课题光电效应

1、 课题：光电效应 光的波粒二象性（高三物理第一轮）曾献智一、考点预测1、光子说及光子数的估算.2、光电效应现象的分析和光电效应方程的应用.3、光的波粒二象性及物质波波长的计算.二、考点归纳1、光电效应（1）光电效应现象：在光照射下从物体发射出电子的现象叫做光电效应，发射出来的电子叫光电子.（2）光电效应的实验规律任何一种金属都有一个极限频率，入射光的频率必须大于这个极限频率，才能产生光电效应；低于这个频率的光不能产生光电效应.光电子的最大初动能与入射光的强度无关，只随入射光频率的增大而增大.入射光照射金属时，光电子的发射几乎是瞬时的，一般不超过109s.当入射光的频率大于极限频率时，光电流的强

2、度与入射光的强度成正比.（3）爱因斯坦的光子说：空间传播的光是不连续的，是一份一份的，每一份叫一个光子.每个光子的能量E=hv（4）爱因斯坦光电效应方程：Ek=hvWEk表示光电子的最大初动能；W为金属的逸出功，W=hv0（5）用光子说解释光电效应及其规律光照射金属时，一个电子吸收一个光子（形成光电子）的能量后，动能立即增大，不需要积累能量的过程.电子从金属表面逸出，必须克服金属正离子的引力做功（逸出功W），要使入射光子的能量不小于W，对应频率为极限频率.电子吸收光子的能量hv后，一部分消耗克服引力做功（即W），一部分消耗于从金属内部向表面运动时克服其他原子阻碍做功（即W），剩余部分转化为初动

3、能.即，只有直接从金属表面逸出的光电子才具有最大动能（W=0）.对于确定的金属，W是一定的，故光电子最大初动能只随入射光频率增大而增大.入射光越强，单位时间内入射到金属表面的光子数越多，产生的光电了也越多，射出的光电子作定向移动时形成的光电流越大.2、光的波粒二象性光既具有波动性，又具有粒子性，即光具有波粒二象性，这是微观世界具有的特殊规律.（1）既不可把光当宏观观念中的波，也不可把光当成宏观观念中的粒子.（2）大量光子产生的效果往往显示出波动性，个别光子产生的效果往往显示出粒子性；频率越低的光波动性越明显，频率越高的光粒子性越明显.（3）光在传播过程中往往显示波动性，在与物质作用时往往显示粒

4、子性.（4）光波是一种概率波.3、物质波（1）物质波的分类：物理学把物质分为两大类，一类是原子、电子等称做实物；另一类是电场、磁场等统称为场，场是没有原子结构的物质.（2）物质波：任何一个运动着的物体，小到电子、质子，大到行星、太阳，都有一种波与它对应，这种波叫物质波，也叫德布罗意波.德布罗意波的波长：P是运动物体的动量，h是普朗克常量.宏观物体的德布罗意波长太小，所以很难观察到它们的波动性；微观粒子则不同，可找到与其波长差不多的障碍物或孔，如在金属晶体的晶格中能观察到他们的波动性.（3）物质波是一种概率波（4）牛顿力学不适用于微观粒子的运动.4、激光激光是由于受激辐射而发出的光，光源在极短时

5、间内辐射出频率、发射方向、初相和偏振方向等所有特征完全相同的光子，这种光就称为激光.激光的特点：相干性好、亮度高、平行度好.激光的应用：精密导航、光纤通信、全息照相、激光雷达、读VCD光盘、激光炮、激光手术等.三、例题精讲例1、某单色光照射某金属不能产生光电效应，则下述措施中可能使该金属产生光电效应的是（ ）A延长光照时间 B增大光的强度C换用频率低的光照射 D换用波长较短的光照射解析：能否发生光电效应由光的频率决定，而与光的强度及照射时间无关，A、B错误；当照射光的频率v达到或超过极限频率v0时，才能发生光电效应，故应换用频率较高亦即波长较短的光照射，才能发生光电效应，故C错，D对.答案：D

6、例2、光电效应实验的装置如图51所示，则下列说法中正确的是（ ）图51A用紫外光照射锌板，验电器指针会发生偏转B用红色光照射锌板，验电器指针会发生偏转C锌板带的是负电荷D使验电器指针发生偏转的是正电荷图52解析：紫外光频率大于锌板极限频率，故锌板会发生光电效应，向外放出光电子，从而带上正电荷，使与之相连的验电器带正电而发生偏转.答案：AD例3、如图52所示，一束复色光被玻璃三棱镜折射后分解为互相分离的红、黄、蓝三色光，分别照射到相同的三块金属板上，已知金属板b恰有光电子逸出，则可知（ ）A照射到板c上的光是蓝色光B照射到板c上的光在棱镜中传播速度最小C照射到板a上的光波长最长D板a上一定能发生

7、光电效应解析：由光路可知，玻璃对照射到a板上的光的折射率最大，此光频率最高，在棱镜中的波速最小，波长最短，照射c板的光频率最低，在棱镜中的波速最大，波长最长，而红、黄、蓝三色光中，蓝光频率最大，红光频率最小，故照射到a板的是蓝光，照射到b板的是黄光，照射到c板是红光，板a上一定能发生光电效应.答案：D例4、太阳光垂直射到地面上时，1m2地面接收到太阳光的功率为1.4kW，其中可见光部分约占45%.（1）假如认为可见光的波长约为0.55m，日地间距离R=1.5×1011m，普朗克常量h=6.6×1034J·s，估算太阳每秒辐射出的可见光光子为多少？（2）若已知地球的

8、半径r=6.4×106m，估算地球接收的太阳光的总功率.解析：建立以太阳为球心，日地距离为半径的球面模型和以地球半径r为半径的圆平面模型.（1）设地面上垂直阳光的1m2面积上每秒钟接收的可见光光子数为n，则有P×45%=n·h·c/解得设想一个以太阳为球心，以日、地距离为半径的大球面包围着太阳，大球面接收的光子数等于太阳辐射的光子数，则所求可见光光子数N=n·4R2=1.75×1021×4×3.14×(1.5×1011)2个=4.9×1044个.（2）地球背着阳光的半个球面没有接收太阳光，地球向阳的半个球面也不都与太阳光垂直.因此，接收太阳光辐射且与阳光垂直的有效面积是以地球半