2017_2018学年高中物理第二章波粒二象性第二节光子教学案粤教版
高中物理第二章波粒二象性2.2光子课时训练粤教版选修
光子基础夯实1.光电效应的四条规律中, 经典的电磁理论能解说的有()A.入射光的频次一定大于被照耀的金属的极限频次才能产生光电效应B.光电子的最大初动能与入射光强度没关, 只随入射光频次的增大而增添C.入射光照到金属上时, 光电子的发出几乎是刹时的D.当入射光频次大于金属的极限频次时, 光电流强度与入射光强度成正比答案 D分析光电效应现象与经典的电磁学理论的矛盾是不可以解说极限频次的存在, 不可以解说最大初动能与入射光的频次相关, 不可以解说光电子的发射几乎不需要时间, 明显答案为 D.2 用能量为5.0 eV 的光子照耀某金属的表面, 金属发射光电子的最大初动能为1.5 eV, 则该.金属的逸出功为()A.1.5 eVB.3.5 eVC.5.0 eVD.6.5 eV答案 B3.某金属在一束绿光的照耀下发生光电效应,则()A. 若增添绿光的照耀强度, 则单位时间内逸出的光电子数量不变B. 若增添绿光的照耀强度, 则逸出的光电子最大初动能增添C.若改用紫光照耀, 则逸出的光电子最大初动能增添D.若改用紫光照耀, 则单位时间内逸出的光电子数量增添答案 C分析光电流和光电子的最大初动能与入射光的强度没关,A 、B 错 ; 改用紫光照耀 , 入射光频次增大 , 光电子的最大初动能增添,C 对 ; 至于用紫光照耀时单位时间内逸出的光电子数量能否变化 , 要看光的强度如何改变,D 错.4.如图 , 光电管的工作电路, 要使电路中形成较强的光电流, 须在 A、K 两电极间加向来流电压,则()A.电源正极应接在B.电源正极应接在C.电源正极应接在D.电源正极应接在P点,光电子从K极发出P点,光电子从A极发出Q点,光电子从K极发出Q点,光电子从A极发出答案 A分析第一这个电压应当是加快电压, P应当是电源正极, 明显 K是金属电极 , 亦即是阴极 , 用来产生光电子 , 在光的照耀下, 光电子从K 极逸出 .A 正确 ,B 、C、 D 错误.5.利用光电管研究光电效应的实验电路如下图, 用频次为ν0的可见光照耀阴极K, 电流表中有电流经过 , 则 ()( 导学号 51160137)A. 用紫外光照耀K, 电流表中不必定有电流经过B. 用红外光照耀K, 电流表中必定无电流经过C.用频次为ν0的可见光照耀K, 当滑动变阻器的滑片移到A端,电流表中必定无电流经过D.用频次为ν0的可见光照耀K, 当滑动变阻器的滑片向 B 端滑动时,电流表示数可能不变答案 D分析选项若本来电流已饱和, 则滑片向B端挪动电流表示数将不变.6. ( 多项选择 ) 铯的极限频次为 4. 5×1014Hz, 以下光中可使其发生光电效应的是()A. 真空中波长为0.9μ m的红外线B. 真空中波长为0.7μ m的红光C.真空中波长为0.45μ m的紫光D.真空中波长为0.3μ m的紫外线答案 CD分析依据 c=λν,能够计算进出射光的波长为0. 66μm,由此可知能发生光电效应现象的是C、D,故 C、D正确.7.用某种频次的光照耀锌板, 使其发射出光电子. 为了增大光电子的最大初动能, 以下举措可行的是 ()( 导学号 51160138)A.增大入射光的强度B.增添入射光的照耀时间C.换用频次更高的入射光照耀锌板D.换用波长更长的入射光照耀锌板答案 C分析依据爱因斯坦光电效应方程kν可知 , k与照耀光的频次成线性关系, 只有选项 CE =h -W E可行 .能力提高8 过去我们认识的光电效应是单光子光电效应, 即一个电子在极短时间内只好汲取到一个光.子而从金属表面逸出. 强激光的出现丰富了人们关于光电效应的认识, 用强激光照耀金属, 由于其光子密度极大, 一个电子在极短时间内汲取多个光子成为可能, 进而形成多光子光电效应, 这已被实考证明. 光电效应实验装置表示如下图. 用频次为ν的一般光源照耀阴极K,没有发生光电效应. 换用相同频次ν 的强激光照耀阴极K, 则发生了光电效应;此时,若加上反向电压 U,马上阴极K接电源正极,阳极A接电源负极,在KA之间就形成了使光电子减速的电场.渐渐增大, 光电流会渐渐减小 ; 当光电流恰巧减小到零时 , 所加反向电压U可能是以下U的( 此中W为逸出功 , h为普朗克常量 , e为电子电荷量 )()( 导学号 51160139)A.U= -B. U=-C.U=2hν-WD. U=-答案 B分析依据题目信息可知 , 一般光源照耀时 , 电子不可以汲取一个光子而成为自由电子, 但激光照耀时 , 电子则能够汲取多个光子而成为自由电子 , 设电子汲取了 n 个光子,即ν , 当k光电子在反向电压的作用下使光电流减小到0 时 , 有 E k =eU , 联立可得 U=, n 只好取整数, n ≥2,B 项正确 .9. ( 多项选择 ) 已知能使某金属产生光电效应的极限频次为ν 0, 则 ()A. 当用频次为 2ν 0 的单色光照耀该金属时 , 必定能产生光电子B. 当用频次为 2ν 0 的单色光照耀该金属时 , 所产生的光电子的最大初动能为h ν0C.当照耀光的频次 ν 大于 ν 0 时 , 若 ν 增大 , 则逸出功增大D.当照耀光的频次 ν 大于 ν 0 时 , 若 ν 增大一倍 , 则光电子的最大初动能也增大一倍答案 AB分析当入射光的频次大于等于金属的极限频次时 , 就会发生光电效应 ,A 选项正确 ; 因为金属 资料必定 , 极限频次必定 , 逸出功 逸ν 0 必定 , ν 0 为极限频次 , ν 增大 , 逸出功不变 ,C 选项错误 . 由爱因斯坦光电效应方程 W =h 时 , E =h ν-W =2h ν -h ν =h νE =h ν -W , 得 ν =2ν , 当 ν增大一倍 , ν 4ν 0 时 , km ν km 逸 0 km 逸 0 00逸4 ν 0-h ν 03 ν 0,因此 B选项正确,D选项错误 .=E =h -W = h = h10. ( 多项选择 ) 有 a 、b 、c 三束单色光 , 其波长关系为λ a >λ b >λ c . 用 b 光束照耀某种金属时 , 恰能发生光电效应 . 若分别用 a 光束和 c 光束照耀该金属 , 则能够判定 () (导学号51160140)A. a 光束照耀时 , 不可以发生光电效应B. c 光束照耀时 , 必定能发生光电效应C.a 光束照耀时 , 开释光电子最多D.c 光束照耀时 , 开释光电子的最大初动能最小答案 AB分析 c=λ ν , λ a >λ b >λ c , ν a <ν b <νc 用 b 光束照耀金属 , 该频次等于极限频次 , 恰巧发生光电效应 . 因为光束 a 的频次小于该极限频次 , 不可以发生光电效应 ,A 选项正确 ; 光束 c 的频次大于该极限频次 , 能发生光电效应 ,B 选项正确 ; 光电子数量由光强来决定, 不知三束光的光强 ,没法确立开释出的光电子数 ,C 选项错误 ; 由光电效应方程km ν -W逸,c频次最大 , 金属的逸E =h出功必定 , 则 c 光照耀时 , 开释出的光电子动能最大 ,D 选项错误 .11 用能量为 E 的光子照耀金属表面 , 产生的光电子垂直射入磁感觉强度为B 的匀强磁场中做.匀速圆周运动 , 最大部分径为 R , 求金属表面光电子的逸出功 . ( 已知电子质量为 m , 电荷量为 q )( 导学号 51160141)答案 E-分析由光电子做匀速圆周运动知R= , 则 v max = , 光电子最大动能 E k = m =, 由爱因斯坦光电效应方程知 , 逸出功 W 0=E-E k =E-.。
高中物理第二章波粒二象性2.2光子教案粤教版选修3_520170905223
2.2 光子课堂互动三点剖析一、能量量子说和光子说 1.能量量子说1900年，法国的物理学家普朗克提出.其内容是物体的热辐射所发出的电磁波是通过内部的带电谐振子向外辐射的，谐振子的能量是不连续的，是h ν的整数倍，h ν为一个能量子，其中ν是谐振子的振动频率，h 是一个常量，称为普朗克常量，h=6.63×10-34J·s. 2.光子说爱因斯坦提出.其内容是：在空间传播的光是不连续的，是一份一份地向外传播，每一份叫做一个光子.一个光子的能量为E=h ν，其中h 是普朗克常量，ν是光的频率. 二、用光子假说解释光电效应1.金属中的自由电子吸收了光子的能量后，其动能大到足以克服金属离子的引力而逃逸出金属表面，成为光电子，对一定的金属来说，逸出功是一定的，照射光的频率越大，光子能量越大，从金属中逸出的电子的初动能就越大，如果入射光的频率较低，它的能量小于金属的逸出功，就不能产生光电效应，这就是存在极限频率的原因。
2.光电效应规律中“光电流的强度”指的是光电流的饱和值，（对应从阴极发出的电子，全部被拉向阳极的状态）因为光电流未达到饱和值之前，其大小不仅与入射光的强度有关，还与光电管两极的电压有关，只有在光电流达到饱和值以后才和入射光的强度成正比.3.光电效应方程表达式为E k =h ν-W 0. 其中，E k =21m e ν2为光电子的初动能，W 0为逸出功. 光电效应方程表明，光电子初动能与入射光的频率ν成线性关系，与光强无关.只有当h ν>W 0时，才有光电子逸出,ν0=hW 0就是光电效应的截止频率. 各个击破【例1】 光子说是___________为解释光电效应而提出的，按照光子说，光子的能量是由光的___________决定的，光的强度是在垂直于光的传播方向上单位时间内通过单位面积的___________.解析：光子说是爱因斯坦提出来的，光子说认为光子的能量是由光的频率决定的，即E=h ν.光强度是指垂直于光的传播方向上单位时间内通过单位面积的能量. 答案：爱因斯坦 频率 能量 类题演练1波长为0.50 μm 的光的能量是多少？解析：由E=h ν知，光子的能量为E=h ν=hc λ=6.63×10-34×681050.0103-⨯⨯J=6.8×10-20J. 答案：6.8×10-20J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=3.0×108m/s ）( )A.2种B.3种C.4种D.5种解析：本题考查发生光电效应的条件，光子的能量及光波长、波速与频率的关系. 当单色光的频率大于金属的极限频率时便能产生光电效应，即照射光子的能量大于金属的逸出功.由E=h ν及c=λν得E=hc λ，E=6.6×10-34×78104103-⨯⨯J=4.97×10-19 J 照射光光子的能量大于铯、钙的逸出功，能产生光电效应的材料有2种，故A 项正确. 答案：A 类题演练2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动能为1.0 eV,入射光的波长应为_____________m.解析：本题考查光电效应方程、光子的能量E=h ν的关系.由爱因斯坦光电效应方程221m mv =h ν-W 得h ν=221m mv +W=1.9 eV+1.0 eV=2.9 eV 又E=h ν,c=λν， ∴λ=19834106.19.21031063.6--⨯⨯⨯⨯⨯=E hc m=4.3×10-7m. 答案：4.3×10-7。
高中物理 第二章 波粒二象性 第二节 光子同步备课课件 粤教版选修3-5.pptx
(2)氢原子中电子的能量只可能取值－13.6 eV、－3.40 eV、－1.51 eV等， 这是连续还是分立取值？ 答案 分立取值，即氢原子的能量是量子化的.
