1、第二章,章末總結(jié),內(nèi)容索引,知識(shí)網(wǎng)絡(luò),題型探究,達(dá)標(biāo)檢測(cè),知識(shí)網(wǎng)絡(luò),波 粒 二 象 性,光的粒子性,光電 效應(yīng),本質(zhì)：電子 光電子,規(guī)律：,存在著飽和電流 存在著遏止電壓(最大初動(dòng)能) 存在著極限頻率 瞬時(shí)性,愛因斯坦光電效應(yīng)方程：,光子說：光子的能量 ，光具有波粒二象性 康普頓效應(yīng)：光子的能量 ，光子的動(dòng)量,光的波動(dòng)性 粒子的波動(dòng)性：物質(zhì)波波長(zhǎng) ，物質(zhì)波也是概率波 不確定性關(guān)系：,h,h,題型探究,一、量子論、光子說、光子能量的計(jì)算,1.量子論 德國(guó)物理學(xué)家普朗克提出：電磁波的發(fā)射和吸收是不連續(xù)的，是一份一份的，每一份電磁波的能量h. 2.光子說 愛因斯坦提出：空間傳播的光也是不連續(xù)的，也是

2、一份一份的，每一份稱為一個(gè)光子，光子具有的能量與光的頻率成正比，即h，其中h為普朗克常量，h6.631034 Js. 3.光的頻率與波長(zhǎng)的關(guān)系： .,例1激光器是一個(gè)特殊的光源，它發(fā)出的光便是激光，紅寶石激光器發(fā)射的激光是不連續(xù)的一道一道的閃光，每道閃光稱為一個(gè)光脈沖，現(xiàn)有一紅寶石激光器，發(fā)射功率為1.01010 W，所發(fā)射的每個(gè)光脈沖持續(xù)的時(shí)間t為1.01011 s，波長(zhǎng)為 793.4 nm.問每列光脈沖的長(zhǎng)度l是多少？其中含有的光子數(shù)n是多少？(普朗克常量h6.631034 Js，光速c3108 m/s),解析,答案,答案3103 m41017個(gè),解析光脈沖的長(zhǎng)度是光在一個(gè)脈沖時(shí)間內(nèi)傳播的

3、距離，設(shè)為l. 則lct31081.01011 m3103 m. 根據(jù)WPt可知每列光脈沖能量 WPt1.010101.01011 J0.1 J. 而每個(gè)光子能量,2.5071019 J. 故每個(gè)光脈沖含有光子數(shù),二、光電效應(yīng)的規(guī)律和光電效應(yīng)方程,1.光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律 (1)任何一種金屬都有一個(gè)極限頻率，入射光的頻率必須大于等于這個(gè)極限頻率，才能發(fā)生光電效應(yīng).低于極限頻率時(shí)，無論光照強(qiáng)度多強(qiáng)，都不會(huì)發(fā)生光電效應(yīng). (2)光電子的最大初動(dòng)能與入射光的強(qiáng)度無關(guān)，只隨入射光頻率的增大而增大. (3)入射光照射到金屬上時(shí)，光電子的發(fā)射幾乎是瞬時(shí)的，一般不超過109s. (4)當(dāng)入射光的頻率高于極限頻

4、率時(shí)，單位時(shí)間內(nèi)從金屬表面逸出的光電子數(shù)目與入射光的強(qiáng)度成正比.,2.愛因斯坦光電效應(yīng)方程 mvmax2hW0 W0表示金屬的逸出功，0表示金屬的極限頻率，則W0h0.,例2如圖1甲所示為研究光電效應(yīng)的電路圖.,圖1,解析,答案,(1)對(duì)于某金屬用紫外線照射時(shí)，電流表指針發(fā)生偏轉(zhuǎn).將滑動(dòng)變阻器滑片向右移動(dòng)的過程中，電流表的示數(shù)不可能_(選填“減小”、“增大”).如果改用頻率略低的紫光照射，電流表_(選填“一定”“可能”或“一定沒”)有示數(shù).,減小,可能,解析AK間所加的電壓為正向電壓，光電子在光電管中加速，滑動(dòng)變阻器滑片向右移動(dòng)的過程中，若光電流達(dá)到飽和，則電流表示數(shù)不變，若光電流沒達(dá)到飽和電

