高二物理人教选修35课件第十七章2光的粒子性

1、,第十七章,波粒二象性,目标定位,1.了解光电效应和光电效应的实验规律，以及光电效应与电磁理论的矛盾. 2.知道爱因斯坦光电效应方程及其意义，并会用来解决简单的问题. 3.了解康普顿效应及其意义，了解光子的动量,学案2光的粒子性,知识探究,自我检测,如图1所示，取一块锌板，用砂纸将其一面擦一遍，去掉表面的氧化层，连接在验电器上(弧光灯发射紫外线),一、光电效应现象,知识探究,问题设计,图1,(1)用弧光灯照射锌板，看到的现象为_， 说明_ _.,锌板带电了弧光灯发出的紫外线照射到锌板上，在锌板表面发射出光电子，从而使锌板带上了正电,验电器偏角张开,(2)在弧光灯和锌板之间插入一块普通玻璃板，再

2、用弧光灯照射，看到的现象为_，说明_ _.,指针偏角明显减小,锌板产生光电效应是,光中紫外线照射的结果而不是可见光,(3)撤去弧光灯，换用白炽灯发出的强光照射锌板，并且照射较长时间，看到的现象为_，说明_ _,观察不到指针的偏转,可见光,不能使锌板发生光电效应,要点提炼,1光电效应：照射到金属表面的光，能使金属中的 从表面逸出的现象 2光电效应中的光包括不可见光和 3光电子：光电效应中发射出来的 其本质还是电子,电子,可见光,电子,二、光电效应的实验规律 光电效应解释中的疑难,1光电效应的四点规律 (1)任何一种金属都有一个截止频率c，入射光的频率必须 c，才能产生光电效应，与入射光的强度及照

3、射时间 (2)光电子的最大初动能与入射光的强度 ，只与入射光的 有关,大于,无关,无关,频率,(3)当产生光电效应时，单位时间内从金属表面逸出的电子数与 有关 (4)光电效应几乎是 的，发生的时间一般不超过109 s.,入射光的强度,瞬时,2掌握三个概念的含义 (1)入射光频率决定着和光电子的 (2)对于一定频率的光，入射光的强度决定着； (3)对于一定频率的光，饱和电流决定着,能否发生光电效应,最大初,动能,单位时间内发射的,光子数,单位时间内发射的最,大光电子数,3逸出功：使电子脱离某种金属所做功的最小值，用W0表示，不同金属的逸出功 4光电效应与光的电磁理论的矛盾 按光的电磁理论，应有：

4、 (1)光越强，光电子的初动能越大，遏止电压与光的强弱有关 (2)不存在截止频率，任何频率的光都能产生光电效应 (3)在光很弱时，放出电子的时间应远大于109s.,不同,1光子说：光本身就是由一个个不可分割的 组成的，这些能量子被称为 ，频率为的光子的能量为 .,三、爱因斯坦的光电效应方程,能量子,光子,h,2光电效应方程 (1)表达式： 或 . (2)对光电效应方程的理解：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，电子离开金属表面时最大初动能为Ek，则根据能量守恒定律可知：Ek .,hEkW

5、0,EkhW0,hW0,3光电效应方程说明了产生光电效应的条件,W0,4Ek曲线如图2所示是光电子最大初动能Ek随入射光频率的变化曲线这里，横轴上的截距是 ；纵轴上的截距是 ；斜率为,图2,截止频率(或极限频率),逸出功的负值,普朗克常量,1光的散射：光在介质中与物体微粒相互作用，因而传播方向 的现象 2康普顿效应：在光的散射中，除了与入射波长0 的成分外，还有波长0的成分,四、康普顿效应,发生改变,相同,大于,3康普顿效应的意义：康普顿效应表明光子除了具有能量之外，还具有 ，深入揭示了光的 性的一面,动量,粒子,典例精析,例1如图3所示，用弧光灯照射锌板，验电器指针张开一个角度，则下列说法中

6、正确的是() A用紫外线照射锌板，验电器指针会发生偏转 B用红光照射锌板，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,一、光电效应的现象分析,图3,解析将擦得很亮的锌板与验电器连接，用弧光灯照射锌板(弧光灯发出紫外线)，验电器指针张开一个角度，说明锌板带了电，进一步研究表明锌板带正电这说明在紫外线的照射下，锌板中有一部分自由电子从表面飞出，锌板带正电，选项A、D正确红光不能使锌板发生光电效应 答案AD,例2入射光照射到某金属表面上发生光电效应，若入射光的强度减弱，而频率保持不变，那么() A从光照至金属表面上到发射出光电子之间的时间间隔将明显增加 B逸出的光电子