6 答案
知识梳理 1.假说内容：物体热辐射所发出的电磁波的能量是 不连续的， 只 能 是 hν 的整数倍. 2.能量量子： hν 称为一个能量量子，其中ν是辐射频率，h是一个常量， 称为普朗克常量，h＝6.63×10－34 J·s. 3.假说的意义：能量量子假说能够非常合理地解释某些电磁波的 辐射 和、 吸收 的实验现象. 4.量子化现象：在微观世界里，物理量的取值很多时候是不连续的，只 能取一些分立值的现象.
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例1 氦氖激光器发射波长为6.328×10－7 m的单色光，试计算这种光的 一个光子的能量为多少？若该激光器的发光功率为18 mW，则每秒钟发 射多少个光子？(h＝6.63×10－34 J·s)
答案 3.14×10－19 J 5.73×1016个
解析 根据爱因斯坦光子学说，光子能量ε＝hν， 而λν＝c， 所以 ε＝hλc＝6.63×6.31208－×34×103－×7 108 J＝3.14×10－19 J 因为发光功率已知，所以1 s内发射的光子数为 n＝Pε·t＝138.1×4×101－03×－191个＝5.73×1016 个.
图1 答案 1.7 eV 1.7 V
9 答案
(2)光电管阴极的逸出功是多少？
答案
W0＝hν－
1 2
mv
max2＝2.75
eV－1.7
eV＝1.05
eV
(3)当滑动触头向a端滑动时，光电流变大还是变小？
答案 变大
(4)当入射光的频率增大时，光电子最大初动能如何变化？遏止电压呢？
【教育资料】2017-2018学年高中创新设计物理粤教版选修3-5学案：第二章 波粒二象性 章末整合提升学习精品
章末整合提升一、量子论与光子说量子论：德国物理学家普朗克提出．电磁波的发射和吸收是不连续的，是一份一份的，每一份电磁波的能量E＝hν.光子说：爱因斯坦提出．空间传播的光也是不连续的，是一份一份的，每一份称为一个光子，光子具有的能量与光的频率成正比，即ε＝hν其中h为普朗克常量，h＝6.63×10－34 J·s.【例1】(多选)下列对光子的认识，正确的是()A．“光子说”中的光子就是我们平时所说的“微粒”B．“光子说”中的光子就是光电效应的光电子C．在空间传播的光是不连续的，而是一份一份的，每一份叫做一个光量子，简称光子D．光子的能量跟光的频率成正比答案CD解析根据光子说，在空间传播的光是不连续的，而是一份一份的，每一份叫做一个光量子，简称光子．我们平时所说的微粒指宏观世界的微小颗粒．光电效应中，金属内的电子吸收光子后克服原子核的库仑引力等束缚，逸出金属表面，成为光电子，故A、B选项错误，C选项正确；由ε＝hν知，光子能量ε与其频率ν成正比，故D选项正确．【例2】20世纪20年代，剑桥大学学生泰勒做了一个实验：在一个密闭的箱子里放上小灯泡，烟熏黑的玻璃、狭缝、针尖、照相底板，整个装置如图1所示．小灯泡发出的光通过熏黑的玻璃后变得十分微弱，经过三个月的曝光，在底片上针尖影子周围才出现非常清晰的衍射条纹．泰勒对这照片的平均黑度进行测量，得出每秒到达底片的能量是5×10－13 J(h＝6.63×10－34 J·s)．图1(1)假如起作用的光波波长约为500 nm，计算从一个光子到下一光子到达底片所相隔的平均时间及光束中两邻近光子之间的平均距离；(2)如果当时实验用的箱子长为1.2 m，根据(1)的计算结果，能否找到支持光是概率波的证据？答案 (1)8.0×10－7 s 240 m (2)见解析解析 (1)对于λ＝500 nm 的光子能量为：ε＝hν＝h c λ＝6.63×10－34×3.0×108500×10－9J ＝4.0×10－19 J ，因此每秒到达底片的光子数为：n ＝E ′ε＝5×10－134×10－19个＝1.25×106个， 如果光子是依次到达底片的，则光束中相邻两光子到达底片的时间间隔是：Δt ＝1n s ＝11.25×106 s ＝8.0×10－7 s. 两相邻光子间平均距离为：x ＝c Δt ＝3.0×108×8.0×10－7 m ＝240 m.(2)由(1)的计算结果可知，两光子间距有240 m ，而箱子长只有1.2 m ，所以在箱子里一般不可能有两个光子同时在运动．这样就排除了光的衍射行为是光子相互作用的可能性．因此，衍射条纹的出现是许多光子各自独立行为积累的结果，衍射条纹的亮区是光子到达可能性较大的区域，而暗区是光子到达可能性较小的区域．这个实验支持了光波是概率波的观点．二、光电效应的规律和光电效应方程1．光电效应规律(1)任何一种金属都对应一个极限频率，入射光的频率低于极限频率不会产生光电效应．(2)光电子的最大初动能与入射光的强度无关，只随着入射光频率的增大而增大．(3)当入射光频率大于极限频率时，保持频率不变，光电流的强度与入射光的强度成正比．(4)入射光照到金属上时，光电子的发射几乎是瞬时的，一般不超过10－9 s.2．爱因斯坦光电效应方程E k ＝hν－W 0.W 0表示金属的逸出功，ν0表示金属的极限频率，则W 0＝hν0.【例3】 用波长为2.0×10－7 m 的紫外线照射钨的表面，释放出来的光电子中最大的动能是4.7×10－19 J ．由此可知，钨的极限频率是(普朗克常量h ＝6.63×10－34 J·s ，光速c ＝3.0×108 m/s ，结果取两位有效数字)( )A ．5.5×1014 HzB ．7.9×1014 HzC ．9.8×1014 HzD ．1.2×1015 Hz 答案 B解析 由爱因斯坦光电效应方程得h c λ＝E k ＋W 0，而金属的逸出功W 0＝hν0，由以上两式得，钨的极限频率为：ν0＝c λ－E k h ≈7.9×1014 Hz ，B 项正确．三、用图象表示光电效应的规律1．E k －ν图象根据爱因斯坦光电效应方程E k ＝hν－W 0，光电子的最大初动能E k 是入射光频率ν的一次函数，图象如图2所示．其横轴截距为金属的极限频率ν0，纵轴截距是金属的逸出功的负值，斜率为普朗克常量h .图22．I －U 图象光电流强度I 随光电管两极间电压U 的变化图象如图3所示，图中I m 为饱和光电流，U 0为遏止电压．利用12m e v 2max ＝eU 0可得光电子的最大初动能．图3【例4】 (1)研究光电效应的电路如图4所示．用频率相同、强度不同的光分别照射密封真空管的钠极板(阴极K)，钠极板发射出的光电子被阳极A 吸收，在电路中形成光电流．下列光电流I 与A 、K 之间的电压U AK 的关系图象中，正确的是( )图4(2)钠金属中的电子吸收光子的能量，从金属表面逸出，这就是光电子．光电子从金属表面逸出的过程中，其动量的大小________(选填“增大”、“减小”或“不变”)，原因是_________________________________________________________________. 答案(1)C(2)减小光电子受到金属表面层中力的阻碍作用解析(1)同一金属的逸出功一定，对于同一频率的光，由eU0＝12m v m2＝hν－W知，遏止电压相等，遏止电压与光的强度无关；光越强，光电流越大，所以C项正确．四、光的波粒二象性、物质波1．光的干涉、衍射、光的偏振说明光具有波动性，光电效应、康普顿效应则证明光具有粒子性，因此，光具有波粒二象性，对于光子这样的微观粒子只有从波粒二象性出发，才能统一说明光的各种行为．2．电子的衍射实验，说明了一些物质微粒也像光子一样具有波粒二象性．3．任何一个运动着的物体，小到电子、质子、大到行星、太阳，都有一种波和它对应，波长(物质波的波长)λ＝hp.物质波和光波一样，也属于概率波，概率波的实质是指粒子在空间分布的概率是符合波动规律的．【例5】(多选)现代物理学认为，光和实物粒子都具有波粒二象性，下列事实中突出体现波动性的是()A．一定频率的光照射到锌板上，光的强度越大，单位时间内锌板上发射的光电子就越多B．肥皂液是无色的，吹出的肥皂泡却是彩色的C．质量为10－3 kg、速度为10－2 m/s的小球，其德布罗意波长约为10－23 m，不过我们能清晰地观测到小球运动的轨迹D．人们常利用热中子研究晶体的结构，因为热中子的德布罗意波长与晶体中原子间距大致相同答案BD解析光子照到锌板上，发生光电效应，说明光有粒子性，A不正确；白光在肥皂泡上发生薄膜干涉时，会出现彩色条纹，光的干涉现象说明了光有波动性，B 正确；由于实物的波长很小，波动性不明显，表现为粒子性，C不正确；用热中子研究晶体结构，其实是通过中子的衍射来“观察”晶体的，是利用中子的波动性，D正确．故选B、D.。
