高中物理 第二章 第二節(jié)《光子》課件 粵教選修3-5

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歡迎進(jìn)入物理課堂 第二節(jié) 光子 知識(shí)點(diǎn)1能量量子假說(shuō) 1 普朗克能量量子假說(shuō) 熱輻射所輻射的 只能一份一份輻射 每一份的能量等于h 其中 是輻射電磁波的頻率 h是一個(gè)常量 稱為普朗克常量 實(shí)驗(yàn)測(cè)得h 6 63 10 34J s 2 意義 由這個(gè)假說(shuō)出發(fā) 可以非常合理地解釋某些電磁波的輻射和吸收的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象 這種現(xiàn)象稱為量子化現(xiàn)象 能量不連續(xù) 知識(shí)點(diǎn)2光子假說(shuō) 1 光子假說(shuō) 在空間傳播的 的 是以光速c運(yùn)動(dòng)的粒子 稱為光子 流 是一份一份的 每一份叫做一個(gè)光子 2 光子能量 一個(gè)光子的能量為 式中h是普朗克 常量 知識(shí)點(diǎn)3光電效應(yīng)方程 1 逸出功 由于離子的束縛 電子必須做功 才能脫離原子的束縛而逸出表面 這個(gè)功稱為物體的逸出功 用W表示 光也是不連續(xù) h 知識(shí)點(diǎn)4對(duì)光電效應(yīng)的解釋1 對(duì)極限頻率的解釋 極限頻率 2 對(duì)遏止電壓的解釋 在光電管的兩極間加上反向電壓 只有那些動(dòng)能最大的光電子才能克服電場(chǎng)力做功而到達(dá)陽(yáng)極 當(dāng)反向電壓達(dá)到遏止電壓時(shí) 即使是那些動(dòng)能最大的光電子也不能到達(dá)陽(yáng)極 于是光電流被截止 此時(shí)的光電管兩極間的反向電壓就是遏止電壓 知識(shí)點(diǎn)5光電效應(yīng)規(guī)律 1 產(chǎn)生光電效應(yīng)的條件 任何一種金屬 都存在極限頻率 0 只有當(dāng)入射光頻率 0時(shí) 才能發(fā)生光電效應(yīng) 2 光電子的最大初動(dòng)能 光電子的最大初動(dòng)能Ekm與入射 光強(qiáng)度無(wú)關(guān) 只隨入射光頻率的增大而增大 3 光電效應(yīng)的發(fā)生時(shí)間 幾乎是瞬時(shí)發(fā)生的 4 光電流強(qiáng)度的決定因素 當(dāng)入射光頻率 0時(shí) 光電 流隨入射光強(qiáng)度的增大而增大 例題 入射光照到某金屬表面上發(fā)生光電效應(yīng) 若入射光的強(qiáng) 度減弱 而頻率保持不變 下列說(shuō)法正確的是 A 逸出的光電子的最大初動(dòng)能減少 B B 單位時(shí)間內(nèi)從金屬表面逸出的光電子數(shù)目減少C 從光照至金屬表面到發(fā)射出光電子之間的時(shí)間間隔將增加D 不發(fā)生光電效應(yīng)解析 由于入射光的頻率不變 故光電子的最大初動(dòng)能不變 A錯(cuò) 當(dāng)入射光的強(qiáng)度不變 頻率增大 單位時(shí)間內(nèi)逸出的光電子數(shù)將減少 B正確 只要在光照射的同時(shí)幾乎就有光電子逸出 與光的強(qiáng)度無(wú)關(guān) C錯(cuò) 只要大于極限頻率就有光電效應(yīng)現(xiàn)象 D錯(cuò) 1 紅 橙 黃 綠四種單色光中 光子的能量最小的是 A A 紅光C 黃光 B 橙光D 綠光 解析 光的顏色由頻率決定 紅光的頻率最小 光子能量最小 只有A正確 知識(shí)點(diǎn)6光子假說(shuō)與愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程 愛(ài)因斯坦認(rèn)為 在空間傳播的光也不是連續(xù)的 