5、流，則電流表示數(shù)增大，所以滑動(dòng)變阻器滑片向右移動(dòng)的過程中，電流表的示數(shù)不可能減小，紫光照射不一定能發(fā)生光電效應(yīng)，所以電流表可能有示數(shù).,圖1,解析,答案,(2)當(dāng)用光子能量為5 eV的光照射到光電管上時(shí)，測(cè)得電流表上的示數(shù)隨電壓變化的圖象如圖乙所示.則光電子的最大初動(dòng)能為_ J，金屬的逸出功為_ J.,3.21019,4.81019,解析由題圖乙可知，當(dāng)該裝置所加的電壓為2 V的反向電壓時(shí)，電流表示數(shù)為0，得光電子的最大初動(dòng)能為2 eV，根據(jù)光電效應(yīng)方程 mvmax2hW0得W03 eV4.81019 J.,針對(duì)訓(xùn)練關(guān)于光電效應(yīng)，以下說法正確的是 A.光電子的最大初動(dòng)能與入射光的頻率成正比 B

6、.光電子的最大初動(dòng)能越大，形成的光電流越強(qiáng) C.能否產(chǎn)生光電效應(yīng)現(xiàn)象，取決于入射光光子的能量是否大于金屬的逸 出功 D.用頻率是1的綠光照射某金屬發(fā)生了光電效應(yīng)，改用頻率是2的黃光照 射該金屬一定不發(fā)生光電效應(yīng),解析,答案,解析由光電效應(yīng)方程知，光電子的最大初動(dòng)能隨入射光頻率的增大而增大，但不是成正比關(guān)系，A錯(cuò). 光電流的強(qiáng)度與入射光的強(qiáng)度成正比，與光電子的最大初動(dòng)能無關(guān)，B錯(cuò). 用頻率是1的綠光照射某金屬發(fā)生了光電效應(yīng)，改用頻率是2的黃光照射該金屬也可能發(fā)生光電效應(yīng)，能發(fā)生光電效應(yīng)的條件是入射光光子的能量要大于金屬的逸出功，D錯(cuò)，C對(duì).,三、用圖象表示光電效應(yīng)的規(guī)律,1.Ek圖象 根據(jù)愛因斯

7、坦光電效應(yīng)方程EkhW0，光電子的最大初動(dòng)能Ek是入射光頻率的一次函數(shù)，圖象如圖2所示.其橫軸截距為金屬的極限頻率0，縱軸截距是金屬的逸出功的負(fù)值，斜率為普朗克常量h.,圖2,2.IU圖象 光電流強(qiáng)度I隨光電管兩極間電壓U的變化圖象如圖3所示，圖中Im為飽和光電流，U0為遏止電壓.利用 mevm2eU0可得光電子的最大初動(dòng)能.,圖3,3.U0圖象 遏止電壓與入射光頻率的關(guān)系圖象如圖4所示： 圖中的橫軸截距0為截止頻率.而遏止電壓U0隨入射光頻率的增大而增大.,圖4,例3用不同頻率的光分別照射鎢和鋅，產(chǎn)生光電效應(yīng)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)可畫出光電子的最大初動(dòng)能Ek隨入射光頻率變化的Ek圖線.已知鎢的逸出功是2

8、.84 eV，鋅的逸出功為3.34 eV，若將二者的圖線畫在同一個(gè)Ek坐標(biāo)系中，則正確的圖是,解析,答案,解析根據(jù)光電效應(yīng)方程EkhW0可知，Ek圖象的斜率為普朗克常量h，因此圖中兩線應(yīng)平行，故C、D錯(cuò)誤； 圖線與橫軸的交點(diǎn)表示恰能發(fā)生光電效應(yīng)(光電子動(dòng)能為零)時(shí)的入射光頻率即極限頻率，由光電效應(yīng)方程可知，逸出功越大的金屬對(duì)應(yīng)的入射光的極限頻率越高，所以能使金屬鋅發(fā)生光電效應(yīng)的極限頻率較高，所以A正確，B錯(cuò)誤.,四、波粒二象性的理解,1.光的波粒二象性 (1)光的干涉、衍射、偏振說明光具有波動(dòng)性，光電效應(yīng)現(xiàn)象、康普頓效應(yīng)則證明光具有粒子性，因此，光具有波粒二象性，對(duì)于光子這樣的微觀粒子只有從波