2017_2018学年高中物理第二章波粒二象性2.5德布罗意波教学案粤教版
第五节 德布罗意波[目标定位] 1.了解德布罗意假说的内容，知道德布罗意波的波长和粒子动量的关系.2.知道粒子和光一样具有波粒二象性，了解电子波动性的实验验证.3.初步了解不确定性关系的内容，感受数学工具在物理学发展过程中的作用．一、德布罗意波假说1．任何一个实物粒子都和一个波相对应，这种波后来被称为物质波，也称为德布罗意波． 2．物质波的波长、频率关系式：λ＝h p二、电子衍射1．美国工程师戴维孙做了电子束在晶体表面上散射的实验，观察到了和X 射线衍射类似的电子衍射现象，首次证实了电子的波动性．2．汤姆生做电子束穿过多晶薄膜的衍射实验，也证实了电子的波动性． 三、电子云1．定义：用点的多少表示电子出现的概率分布图．2．电子的分布：某一空间范围内电子出现概率大的地方点多，电子出现概率小的地方点少．电子云反映了原子核外电子位置的不确定性，说明电子对应的波也是一种概率波． 四、不确定性关系1．定义：在经典物理学中，一个质点的位置和动量是可以同时测定的，在微观物理学中，要同时测出微观粒子的位置和动量是不太可能的，这种关系叫不确定性关系．2．表达式：Δx Δp ≥h4π.其中以Δx 表示粒子位置的不确定性，以Δp 表示粒子在x 方向上的动量的不确定性，h 是普朗克常量．预习完成后，请把你疑惑的问题记录在下面的表格中问题1 问题2 问题3一、对物质波的理解1．任何物体，小到电子、质子，大到行星、太阳都存在波动性，我们之所以观察不到宏观物体的波动性，是因为宏观物体对应的波长太小的缘故．2．物质波波长的计算公式为λ＝hp ，频率公式为ν＝εh.3．德布罗意假说是光子的波粒二象性的一种推广，包括了所有的物质粒子，即光子与实物粒子都具有粒子性，又都具有波动性，与光子对应的波是电磁波，与实物粒子对应的波是物质波．4．德布罗意波是一种概率波，粒子在空间各处出现的概率是符合波动规律的，不要以宏观概念中的波来理解德布罗意波．【例1】 (多选)下列关于德布罗意波的认识，正确的解释是( ) A ．任何一个实物粒子都和一个波相对应 B ．X 光的衍射证实了物质波的假设是正确的 C ．电子的衍射证实了物质波的假设是正确的D ．宏观物体运动时，看不到它的衍射或干涉现象，所以宏观物体不具有波动性 答案 AC解析 宏观物体由于动量太大，德布罗意波长太小，所以看不到它的干涉、衍射现象，但仍具有波动性，D 项错；X 光是波长极短的电磁波，是光子，它的衍射不能证实物质波的存在，B 项错；只有A 、C 项正确．【例2】 已知光速为c ，普朗克常量为h ，则频率为ν的光子的动量为____________．用该频率的光垂直照射平面镜，光被镜面全部垂直反射回去，则光子在反射前后动量改变量的大小为____________． 答案hνc 2hνc解析 因为光速c ＝λν， 则λ＝c ν，所以光子的动量p ＝h λ＝hνc，由于动量是矢量，因此若以射向平面镜时光子的动量方向为正方向， 即p 1＝hνc， 反射后p 2＝－hνc， 动量的变化量Δp ＝p 2－p 1＝－hνc －hνc ＝－2hνc， 则光子在反射前后动量改变量的大小为2hνc. 二、对不确定性关系的理解1．单缝衍射现象中，粒子在挡板左侧的位置是完全不确定的，即通过挡板前粒子的位置具有不确定性．2．单缝衍射现象中，粒子通过狭缝后，在垂直原来运动方向的动量是不确定的，即通过挡板后粒子的动量具有不确定性．3．微观粒子运动的位置不确定量Δx 和动量的不确定量Δp 的关系式为Δx Δp ≥h4π，其中h 是普朗克常量，这个关系式叫不确定性关系．4．不确定性关系告诉我们，如果要更准确地确定粒子的位置(即Δx 更小)，那么动量的测量一定会更不准确(即Δp 更大)，也就是说，不可能同时准确地知道粒子的位置和动量，也不可能用“轨迹”来描述粒子的运动．【例3】 在单缝衍射实验中，若单缝宽度是1.0×10－9m ，那么光子经过单缝发生衍射，动量不确定量是多少？ 答案 Δp ≥5.3×10－26kg·m/s解析 由题意可知光子位置的不确定量 Δx ＝1.0×10－9m ，解答本题需利用不确定性关系．单缝宽度是光子经过狭缝的位置不确定量， 即Δx ＝1.0×10－9 m ，由Δx Δp ≥h4π有：1.0×10－9m·Δp ≥6.63×10－34J·s4π.得Δp ≥5.3×10－26kg·m/s.针对训练 一颗质量为10 g 的子弹，具有200 m/s 的速率，若其动量的不确定范围为其动量的0.01%(这在宏观范围是十分精确的)，则该子弹位置的不确定量范围为多大？ 答案 Δx ≥2.6×10－31m解析 子弹的动量p ＝mv ＝0.01×200 kg·m/s＝2 kg·m/s， 动量的不确定范围Δp x ＝0.01 %×p ＝2×10－4kg·m/s； 由不确定关系Δx Δp x ≥h4π，得子弹位置的不确定范围Δx ≥h4πΔp x ＝ 6.63×10－344×3.14×2×10－4 m≈2.6×10－31m.对物质波的理解1．一颗质量为10 g 的子弹，以200 m/s 的速度运动着，则由德布罗意理论计算，要使这颗子弹发生明显的衍射现象，那么障碍物的尺寸为( ) A ．3.0×10－10m B ．1.8×10－11mC ．3.0×10－34mD ．无法确定答案 C解析 λ＝h p ＝h mv ＝ 6.63×10－3410×10－3×200m≈3.32×10－34m ，故能发生明显衍射的障碍物尺寸应为选项C. 2．下列说法中正确的是( ) A ．物质波属于机械波B ．只有像电子、质子、中子这样的微观粒子才具有波动性C ．德布罗意认为任何一个运动的物体，小到电子、质子、中子，大到行星、太阳都有一种波与之相对应，这种波叫物质波D ．宏观物体运动时，看不到它的衍射和干涉现象，所以宏观物体运动时不具有波动性 答案 C解析 任何一个运动的物体都具有波动性，但因为宏观物体的德布罗意波波长很短，所以很难看到它的衍射和干涉现象，所以C 项对，B 、D 项错；物质波不同于宏观意义上的波，故A 项错．3．已知钙和钾的截止频率分别为7.73×1014Hz 和5.44×1014Hz ，在某种单色光的照射下两种金属均发生光电效应，比较它们表面逸出的具有最大初动能的光电子，钙逸出的光电子具有较大的( ) A ．波长 B ．频率 C ．能量 D ．动量答案 A解析 两种金属的截止频率不同，则它们的逸出功也不同，由W 0＝hν0可知截止频率大的，逸出功也大．由E k ＝hν－W 可知，用同样的单色光照射，钙逸出的光电子的最大初动能较小，由p ＝2mE k 知，其动量也较小，根据物质波p ＝h λ知，其波长较长．对不确定性关系的理解4．(多选)根据不确定性关系Δx Δp ≥h4π，判断下列说法正确的是( )A ．采取办法提高测量Δx 精度时，Δp 的精度下降B ．采取办法提高测量Δx 精度时，Δp 的精度上升C ．Δx 与Δp 测量精度与测量仪器及测量方法是否完备有关D ．Δx 与Δp 测量精度与测量仪器及测量方法是否完备无关 答案 AD解析 不确定关系表明，无论采用什么方法试图确定坐标和相应动量中的一个，必然引起另一个较大的不确定性，这样的结果与测量仪器及测量方法是否完备无关，无论怎样改善测量仪器和测量方法，都不可能逾越不确定关系所给出的限度．故A 、D 正确．(时间：60分钟)题组一 对物质波的理解1．(多选)关于物质波，以下说法正确的是( ) A ．任何运动物体都具有波动性 B ．湖面上形成的水波就是物质波 C ．通常情况下，质子比电子的波长长 D ．核外电子绕核运动时，并没有确定的轨道 答案 AD解析 任何运动物体都具有波动性，选项A 正确；湖面上形成的水波是机械波而不是物质波，选项B 错误；电子的动量比质子的动量往往要小一些，由λ＝hp知，电子的德布罗意波波长要长，选项C 错误；由于电子的波动性，核外电子绕核运动不可能有确定的轨道，选项D 正确．2．在历史上，最早证明了德布罗意波存在的实验是( ) A ．弱光衍射实验B ．电子束在晶体上的衍射实验C ．弱光干涉实验D ．