能量量子化、光电效应

高三物理第一轮复习教学案
课题：能量量子化 光的粒子性
【课标要求】
1.黑体和黑体辐射的实验规律
2.光电效应实验及规律
3.爱因斯坦光子说及光电效应方程，解释光电效应现象
4.康普顿效应及光子的动量
5.实物粒子和光子及波长λ=h/p 的应用.6了解概率波和“不确定性关系”
【自主学习】
一.黑体和黑体辐射 1.热辐射
⑴定义 ⑵特性 2.绝对黑体（简称黑体）
⑴定义 ⑵黑体辐射的特性
3.黑体辐射的实验规律 二.能量量子化
1.普朗克能量量子化假说
⑴能量子 ⑵能量子公式：⑶能量的量子化
2.量子化假说的实验证实
3.普朗克能量量子化假说的意义 三.光电效应: 1.研究光电效应的电路图 2.光电效应的规律
(1) (2) （3） 3.光电效应解释中的疑难 (1)逸出功:电子要脱离金属所需做功的 ,逸出功的大小和 有关,不同的材料有 的逸出功. (2)光电效应与光的电磁理论的矛盾
矛盾之一: ;矛盾之二: . （3）光子说与光电效应方程： 四、.粒子的波动性:
1.物质波
2.物质波的实验验证
五.光的波粒二象性:光既具有波动性,又具有粒子性.
1.γεh =式中:2
mc =ε,可得光子的质量m =2c /γh ,光子没有静止质量
2.P =h /λ 两式中,左边能量、动量体现其粒子性,右边频率、波长则体现其波动性
3.波动性和粒子性的体现：粒子性:每个光子具有能量和动量,能单独与其它物质发生作用;波动性:大量光子能发生衍射、干涉现象 八.概率波
1.经典的粒子和经典的波:(1)经典物理学中粒子运动的基本特征 (2)经典的波的特征
2.概率波:(1)光波是概率波 (2)物质波也是概率波 h : 普朗克常量 【例题分析】
例1．用同一束单色光，在同一条件下,先后照射锌片和银片,都能产生光电效应,在这两个过程中,对下列四个量,一定相同的是______,可能相同的是______ ,一定不相同的是 A.光子的能量 B.金属的逸出功 C.光电子动能 D.光电子最大初动能
例2．对光的认识,以下说法正确的是 （ ）
A.个别光子的行为表现为粒子性,大量光子的行为表现为波动性;频率越高、波长越短的光子，其粒子性越强
B.光表现出波动性时,就不具有粒子性了,反之表现为粒子性时就不具有波动性
C.光有时候是波动性的,有时候是粒子性的
D.光的波动性是光子本身的一种属性,故单个光子也具有波动性
E.光的干涉、衍射现象说明了光的波动性,光电效应说明了光的粒子性,惠更斯的波动说和牛顿的微粒说都说明了光的本性
F.牛顿的微粒说和爱因斯坦的光子说本质上是一样的
例3．铝的逸出功是4.2eV , 现在将波长200nm 的光照射铝的表面. (1) 求光电子的最大初动能; (2) (2)求遏止电压; (3) (3)求铝的极限频率.
例4（1）研究光电效应电路如图所示．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AK U 的关系图象中，正确的是 ．
（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______。

（3）已知氢原子处在第一、第二激发态的能级分别为-3.4eV 和-1.51eV ， 金属钠的截止频率为
145.5310⨯Hz, 普朗克常量h =346.6310-⨯J s.请通过计算判断，氢原子从第二激发态跃迁到第一激发
态过程中发出的光照射金属钠板，能否发生光电效应。

例5．如图所示，阴极K 用极限波长入0=0.66μm 的金属线制成，用波长λ=0.50μm 的绿光照射阴极K ，调整两个极板间电压，当A 板电压比阴极高出2.5V 时，光电流达到饱和，电流表示数为0.64μA ，求：
(1)每秒钟阴极发射的光电子数和光电子飞出阴极时的最大初动能；
(2)如果把照射阴极绿光的光强增大为原来的2倍，每秒钟阴极发射的光电子数和光电子飞出阴极的最大初动能。

