色光频率相同 因而光子能量相同 逸出功等于电子脱离原子核束缚需要做的最少的功 因此只由材料决定 锌片和银片的光电效应中 光电子的逸出功一定不相同 由ekm h w 照射光子能量h 相同 逸出功w不同 则电子最大初动能不同 由于光电子吸收光子后到达金属表面的路径不同 途中损失的能量也不同 因而脱离金属时的初动能分布在零到最大初动能之间 所以 在两个不同光电效应的光电子中 有时初动能是可能相等的 1 单选 2014 阳江高二月考 关于光电效应 下列说法正确的是 a 极限频率越大的金属材料逸出功越大b 只要光照射的时间足够长 任何金属都能发生光电效应c 从金属表面出来的光电子的最大初动能越大 这种金属的逸出功越小d 入射光的光强一定时 频率越高 单位时间内逸出的光电子数就越多 a 解析 金属材料的逸出功与极限频率具有正比关系 即w0 h 极 故a正确 只有照射光的频率大于极限频率才能发生光电效应 故b错误 金属的逸出功由金属本身决定 与光电子的最大初动能无关 故c错误 入射光的光强一定时 频率越高 光子数越少 单位时间内逸出的光电子数就越少 故d错误 所以选a 对光电效应方程的理解 1 光电效应方程ek h w0的理解 1 式中的ek是光电子的最大初动能 就某个光电子而言 其离开金属时剩余动能大小可以是0 ek范围内的任何数值 2 光电效应方程实质上是能量守恒方程 能量为 h 的光子被电子所吸收 电子把这些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最少为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 h w0 特别提醒 1 逸出功和极限频率均由金属本身决定 与其他因素无关 2 光电子的最大初动能随入射光频率的增大而增大 但不是正比关系 已知金属铯的逸出功为1 9ev 在光电效应实验中 要使铯表面发出的光电子的最大初动能为1 0ev 入射光的波长应为 m 思路点拨 由光电效应方程可求入射光的频率 进而可求入射光的波长 4 3 10 7 2 2012 高考海南卷 产生光电效应时 关于逸出光电子的最大初动能ek 下列说法正确的是 a 对于同种金属 ek与照射光的强度无关b 对于同种金属 ek与照射光的波长成反比c 对于同种金属 ek与光照射的时间成正比d 对于同种金属 ek与照射光的频率呈线性关系e 对于不同种金属 若照射光频率不变 ek与金属的逸出功呈线性关系解析 由爱因斯坦光电效应方程ek h w0可知 a d正确 b c错误 若光照频率 不变 则对于不同种金属 ek随着w0的增大线性减小 e正确 ade 光电效应曲线 范例 单选 在光电效应实验中 飞飞同学用同一光电管在不同实验条件下得到了三条光电流与电压之间的关系曲线 甲光 乙光 丙光 如图所示 则可判断出 a 甲光的频率大于乙光的频率b 乙光的波长大于丙光的波长c 乙光对应的截止频率大于丙光的截止频率d 甲光对应的光电子最大初动能大于丙光的光电子最大初动能 b 解析 由于是同一光电管 因而不论对哪种光 极限频率和金属的逸出功相同 对于甲 乙两种光 反向遏止电压相同 因而频率相同 a项错误 丙光对应的反向遏止电压较大 因而丙光的频率较高 波长较短 对应的光电子的最大初动能较大 故c d均错 只有b项正确 名师归纳 1 ekm 图象 方程ekm h w0表明 光电子的最大初动