以上都不正确 答案 B3．下列关于物质波的说法中正确的是( )A ．实物粒子具有粒子性，在任何条件下都不可能表现出波动性B ．宏观物体不存在对应波的波长C ．电子在任何条件下都能表现出波动性D ．微观粒子在一定条件下能表现出波动性 答案 D4．下列说法中正确的是( ) A ．质量大的物体，其德布罗意波长短 B ．速度大的物体，其德布罗意波长短C ．动量大的物体，其德布罗意波长短D ．动能大的物体，其德布罗意波长短 答案 C解析 由物质波的波长λ＝hp，得其只与物体的动量有关，动量越大其波长越短． 5．一个电子被加速后，以极高的速度在空间运动，关于它的运动，下列说法中正确的是( ) A ．电子在空间做匀速直线运动 B ．电子上下左右颤动着前进 C ．电子运动轨迹是正弦曲线 D ．无法预言它的路径 答案 D解析 根据概率波的知识可知，某个电子在空间中运动的路径我们无法确定，只能根据统计规律确定大量电子的运动区域．故选项D 正确．6．关于物质的波粒二象性，下列说法中不正确的是( ) A ．不仅光子具有波粒二象性，一切运动的微粒也具有波粒二象性B ．运动的微观粒子与光子一样，当它们通过一个小孔时，都没有特定的运动轨道C ．波粒二象性中的波动性，是大量光子和高速运动的微观粒子的行为，这种波动性与机械波在本质上是相同的D ．波动性和粒子性，在宏观现象中是矛盾的、对立的，但在微观高速运动的现象中是统一的 答案 C解析 不能将微观粒子的波动性和粒子性看成宏观概念中的波和粒子，它们在本质上是不相同的．7．(多选)利用金属晶格(大小约10－10m)作为障碍物观察电子的衍射图样，方法是使电子通过电场加速后，让电子束照射到金属晶格上，从而得到电子的衍射图样．已知电子质量为m ，电荷量为e ，初速度为0，加速电压为U ，普朗克常量为h ，则下列说法中正确的是( ) A ．该实验说明了电子具有波动性 B ．实验中电子束的德布罗意波长为λ＝h2meUC ．加速电压U 越大，电子的衍射现象越明显D ．若用相同动能的质子替代电子，衍射现象将更加明显 答案 AB解析 得到电子的衍射图样，说明电子具有波动性，A 正确；由德布罗意波长公式λ＝h p而动量p ＝2mE k ＝2meU两式联立得λ＝h2meU，B 正确； 由公式λ＝h2meU可知，加速电压越大，电子的波长越小，衍射现象越不明显；用相同动能的质子替代电子，质子的波长小，其衍射现象不如电子的衍射现象明显．故C 、D 错误． 题组二 对不确定性关系的理解8．(多选)由不确定性关系可以得出的结论是( )A ．如果动量的不确定范围越小，则与它对应位置坐标的不确定范围也越小B ．如果位置坐标的不确定范围越小，则动量的不确定范围就越大C ．动量和位置坐标的不确定范围之间的关系不是反比例函数D ．动量和位置坐标的不确定范围之间有唯一的确定关系 答案 BC9．(多选)关于不确定性关系Δx Δp ≥h4π有以下几种理解，其中正确的是( )A ．微观粒子的动量不可确定B ．微观粒子的位置坐标不可确定C ．微观粒子的动量和位置不可能同时确定D ．不确定性关系不仅适用于电子和光子等微观粒子，也适用于其他宏观粒子 答案 CD解析 本题主要考查对不确定性关系Δx Δp ≥h4π的理解，不确定性关系表示确定位置、动量的精度相互制约，此长彼消，当粒子的位置不确定性小时，粒子动量的不确定性大，反之亦然，故不能同时准确确定粒子的位置和动量．不确定性关系是自然界中的普遍规律，对微观世界的影响显著，对宏观世界的影响可忽略．故C 、D 正确．10．经150 V 电压加速的电子束，沿同一方向射出，穿过铝箔后射到其后的屏上，则( ) A ．所有电子的运动轨迹均相同 B ．所有电子到达屏上的位置坐标均相同C ．电子到达屏上的位置坐标可用牛顿运动定律确定D ．电子到达屏上的位置受波动规律支配，无法用确定的坐标来描述它的位置 答案 D解析 电子被加速后其德布罗意波长 λ＝hp＝1×10－10m ，穿过铝箔时发生衍射．11．已知h4π＝5.3×10－35J·s，试求下列情况中速度测定的不确定量，并根据计算结果，讨论在宏观和微观世界中进行测量的不同情况．(1)一个球的质量m＝1.0 kg，测定其位置的不确定量为10－6 m；(2)电子的质量m e＝9.1×10－31 kg，测定其位置的不确定量为10－10 m. 答案见解析解析(1)球的速度测定的不确定量Δv1≥h4πmΔx1＝5.3×10－351.0×10－6m/s＝5.3×10－29 m/s这个速度不确定量在宏观世界中微不足道，可认为球的速度是确定的，其运动遵从经典物理学理论．(2)原子中电子的速度测定的不确定量Δv2≥h4πm eΔx2＝5.3×10－359.1×10－31×10－10m/s≈5.8×105 m/s这个速度不确定量不可忽略，不能认为原子中的电子具有确定的速度，其运动不遵从经典物理学理论．。
高中物理 第2章 波粒二象性 第2节 光子课件 粤教版选修3-5
3．如图所示，当用一束紫外线照射在不带电的验电器 上的锌板时，将发生的现象是( )
A．验电器金箔带负电 B．有正离子从锌板上飞出来 C．有电子从锌板上飞出来 D．锌板吸收空气中的正离子 【答案】C 【解析】当紫外线照射到锌板上时，会发生光电效应， 从锌板上飞出电子，因而锌板带正电，验电器也带正电．
【解析】(1)当阴极发射的光电子全部到达阳极时，光电流 达到饱和.由电流可知每秒到达阳极的电子数，即阴极每秒发射 的光电子个数
n＝Iemt＝0.16.46××1100－－61×9 1 个＝4.0×1012 个 根据光电效应方程，光电子的最大初动能为
Ek＝hν－W0＝hcλ－hλc0 代入数据可得 Ek＝9.6×10－20 J.
至少__等__于____逸出功 W，即 ν≥Wh ，而不同金属 W 不同，因此 不同金属的___极__限__频__率___也不相同．
2．对遏止电压与入射光的频率有关，而与入射光的强度 无关的解释
遏止电压对应光电子的最大初动能，即：eU＝12mv2max，对 应爱因斯坦的光电效应方程可得：eU＝hν－W，可见，对某种 金属而言，遏止电压只由入射光的___频__率___决定，与__光__强__度__ 无关．
1．(2019年新余名校模拟)被誉为“中国天眼”的世界
最大单口径射电望远镜(简称FAST)在贵州省平塘县落成启用，
开始接收来自宇宙深处的电磁波．中国天眼的存在，使得深空
通讯能力延伸至太阳系外缘行星，对探索宇宙的起源和地外文
明具有重要意义．如果为天眼配备一部发射功率为百万瓦级
(106 W)的发射机，其发射的无线电波波长为126 cm.那么该发
四、对光电效应的解释
1．对极限频率的解释 物体内部的一个电子一般只吸收__一__个____光子的能量，如 果光子的能量__小__于____电子的逸出功，那么无论光的强度(光子 数目)有多大，照射时间多长，物体内部的电子都不能被激发出 来，因此光电效应的条件是光子的能量 ε＝hν 必须__大__于____或
高中物理第二章波粒二象性第二节光子粤教版选修3
3．光电效应方程． (1)表达式： hν＝12mv2max＋W0 或 hν＝Ekm＋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)光电效应的 Ekm-ν 图象． 对于某一种金属，逸出功 W0 一定，h 又是一常量， 由光电效应方程得 Ekm＝hν－W0，光电子的最大初动能 Ekm 与入射光的频率呈线性关系，如图所示．
①斜率大小表示普朗克常量； ②横轴截距在数值上等于金属的极限频率； ③纵轴截距的绝对值在数值上等于金属的逸出功，
(4)光电效应的 U0-ν 图象． 根据 eU0＝12mv2max和 hν＝12mv2max＋W0，可得：U0＝he
ν－We0，由此可知，遏止电压 U0 与入射光频率的图象是
一条直线，如图所示．
D．入射光的光强一定时，频率越高，单位时间内逸 出的光电子数就越多
解析：根据极限频率越大的金属材料逸出功越大，选 项 A 正确；能否发生光电效应与入射光的频率有关，与 照射的强度和时间无关，选项 B 错误；金属的逸出功与 金属本身的性质有关，
而与从金属表面逸出的光电子的最大初动能无关，选 项 C 错误；光子频率决定光电效应能否发生，在发生光 电效应的前提下光强的大小决定光电子的多少，选项 D 错误．故选 A.
