沪教版高中物理选修3-5 2.2涅槃凤凰再飞翔_学案1

恒口高中2013-2014高二物理学案 乘风破浪会有时，直挂云帆济沧海


涅槃凤凰再飞翔

学习目标 1．通过实验了解光电效应的实验规律。2．知道爱因斯坦光电效应方程以及意义。3．了解康普顿效应，了解光子的动量
学习重点 1．通过实验了解光电效应的实验规律。2．知道爱因斯坦光电效应方程以及意义。
学习难点 通过实验了解光电效应的实验规律。
学习过程
自主学习 19世纪60年代，麦克斯韦提出 理论，从理论上确定了光的电磁波本质。19世纪80年代 用实验验证了这一理论，出人意料的是，正当人们以为光的波动理论似乎非常完美的时候，又发现了用波动说无法解释的新现象—— 现象。一、光电效应最早做出光电效应现象实验的物理学家是 。1． 叫做光电效应。 叫做光电子， 叫做光电流。2．光电效应的规律（1）产生光电效应时， 内从金属表面逸出的 数与入射光的 有关，照射光亮度越 ，金属板上单位时间内逸出的光电子数越 、 越大。 （2）光电子的 只与照射光的 有关，与入射光的 无关。 （3）极限频率的定义： ，不同金属的极限频率 ，对于各种金属都存在着一个 ，当入射光的频率 极限频率时，才能发生 ；如果入射光的频率 极限频率，无论光 ，照射 ，都不会发生光电效应。 （4）光电效应具有瞬时性，光照在金属上，产生光电流的时间不超过 s。 说明：①光电效应的实质：光现象转化为电现象。 ②定义中的光包括不可见光和可见光。 ③使锌板发射出电子的光是弧光灯发出的紫外线3．遏止电压： ， 遏止电压与光电子最大初动能的关系式：_________。二、爱因斯坦的光子说 4．爱因斯坦光子说内容： 。光子组成的粒子流，在真空中这些光子沿光的传播方向以 运动。5．光子的能量值为E= 。6．光子说解释了光电效应产生的原因：光照射到金属表面时，金属表面的 吸收 的能量向外飞，向外飞时需克服 的引力做功而 部分能量，剩余能量为光电子的 。7．爱因斯坦的光电效应方程：一个电子吸收光子的能量hν后，一部分能量用来克服金属的 ，剩下的表现为逸出后电子的 ， 即： 。8．逸出功：使电子脱离某种金属所做功的________，叫做这种金属的逸出功，不同金属的逸出功________同。逸出功计算式：________。对爱因斯坦光电效应方程说明：①就某个光电子而言，其离开金属时的动能大小可以是0—Ekm范围内的任何数值。 ②光电效应方程表明，光电子的最大初动能与入射光的频率ν有关，而与光的强弱无关。③光电效应方程实质上是能量守恒方程。9．爱因斯坦光电效应方程 用_________表示逸出功，________表示动能最大的光电子所具有的动能，_______表示入射光子的能量，则有_____________，这就是爱因斯坦光电效应方程当Vm=0 时，为极限频率0，0=W/h三、光子说的又一证明——康普顿效应10．光子除了能量之外还具有动量，光子的动量p＝________。11．光的散射。光通过介质时，因与物质微粒相互作用，使传播方向发生_________，从侧面可以看到光的现象叫做光的散射。 12．康普顿效应：1923年康普顿在做X射线通过物质散射的实验时，发现散射线中除有与入射线波长相同的射线外，还有比入射线波长更 的射线，其波长的 与散射角有关，而与 和 都无关。人们把这种 的现象叫康普顿效应。四、光子说解释光电效应当光子照射到金属上时，它的能量被金属中的某个电子全部吸收，电子吸收能量后，动能增加，当它的动能足够大，就________________出来，成为光电子，光电子的发射时间很短，不需要能量的积累过程。 电子吸引光子的能量后，可能向各个方向运动，有的向金属内部运动，有的向外运动，由于路程不同，电子_________________不同，因而它们离开金属表面的初动能不同，只有直接从金属表面飞出来的电子的初动能最大， 对于某一金属而言，逸出功一定，故入射光的频率越大，光电子的最大初动能也越大，若入射光的频率比较低，使得__________，就不能产生光电效应；若__________，这时光子的频率就是发生光电效应的极限频率 由于不同金属的逸出功不同，故它们的__________不同，照射光增强时，单位时间内入射的光子数增多，自然产生的光电子也越多