是以光速c運(yùn)動(dòng)的粒子 稱為光子 流 是一份一份的 每一份叫做一個(gè)光子 光子的能量與其頻率成正比 即E h 例題 用某種頻率的紫外線分別照射銫 鋅 鉑三種金屬 從銫中發(fā)射出的光電子的最大初動(dòng)能是2 9eV 從鋅中發(fā)射出的光電子的最大初動(dòng)能是1 4eV 鉑沒(méi)有光電子射出 則 對(duì)這三種金屬逸出功大小的判斷 下列結(jié)論正確的是 A 銫的逸出功最大 鉑的逸出功最小B 鋅的逸出功最大 鉑的逸出功最小C 鉑的逸出功最大 銫的逸出功最小D 鉑的逸出功最大 鋅的逸出功最小 解析 根據(jù)愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程Wkm h W 當(dāng)照射光的頻率一定時(shí) 光子的能量h 就是一個(gè)定值 在光電效應(yīng)中的所產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能等于光子的能量減去金屬的逸出功 最大初動(dòng)能越大 說(shuō)明這種金屬的電子逸出功越小 若沒(méi)有光電子射出 說(shuō)明光子的能量小于電子的逸出功 因此說(shuō)鉑的逸出功最大 而銫的逸出功最小 答案 C 2 如圖2 2 1所示 當(dāng)電鍵S斷開(kāi)時(shí) 用光子能量為2 5eV的一束光照射陰極K 發(fā)現(xiàn)電流表讀數(shù)不為零 合上電鍵 調(diào)節(jié)滑線變阻器 發(fā)現(xiàn)當(dāng)電壓表讀數(shù)小于0 60V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 60V時(shí) 電流表 讀數(shù)為零 由此可知陰極材料的逸出功為 圖2 2 1 A 1 9eVC 2 5eV B 0 6eVD 3 1eV 解析 電流表讀數(shù)剛好為零說(shuō)明剛好沒(méi)有光電子能夠到達(dá)陽(yáng)極 根據(jù)動(dòng)能定理 光電子的最大初動(dòng)能剛好為0 6eV 由Ekm h W可知W 1 9eV 選A 答案 A 題型1 光電效應(yīng)現(xiàn)象 例題 雙選 下表是幾種金屬的極限頻率 當(dāng)用頻率為6 00 1014Hz的單色光照射表中的金屬時(shí) 能從金屬表面逸出 光電子的是 A 銫C 鋅 B 鉀D 鉑 解析 色光照射金屬 只有入射光的頻率大于極限頻率 才會(huì)從金屬表面有光電子逸出 顯然AB正確 答案 AB 規(guī)律總結(jié) 產(chǎn)生光電效應(yīng)的條件是入射光頻率大于極限頻率 小于極限頻率的入射光無(wú)論照射時(shí)間多長(zhǎng) 都不會(huì)產(chǎn)生光電效應(yīng)現(xiàn)象 1 下表為能使表中的金屬發(fā)射光電子的最大波長(zhǎng) 當(dāng)用波長(zhǎng)為300nm的色光照射表中的金屬時(shí) 不能從金屬表面逸出光電子的是 D A 銫 B 鉀 C 鋅 D 鉑 解析 c 可見(jiàn)光的波長(zhǎng)與頻率成反比 使金屬發(fā)生光電效應(yīng)的極限頻率是入射光的最小頻率 對(duì)應(yīng)最大波長(zhǎng) 所以當(dāng)用300nm的色光照射表中金屬的金屬時(shí)不能發(fā)生光電效應(yīng)的是銀和鉑 所以答案D正確 題型2 光電效應(yīng)規(guī)律 例題 雙選 某金屬用黃光照射有光電子逸出 改用強(qiáng) 度相同的綠光照射 則 AD A 逸出光電子的最大初動(dòng)能增加B 逸出光電子最大初動(dòng)能減小C 單位時(shí)間內(nèi)逸出光電子數(shù)目增加D 單位時(shí)間內(nèi)逸出的光電子數(shù)目減少解析 綠光的頻率大于黃光的頻率 逸出的光電子最大初動(dòng)能必增加 