子的能量为ε＝hν，h 是普朗克常量，ν 是光的频率．
判断正误
(1)微观粒子的能量只能是能量子的整数倍．(√) (2)光子的能量不是任意的，其大小与电磁波的频率 成正比．(√)
小试身手
1．下列宏观概念是“量子化”的是( )
A．物体的质量
B．木棒的长度
C．花生米的粒数
2017-2018学年高中创新设计物理粤教版选修3-5学案：第二章 波粒二象性 章末整合提升-文档资料
章末整合提升一、量子论与光子说量子论：德国物理学家普朗克提出．电磁波的发射和吸收是不连续的，是一份一份的，每一份电磁波的能量E＝hν.光子说：爱因斯坦提出．空间传播的光也是不连续的，是一份一份的，每一份称为一个光子，光子具有的能量与光的频率成正比，即ε＝hν其中h为普朗克常量，h＝6.63×10－34 J·s.【例1】(多选)下列对光子的认识，正确的是()A．“光子说”中的光子就是我们平时所说的“微粒”B．“光子说”中的光子就是光电效应的光电子C．在空间传播的光是不连续的，而是一份一份的，每一份叫做一个光量子，简称光子D．光子的能量跟光的频率成正比答案CD解析根据光子说，在空间传播的光是不连续的，而是一份一份的，每一份叫做一个光量子，简称光子．我们平时所说的微粒指宏观世界的微小颗粒．光电效应中，金属内的电子吸收光子后克服原子核的库仑引力等束缚，逸出金属表面，成为光电子，故A、B选项错误，C选项正确；由ε＝hν知，光子能量ε与其频率ν成正比，故D选项正确．【例2】20世纪20年代，剑桥大学学生泰勒做了一个实验：在一个密闭的箱子里放上小灯泡，烟熏黑的玻璃、狭缝、针尖、照相底板，整个装置如图1所示．小灯泡发出的光通过熏黑的玻璃后变得十分微弱，经过三个月的曝光，在底片上针尖影子周围才出现非常清晰的衍射条纹．泰勒对这照片的平均黑度进行测量，得出每秒到达底片的能量是5×10－13 J(h＝6.63×10－34 J·s)．图1(1)假如起作用的光波波长约为500 nm，计算从一个光子到下一光子到达底片所相隔的平均时间及光束中两邻近光子之间的平均距离；(2)如果当时实验用的箱子长为1.2 m，根据(1)的计算结果，能否找到支持光是概率波的证据？答案 (1)8.0×10－7 s 240 m (2)见解析解析 (1)对于λ＝500 nm 的光子能量为：ε＝hν＝h c λ＝6.63×10－34×3.0×108500×10－9J ＝4.0×10－19 J ，因此每秒到达底片的光子数为：n ＝E ′ε＝5×10－134×10－19个＝1.25×106个， 如果光子是依次到达底片的，则光束中相邻两光子到达底片的时间间隔是：Δt ＝1n s ＝11.25×106 s ＝8.0×10－7 s. 两相邻光子间平均距离为：x ＝c Δt ＝3.0×108×8.0×10－7 m ＝240 m.(2)由(1)的计算结果可知，两光子间距有240 m ，而箱子长只有1.2 m ，所以在箱子里一般不可能有两个光子同时在运动．这样就排除了光的衍射行为是光子相互作用的可能性．因此，衍射条纹的出现是许多光子各自独立行为积累的结果，衍射条纹的亮区是光子到达可能性较大的区域，而暗区是光子到达可能性较小的区域．这个实验支持了光波是概率波的观点．二、光电效应的规律和光电效应方程1．光电效应规律(1)任何一种金属都对应一个极限频率，入射光的频率低于极限频率不会产生光电效应．(2)光电子的最大初动能与入射光的强度无关，只随着入射光频率的增大而增大．(3)当入射光频率大于极限频率时，保持频率不变，光电流的强度与入射光的强度成正比．(4)入射光照到金属上时，光电子的发射几乎是瞬时的，一般不超过10－9 s.2．爱因斯坦光电效应方程E k ＝hν－W 0.W 0表示金属的逸出功，ν0表示金属的极限频率，则W 0＝hν0.【例3】 用波长为2.0×10－7 m 的紫外线照射钨的表面，释放出来的光电子中最大的动能是4.7×10－19 J ．由此可知，钨的极限频率是(普朗克常量h ＝6.63×10－34 J·s ，光速c ＝3.0×108 m/s ，结果取两位有效数字)( )A ．5.5×1014 HzB ．7.9×1014 HzC ．9.8×1014 HzD ．1.2×1015 Hz 答案 B解析 由爱因斯坦光电效应方程得h c λ＝E k ＋W 0，而金属的逸出功W 0＝hν0，由以上两式得，钨的极限频率为：ν0＝c λ－E k h ≈7.9×1014 Hz ，B 项正确．三、用图象表示光电效应的规律1．E k －ν图象根据爱因斯坦光电效应方程E k ＝hν－W 0，光电子的最大初动能E k 是入射光频率ν的一次函数，图象如图2所示．其横轴截距为金属的极限频率ν0，纵轴截距是金属的逸出功的负值，斜率为普朗克常量h .图22．I －U 图象光电流强度I 随光电管两极间电压U 的变化图象如图3所示，图中I m 为饱和光电流，U 0为遏止电压．利用12m e v 2max ＝eU 0可得光电子的最大初动能．图3【例4】 (1)研究光电效应的电路如图4所示．用频率相同、强度不同的光分别照射密封真空管的钠极板(阴极K)，钠极板发射出的光电子被阳极A 吸收，在电路中形成光电流．下列光电流I 与A 、K 之间的电压U AK 的关系图象中，正确的是( )图4(2)钠金属中的电子吸收光子的能量，从金属表面逸出，这就是光电子．光电子从金属表面逸出的过程中，其动量的大小________(选填“增大”、“减小”或“不变”)，原因是_________________________________________________________________. 答案(1)C(2)减小光电子受到金属表面层中力的阻碍作用解析(1)同一金属的逸出功一定，对于同一频率的光，由eU0＝12m v m2＝hν－W知，遏止电压相等，遏止电压与光的强度无关；光越强，光电流越大，所以C项正确．四、光的波粒二象性、物质波1．光的干涉、衍射、光的偏振说明光具有波动性，光电效应、康普顿效应则证明光具有粒子性，因此，光具有波粒二象性，对于光子这样的微观粒子只有从波粒二象性出发，才能统一说明光的各种行为．2．电子的衍射实验，说明了一些物质微粒也像光子一样具有波粒二象性．3．任何一个运动着的物体，小到电子、质子、大到行星、太阳，都有一种波和它对应，波长(物质波的波长)λ＝hp.物质波和光波一样，也属于概率波，概率波的实质是指粒子在空间分布的概率是符合波动规律的．【例5】(多选)现代物理学认为，光和实物粒子都具有波粒二象性，下列事实中突出体现波动性的是()A．一定频率的光照射到锌板上，光的强度越大，单位时间内锌板上发射的光电子就越多B．肥皂液是无色的，吹出的肥皂泡却是彩色的C．质量为10－3 kg、速度为10－2 m/s的小球，其德布罗意波长约为10－23 m，不过我们能清晰地观测到小球运动的轨迹D．人们常利用热中子研究晶体的结构，因为热中子的德布罗意波长与晶体中原子间距大致相同答案BD解析光子照到锌板上，发生光电效应，说明光有粒子性，A不正确；白光在肥皂泡上发生薄膜干涉时，会出现彩色条纹，光的干涉现象说明了光有波动性，B 正确；由于实物的波长很小，波动性不明显，表现为粒子性，C不正确；用热中子研究晶体结构，其实是通过中子的衍射来“观察”晶体的，是利用中子的波动性，D正确．故选B、D.。
高中物理第二章波粒二象性第二节光子导学案粤教选修
第二节 光子班级 姓名 学号 评价【自主学习】一、 学习目标1.知道普朗克能量量子化假说和爱因斯坦的光子说，会用光子说解释光电效应现象.2.知道光电效应方程、意义并能够简单应用．二、 重点难点1．普朗克的能量量子化假说2．爱因斯坦光电效应方程三、 问题导学1. 什么是能量量子化假说2. 什么是光子假说3. 什么的光电效应方程？方程中各个量所代表的物理意义？四、 自主学习（阅读课本P33-35页，《金版学案》P34-36知识点1、2、3）1．1900年，德国物理学家__________在研究__________的辐射问题时，首次提出能量量子假说：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是辐射频率，h ＝________________，称为普朗克常量．2．经典的电磁理论只能解释光是一种 ，它有干涉、衍射等波特有的现象，但它不能解释光电效应。
爱因斯坦对光电效应的解释是：光本身就是由一个一个不可分割的________组成的，每一个光的能量子被称为一个____________，这就是爱因斯坦的_________说。
3．爱因斯坦认为，在光电效应中，金属中的电子吸收一个频率为ν的光子获得的能量是_____，这些能量中的一部分用来克服金属的______ ，剩下的表现为逸出的光电子的_________，用公式表示为____________________，这就是著名的爱因斯坦光电效应方程。
五、 要点透析爱因斯坦光电效应方程（1）光子说：在空间传播的光不是连续的，而是一份一份的，每一份叫做一个光量子，简称光子，光子的能量E=hν。
（2）逸出功：电子从金属中逸出所需做功的最小值，叫做该金属的逸出功。
（3）光电效应方程：E k= hν-Wo。
E k为光电子的初动能，Wo为金属的逸出功。
问题二光电效应与光的电磁理论的矛盾按光的电磁理论，应有：(1)光越强，光电子的初动能越大，遏止电压与光的强弱有关．(2)不存在极限频率，任何频率的光都能产生光电效应．(3)在光很弱时，放出电子的时间应远大于10－9s.【预习自测】1．能量为ε＝hν的光子被电子所吸收，电子把这些能量的一部分用来克服金属表面对它的吸引，另一部分就是电子离开金属表面时的动能．如果克服吸引力做功最少为W0，电子离开金属表面时最大初始动能为E k，则根据能量守恒定律可知：E k＝__2．若有光电子逸出，则光电子的最大初始动能必须大于零，即E k＝hν－W0>0，亦即hν>________，ν>________＝ν0，而ν0＝________恰好是光电效应的极限频率．3．E k－ν曲线．如图所示是光电子最大初始动能E k随入射光频率ν的变化曲线．这里，横轴上的截距是__ __ ___；纵轴上的截距是_ ____；斜率为_ ______ ____．课后拓展案第二节光子【巩固拓展】课本作业P35练习1、2、31.关于光电效应的说法中，正确的有 ( )A．要使光电效应发生，入射光子的能量必须大于原子的电离能B．极限频率的存在，可以表明电子对光子的吸收是一对一的C．增大入射光子的能量，光电子的最大初动能必随着增大D．电子对光子的吸收不存在能量的积累过程2.某频率的单色光照射到一块金属板表面时，能发生光电效应，测得光电子的最大初动能为2电子伏。
2017_2018学年高中物理第二章波粒二象性章末盘点教学案粤教版选修3_5
