光电效应(含解析)

光电效应

1. 知识详解：

知识点1 光电效应和波粒二象性

1．光电效应的实验规律

(1)存在着饱和电流：对于一定颜色的光，入射光越强，单位时间发射的光电子数越多，饱和光电流越大．

(2)存在着遏止电压和截止频率：光电子的能量只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发生光电效应．使光电流减小到零的反向电压叫遏止电压．

(3)光电效应具有瞬时性：当频率超过截止频率时，无论入射光怎样微弱，几乎在照到金属时立即产生光电流，时间不超过10－9 s.

2．光子说

爱因斯坦提出：空间传播的光不是连续的，而是一份一份的，每一份称为一个光子，光子具有的能量ε＝h ν，其中h ＝6.63×10－34 J ·s.

3．光电效应方程

(1)表达式：h ν＝E k ＋W 0或E k ＝h ν－W 0.

(2)物理意义：金属中的电子吸收一个光子获得的能量是h ν，这些能量的一部分用来克服金属的逸出功W 0，剩下的表现为逸出后电子的最大初动能E k ＝1

2

mv 2.

4．光的波粒二象性

(1)波动性：光的干涉、衍射、偏振现象证明光具有波动性． (2)粒子性：光电效应、康普顿效应说明光具有粒子性． (3)光既具有波动性，又具有粒子性，称为光的波粒二象性．

5．物质波

(1)概率波

光的干涉现象是大量光子的运动遵守波动规律的表现，亮条纹是光子到达概率大的地方，暗条纹是光子到达概率小的地方，因此光波又叫概率波． (2)物质波

任何一个运动着的物体，小到微观粒子大到宏观物体都有一种波与它对应，其波长λ＝h p

，p 为运动物体的动量，h 为普朗克常量．

易错判断

(1)光子说中的光子，指的是光电子．(×)

(2)只要光足够强，照射时间足够长，就一定能发生光电效应．(×) (3)极限频率越大的金属材料逸出功越大．(√)

知识点2 α粒子散射实验与核式结构模型

1．实验现象

绝大多数α粒子穿过金箔后，基本上仍沿原来的方向前进，但少数α粒子发生了大角度偏转，极少数α粒子甚至被撞了回来．如图所示．

α粒子散射实验的分析图

2．原子的核式结构模型

在原子中心有一个很小的核，原子全部的正电荷和几乎全部质量都集中在核里，带负电的电子在核外空间绕核旋转．

易错判断

(1)原子核集中了原子全部的正电荷和质量．(×) (2)原子中绝大部分是空的，原子核很小．(√)

(3)核式结构学说是卢瑟福在α粒子散射实验的基础上提出的．(√)

知识点3 氢原子光谱和玻尔理论

1．光谱

(1)光谱：用光栅或棱镜可以把光按波长展开，获得光的波长(频率)和强度分布的记录，即光谱． (2)光谱分类：①线状谱光谱是一条条的亮线． ②连续谱光谱是连在一起的光带．

(3)氢原子光谱的实验规律：巴耳末线系是氢原子光谱在可见光区的谱线，其波长公式

1

λ

＝

R ⎝ ⎛⎭

⎪⎫

122－1n 2(n ＝3,4,5，…)，R 是里德伯常量，R ＝1.10×107 m －1，n 为量子数． 2．玻尔理论

(1)定态：原子只能处于一系列不连续的能量状态中，在这些能量状态中原子是稳定的，电子虽然绕核运动，但并不向外辐射能量．

(2)跃迁：原子从一种定态跃迁到另一种定态时，它辐射或吸收一定频率的光子，光子的能量由这两个定态的能量差决定，即h ν＝E m －E n (h 是普朗克常量，h ＝6.63×10－34 J ·s)． (3)轨道：原子的不同能量状态跟电子在不同的圆周轨道绕核运动相对应．原子的定态是不连续的，因此电子的可能轨道也是不连续的．

3．氢原子的能级、能级公式

(1)氢原子的能级图能级图如图所示． (2)氢原子的能级公式

E n ＝1

n 2E 1(n ＝1,2,3，…)，其中E 1为基态能量，其数值为

E 1＝－13.6_eV.

(3)氢原子的半径公式

r n ＝n 2r 1(n ＝1,2,3，…)，其中r 1为基态半径，又称玻尔

半径，其数值为r1＝0.53×10－10 m.

易错判断

(1)在玻尔模型中，原子的状态是不连续的．(√)

(2)发射光谱可能是连续光谱，也可能是线状谱．(√)

(3)玻尔理论成功地解释了氢原子光谱，也成功地解释了氦原子光谱．(×)

2.题型分析：

一、对光电效应的理解

1．与光电效应有关的五组概念对比

(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．光子是因，光电子是果．

(2)光电子的动能与光电子的最大初动能：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

做功的情况，才具有最大初动能．

(3)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．

(4)入射光强度与光子能量：入射光强度指单位时间照射到金属表面单位面积上的总能量．

(5)光的强度与饱和光电流：频率相同的光照射金属产生光电效应，入射光越强，饱和光电流越大，但不

是简单的正比关系．

2．两条对应关系：

入射光强度大→光子数目多→发射光电子多→光电流大；

光子频率高→光子能量大→光电子的最大初动能大．

例1．关于光电效应和康普顿效应的规律，下列说确的是( )

A．光电效应中，金属板向外发射的光电子又可以叫作光子

B．康普顿效应说明光具有波动性

C．对于同种金属而言，遏止电压与入射光的频率无关

D．石墨对X射线散射时，部分X射线的散射光波长会变长，这个现象称为康普顿效应D[光电效应中，金属板向外发射的电子叫光电子，光子是光量子的简称，A错误；根据光电效应方程hν＝W0＋eU c可知，对于同种金属而言(逸出功一样)，入射光的频率越大，遏止电压也越大，即遏止电压与入射光的频率有关，C错误；在石墨对X射线散射时，部分X射线的散射光波长会变长的现象称为康普顿效应，康普顿效应说明光具有粒子性，B错误，D正确．]