2020-2021学年高中物理人教版选修3-5：第十七章2光的粒子性 Word版含解析

A.E1＋E2
B.E1－E2
C.E1＋2E2
D.E1－2E2
解析：由光子能量公式 E＝hν＝hλc知：E1＝2E0－W，
E2＝E0－W；联立得 W＝E1－2E2；故 D 正确.
答案：D
知识点二 康普顿效应
提炼知识 1．光的散射：光在介质中与物体微粒的相互作用， 使光的传播方向发生改变的现象． 2．康普顿效应：在光的散射中，除了与入射波长相 同的成分外，还有波长更长的成分．
实验表明：光电子的能量与入射光的频率有关，而 与入射光的强弱无关，当入射光的频率低于截止频率时 不能发生光电效应．
(3)实验规律之三，光电效应具有瞬时性．当入射光 的频率超过截止频率时，无论入射光强度怎么样，立刻 就能产生光电效应．精确测量表明产生光电流的时间不 超过 10－9s.
3．光电效应解释中的疑难． 使电子脱离某种金属所做功的最小值，叫作这种金 属的逸出功． 经典的电磁理论只能解释实验规律二，对剩余规律 却无法解释．
(3)光子的能量与入射光的强度：光子的能量即每个 光子的能量，其值为 ε＝hν(ν 为光子的频率)，其大小由 光的频率决定；入射光的强度指单位时间内照射到金属 表面单位面积上的总能量，入射光的强度等于单位时间 内光子能量 hν 与入射光子数 n 的乘积．即光强等于 nhν.
(4)光电流和饱和光电流：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．
小试身手 2．关于康普顿效应下列说法中正确的是( ) A．石墨对 X 射线散射时，部分射线的波长变短 B．康普顿效应仅出现在石墨对 X 射线的散射中 C．康普顿效应证明了光的波动性 D．光子具有动量 解析：在康普顿效应中，当入射光子与晶体中的电 子碰撞时，把一部分动量转移给电子，则动量减小，根
据 λ＝hp，知波长增大，A 错误；普顿效应不仅出现在石 墨对 X 射线的散射中，故 B 错误；康普顿效应揭示了光 具有粒子性，进一步表明光子具有动量，故 C 错误，D 正确.
判断正误
1．任何频率的光照射到金属表面都可以发生光电效 应．(×)
2．金属表面是否发生光电效应与入射光的强弱有 关．(×)
3．入射光照射到金属表面上时，光电子几乎是瞬时 发射的．(√)
小试身手
1.甲、乙光子的能量之比为 2∶1，它们都能使某种金
属发生光电效应，且所产生的光电子最大初动能分别为
E1、E2.该金属的逸出功为（ ）
答案：D
拓展一 理解光电效应中的概念和规律 1．理解光电效应中的五组概念． (1)光子与光电子：光子指光在空间传播时的每一份 能量，光子不带电；光电子是金属表面受到光照射时发射 出来的电子，其本质是电子，光子是光电效应的因，光电 子是果．
(2)光电子的初动能与光电子的最大初动能： ①光照射到金属表面时，光子的能量全部被电子吸 收，电子吸收了光子的能量，可能向各个方向运动，需 克服原子核和其他原子的阻碍而损失一部分能量，剩余 部分为光电子的初动能． ②只有金属表面的电子直接向外飞出时，只需克服 原子核的引力做功，才具有最大初动能．光电子的初动 能小于或等于光电子的最大初动能．
第十七章 波粒二象性
2 光的粒子性
学习目标
1.了解光电效应及其实 验规律. 2.理解爱因斯坦的光子 说及光电效应的解释. 3.知道爱因斯坦光电效 应方程及其意义. 4.了解康普顿效应及其 意义.
重点难点
重点
1.对光电效应及实 验规律的理解. 2.理解光子说和光 电效应方程.
难点
1.光电效应方程的 理解及应用. 2.利用图象分析光 电效应规律.
(2)实验规律之二，存在着遏止电压和截止频率：对 光电管加反向电压，光电流可以减小到零，使光电流恰 好减小为零的反向电压，称为遏止电压．不同频率的光 照射金属产生光电效应，遏止电压是不同的．
遏止电压与光电子的初速度存在的关系：
__12_m__ev__2e＝__e_U_e__．
当入射光的频率减小到某一数值 νc 时，即使不加反 向电压，也没有光电流，表明没有光电子了，νc 称为截 止频率．
3．康普顿效应的意义：康普顿效应表明光子除了具 有能量之外，还具有动量，深入揭示了光的粒子性的一 面．
4．光子的动量 (1)表达式：__p_＝__hλ___． (2)说明：在康普顿效应中，当入射光子与晶体中的 电子碰撞时，要把一部分动量转移给电子，因此有些光 子散射后波长变长．
判断正误 1．光在传播过程中不会与物体微粒发生相互作 用．(×) 2．散射后的光除了与入射波长相同的部分外，还有 波长更短的成分．(×) 3．光子的波长越长，其动量越小．(√)
知识点一 光电效应 提炼知识 一、光电效应 1．光电效应：在光的照射下物体发射电子的现象叫 作光电效应，发射出来的电子叫作光电子．
2．光电效应的实验规律． (1)实验规律之一，存在饱和电流： 在光照条件不变的情况下，随着所加 电压增大，光电流存在一个饱和值， 也就是在电流较小时随着电压的增大 而增大，当电流增大到一定值之后， 即使电压再增大．电流也不会增大了． 这表明入射光越强，单位时间内发射的光电子数越多．
二、爱因斯坦的光电效应方程
1．光子说：光不仅在发射和吸收时能量是一份一份 的，是不连续的，而且光本身就是由一个个不可分割的 能量子组成的，频率为 ν 的光的能量子为 hν，每一个光 的能量子被称为一个光子，这就是爱因斯坦的光子说．
2．爱因斯坦光电效应方程：爱因斯坦说，在光电效 应中，金属中的电子吸收一个光子获得的能量是 hν，这 些能量的一部分用来克服金属的逸出功，剩下的表现为 逸出的光电子的初动能 Ek，公式表示为 E的频率成线性关系，与 光强无关．只有 hν>W0 时，才有光电子逸出，νc＝Wh0就 是光电效应的截止频率．
(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 生的光电子多，因而饱和电流大，所以饱和电流与光强 成正比．