A正確 B錯(cuò) 在強(qiáng)度不變時(shí) 增加頻率 單位時(shí)間內(nèi)照射的光子數(shù)將減少 打出的電子數(shù)也將減少 C錯(cuò) D正確 規(guī)律總結(jié) 當(dāng)入射光的強(qiáng)度不變 頻率增大 單位時(shí)間內(nèi)逸出的光電子數(shù)將減少 亦即光電流將變小 其原因是 光的強(qiáng)度E nh 式中n是單位時(shí)間內(nèi)入射光的光子數(shù) 當(dāng)入射光的強(qiáng)度不變 頻率增大時(shí)必然有單位時(shí)間內(nèi)入射光的光子數(shù)減少 從而從金屬中逸出的光電子數(shù)目減少 2 鈉在紫光照射下 產(chǎn)生光電效應(yīng)并形成光電流 若減小 A 紫光的強(qiáng)度 則隨之減小的物理量是 A 光電流強(qiáng)度B 光電子的最大初動(dòng)能C 紫光光子的能量D 鈉的極限頻率 題型3 愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程 例題 當(dāng)具有5 0eV能量的光子照射到某金屬表面后 從金屬表面逸出的電子具有最大的初動(dòng)能是1 5eV 為了使這種 B 金屬產(chǎn)生光電效應(yīng) 入射光的最低能量為 A 1 5eVB 3 5eVC 5 0eVD 6 5eV 3 雙選 在做光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中 某金屬被光照射發(fā)生了光電效應(yīng) 實(shí)驗(yàn)測(cè)出了光電子的最大初動(dòng)能Ek與入射光的頻率 AD 的關(guān)系如圖2 2 2所示 由實(shí)驗(yàn)圖像可求出 圖2 2 2 A 該金屬的逸出功C 單位時(shí)間內(nèi)逸出的光電子數(shù) B 光電流強(qiáng)度D 普朗克常量 題型4 光電效應(yīng)規(guī)律的應(yīng)用 例題 雙選 光電效應(yīng)現(xiàn)象可以用于以下哪些應(yīng)用 A 太陽(yáng)能電池 B 電磁爐 AC C 自動(dòng)化控制 D 回旋加速器 解析 太陽(yáng)能電池是把光能轉(zhuǎn)變成電能的裝置 利用的是光電效應(yīng)現(xiàn)象 A正確 電磁爐是電磁感應(yīng)現(xiàn)象 B錯(cuò) 利用光電效應(yīng)現(xiàn)象可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)開(kāi)關(guān) 用于自動(dòng)化控制 C正確 回旋加速器是洛倫茲力的應(yīng)用 D錯(cuò) 4 雙選 如圖2 2 3所示的是工業(yè)生產(chǎn)中大部分光控制設(shè)備用到的光控繼電器示意圖 它由電源 光電管 放大器 電磁繼電器等幾部分組成 以下說(shuō)法正確的是 圖2 2 3 A 電源的a端是正極B 電源的a端是負(fù)極 C 有光照射 銜鐵被M吸住D 無(wú)光照射 銜鐵被M吸住 解析 從圖中可以看出光電管的K是陰極 由極限頻率小的金屬制成 只要有光照射 就應(yīng)該逸出光電子 為使逸出的光電子能到達(dá)陽(yáng)極A 必須在AK之間加上加速電壓 所以電源的a端是正極 A正確 B錯(cuò) 有光照射時(shí) K極發(fā)射光電子 電路中產(chǎn)生電流 經(jīng)放大器放大后的電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)使鐵芯M被磁化 將銜鐵N吸住 無(wú)光照射光電管時(shí) 電路中無(wú)電流 N自動(dòng)離開(kāi)M C正確 D錯(cuò) 答案 AC 同學(xué)們 來(lái)學(xué)校和回家的路上要注意安全 同學(xué)們 來(lái)學(xué)校和回家的路上要注意安全