【金版新学案】2013-2014学年高中物理同步配套辅导与检测（粤教版，选修3-5）：第二章 第二节 光　 子（34张ppt）

课件34张PPT。第二节　光　 子1．了解普朗克能量量子假说以及微观世界中的量子化现象的概念，能够比较宏观物体和微观粒子的能量变化的不同．
2．知道金属逸出功的概念，知道爱因斯坦光电效应方程，并能用其解释光电效应现象．
3．知道光子的概念，会用光子能量和频率的关系进行计算．光电效应及其规律的研究，使人类对物质世界的观念发生了变革：大自然在微观层次上是不连续的，即“量子化”的，而不是牛顿物理假设的在一切层次上都是连续的！光电效应最先由赫兹发现，他的学生勒纳德对光电效应的研究卓有成效并获1905年诺贝尔物理学奖，爱因斯坦提出光子论从理论上成功解决了光电效应面临的难题并因此获1921年诺贝尔物理学奖，美国物理学家密立根通过精确实验证实了爱因斯坦的理论，并获1923年诺贝尔物理学奖．光电效应的科学之光经众多物理学家前赴后继，三十年努力求索，在物理学史上成为一个绚丽夺目的篇章．让我们翻开这炫目的一页，沐浴科学的阳光吧！一、能量量子假说
1．1900年德国物理学家普朗克在研究电磁波的辐射时，提出了能量量子假说：物体热辐射所发出的电磁波的能量是________的，只能是________的整数倍，_________称为一个能量量子，其中ν是辐射________，h是一个常量，称为__________．h＝________________.
2．由假说出发可以非常合理地解释某些电磁波的________和________的实验现象．不连续hνhν频率普朗克常量6.63×10－34 J·s辐射吸收3．在微观世界里，物理量的取值很多时候是________的，只能取一些________的值．这种物理量分立取值的现象称为量子化现象．
二、光子的假说
1．1905年爱因斯坦提出，光的能量__________，而是________的，每一份叫做一个________．一个光子的能量ε＝________，h是普朗克常量，ν是光的频率．
2．光子假说，可以完美地解释________的各种特征．分立不连续hν不是连续的　一份一份　光子光电效应三、光电效应方程
1．逸出功：电子从金属逸出的过程中，所需做功的________ .用符号W0表示，不同的金属逸出功不同．
2．光电效应方程．
爱因斯坦光电效应方程是根据________守恒定律推导出来的．描述的是光电子的最大初动能 跟入射光子的能量hν和逸出功W0之间的关系：____________________.最小值能量四、对光电效应的解释
1.光电子的最大初动量Ek只与___________________有关，与_____________无关.?
2.当入射光__________大于_________________时，发生光电效应，否则不能.?
3.电子一次只吸收_____________光子，不需要积累能量的时间，因此，光电流的产生是______________的.?
4.光发生光电效应时，入射光的_____________越大，包含的光电子越多，发射的光电子越多，_____________越大.?入射光的频率ν光的强弱频率ν极限频率ν0一个瞬时强度饱和电流 能量量子化及其应用德国物理学家普朗克在研究电磁波的辐射时，提出了物体热辐射所发出的电磁波的能量是不连续的，只能是能量量子hν的整数倍， 能量量子说可以非常合理地解释某些电磁波的辐射和吸收的实验现象．
在微观世界里，物理量的取值很多时候是不连续的，只能取一些分立的值．这种物理量分立取值的现象称为量子化现象． 对于6.63×10－19 J的能量子，其辐射的频率和波长是多少？1．已知某种光的波长为λ，在真空中光速为c，普朗克常量为h，则该光的能量子ε的值为(　　)课堂训练光子说的认识与应用光的能量是不连续的，而是一份一份的，每一份叫做一个光子．光子说能很好地解释光电效应；光由大量的微粒即光子组成，光确实具有粒子性．光电效应现象充分证明了光具有粒子性． 关于光子和光电子，以下说法正确的是(　　)
A．光子就是光电子
B．光电子是金属中电子吸收光子后飞离金属表面产生的
C．真空中光子和光电子速度都是c
D．光子和光电子都带负电
解析：光电子是金属中电子吸收光子后飞离金属表面产生的，所以光电子带负电，而光的每一份能量叫光子，光子不带电，所以选项A、D错误，B正确．光电子属于电子，所以其速度不等于光速，故选项C错误．
答案：B课堂训练2．红、橙、黄、绿四种单色光中，光子能量最小的是(　　)
A．红光 B．橙光
C．黄光 D．绿光解析：由光子的能量E＝hν可知，光子的能量跟光的频率成正比，由于红光的频率最小，故光子能量最小．
答案：A光电效应方程的综合应用遏止电压对应着光电子的最大初始动能，它们的关系是：eU0＝ ，而根据光电效应方程可知，最大初动能与光子的频率以及物体的逸出功有关，所以在被照射物体不变时，遏止电压与入射光的频率有关，与强度无关．
由于一个电子只吸收一个光子，所以光照瞬间，金属板内的电子便获得能量，并脱离离子的束缚而逸出．
发生光电效应时，单位时间内的逸出的光电子数与光强度成正比，光强度越大意味着单位时间内打在金属上的光子数越多，那么逸出的光电子数目就越多． 如图所示，当电键S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．
(1)求此时光电子的最大初动能的大小；
(2)求该阴极材料的逸出功．解析：设用光子能量为2.5 eV的光照射时，光电子的最大初始动能为Ek，阴极材料逸出功为W0，当反向电压达到U＝0.60 V以后，具有最大初始动能的光电子也达不到阳极，因此eU＝Ek
所以Ek＝0.6 eV
由光电效应方程有：hν＝Ek＋W0
代入数据解得： W0＝1.9 eV.