第二章 波粒二象性对应学生用书页码P33波粒二象性错误!考点一 光电效应的规律和爱因斯坦光电效应方程另一方面是应用光电效应方程进行简单的计算，处理该类问题关键是掌握光电效应的规律，明确各概念之间的决定关系。
1．光电效应的规律(1)极限频率ν0是能使金属发生光电效应的最低频率，这也是判断能否发生光电效应的依据。
若ν≤ν0，无论多强的光照射时，都不能发生光电效应；(2)最大初动能E k ，与入射光的频率和金属的逸出功有关，与光强无关；(3)饱和光电流与光的强度有关，光强正比于单位时间内照射到金属表面单位面积上的光子数。
2．光电子的最大初动能光电子的最大初动能跟入射光的能量hν、金属逸出功W 0的关系为光电效应方程，表达式为12mv 2max ＝hν0－W 0，反映了光电效应现象中的能量转化和守恒定律。
[例1] (广东高考)(双选)在光电效应实验中，用频率为ν的光照射光电管阴极，发生了光电效应。
下列说法正确的是A ．增大入射光的强度，光电流增大B ．减小入射光的强度，光电效应现象消失C ．改用频率小于ν的光照射，一定不发生光电效应D ．改用频率大于ν的光照射，光电子的最大初动能变大[解析] 根据光电效应规律可知，增大入射光的强度，光电流增大，A 项正确；减小入射光的强度，光电流减小，光电效应现象并不消失，B项错误；改用小于ν的入射光照射，如果入射光的频率仍然大于光电管阴极材料的极限频率，仍能发生光电效应，C项错误；由爱因斯坦光电效应方程可知，增大入射光的频率，光电子的最大初动能增大，D项正确。
[答案] AD(1)光具有粒子性，因此，光具有波粒二象性，对于光子这样的微观粒子只有从波粒二象性出发，才能统一说明光的各种行为。
(2)在光的干涉现象中，若曝光时间不长，在底片上只出现一些不规则的点，这些点表示光子的运动跟宏观的质点不同。
但曝光时间足够长时，底片上出现了有规律的干涉条纹。
可见，光的波动性是大量光子表现出来的现象。
新课标粤教版3-5选修三2.2《光子》WORD教案1
第二章波粒二象性第2节《光子》学案【学习目标】1、了解量子假说及微观世界中的量子化现象，能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。
【自主学习】（1）复习：验证性实验：现象一：a、（探究与入射光频率的关系）红光照射，电流表__________；黄光照射，电流表_____________；绿光照射，电流表_________。
说明：________________________。
极限频率（极限波长）：____________________________________________________，分别用字母_________和_________来表示。
由电磁波理论，二者的关系为：______________。
几种常见金属的极限波长和极限频率参见课本Pb、（验证与光强的关系）用红光照射，电流表______________，增大光强，电流表______________，即______________。
说明：____________________________。
（验证与光照时间的关系）用红光照射，延长照射时间，电流表______________；改用绿光，电流表瞬间有电流。
说明：____________________________。
结论1：__________________________________________________________________。
现象二：在绿光照射下，减小光强，电流表示数________；增大光强，电流表示数________ 。
结论2：__________________________________________________________________。
结论3：__________________________________________________________________。
2017_2018学年高中物理第二章波粒二象性2.1光电效应教学案粤教版选修3_5
第一节 光电效应[目标定位] 1.了解光电效应，掌握光电效应的实验规律.2.知道光电流与光的强度和光的频率之间的关系.3.理解极限频率和遏止电压的概念．一、光电效应与光电流1．光电效应：金属在光的照射下发射电子的现象．发射出来的电子称为光电子．2．光电管是利用光电效应制成的一种常见的光电器件，它可以把光信号转变成电信号．3．光电流：光电管在光的照射下，阴极发出的光电子被阳极收集，在回路中会形成电流，称为光电流．二、光电流的变化在正向电压一定的情况下，光电流的变化与入射光的强度有关，与入射光的频率无关，光源强度可以使光电管阴极单位时间内发射的光电子数目变化．三、极限频率 对于每一种金属，只有当入射光频率大于某一频率ν0时，才会产生光电流．我们将ν0称为极极频率．四、遏止电压在强度和频率一定的光照射下，回路中的光电流会随着反向电压的增加而减小，并且当反向电压达到某一数值时，光电流将会减小到零，这时的电压称为遏止电压，用符号U 0表示，光电子到达阳极要克服反向电场力做的功W ＝eU 0.光电子最大初动能12mv 2max ＝eU 0.预习完成后，请把你疑惑的问题记录在下面的表格中一、光电效应现象1．光电效应的实质：光现象――→转化为电现象．2．光电效应中的光包括不可见光和可见光．3．光电子：光电效应中发射出来的电子，其本质还是电子．【例1】 一验电器与锌板相连(如图1所示)，用一紫外线灯照射锌板，关灯后，验电器指针保持一定偏角．图1(1)现用一带负电的金属小球与锌板接触，则验电器指针偏角将________(填“增大”、“减小”或“不变”)．(2)使验电器指针回到零，再用相同强度的钠灯发出的黄光照射锌板，验电器指针无偏转．那么，若改用强度更大的红外线灯照射锌板，可观察到验电器指针________(填“有”或“无”)偏转．答案(1)减小(2)无解析(1)当用紫外线灯照射锌板时，锌板发生光电效应，锌板放出光电子而带上正电，此时与锌板连在一起的验电器也带上了正电，故指针发生了偏转．当带负电的小球与锌板接触后，中和了一部分正电荷，从而使验电器的指针偏角减小．(2)使验电器指针回到零，用钠灯发出的黄光照射锌板，验电器指针无偏转，说明钠灯发出的黄光的频率小于锌的极限频率，而红外线比黄光的频率还要低，更不可能使锌板发生光电效应．能否发生光电效应与入射光的强弱无关．针对训练1 (多选)光电效应实验的装置如图2所示，用弧光灯照射锌板，验电器指针张开一个角度，则下列说法中正确的是( )图2A．用紫外光照射锌板，验电器指针会发生偏转B．用绿色光照射锌板，验电器指针会发生偏转C．锌板带的是负电荷D．使验电器指针发生偏转的是正电荷答案AD解析将擦得很亮的锌板连接验电器，用弧光灯照射锌板(弧光灯发出紫外线)，验电器指针张开一个角度，说明锌板带电，而且锌板带的是正电，这说明在紫外线照射下，锌板中有一部分自由电子从表面飞出来，锌板中缺少电子，于是带正电，A、D对，C错；绿光不能使锌板发生光电效应，B错．二、光电效应规律及其解释1．每种金属都有一定的极限频率，当入射光的频率低于极限频率时，不管入射光的强度多大、照射时间多长都不会产生光电子，一旦入射光的频率超过极限频率，则不管光有多么弱都会产生光电效应，发出光电子．2．在发生光电效应的条件下，光电流的大小或单位时间内逸出的光电子数目由光的强度决定．3．光电子的最大初动能与入射光的强度无关，只与入射光的频率有关．遏止电压随入射光频率的增大而增大，与光强无关．4．随着反向电压的增大，光电流逐渐减小，说明金属中逸出的光电子的初动能是不同的，而光电子的最大初动能与遏止电压是对应的．特别提醒遏止电压只与入射光的频率有关，与入射光的强度无关．【例2】利用光电管研究光电效应实验如图3所示，用频率为ν的可见光照射阴极K，电流表中有电流通过，则( )图3A．用紫外线照射，电流表不一定有电流通过B．用红光照射，电流表一定无电流通过C．用频率为ν的可见光照射K，当滑动变阻器的滑动触头移到A端时，电流表中一定无电流通过D．用频率为ν的可见光照射K，当滑动变阻器的滑动触头向B端滑动时，电流表示数可能不变答案 D解析因紫外线的频率比可见光的频率高，所以用紫外线照射时，电流表中一定有电流通过，选项A错误；因不知阴极K的极限频率，所以用红光照射时，不一定发生光电效应，所以选项B错误；即使U AK＝0，电流表中也有电流，所以选项C错误；当滑动触头向B端滑动时，U AK增大，阳极A吸收光电子的能力增强，光电流会增大，当所有光电子都到达阳极A时，电流达到最大，即饱和电流．若在滑动前，电流已经达到饱和电流，那么即使增大U AK，光电流也不会增大，所以选项D正确．针对训练2 入射光照射到某金属表面上发生光电效应，若入射光的强度减弱，而频率保持不变，那么( )A．从光照至金属表面上到发射出光电子之间的时间间隔将明显增加B ．逸出的光电子的最大初动能将减小C ．单位时间内从金属表面逸出的光电子数目将减少D ．有可能不发生光电效应答案 C解析 发生光电效应几乎是瞬时的，选项A 错误；入射光的强度减弱，说明单位时间内的入射光子数目减少，频率不变，逸出的光电子的最大初动能也就不变，选项B 错误；光电流随入射光强度的减小而减小，逸出的光电子数目也随入射光强度的减小而减少，故选项C 正确；入射光照射到某金属上发生光电效应，说明入射光频率不低于这种金属的极限频率，入射光的强度减弱而频率不变，同样能发生光电效应，故选项D 错误．三、经典电磁理论与光电效应的矛盾在光的照射下，物体内部的电子受到电磁波的作用做受迫振动.A ．入射光的频率必须大于被照射金属的极限频率时才能产生光电效应B ．光电子的最大初动能与入射光强度无关，只随入射光频率的增大而增大C ．入射光照射到金属上时，光电子的发射几乎是瞬时的，一般不超过10－9sD ．当入射光频率大于极限频率时，光电子数目随入射光强度的增大而增多答案 D光电效应现象1．当用一束紫外线照射锌板时，产生了光电效应，这时( )A．锌板带负电B．有正离子从锌板逸出C．有电子从锌板逸出D．锌板会吸附空气中的正离子答案 C解析当用一束紫外线照射锌板时，产生了光电效应，有电子从锌板逸出，锌板带正电，选项C正确，A、B、D错误．2．在做光电效应演示实验时，把某金属板连在验电器上，第一次用弧光灯直接照射金属板，验电器的指针张开一个角度，第二次在弧光灯和金属板之间插入一块普通玻璃，再用弧光灯照射，验电器的指针不张开．由此可判定，使金属板产生光电效应的是弧光灯中的( ) A．可见光成分B．红外线成分C．无线电波成分D．紫外线成分答案 D解析因为玻璃不能挡住可见光，且红外线与无线电波频率都比可见光小，故D对．