7、的最大初动能将减小 C单位时间内从金属表面逸出的光电子数目将减少 D有可能不发生光电效应,二、光电效应的实验规律,解析发生光电效应几乎是瞬时的，选项A错误 入射光的强度减弱，说明单位时间内的入射光子数目减少；频率不变，说明光子能量不变，逸出的光电子的最大初动能也就不变，选项B错误 入射光子的数目减少，逸出的光电子数目也就减少，故选项C正确,入射光照射到某金属上发生光电效应，说明入射光频率不低于这种金属的极限频率，入射光的强度减弱而频率不变，同样能发生光电效应，故选项D错误 答案C,针对训练利用光电管研究光电效应实验如图4所示，用频率为的可见光照射阴极K，电流表中有电流通过，则(),图4,A用紫

8、外线照射，电流表不一定有电流通过 B用红光照射，电流表一定无电流通过 C用频率为的可见光照射K，当滑动变阻器的滑动触头移到A端时，电流表中一定无电流通过 D用频率为的可见光照射K，当滑动变阻器的滑动触头向B端滑动时，电流表示数可能不变,解析因紫外线的频率比可见光的频率高，所以用紫外线照射时，电流表中一定有电流通过，选项A错误 因不知阴极K的截止频率，所以用红光照射时，也可能发生光电效应，所以选项B错误 即使UAK0，电流表中也可能有电流通过，所以选项C错误,当滑动触头向B端滑动时，UAK增大，阳极A吸收光电子的能力增强，光电流会增大，当所有光电子都到达阳极A时，电流达到最大，即饱和电流若在滑动

9、前，电流已经达到饱和电流，那么即使增大UAK，光电流也不会增大，所以选项D正确 答案D,例3如图5所示，当电键K断开时，用光子能量为2.5 eV的一束光照射阴极P，发现电流表读数不为零合上电键，调节滑动变阻器，发现当电压表读数小于0.60 V时，电流表读数仍不为零当电压表读数大于或等于0.60 V时，电流表读数为零由此可知阴极材料的逸出功为() A1.9 eVB0.6 eV C2.5 eV D3.1 eV,三、光电效应方程及其应用,图5,解析由题意知光电子的最大初动能为 EkeUc0.60 eV 所以根据光电效应方程EkhW0可得 W0hEk(2.50.6) eV1.9 eV 答案A,课堂要点

10、小结,1,2,3,自我检测,1(光电效应现象)当用一束紫外线照射锌板时，产生了光电效应，这时() A锌板带负电 B有正离子从锌板逸出 C有电子从锌板逸出 D锌板会吸附空气中的正离子,解析当用一束紫外线照射锌板时，产生了光电效应，有电子从锌板逸出，锌板带正电，选项C正确，A、B、D错误 答案C,1,2,3,1,2,3,2(光电效应方程的应用)如图6所示是某金属在光 的照射下，光电子最大初动能Ek与入射光频率的 关系图象，由图象可知() A该金属的逸出功等于E B该金属的逸出功等于hc C入射光的频率为c时，产生的光电子的最大初动能为E D入射光的频率为2c时，产生的光电子的最大初动能为2E,图6

11、,1,2,3,解析题中图象反映了光电子的最大初动能Ek与入射光频率的关系，根据爱因斯坦光电效应方程EkhW0知，当入射光的频率恰为该金属的截止频率c时，光电子的最大初动能Ek0，此时有hcW0，即该金属的逸出功为E，故选项A、B正确，选项C、D错误 答案AB,1,2,3,3(光电效应方程的应用)以往我们认识的光电效应是单光子光电效应，即一个电子在极短时间内只能吸收到一个光子而从金属表面逸出强激光的出现丰富了人们对于光电效应的认识，用强激光照射金属，由于其光子密度极大，一个电子在极短时间内吸收多个光子成为可能，从而形成多光子光电效应，这已被实验证实,1,2,3,光电效应实验装置示意如图7所示用频率为的普通光源照射阴极K，没有发生光电效应换用同样频率的强激光照射阴极K，,图7,1,2,3,则发生了光电效应；此时，若加上反向电压U，即将阴极K接电源正极，阳极A接电源负极，在K、A之间就形成了使光电子减速的电场逐渐增大U，光电流会逐渐减小；当光电流恰好减小到零时