所以此时最大初始动能为0.6 eV，该材料的逸出功为1.9 eV.
答案： (1)0.6 eV　 (2)1.9 eV3．对爱因斯坦光电效应方程hν＝ ＋W0，下面的理解正确的有(　　)
A．只要是用同种频率的光照射同一种金属，那么从金属中逸出的所有光电子都会具有同样的初动能
B．式中的W0表示每个光电子从金属中飞出过程中克服金属中正电荷引力所做的功
C．逸出功W0和极限频率ν之间应满足关系式W0＝ hν
D．光电子的最大初始动能和入射光的频率成正比课堂训练1. 关于光电效应，以下说法正确的是(　　)
A. 光电子的最大初动能与入射光的频率成正比
B．光电子的最大初动能越大，形成的光电流越强
C．能否产生光电效应现象，决定于入射光光子的能量是否大于或等于金属的逸出功
D．用频率是ν1的绿光照射某金属发生了光电效应，改用频率是ν2的黄光照射该金属一定不发生光电效应基础达标解析：由光电效应方程知，光电子的最大初动能随入射光频率的增大而增大，但它们之间不是正比关系，A错．光电流的强度与入射光的强度成正比，与光电子的最大初动能无关，B错．用频率是ν1的绿光照射某金属发生了光电效应，改用频率是ν2的黄光照射该金属不一定不发生光电效应，D错，C对.
答案：C2．（双选）用某种单色光照射某种金属表面，发生光电效应，现将该单色光的光强减弱，则(　　)
A．光子的最大初动能不变
B．光电子的最大初动能减少
C．单位时间内产生的光电子数减少
D．可能不发生光电效应解析：由最大初动能Ek＝hν－W0 (W0为逸出功)知Ek仅与单色光频率相关，故A项正确，B项错误．照射光光强减弱，即单位时间内光子数减少，因而打出的电子也减少，故C项正确，只要照射光频率大于极限频率，就一定发生光电效应，D项错误．
答案：AC3．（双选）对光电效应的解释，正确的是(　　)
A．金属内的每个电子可以吸收一个或一个以上的光子，当它积累的动能足够大时，就能逸出金属
B．如果入射光子的能量小于金属表面的电子克服原子核的引力逸出时需要做的最小功，光电效应便不能发生了
C．发生光电效应时，入射光越强，光子的能量就越大，光电子的最大初动能就越大
D．由于不同金属的逸出功是不相同的，因此使不同金属产生光电效应的入射光的最低频率也不相同解析：光电效应时一个电子只能吸收一个光子，且光子能量一定要大于逸出功才能发生光电效应．光电子的最大初动能与频率有关，C错误．不同金属的逸出功是不相同的，故对应的极限频率也不同．
答案：BD4．（双选）下列关于光电效应的说法正确的是(　　)
A．若某材料的逸出功是W，则它的极限频率ν0＝
B．光电子的初速度和照射光的频率成正比
C．光电子的最大初动能和照射光的频率成正比
D．光电子的最大初动能随照射光频率的增大而增大5. 当具有5.0 eV能量的光子照射到某金属表面后，从金属表面逸出的电子具有最大的初动能是1.5 eV.为了使这种金属产生光电效应，入射光的最低能量为(　　)
A．1.5 eV B．3.5 eV
C．5.0 eV D．6.5 eV解析：由光电效应方程Ek＝hν－W
得W＝hν－Ek＝5.0 eV－1.5 eV＝3.5 eV
则入射光的最低能量为hνmin＝W＝3.5 eV，故正确选项为B.
答案：B6．某种单色光的频率为ν，用它照射某种金属时，在逸出的光电子中动能最大值为Ek，则这种金属的逸出功和极限频率分别是(　　)7.（双选）如图所示是某金属在光的照射下产生的光电子的最大初动能Ek与入射光频率ν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hν0解析：hν＝Ek＋W0得Ek＝hν－W0及数学知识可知．
答案：ABCC．入射光的频率为2ν0时，产生的光电子的最大初动能为E
D．入射光的频率为ν0/2时，产生的光电子的最大初动能为E/28．能引起人眼睛视觉效应的最小能量为1×10－18 J，已知可见光的平均波长为0.6 um，普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s，则下列说法中正确的是(　　)
①要引起人的视觉，进入人眼的光子数目至少为3个
②要引起人的视觉，进入人眼的光子数目至少为30个
③人眼相当于一个焦距可变的凸透镜
④人形成视觉的部位在视网膜
A．①③ B．①④
C．②③ D．③④9．某红光的波长为6.35×10－7 m，求其能量子的值．感谢您的使用，退出请按ESC键本小节结束