1、黑體輻射和能量子的理解一、基礎(chǔ)知識(shí)1、能量子普朗克認(rèn)為，帶電微粒輻射或者吸收能量時(shí)，只能輻射或吸收某個(gè)最小能量值的整數(shù) 倍.即能量的輻射或者吸收只能是一份一份的.這個(gè)不可再分的最小能量佐叫做能量子.（2）能量子的大小： = hv，其扣是電磁波的頻率，h稱為普朗克常量.h=6.63x10 一 34 Js.2、光子說(shuō):定義：愛因斯坦提出的大膽假設(shè)。內(nèi)容是：空間傳播的光的能量是不連續(xù)的，是一份 份的，每一份叫做一個(gè)光子.光子的能量為二hv ,其中h是普朗克常量，其值為6.63x10-34 J-S.二、練習(xí)1、下列可以被電場(chǎng)加速的是（B ）A-光子光電子C . X射線D.無(wú)線電波2、關(guān)于光的本性，下列

2、說(shuō)法中不正確的是（B ）光電效應(yīng)反映光的粒子性光子的能量由光的強(qiáng)度所決定C光子的能量與光的頻率成正比D.光在空間傳播時(shí)，是不連續(xù)的，是一份一份的，每一份叫做一個(gè)光子對(duì)光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)的理解一、基礎(chǔ)知識(shí)(用光電管研究光電效應(yīng)的規(guī)律)1、常見電路(如圖所示)2、兩條線索(1)通過(guò)頻率分析：光子頻率高一光子能量大一產(chǎn)生光電子的最大初動(dòng)能大.通過(guò)光的強(qiáng)度分析：入射光強(qiáng)度大一光子數(shù)目多一產(chǎn)生的光電子多一光電流大.3、遏止電壓與截止頻率(1)遏止電壓：使光電流減小到零的反向電壓Uc截止頻率：能使某種金屬發(fā)生光電效應(yīng)的最小頻率叫做該種金屬的截止頻率又叫極限頻率）.不同的金屬對(duì)應(yīng)著不同的極限頻率.（3）逸出功：電

3、子從金屬中逸出所需做功的最小值，叫做該金屬的逸出功.二、練習(xí)1、如圖所示，當(dāng)開關(guān)S斷開時(shí)，用光子能量為2.5 eV的一束光照射陰極p，發(fā)現(xiàn)電流表讀數(shù)不為零合上開關(guān)，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，發(fā)現(xiàn)當(dāng)電壓表pS打二.讀數(shù)小于0.60 V時(shí)電流表讀數(shù)仍不為零當(dāng)電壓表讀數(shù)大于或等于0.60一土 一1sV時(shí)，電流表讀數(shù)為零.（1）求此時(shí)光電子的最大初動(dòng)能的大??；求該陰極材料的逸出功.答案（1）0.6 eV （2）1.9 eV解析 設(shè)用光子能量為2.5 eV的光照射時(shí)，光電子的最大初動(dòng)能為Ekm,陰極材料逸 出功為w0當(dāng)反向電壓達(dá)到U0=0.60 V以后，具有最大初動(dòng)能的光電子達(dá)不到陽(yáng)極，因此eU0二Ekm由光電效

4、應(yīng)方程知Ekm二hv-W0由以上二式得Ekm=0.6 eV,W廣1.9 eV.2、如圖所示是光電管的原理圖，已知當(dāng)有波長(zhǎng)為X。的光照到陰 TOC o 1-5 h z 極K上時(shí)，電路中有光電流，則（說(shuō)明:右側(cè)為正極）（）A .若換用波長(zhǎng)為入（入入0）的光照射陰極K時(shí)，電路中一定沒(méi)；L，-有光電流溫注*&B .若換用波長(zhǎng)為入2（入2入0）的光照射陰極K時(shí)，電路中一定有 Q 1七光電流”1一增加電路中電源電壓，電路中光電流一定增大若將電源極性反接，電路中一定沒(méi)有光電流產(chǎn)生答案Bc解析 用波長(zhǎng)為入0的光照射陰極K，電路中有光電流，說(shuō)明入射光的頻率v二足大于金c屬的極限頻率，換用波長(zhǎng)為的光照射陰極K,因