合作探究 探究点一：光电子的这一初动能是从哪里来的呢？ 探究点二：入射光强不影响光电子的最大初动能，那么入射光强可以对什么发生影响呢？ 探究点三：一些金属材料的极限频率和极限波长材料铯Cs 钠Na 锌Zn 银Ag 铂Pt 极限频率/104Hz4.5455.568.065 11.53 15.29 极限波长/nm 660 540 372 260 190 问题： （1）某光恰能使锌发生光电效应，那么能使表格内哪些金属发生光电效应？ 答： （2）表中哪种金属最易发生光电效应？ 答：（3）为什么各种金属的极限频率不同？ 答：探究点四：根据所学内容，写出光电效应的四个实验规律：①任何一种金属都有一个 频率，入射光的频率必须 （填“大于”，“小于”或“等于”）这个频率，才能产生光电效应；②入射光照射到金属上时， 光电子的发射几乎是 ， 一般不 超过 秒； ③产生光电效应时，光电流的强度与 成正比。 ④光电子的最大初动能与 无关，只随着 的增大而增大；
达标检测 1．在演示光电效应的实验中，原来不带电的一块锌板与灵敏验电器相连，用弧光灯照射锌板时，验电器的指针就张开一个角度，如图所示，这时( )A．锌板带正电，指针带负电 B．锌板带正电，指针带正电C．锌板带负电，指针带正电 D．锌板带负电，指针带负电2.一束黄光照射某金属表面时，不能产生光电效应，则下列措施中可能使该金属产生光电效应的是( )A．延长光照时间 B．增大光束的强度 C．换用红光照射 D．换用紫光照射3．关于光电效应下述说法中正确的是( )A．光电子的最大初动能随着入射光的强度增大而增大B．只要入射光的强度足够强，照射时间足够长，就一定能产生光电效应C．在光电效应中，光电流的大小与入射光的频率有关D．任何一种金属都有一个极限频率，低于这个频率的光不能发生光电效应4．(2011年广东理综卷)光电效应实验中，下列表述正确的是( )A．光照时间越长光电流越大 B．入射光足够强就可以有光电流C．遏止电压与入射光的频率有关 D．入射光频率大于极限频率才能产生光电子5．在做光电效应的实验时，某金属被光照射发生了光电效应，实验测得光电子的最大初动能Ekm与入射光的频率ν的关系如图所示，由图像可求出( )A．该金属的极限频率和极限波长 B．普朗克常量C．该金属的逸出功 D．单位时间内逸出的光电子数6．人眼对绿光最为敏感，正常人的眼睛接收到的波长为530 nm的绿光时，只要每秒有6个绿光的光子射入瞳孔，眼睛就能察觉。普朗克常量为6.63×10－34 J·s，光速为3.0×108 m/s，则人眼能察觉到绿光时所接收到的最小功率是( )A．2.3×10－18 W B．3.8×10－19 WC．7.0×10－10 W D．1.2×10－18 W7．美国物理学家康普顿在研究石墨对X射线的散射时，发现在散射的X射线中，除了与入射波长相同的成分外，还有波长大于的成分，这个现象称为康普顿效应。关于康普顿效应，以下说法正确的是（ ）A．康普顿效应现象说明光具有波动性B．康普顿效应现象说明光具有粒子性C．当光子与晶体中的电子碰撞后，其能量增加 D．当光子与晶体中的电子碰撞后，其能量减少8．铝的逸出功是4.2 eV，现在将波长200 nm的光照射铝的表面。 （1）求光电子的最大初动能。（2）求遏止电压。（3）求铝的极限频率。 9．如图所示，当开关S断开时，用光子能量为2.5 eV的一束光照射阴极K，发现电流表示数不为零。闭合开关，调节滑动变阻器的滑片，发现当电压表示数小于0.6 V时，电流表示数仍不为零；当电压表示数大于或等于0.6 V时，电流表示数为零。求此时光电子的最大初动能和该阴极材料的逸出功。