2012【优化方案】精品课件：物理选修3-5（配粤教）第2章第二节

(共26张PPT)
第二节　光　子
课前自主学案
核心要点突破
课标定位
课堂互动讲练
第二节
知能优化训练
课标定位
学习目标：1.知道普朗克提出的能量量子的假说．
2．理解爱因斯坦的光子说及光电效应的解释，了解光电效应方程，并会用来解决简单问题．
重点难点：光电效应方程和光子说对光电效应的解释．
课前自主学案
一、能量量子假说
1．能量量子假说：物体热辐射所发出的______的能量是不连续的，只能是hν的整数倍，hν称为一个________，其中ν是辐射频率，h是一个常量，称为普朗克常量．实验测得h＝________________.
2．意义：由这个假说出发，可以解释某些电磁波的辐射和吸收的实验现象．
3．量子化：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____的值，这种物理量________的现象称为量子化现象．
电磁波
能量量子
6.63×10－34 J·s
分立
分立取值
二、光子假说
光的能量不是连续的，而是________的，每一份叫做一个____. 光子的能量ε与频率ν成正比，即ε＝___，式中h为普朗克常量．
哪位科学家首先提出了能量量子化假说？哪思考感悟
位科学家提出了光子假说？
提示：普朗克　爱因斯坦
一份一份
光子
hν
三、光电效应方程
1．逸出功
由于离子的束缚，金属内部的电子只有吸收一定的能量，才能从金属内部逸出成为______．也就是说，必须对内部电子做功，电子才能脱离离子的束缚而逸出表面，这个功称为金属的逸出功，用符号W0表示．
光电子
能量守恒
最大初动能
核心要点突破
一、光电效应方程的理解
1．逸出功
使电子脱离某种金属所做功的最小值，叫做这种金属的逸出功，用W0表示．不同金属的逸出功不同．
2．光电效应方程
(1)表达式：Ekm＝hν－W0.
(2)理解：在光电效应中，金属中的电子吸收一个光子的能量hν，这些能量中的一部分用来克服金属的逸出功W0，剩下的表现为逸出后电子的最大初动能Ekm.
(3)最大初动能
发生光电效应时，电子克服金属原子核的引力逸出时，具有的动能大小不同，金属表面上的电子吸收光子后直接逸出时具有的动能最大，称为最大初动能，用Ekm表示．即逸出的电子动能在0～Ekm之间．
图2－2－1
(2)电子一次性吸收光子的全部能量，不需要积累能量的时间，光电流自然几乎是瞬时产生的．
(3)光强较大时，包含的光子数较多，照射金属时产生的光电子较多，因而饱和电流大，所以饱和电流与光强成正比．
特别提醒：光子是指光在空间传播时的每一份能量，光子不带电，是微观领域中的一种粒子；而光电子是金属表面受到光照发射出来的电子，因此其本质就是电子．
即时应用(即时突破，小试牛刀)
1.(单选)频率为ν的光照射某种金属材料，产生光电子的最大初动能为Ek，若以频率为2ν的光照射同一金属材料，则光电子的最大初动能是(　　)
A．2Ek　　　　　　　　B．Ek＋hν
C．Ek－hν D．Ek＋2hν
解析：选B.根据爱因斯坦光电效应方程Ek＝hν－W0知，当入射光的频率为ν时，可计算出该金属的逸出功W0＝hν－Ek.当入射光的频率为2ν时，光电子的最大初动能为Ek′＝2hν－W0＝Ek＋hν，所以选B.
二、各物理量的决定关系
即时应用(即时突破，小试牛刀)
2.(单选)一束绿光照射某金属发生了光电效应，则下列选项中正确的是(　　)
A．若增加绿光的照射强度，则单位时间内逸出的光电子数目不变
B．若增加绿光的照射强度，则逸出的光电子最大初动能增大
C．若改用紫光照射，则逸出的光电子最大初动能增大
D．若改用紫光照射，则单位时间内逸出的光电子数目增加
解析：选C.在光电效应中，入射光的频率决定能否发生光电效应，在能产生光电效应时，入射光的强度影响单位时间内逸出的光电子数目，入射光的频率影响逸出光电子的初动能的大小．选项C正确．
课堂互动讲练
逸出功
(单选)下表列出了一些金属材料的逸出功.
例1
材料 铯 钙 镁 铍 钛
逸出功(×10－19 J) 3.0 4.3 5.9 6.2 6.6
现用波长为400 nm的单色光照射上述材料，能产生光电效应的材料最多有几种(普朗克常量h＝6.6×10－34 J·s，光速c＝3.0×108 m/s)(　　)
A．2种　　　　　　　　B．3种
C．4种 D．5种
【答案】　A
【方法总结】　知道入射光的频率高于金属的极限频率便有光电子发出，即入射光子的能量hν大于逸出功W0，不需要计算入射光的频率及金属的极限频率．
已知金属铯的逸出功为1.9 eV，在光电效应实验中，要使铯表面发出的光电子的最大初动能为1.0 eV，入射光的波长应为________ m.
【思路点拨】　由光电效应方程可求入射光的频率，进而可求入射光的波长．
光电效应方程的理解及应用
例2
【答案】　4.3×10－7
变式训练　(单选)(2011年高考福建卷)爱因斯坦提出了光量子概念并成功地解释光电效应的规律而获得1921年诺贝尔物理学奖．某种金属逸出光电子的最大初动能Ekm与入射光频率ν的关系如图2－2－2所示，其中ν0为极限频率．从图中可以确定的是(　　)
图2－2－2
A．逸出功与ν有关
B．Ekm与入射光强度成正比
C．当ν<ν0时，会逸出光电子
D．图中直线的斜率与普朗克常量有关
解析：选D.逸出功由金属材料本身决定，A错；由Ekm＝hν－W0可知B错D对；由图象可知，当ν>ν0时会逸出光电子，C错．
知能优化训练
本部分内容讲解结束
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