5、為入1入0,根據(jù)v可知，波長(zhǎng)為入的光的頻率不一定大于金屬的極限頻率，因此不一定能發(fā)生光電效應(yīng)現(xiàn)象，A錯(cuò)誤；同理可以判斷，B正確；光電流的大小與入射光的強(qiáng)度有關(guān)，在一定頻率與強(qiáng)度的光照射 下，光電流與電壓之間的關(guān)系為：開始時(shí)，光電流隨電壓U的增加而增大，當(dāng)U增大 到一定程度時(shí)，光電流達(dá)到飽和值，這時(shí)即使再增大U ,在單位時(shí)間內(nèi)也不可能有更多 的光電子定向移動(dòng)，光電流也就不會(huì)再增加，即飽和光電流是在一定頻率與強(qiáng)度的光照 射下的最大光電流，增大電源電壓，若光電流達(dá)到飽和值，則光電流也不會(huì)增大，C錯(cuò) 誤；將電源極性反接，若光電子的最大初動(dòng)能大于光電管兩極間電場(chǎng)力做的功，電路中 仍有光電流產(chǎn)生，D錯(cuò)誤.

6、3、（雙選）如圖所示，在研究光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)中，發(fā)現(xiàn)用一定頻率的A單色光照射光電管時(shí)， 電流表指針會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)，而用另一頻率的B單色光照射時(shí)不發(fā)生光電效應(yīng)（AC ）A光的頻率大于B光的頻率 TOC o 1-5 h z B光的頻率大于A光的頻率技、用A光照射光電管時(shí)流過(guò)電流表G的電流方向是a流向b盤二L光舶管Cg）用A光照射光電管時(shí)流過(guò)電流表G的電流方向是6流向a革電源14、如圖所示，當(dāng)電鍵K斷開時(shí)，用光子能量為2.5 eV的一束光照射陰極P，發(fā)現(xiàn)電流表讀數(shù)不為零。合上電鍵K,調(diào)節(jié)滑線變阻器，發(fā)現(xiàn)當(dāng)電 壓表讀數(shù)小于0.60 V時(shí)，電流表讀數(shù)仍不為零；當(dāng)電壓表讀數(shù)大于或等于0.60 V時(shí)，電流表讀數(shù)為

7、零。由此可知陰極材料的逸出功為（A ）A . 1.9 eV0.6 eVC . 2.5 eVD . 3.1 eV5、2009年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)得主威拉德博伊爾和喬治史密斯主要成就是發(fā)明了電荷耦合器件（CCD）圖象傳感器.他們的發(fā)明利用了. . .愛因斯坦的光電效應(yīng)原理如圖3所示電路可研究光電效應(yīng)規(guī)律圖匠M一 中標(biāo)有A和K的為光電管，其中K為陰極，A為陽(yáng)極.理想電流I*: I計(jì)可檢測(cè)通過(guò)光電管的電流，理想電壓表用來(lái)指示光電管兩端的電壓.現(xiàn)接通電源，用光子能量為10.5eV的光照射陰極K，電流計(jì)中有示數(shù)；若將滑 動(dòng)變阻器的滑片P緩慢向右滑動(dòng)，電流計(jì)的讀數(shù)逐漸減小，當(dāng)滑至某一位置時(shí)電流計(jì) 的讀數(shù)恰好為零

8、，讀出此時(shí)電壓表的示數(shù)為6.0 V ；現(xiàn)保持滑片P位置不變，光電管陰 極材料的逸出功為 若增大入射光的強(qiáng)度，電流計(jì)的讀 （選填”為零或不為零”）.（說(shuō)明:左側(cè)為正極）答案4.5 eV為零解析 根據(jù)當(dāng)滑至某一位置時(shí)電流計(jì)的讀數(shù)恰好為零，讀出此時(shí)電壓表的示數(shù)為U二6.0 V ,由動(dòng)能定理得eU=Ek；由愛因斯坦光電效應(yīng)方程有Ek=E-W0,解得光電管陰 極材料的逸出功為W0 = 4.5 eV;若增大入射光的強(qiáng)度，電流計(jì)的讀數(shù)仍為零.（2010江蘇單科12C（1）研究光電效應(yīng)的電路如圖所示.用頻率相1同、強(qiáng)度不同的光分別照射密封真空管的鈉極板（陰極K），鈉極板發(fā)1由*射出的光電子被陽(yáng)極A吸收，在電路

