2022学年高中物理,第四章,波粒二象性,41,量子概念的诞生,42,光电效应与光的量子说课件,教科版选修3

本文格式为Word版，下载可任意编辑——2022学年高中物理,第四章,波粒二象性,41,量子概念的诞生,42,光电效应与光的量子说课件,教科版选修3第四章波粒二象性1量子概念的诞生2光电效应与光的量子说一黑体与黑体辐射1热辐射我们周边的一切物体都在以的形式向外辐射能量而且辐射强度随波长如何分布都与物体的有关2黑体能够吸收外来电磁波而不发生反射的物体电磁波温度全部3一般材料物体的辐射规律辐射电磁波的处境除与有关外还与材料的种类及外观状况有关4黑体辐射加热腔体黑体外观就向外辐射的现象温度电磁波判一判1只有高温物体才向外辐射能量2一切物体总是不停地向外辐射能量3黑体就是指黑颜色的物体提示12一切物体都在以电磁波的形式向外辐射能量并不只有高温物体才向外辐射能量1错误2正确3黑体并不是指黑色物体而是指能够完全吸收入射的各种波长的电磁波而不发生反射的物体3错误二能量子1定义普朗克认为带电微粒的能量只能是某一最小能量值的这个不成再分的最小能量值叫作2能量子大小h其中是谐振动的频率h称为常数h66261034Js一般取h6631034Js整数倍能量子普朗克3能量的量子化在微观世界中能量是的或者说微观粒子的能量是的量子化分立三光电效应1光电效应当光照射在金属外观上时金属中的会因吸收光的能量而逸出金属外观的现象2光电子光电效应中放射出来的电子电子3光电效应的测验规律1入射光光强和光电流关系光电流展现时入射光越强单位时间内放射的光电子数光电流越大2频率光电子的最大初动能与入射光的频率有关而与入射光的强弱无关当入射光的频率低于截止频率时不能发生光电效应3光电效应具有光电效应几乎是瞬时发生的从光照射到产生光电流的时间不超过109s越多截止瞬时性想一想光电效应中放射出的光电子与一般原子中的电子有识别吗提示光电子是在光电效应现象中从金属外观放射出来的电子与一般原子中的电子没有本质的识别四爱因斯坦的光电效应方程1光子说光不仅在放射和吸收时能量是一份一份的而且光本身就是由一个个不成分割的能量子组成的这些能量子被称为频率为的光的能量子为h光子2爱因斯坦光电效应方程1表达式2物理意义金属中电子吸收一个光子获得的能量是h这些能量一片面用于抑制金属的剩下的表现为逸出后光电子的动能mv2逸出功W判一判1光子就是光电子的简称2不同频率的光其光子能量是不同的3同一频率的光照射同一种金属逸出的光电子的初动能一致提示1光子是能量子而光电子是电子它们是不同的1错误2由h可知不同频率的光不同其光子能量不同2正确3同一频率的光照射同一种金属时入射光子的能量一致离外观越深的电子吸收光子后抑制金属内部的引力做功越多其逸出金属时的初动能越小3错误学识点一正确理解光电效应中的四组概念斟酌探究如下图为研究光电效应规律的电路图请斟酌以下问题1图中的a和b分别为什么粒子2变阻器滑动头向右移动时电流表G的示数如何变化3当a的强度增加时b粒子的数目和电流表的示数如何变化归纳总结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外观受到光照射时放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外观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抑制原子核和其他原子的阻碍而损失一片面能量剩余片面为光电子的初动能只有金属外观的电子直接向外飞出时只需抑制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抉择入射光的强度指单位时间内照射到金属外观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一致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朴的正比关系更加指点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典例探究典例用如下图的光电管研究光电效应的测验中用某种频率的单色光a照射光电管阴极K电流计G的指针发生偏转而用另一频率的单色光b照射光电管阴极K时电流计G的指针不发生偏转那么Aa光的波长确定大于b光的波长B增加b光的强度可能使电流计G的指针发生偏转C用a光照射光电管阴极K时通过电流计G的电流是由d到cD只增加a光的强度可使通过电流计G的电流增大思路点拨解答此类问题时应掌管以下两点1发生光电效应时入射光的波长必小于极限波长2电流表G的示数大小与入射光强度的关系正确解答选D因单色光b照射光电管的阴极K时没有发生光电效应故有ab由可知abA错误因电子的运动方向由K极到A极故通过G的电流方向为由c到dC错误只增加a光的强度从K极发出的电子数增加故通过电流表G的电流增大D正确电流表G的指针是否偏转与b光的强度大小无关B错误过关训练1多项选择2022全国卷现用某一光电管举行光电效应测验当用某一频率的光入射时有光电流产生以下说法正确的是A保持入射光的频率不变