光电效应规律3．(多选)现用某一光电管进行光电效应实验，当用某一频率的光入射时，有光电流产生．下列说法正确的是( )A．保持入射光的频率不变，入射光的光强变大，饱和光电流变大B．入射光的频率变高，饱和光电流变大C．入射光的频率变高，光电子的最大初动能变大D．保持入射光的光强不变，不断减小入射光的频率，始终有光电流产生答案AC解析根据光电效应规律，保持入射光的频率不变，入射光的光强变大，则饱和光电流变大，选项A正确；由爱因斯坦光电效应方程知，入射光的频率变高，产生的光电子最大初动能变大，而饱和光电流与入射光的频率和光强都有关，选项B错误，C正确；保持入射光的光强不变，不断减小入射光的频率，当入射光的频率小于极限频率时，就不能发生光电效应，没有光电流产生，选项D错误．4．某单色光照射某金属时不能产生光电效应，则下述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．增大光的强度C．换用波长较短的光照射D．换用频率较低的光照射答案 C解析光照射金属时能否产生光电效应，取决于入射光的频率是否大于金属的极限频率，与入射光的强度和照射时间无关，故选项A、B、D均错误；又因ν＝cλ，所以选项C正确．(时间：60分钟)题组一光电效应现象及实验1．(多选)当用一束紫外线照射装在原不带电的验电器金属球上的锌板时，发生了光电效应，这时发生的现象是( )A．验电器内的金属箔带正电B．有电子从锌板上飞出来C．有正离子从锌板上飞出来D．锌板吸收空气中的正离子答案AB2．(多选)在演示光电效应的实验中，原来不带电的一块锌板与灵敏静电计相连，用弧光灯(紫外线)照射锌板时，静电计的指针就张开一个角度，如图1所示，这时( )图1A．锌板带正电，指针带负电B．锌板带正电，指针带正电C．若用黄光照射锌板，则可能不发生光电效应现象D．若用红光照射锌板，则锌板能发射光电子答案BC解析锌板在紫外线照射下，发生光电效应现象，有光电子飞出，故锌板带正电，指针上的部分电子被吸引到锌板上发生中和，使指针带正电，B对、A错；红光和黄光的频率都小于紫外线的频率，都可能不产生光电效应，C对、D错．3．(多选)用紫光照射某金属恰可发生光电效应，现改用较弱的太阳光照射该金属，则( ) A．可能不发生光电效应B．逸出光电子的时间明显变长C．逸出光电子的最大初动能不变D．单位时间逸出光电子的数目变小答案CD解析由于太阳光含有紫光，所以照射金属时发生光电效应且逸出光电子的最大初动能不变，又因为光强变弱，所以单位时间逸出光电子的数目变小，C、D正确，A错误；产生光电效应的时间几乎是瞬时的，B错误．4．用一束紫外线照射某金属时不能产生光电效应，可能使该金属产生光电效应的措施是( )A．改用频率更小的紫外线照射B．改用X射线照射C．改用强度更大的原紫外线照射D．延长原紫外线的照射时间答案 B解析金属发生光电效应必须使光的频率大于极限频率，X射线的频率大于紫外线的频率．题组二光电效应的规律5．(多选)关于光电效应的规律，下列说法中正确的是( )A．只有入射光的波长大于该金属的极限波长，光电效应才能发生B．光电子的最大初动能可以通过遏止电压来确定C．发生光电效应的时间一般都大于10－7 sD．发生光电效应时，单位时间内从金属内逸出的光电子数与入射光的强度成正比答案BD解析由ε＝hν＝h cλ知，当入射光波长大于极限波长时，不能发生光电效应，故A错；发生光电效应的时间一般不超过10－9 s，故C错．6. (多选)如图2所示，电路中所有元件完好，光照射到光电管上，灵敏电流计中没有电流通过．其原因可能是( )图2A．入射光太弱B．入射光波长太长C．光照时间太短D．电源正负极接反答案BD解析金属存在极限频率，大于极限频率的光照射金属才会有光电子射出．发射的光电子的动能随频率的增大而增大，动能小时不能克服反向电压，也不能有光电流．入射光的频率小于极限频率，不能产生光电效应，与光照强弱无关，选项B正确，A错误；电路中电源正、负极接反，对光电管加了反向电压，若该电压超过了遏止电压，也没有光电流产生，D正确；光电效应的产生与光照时间无关，C错误．7．(多选)一束绿光照射某金属发生了光电效应，则下列说法正确的是( )A．若增加绿光的照射强度，则逸出的光电子数增加B．若增加绿光的照射强度，则逸出的光电子的最大初动能增加C．若改用紫光照射，则可能不会发生光电效应D．若改用紫光照射，则逸出的光电子的最大初动能增加答案AD解析光电效应的规律表明：入射光的频率决定是否发生光电效应以及发生光电效应时逸出的光电子的最大初动能的大小．当入射光的频率增加后，逸出的光电子的最大初动能也增加，又紫光的频率高于绿光的频率．而增加光的照射强度，会使单位时间内逸出的光电子数增加．故正确选项有A、D.题组三综合应用8．(多选)如图3所示，在研究光电效应的实验中，发现用一定频率的A单色光照射光电管时，电流表指针会发生偏转，而用另一频率的B单色光照射时不发生光电效应，则( )图3A．A光的频率大于B光的频率B．B光的频率大于A光的频率C．用A光照射光电管时流过电流表G的电流方向是由a流向bD．用A光照射光电管时流过电流表G的电流方向是由b流向a答案AC解析根据产生光电效应的条件可知选项A正确、B错误；电流的方向与正电荷的定向移动方向相同，与负电荷定向移动的方向相反，故选项C正确、D错误．9．如图4所示为光电管的使用原理图，已知有波长为λ0的光照射到阴极K上时，电路中有光电流，则( )图4A．若有波长为λ(λ＜λ0)的光照到阴极K上，电路中一定没有光电流B．用波长为λ0的光照射阴极K，保持光电管两极间电压不变，增大该单色光的强度，则光电流增大C ．增加电路中电源电压，电路中的光电流一定增大D ．减弱波长为λ0的光的照射强度，则电路中的光电流减小，最终会为零答案 B解析 通过本实验可知，电路中要有光电流，入射光需达到一定频率，低于这个频率便没有光电流产生，因此A 选项中，λ＜λ0一定有ν＞ν0，故电路中一定有光电流，故A 错误；由实验结论易知，B 正确；若用某光照射时，使光电管发生光电效应，增大正向电压，开始光电流增大，正向电压增大到某值时，可使从阴极逸出的光电子全部到达阳极，此时电路中的光电流达最大值，再增大电压，此后电流不变，故C 错误；减弱入射光的强度，可使光电流减小，但只要能发生光电效应，光电流就不可能减为零，D 错误．应选B.10．利用光电管产生光电流的电路如图5所示．电源的正极应该在________(填“a ”或“b ”)端；若电流表读数为8 μA ，则每秒从光电管阴极发射的光电子至少是________个(已知电子电荷量为1.6×10－19 C)．图5答案 a 5×1013解析 由题意知，电路图为利用光电管产生光电流的实验电路图．光电管的阴极为K ，光电子从K 极发射出来要经高电压加速，所以a 端应该接电源正极，b 端接电源负极．假定从阴极发射出来的光电子全部到达阳极A ，则每秒从光电管阴极发射出来的光电子数目为n ＝Q e＝It e ＝8×10－61.6×10－19个＝5×1013个．。
高中物理第二章波粒二象性2.4光的波粒二象性教案粤教版选修
2.4光的波粒二象性讲堂互动三点分析一、光的波粒二象性光既有颠簸性，又有粒子性，其实验基础分别是光的衍射和干预、光电效应和康普顿效应.1.个其余、高频的光子产生的成效，常常显示出粒子性，打在屏或底片上的地点是随机的，光子拥有必定的能量和动量 .2. 大批的、低频的光子产生的成效，常常显示出颠簸性. 光子在空间各点出现的可能性的大小（概率），能够用颠簸规律来描绘，物理学中把光波叫概率波. 光波的强弱表现出的光子数的多少 .3. 光是把粒子性和颠簸性有机联合在一同的矛盾一致体, 在流传时表现为颠簸的性质，有一定的波长和频次，在和物质作用时表现出粒子的特征.二、概率波由从前所学的知识我们知道干预现象是光的特征，也就是说光能产生干预就说明光是一种波，但我们还知道，光能使某些金属产生光电效应，依据量子假说，我们还知道光是一种粒子，但粒子为何会发生干预形成明暗相间的条纹？要使光的干预现象既能用波解说又能用粒子解说，那只有引入概率的观点，我们能够把干预形成的明暗相间的条纹当作是大批光子按必定的概率进行叠加形成的，也就是说光是一种概率波.各个击破【例 1】以下说法正确的选项是( )A.有的光是波，有的光是粒子B.光子与电子是相同的一种粒子C.光的波长越长，其颠簸性越明显；波长越短，其粒子性越明显D.γ射线拥有明显的粒子性，不拥有颠簸性分析：光同时有波粒二象性，只可是在有的状况下颠簸性明显，有的状况下粒子性明显，光的波长越长，越简单察看到其显示的颠簸特征，所以A、 D 两项错而 C 项正确，光子不一样于一般的实物粒子，它没有静止质量，是一个个的能量团，是光能量的最小单位.答案： C类题操练相关光的天性，以下说法正确的选项是（）A.光既拥有颠簸性，又拥有粒子性，这是相互矛盾和对峙的B.光的颠簸性近似于机械波，光的粒子性近似于质点C.大批光子才拥有颠簸性，个别光子只拥有粒子性D.因为光既有颠簸性，又有粒子性，没法只用此中一种去说明光的全部行为，只好以为光具有波粒二象性分析： 19 世纪初，人们成功地在实验中察看到了光的干预、衍射现象，这属于波的特点，微粒说没法解说. 但到了 19 世纪末又发现了光的新现象——光电效应，这类现象颠簸说不可以解说，证明光拥有粒子性. 所以，光既拥有颠簸性，又拥有粒子性，但不一样于宏观的机械波和机械粒子 . 颠簸性和粒子性是光在不一样的状况下的不一样表现，是同一客体的两个不一样侧面、D 不一样属性，我们没法用此中一种去说明光的全部行为，只好以为光拥有波粒二象性. 选项正确 .答案： D【例 2】在单缝衍射实验中，中央亮纹的光霸占从单缝射入的整个光强的95%以上，假定现在只让一个光子经过单缝，那么该光子( )A. 必定落在中央亮纹处B.必定落在亮纹处C.可能落在暗纹处D.落在中央亮纹处的可能性最大分析：依据光的概率波的观点，关于一个光子经过单缝落在哪处，是不行确立的，但概率最大的是落在中央亮纹处，可达95%以上 . 自然也可能落在其余亮纹处，还可能落在暗纹处，只可是落在暗纹处的概率很小而已，故只有C、 D两项正确 .答案： CD。
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第二节 光 子对应学生用书页码P241．1900年，德国物理学家普朗克在研究电磁波的辐射问题时，首次提出能量量子假说，认为物体热辐射所发出的电磁波的能量是不连续的，只能是hν的整数倍，hν称为一个能量量子，h 称为普朗克常量。
2．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，这种现象称为量子化现象。