9、中形成光電流.下列光電流I _i_ II與A、K之間的電壓UAK的關(guān)系圖象中，正確的 .解析 由于光的頻率相同，所以對(duì)應(yīng)的反向截止電壓相同，選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤；發(fā)生光電 效應(yīng)時(shí)，在同樣的加速電壓下，光強(qiáng)度越大，逸出的光電子數(shù)目越多，形成的光電流越 大，所以選項(xiàng)C正確，D錯(cuò)誤.答案C7、（2010 浙江理綜16）在光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，飛飛同學(xué)用同一光電管在不同實(shí)驗(yàn)條件下得到 了三條光電流與電壓之間的關(guān)系曲線（甲光、乙光、丙光），如圖所示.則可判斷出（）甲光的頻率大于乙光的頻率乙光的波長(zhǎng)大于丙光的波長(zhǎng)乙光對(duì)應(yīng)的截止頻率大于丙光的截止頻率D .甲光對(duì)應(yīng)的光電子最大初動(dòng)能大于丙光的光電子最大初 動(dòng)能答案B解析

10、 由題圖可知，甲、乙兩光對(duì)應(yīng)的反向截止電壓均為uc2,由愛因斯坦光電效應(yīng)方 程Ekm二hv-W0及-eUc2 = 0-Ekm可知甲、乙兩光頻率相同，且均小于丙光頻率，選 項(xiàng)A、C均錯(cuò)；甲光頻率小，則甲光對(duì)應(yīng)的光電子最大初動(dòng)能小于丙光對(duì)應(yīng)的光電子最 大初動(dòng)能，選項(xiàng)D錯(cuò)誤；乙光頻率小于丙光頻率，故乙光的波長(zhǎng)大于丙光的波長(zhǎng)，選 項(xiàng)B正確.8、（2010天津理綜8）用同一光電管研究a、b兩種單色光產(chǎn)生的光電效應(yīng)，得到光電流I與光電管兩極間所加電壓U的關(guān)系如/-一 h圖所示.則這兩種光（）&A照射該光電管時(shí)a光使其逸出的光電子最大初動(dòng)能大B .從同種玻璃射入空氣發(fā)生全反射時(shí)，a光的臨界角大C .通過(guò)同一

11、裝置發(fā)生雙縫干涉，a光的相鄰條紋間距大D .通過(guò)同一玻璃三棱鏡時(shí)，a光的偏折程度大答案BC解析 由題圖知，EkmaEkmb，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤；對(duì)同一光電管，由光電效應(yīng)方程Ekm = hv -1l cW0,知vaCb，故選項(xiàng)B正確；由任二及入二知，頻率越小，波長(zhǎng)越長(zhǎng)，間距越大，即AxaAxb，故選項(xiàng)C正確；因va V1，能夠發(fā)生光電效應(yīng)B .如果v2 V1，逸出光電子的最大初動(dòng)能增大D .如果v2 V1，逸出光電子的最大初動(dòng)能不受影響6、（雙選）發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)，若保持入射光強(qiáng)度不變，而增大入射光的波長(zhǎng)，財(cái)BD）光電流強(qiáng)度減小，光電子的最大初動(dòng)能不變光電流強(qiáng)度不變，光電子的最大初動(dòng)能減小光電流強(qiáng)度減小

12、，光電子的最大初動(dòng)能減小光的波長(zhǎng)增大到一定程度后，就不能發(fā)生光電效應(yīng)7、頻率為v的光照射某金屬時(shí)，產(chǎn)生光電子的最大初動(dòng)能為Ekm.改用頻率為2v的光照射同 一金屬，所產(chǎn)生光電子的最大初動(dòng)能為（h為普朗克常量）（C ）A. EkmhvkmC.Ekm + hvD.Ekm+2hv8、（雙選）已知能使某金屬產(chǎn)生光電效應(yīng)的極限頻率為v0,則（AB）A .當(dāng)用頻率為2v0的單色光照射該金屬時(shí)，一定能產(chǎn)生光電子B .當(dāng)用頻率為2v0的單色光照射該金屬時(shí)，所產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能為hv0C .當(dāng)照射光的頻率v大于v0時(shí)，若v增大，則逸出功增大D .當(dāng)照射光的頻率v大于v0時(shí)，若v增大一倍，則光電子的最大初動(dòng)

13、能也增大一倍9、（雙選）用一束綠光照射某金屬，恰能產(chǎn)生光電效應(yīng)，現(xiàn)在把入射光的條件改變，再照射這種金屬.下列說(shuō)法正確的是（BD ）A.把這束綠光遮住一半，則可能不產(chǎn)生光電效應(yīng)把這束綠光遮住一半，則逸出的光電子數(shù)將減少若改用一束黃光照射，則逸出的光電子數(shù)將減少若改用一束藍(lán)光照射，則逸出光電子的最大初動(dòng)能將增大10、（2012四川理綜18）a、b兩種單色光組成的光束從介質(zhì)進(jìn)入空氣時(shí)，介質(zhì) 空氣其其J折射光束如圖所示.用a、b兩束光（）*A.先后照射雙縫干涉實(shí)驗(yàn)裝置，在縫后屏上都能出現(xiàn)干涉條紋，由此確定光是橫波B .先后照射某金屬，a光照射時(shí)恰能逸出光電子，則b光照射時(shí)也能逸出光電子C .從同一介質(zhì)