入射光的光强变大饱和光电流变大B入射光的频率变高饱和光电流变大C入射光的频率变高光电子的最大初动能变大D保持入射光的光强不变不断减小入射光的频率始终有光电流产生E遏止电压的大小与入射光的频率有关与入射光的光强无关解析选ACE保持入射光的频率不变入射光的光强变大单位时间内光电子变多饱和光电流变大A对据爱因斯坦光电效应方程hW0可知入射光的频率变高光电子的最大初动能变大饱和光电流不变B错C对当hW0时没有光电流产生D错由eU遏可知遏止电压的大小与入射光的频率有关与入射光的光强无关E对应选ACE2多项选择一束绿光照射某金属时发生了光电效应那么以下说法正确的是A若增加绿光的照射强度那么逸出的光电子数增加B若增加绿光的照射强度那么逸出的光电子的最大初动能增加C若改用紫光照射那么可能不会发生光电效应D若改用紫光照射那么逸出的光电子的最大初动能增加解析选AD光电效应的规律说明入射光的频率抉择是否发生光电效应以及发生光电效应时逸出光电子的最大初动能当入射光的频率增加后逸出的光电子的最大初动能也增加又由于紫光的频率高于绿光的频率而增加光的照射强度会使单位时间内逸出的光电子数增加故正确选项为AD学识点二全面理解光电效应方程及其规律斟酌探究爱因斯坦为了解释光电效应规律提出了光子说建立了光电效应方程hmv2W1其中hmv2W各具有什么含义2如何由公式理解光电效应产生的条件归纳总结1光电效应方程hmv2W的理解1式中的mv2是光电子的最大初动能Ekm就某个光电子而言其离开金属时剩余动能大小可以是0Ekm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Eh的光子被电子所吸收电子把这些能量的一片面用来抑制金属外观对它的吸引力另一片面转化为电子离开金属外观时的动能假设抑制吸引力做功最少为W那么电子离开金属外观时动能最大为Ek根据能量守恒定律可知EkhW3光电效应方程包含了产生光电效应的条件若发生光电效应那么光电子的最大初动能务必大于零即EkhW0亦即hW0而0恰好是光电效应的截止频率4Ekm曲线如下图是光电子最大初动能Ekm随入射光频率的变化曲线这里横轴上的截距是截止频率或极限频率纵轴上的截距是逸出功的负值斜率为普朗克常数2光子说对光电效应的解释1饱和光电流与光强关系光越强包含的光子数越多照射金属时产生的光电子越多因而饱和光电流越大所以入射光频率确定时饱和光电流与光强成正比2存在截止频率和遏止电压爱因斯坦光电效应方程说明光电子的初动能与入射光频率成线性关系与光强无关所以遏止电压由入射光频率抉择与光强无关光电效应方程同时说明只有hW时才有光电子逸出0就是光电效应的截止频率3光电效应具有瞬时性电子一次性吸收光子的全部能量不需要积累能量的时间所以光电效应几乎是瞬时发生的更加指点1逸出功和截止频率均由金属本身抉择与其他因素无关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典例探究典例在光电效应测验中某金属的截止频率相应的波长为0该金属的逸出功为若用波长为0的单色光做测验那么其遏止电压为已知电子的电荷量真空中的光速和普朗克常数分别为ec和h思路点拨解答此题时可按以下思路分析先由爱因斯坦光电效应方程计算出逸出功再由遏止电压与光电子最大初动能的关系及光电效应方程可求出遏止电压正确解答由于Wh0eUEk且EkhW所以U答案总结提升运用光电效应方程解答问题的技巧应用光电效应方程议论问题时应把握1极限频率为0的光照射金属对应逸出电子的最大初动能为零逸出功Wh02某种金属的逸出功是确定值随入射光频率的增大光电子的最大初动能增大过关训练1多项选择产生光电效应时关于逸出光电子的最大初动能Ek以下说法正确的是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与照射光的频率成线性关系E对于不同种金属若照射光频率不变Ek与金属的逸出功成线性关系解析选ADE由爱因斯坦光电效应方程EkhW0可知Ek与照射光的强度无关选项A正确Ek与照射光的频率成线性关系与波长不是成反比的关系选项B错误D正确由于电子是一次性吸收光子的全部能量Ek与光照射的时间无关选项C错误对于不同金属若照射光的频率不变由光电效应方程可知Ek与金属的逸出功成线性关系选项E正确22022全国卷在某次光电效应测验中得到的遏止电压Uc与入射光的频率的关系如下图若该直线的斜率和截距分别为k和b电子电荷量的十足值为e那么普朗克常量可表示为所用材料的逸出功可表示为解析由题意可得eUchW变形为Uc结合图象可知kb所以hekWeb答案ekeb温馨提示利用爱因斯坦的光子说及光电效应方程解释光电效应现象的测验规律是本片面学识的常考内容拓展例题测验内容理解光电效应多项选择1905年是爱因斯坦的奇迹之年这一年他先后发表了三篇具有划时代意义的论文其中关于光量子的理论告成地解释了光电效应现象关于光电效应以下说法正确的是A当入射光的频率低于极限频率时不能发生光电效应B光电子的最大初动能与入射光的频率成正比C光电子的最大初动能与入射光的强度成正比D某单色光照射一金属时不发生光电效应改用波长较短的光照射该金属可能发生光电效应思路点拨