物理一轮复习作业（量子化、光电效应）班级姓名___
1.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, 光电效应才能产生
B.光电子的最大初动能跟入射光强度成正比
C.发生光电效应的反应时间一般都大于10-9s
D.发生光电效应时, 单位时间内从金属内逸出的光电子数目与入射光强度成正比
2.频率为γ的光照射某种金属材料, 产生光电子的最大初动能为E k, 若以频率为2γ的光照射同一金属材料, 则光电子的最大初动能是( )
A. 2E k
B. E k+hγ
C. E k－hγ
D. E k+2hγ
3.如图所示为一光电管电路,滑动变阻器触头位于ab上某点,用光照射光电管阴
极,电表无偏转,要使电表指针偏转,可采取的措施有( )
A.加大照射光的强度
B.换用波长短的光照射
C.将P向b滑动
D.将电源正、负极对调
4.关于光的性质, 下列叙述中正确的是( )
A.在其他同等条件下, 光的频率越高, 衍射现象越容易看到
B.频率越高的光, 粒子性越显著, 频率越低的光, 波动性越显著
C.大量光子产生的效果往往显示出波动性, 个别光子产生的效果往往显示出粒子性
D.如果让光子一个一个地通过狭缝时, 它们将严格按照相同的轨道和方向做极有规则匀速直线运动
5.能够证明光具有波粒二象性的现象是( )
A.光的反射及小孔成像
B.光的干涉, 光的衍射, 光的色散
C.光的折射及透镜成像
D.光的干涉, 光的衍射和光电效应
6.为了验证光的波粒二象性,在双缝干涉实验中将光屏换成照相底片,并设法减弱光的强度,下列说法正确的是( )
A.使光子一个一个地通过双缝干涉实验装置的单缝,如果时间足够长,底片上将出现双缝干涉图样
B.使光子一个一个地通过双缝干涉实验装置的单缝,如果时间很短,底片上将出现不太清晰的双缝干涉图样
C.大量光子的运动显示光的波动性
D.个别光子的运动显示光的粒子性
7.在宏观世界中相互对立的波动性和粒子性,在光的本性研究中却得到了统一,下列关于光的波粒二象性的叙述中,正确的是( )
A.光是电磁波不是概率波
B.光在传播时表现出波动性,而在跟物质作用时表现出粒子性
C.大量光子产生的效果显示出波动性,个别光子产生的效果展示出粒子性
D.γ光子的粒子性明显, 是由于其频率高、能量大,现代仪器易观察到个别γ粒子的活动
8.关于电子的运动, 下列说法中正确的是( )
A.电子按一定的轨道绕原子核运动
B.电子云的疏密表示电子运动时在该处出现概率的大小
C.两个运动的电子相遇时会因碰撞改变运动方向, 不符合波的传播特性, 故电子不具有波动性
D.电子的干涉、衍射是大量电子运动的表现
9.下列说法中正确的有__________。

A．黑体辐射时电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关
B．普朗克为了解释光电效应的规律，提出了光子说
C．天然放射现象的发现揭示原子核有复杂的结构
D．卢瑟福首先发现了质子和中子
10.如图所示是使用光电管的原理图。

当频率为v的可见光照射到阴极K上
时，电流表中有电流通过．①当变阻器的滑动端P向滑动时(填
“左”或“右”)，通过电流表的电流将会减小。

②当电流表电流刚减小到零时，电压表的读数为U，则光电子的最大初动
能为 (已知电子电荷量为e)．
③如果不改变入射光的频率，而增加入射光的强度，则光电子的最大初动能将__________ (填“增加”、“减小”或“不变”)．
11.密立根的实验的目的是: 测量金属的遏止电压U C与入射光频率γ, 由此算出普朗克常数h, 并与普朗克根据黑体辐射得出的h相比较, 以检验爱因斯坦方程式的正确性. 实验结果是两种方法得出的普朗克常数h在0.5%的误差范围内是一致的. 下表是某次实验中得到的某金属的U C和γ的几组对应数据.
U C/V0.541 0.637 0.714 0.809 0.878
γ/1014Hz 5.644 5.888 6.098 6.303 6.501
试作出U C-γ图象，并通过图象求出:
(1)这种金属的截止频率;
(2)普朗克常量.。