14、以相同方向射向空氣，其界面為平面，若b光不能進(jìn)入空氣，則a光也 不能進(jìn)入空氣D .從同一介質(zhì)以相同方向射向空氣，其界面為平面，a光的反射角比b光的反射角大 答案C解析 光的干涉說(shuō)明光是一種波，光的偏振說(shuō)明光是橫波，選項(xiàng)A錯(cuò)誤.由題圖可知， sin r光束a的折射角嗎大于光束b的折射角居根據(jù)ns-j，知兩束光的折射率nanb,頻率vavb，因此a光照射金屬時(shí)恰能逸出光電子，b光照射時(shí)則不能逸出光電子，選1項(xiàng)B錯(cuò)誤.根據(jù)臨界角公式sin C二知兩束光的臨界角Ca|E5- E2| ,故選項(xiàng)D正確.7圖象的考查一、基礎(chǔ)知識(shí)1、愛因斯坦光電效應(yīng)方程E尸hv-W。hv：光電子的能量W0 :逸出功，即從金屬

15、表面直接飛出的光電子克服正電荷引力所做的功.JEk :光電子的最大初動(dòng)能.云卜7，-2、由Ek-v圖象(如圖1)可以得到的信息極限頻率：圖線坎軸交點(diǎn)的橫坐標(biāo)vc.逸出功：圖線與耳軸交點(diǎn)的縱坐標(biāo)的值E=W。.普朗克常量：圖線的斜率k=h.二、練習(xí)1、如圖是某金屬在光的照射下產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能Ek與入射光頻率v的關(guān)系圖象.由圖象可知()三匕一.A.該金屬的逸出功等于EB .該金屬的逸出功等于hvcC .入射光的頻率為2vc時(shí)，產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能為ED .入射光的頻率為時(shí)，產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能為:答案ABC解析 由題圖并結(jié)合Ek = hv-觀得，Ek=hv-E，故逸出功W0 = E，

16、故選項(xiàng)A對(duì)；當(dāng)Ek = 0時(shí)，v = vc，故E=hvc，故選項(xiàng)B對(duì)；v = 2vc時(shí)，可得出Ek=E，故選項(xiàng)C對(duì)；當(dāng)入 v射光的頻率為寸時(shí)，不發(fā)生光電效應(yīng)，故選項(xiàng)D錯(cuò).2、如圖所示是用光照射某種金屬時(shí)逸出的光電子的最大初動(dòng)能隨入射光頻率的變化圖線；直線與橫軸的交點(diǎn)坐標(biāo)為4.27，與縱軸交點(diǎn)坐標(biāo)為0.5) .由圖可知()A .該金屬的截止頻率為4.27x1014 HzB .該金屬的截止頻率為5.5x1014 HzC.該圖線的斜率表示普朗克常量1.燦v0.80.6 /4.0 4.5 5,0 53 6.0 6.5 7.0 商咂D .該金屬的逸出功為0.5 eVeV = 1.77 eV, D錯(cuò)誤.1

17、.6x10-19解析 圖線在橫軸上的截距為截止頻率，A正確，B錯(cuò)誤；由光電效應(yīng)方程Ek=hv- W0可知圖線的斜率為普朗克常量，C正確；金屬的逸出功為W0二hvc二 6.63x10-34x4.27x1014答案AC光電效應(yīng)方程簡(jiǎn)單的計(jì)算1、已知鋅的逸出功為3.34 eV ,用某單色紫外線照射鋅板時(shí)，逸出光電子的最大速度為106 m/s，求該紫外線的波長(zhǎng)入（電子質(zhì)量me = 9.11x10一31 kg，普朗克常量h = 6.63x10 一34 Js,1 eV = 1.60 x10一19 J）.笞案 2.01x10.7 mhc 1解析 根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程又二W0 + 2meV2所以入二 2.01x10.7 m.2、下表給出了一些金屬材料的逸出功.()A.2種 B.3種 C.4種 D.5種答案A解析 要發(fā)生光電效應(yīng)，則入射光的能量必須大于金屬的逸出功，由題可算出波長(zhǎng)為c3.0 x108400 nm 的光的能量為 E= hv = h =6.63x10 一 34xJ = 4.97x10 一19 兒大于A400 x10-9銫和鈣的逸