9、粒二象性出發(fā)，才能統(tǒng)一說明光的各種行為. (2)大量光子產(chǎn)生的效果顯示出光的波動(dòng)性，少數(shù)光子產(chǎn)生的效果顯示出粒子性，且隨著光的頻率的增大，波動(dòng)性越來越不顯著，而粒子性卻越來越顯著.,2.實(shí)物粒子(如：電子、質(zhì)子等)都有一種波與之對(duì)應(yīng)(物質(zhì)波的波長(zhǎng) ，頻率 ). 3.物質(zhì)波與光波一樣都屬于概率波.概率波的實(shí)質(zhì)：是指粒子在空間分布的概率是受波動(dòng)規(guī)律支配的.,例4(多選)關(guān)于光的波粒二象性，正確的說法是 A.光的頻率越高，光子的能量越大，粒子性越顯著 B.光的波長(zhǎng)越長(zhǎng)，光的能量越小，波動(dòng)性越顯著 C.頻率高的光子不具有波動(dòng)性，波長(zhǎng)較長(zhǎng)的光子不具有粒子性 D.個(gè)別光子產(chǎn)生的效果往往顯示粒子性，大量光子

10、產(chǎn)生的效果往往顯示 波動(dòng)性,解析,答案,解析光具有波粒二象性，但在不同情況下表現(xiàn)不同，頻率越高，波長(zhǎng)越短，粒子性越明顯，反之波動(dòng)性越明顯，個(gè)別光子易顯示粒子性，大量光子易顯示波動(dòng)性，故選項(xiàng)A、B、D正確.,達(dá)標(biāo)檢測(cè),1.能引起人的眼睛視覺效應(yīng)的最小能量為1018 J，已知可見光的平均波長(zhǎng)約為0.6 m，普朗克常量h6.631034 Js，則進(jìn)入人眼的能量子數(shù)至少為 A.1個(gè) B.3個(gè) C.30個(gè) D.300個(gè),解析,答案,1,2,3,4,解析可見光的平均頻率 ，能量子的平均能量為h，引起視覺效應(yīng)時(shí)En，聯(lián)立可得n3，B正確.,2.(多選)光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)結(jié)論是：對(duì)于某種金屬 A.無論光強(qiáng)多強(qiáng)，只

11、要光的頻率小于極限頻率就不能產(chǎn)生光電效應(yīng) B.無論光的頻率多低，只要光照時(shí)間足夠長(zhǎng)就能產(chǎn)生光電效應(yīng) C.頻率超過極限頻率的入射光，光照強(qiáng)度越弱，所產(chǎn)生的光電子的最大 初動(dòng)能就越小 D.頻率超過極限頻率的入射光，頻率越高，所產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng) 能就越大,答案,解析,1,2,3,4,解析根據(jù)光電效應(yīng)規(guī)律可知A正確，B錯(cuò)誤. 根據(jù)光電效應(yīng)方程知，頻率越高，光電子的最大初動(dòng)能就越大，C錯(cuò)誤，D正確.,3.(多選)現(xiàn)代物理學(xué)認(rèn)為，光和實(shí)物粒子都具有波粒二象性，下列事實(shí)中突出體現(xiàn)波動(dòng)性的是 A.一定頻率的光照射到鋅板上，光的強(qiáng)度越大，單位時(shí)間內(nèi)鋅板上發(fā)射 的光電子就越多 B.肥皂液是無色的，吹出的肥皂泡卻是彩色的 C.質(zhì)量為103 kg、速度為102 m/s的小球，其德布羅意波長(zhǎng)約為1028 m， 不過我們能清晰地觀測(cè)到小球運(yùn)動(dòng)的軌跡 D.人們常利用熱中子研究晶體的結(jié)構(gòu)，因?yàn)闊嶂凶拥牡虏剂_意波長(zhǎng)與晶 體中原子間距大致相同,答案,解析,1,2,3,4,解析光子照到鋅板上，發(fā)生光電效應(yīng)，說明光有粒子性，A不正確； 白光在肥皂泡上發(fā)生薄膜干涉時(shí)，會(huì)出現(xiàn)彩色條紋，光的干涉現(xiàn)象說明了光有波動(dòng)性，B正確； 由于小球的波長(zhǎng)很小，波動(dòng)性不明顯，表現(xiàn)為粒子性，C不正確； 用熱中子研究晶體結(jié)構(gòu)，其實(shí)是通過中子的衍射來“觀察”