3．爱因斯坦提出的光子假说认为，光的能量不是连续的，而是一份一份的，每一份叫做一个光子，其能量为ε＝hν。
4．逸出功是指电子从金属表面逸出时克服引力所做的功，用W 表示。
根据能量守恒定律，入射光子的能量hν等于出射光电子的最大初始动能与逸出功之和，即h ν＝12mv 2max ＋W 。
5．根据光子假说对光电效应的解释，光电效应的条件是光子的能量ε＝hν必须大于或至少等于逸出功W ，即ν＝W h就是光电效应的极限频率。
对应学生用书页码P24对光子假说和光电效应方程的理解1.(1)能量量子假说的内容：物体热辐射所发出的电磁波的能量是不连续的，只能是hν的整数倍，hν称为一个能量量子，h 称为普朗克常量。
(2)能量量子假说的意义：这个假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，而这些实验现象是传统电磁理论难以解释的。
2．对光子假说的理解(1)光子假说的内容：①光的能量不是连续的，而是一份一份的，每一份叫做一个光子。
②每一个光子的能量为hν，其中h是普朗克常量，h＝6.63×10－34J·s，ν是光的频率。
(2)光子假说的意义：①利用光子假说，可以完美地解释光电效应的多种特征。
②爱因斯坦把普朗克的能量量子化思想推广到辐射场的能量量子化，其光子概念是量子思想的一个质的飞跃。
3．对光电效应方程的理解(1)光电效应方程表达式：hν＝12mv2max＋W或hν＝E km＋W其中W称为逸出功，是电子从金属表面逸出时克服表面引力所做的功。
(2)光电效应方程的意义：金属中电子吸收一个光子获得的能量是hν，这些能量一部分用于克服金属的逸出功，剩下的表现为逸出后电子的初动能E k，是能量守恒的体现。
(3)光电效应的E km－ν图像：对于某一种金属，逸出功W一定，h又是一常量，根据光电效应方程知：E km＝hν－W，光电子的最大初动能E km与入射光的频率ν呈线性关系，即E km－ν图像是一条直线(如图2－2－1所示)。
斜率是普朗克常量，截距是金属的极限频率ν0。
(1)光电效应方程中E km是指光电子的最大初动能，一般光电子离开金属时动能大小在0～E km范围内；公式中的W是指光电子逸出时消耗能量的最小值，对应从金属表面逸出的光电子。
(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成线性关系，与光强无关。
爱因斯坦因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E km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________。
(填选项前的字母)图2－2－1图2－2－2A ．逸出功与ν有关B ．E km 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：由光电效应方程E km ＝hν－W ，W ＝hν0。
与y ＝kx ＋b 相对应可知只有D 项正确。
答案：D光子假说对光电效应规律的解释1.由于光子的能量是一份一份的，那么金属中的电子也只能一份一份地吸收光子的能量，而且这个传递能量的过程只能是一个光子对一个电子的行为。
从方程上看，如果入射光的频率很低，hν<W ，自由电子就不会从金属表面逸出。
只有当光子的能量达到或超过金属的逸出功时，才能发生光电效应。
而正是由于不同金属的逸出功不同，它们的极限频率也不同。
2．遏止电压与入射光的频率有关而与强度无关当光的频率高于极限频率时，能量传递给电子以后，电子摆脱束缚要消耗一部分能量，剩余的能量以光电子的动能的形式存在，遏止电压对应着光电子的最大初动能，它们的关系是：eU ＝12mv 2max ，而根据光电效应方程可知，12mv 2max ＝hν－W ，最大初动能与光子的频率以及物体的逸出功有关，所以在入射物体一定时，遏止电压与入射光的频率有关，与强度无关。
3．光电效应的瞬时性由于一个电子只吸收一个光子，而且电子接收能量的过程极其短暂，所以光照瞬间，金属内的电子便获得能量，并脱离原子核的束缚而逸出。
4．光电流的强度与入射光的强度成正比发生光电效应时，单位时间内逸出的光电子数与光的强度成正比，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也就越多，因此饱和光电流大，所以饱和光电流与光的强度成正比。
(1)逸出功、极限频率两者均由金属本身决定，而遏止电压除与金属有关外，还与入射光的频率有关。
(2)金属板飞出的光电子到达阳极，回路中便产生光电流，随着所加正向电压的增大，光电流趋于一个饱和值，这个饱和值是饱和光电流，在一定的光照条件下，饱和光电流与所加电压大小无关。
(3)入射光强度指单位时间内照射到金属表面单位面积上的总能量，光子能量即每个光子的能量。
光子总能量等于光子能量与入射光子数的乘积。
对应学生用书页码P26能量量子假说与光子说[例1] 氦－氖激光器发射波长为6 328 A °的单色光，试计算这种光的一个光子的能量为多少？若该激光器的发光功率为18 mW ，则每秒钟发射多少个光子？[解析] 根据爱因斯坦光子假说，光子能量ε＝hν，而λν＝c ，所以：ε＝hc λ＝6.63×10－34×3×1086 328×10－10J≈3.14×10－19J 。
因为发光功率已知，所以1 s 内发射的光子数为：n ＝P ×t ε＝18×10－3×13.14×10－19个≈5.73×1016个。
[答案] 3.14×10－19J 5.73×1016个(1)在微观世界里能量是不连续的或者说微观粒子的能量是分立，这种现象叫能量的量子化。
(2)光子的能量仅取决于光的频率(或波长)，与频率成正比，发光物体发射的能量是由这些光子能量的总和组成的，其公式为：发光强度＝发射光子数n ×hν发光时间t。
1．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：按爱因斯坦的光子假说，光子的能量ε＝hν，h 为普朗克常量，说明光子的能量与光的频率成正比，而上述四种光中，绿光的频率最大，红光的频率最小，故光子能量最小的是红光，所以选项A 正确。
答案：A光电效应方程的综合应用[例2] 如图2－2－3所示，一光电管的阴极用极限波长λ0＝5 000 A °的图2－2－3钠制成，用波长λ＝3 000 A °的紫外线照射阴极，光电管阳极A 和阴极K 之间的电势差U ＝2.1 V ，饱和光电流的值(当阴极K 发射的电子全部到达阳极A 时，电路中的电流达到最大值，称为饱和光电流)I m ＝0.56 μA。
求：(1)每秒内由K 极发射的光电子数目； (2)电子到达A 极时的最大动能；(3)如果电势差U 不变，而照射光的强度增到原值的三倍，此时电子到达A 极的最大动能是多大？(普朗克常量h ＝6.63×10－34J·s)[解析] (1)设每秒内发射的电子数为n ，则n ＝I m t e ＝0.56×10－6×11.60×10－19个＝3.5×1012个。
(2)由光电效应方程可知E km ＝hν－W 0＝h c λ－h c λ0＝hc (1λ－1λ0)，在AK 间加电压U 时，电子到达阳极时的动能为E kE k ＝E km ＋eU ＝hc (1λ－1λ0)＋eU 代入数值得E k ≈7.15×10－19J 。
(3)根据光电效应规律，光电子的最大初动能与入射光的强度无关，如果电压U 不变，则电子到达A 极的最大动能不会变。
[答案] (1)3.5×1012个 (2)7.15×10－19J(3)7.15×10－19J(1)光电效应实验规律可理解记忆：“放(出光电子)不放，看光限(入射光最低频率)；放多少(光电子)，看光强；(光电子的)最大初动能大小，看(入射光的)频率；要放瞬时放”。
(2)对某种金属来说W 为一定值，因而光子频率ν决定了能否发生光电效应打出电子和光电子的初动能大小。
每个光子的一份能量hν与一个光电子的动能12mv 2对应。
(3)金属的逸出功可由E km ＝hν－W 0求得，若已知极限频率也可由W 0＝hν0求得。
2．在光电效应实验中，某金属的截止频率相应的波长为λ0，该金属的逸出功为______。
若用波长为λ(λ<λ0)的单色光做该实验，则其遏止电压为________。
已知电子的电荷量、真空中的光速和普朗克常量分别为e 、c 和h解析：设金属的截止频率为ν0， 则该金属的逸出功W 0＝hν0＝hcλ0；对光电子，由动能定理得eU 0＝h cλ－W 0， 解得U 0＝hc e ·λ0－λλλ0答案：hc λ0 hc e λ0－λλ0λ(写为hc e λ－λ0λ0λ也可)能量量子假说―→光子假说―→光电效应方程―→对光电效应解释[对应课时跟踪检测八]1．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cD ．光子和光电子都带负电解析：光子是能量子，不带电，光电子是金属中电子吸收光子后飞出金属表面产生的，带负电。
答案：B2．已知某单色光的波长为λ，在真空中光速为c ，普朗克常量为h ，则电磁波辐射的能量子ε的值为( )A ．h c λB.h λC.c hλD ．以上均不正确解析：由光子假说可知ε＝hν，而ν＝c λ， 两式联立得ε＝h c λ，故选项A 对。
答案：A3．频率为ν的光照射某金属时，产生光电子的最大初动能为E km 。
改用频率2ν的光照射同一金属，所产生光电子的最大初动能为(h 为普朗克常量)( )A ．E km －hνB ．2E kmC ．E km ＋hνD ．E km ＋2hν解析：设电子逸出功为W ，则由光电效应方程可得：hν＝E km ＋W,2hν＝E ′km ＋W ，两式联立解得：E km ′＝E km ＋hν，选项C 对。
答案：C4．对光电效应的解释正确的是( )①金属内的每个电子可以吸收一个或一个以上的光电子，它积累的动能足够大时，就能逸出金属②如果入射光子的能量小于金属表面的电子克服表面的引力要做的最小功，光电子便不能逸出来，即光电效应便不能发生了③发生光电效应时，入射光越强，光子的能量就越大，发射的光电子的最大初动能就越大④由于不同的金属逸出功是不相同的，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A ．①④B ．①②④C ．②④D ．②③④解析：实验证明，不论入射光的强度多大，只要入射光的频率小于金属的极限频率，就不会发生光电效应，而光电子的最大初动能与入射光频率和金属材料有关，材料不同，逸出功不同，由爱因斯坦光电效应方程12mv 2m ＝hν－W 可知，光电子的最大初动能也就不同。