171能讲义量量子化172光的粒子性高二物理课件

【典例1】(2010·上海高考)根据爱因斯坦光子说，光子能量
等于(h为普朗克常量，c、λ为真空中的光速和波长)( )
A .h c B .h C .h D .h
c
【解题指导】本题考查光子能量公式和光速公式，光子
的能量由频率决定，频率又和光速、波长有关系.
【标准解答】选A.光子的能量 E h 所h c以，光子的能量
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171能量量子化 172光的粒子性高 二物理课件
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B.7.9×1014 Hz
C.9.8×1014 Hz
D.1.2×1015 Hz
【解题指导】解答本题时要注意以下两点： (1)产生光电效应时光子的能量与逸出功的关系. (2)根据光电效应方程，求出对应的极限频率. 【标准解答】选B.根据光电效应方程Ekm=hν-W，在恰好发生 光电效应时最大初动能为0，有hν0=W，且c=λν，化简得：
【典例2】(2010·四川高考)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 Hz
E h c.
二、全面理解光电效应方程及其规律
1.光电效应方程Ek=hν-W0的理解 (1)式中的Ek是光电子的最大初动能，就某个光电子而言，其离 开金属时剩余动能大小可以是0～Ek范围内的任何数值. (2)光电效应方程实质上是能量守恒方程. 能量为E=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，则电子离开金属表面 时动能最大为Ek，根据能量守恒定律可知：Ek=hν-W0.
5.光的强度与饱和光电流：饱和光电流与入射光强度成正比 的规律是对频率相同的光照射金属产生光电效应而言的，对 于不同频率的光，由于每个光子的能量不同，饱和光电流与 入射光强度之间没有简单的正比关系.
(1)光电效应的实质是光现象转化为电现象. (2)发生 光电效应时，饱和光电流与入射光的强度有关，要明确不同 频率的光、不同金属与光电流的对应关系.
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E=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与入射光子数 的乘积. 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.
明,只有hν>W0时,才有光电子逸出,
c
W0 h
就是光电效应的
截止频率.
(3)效应具有瞬时性：电子一次性吸收光子的全部能量,不需 要积累能量的时间,所以光电效应几乎是瞬时发生的.
(1)逸出功和截止频率均由金属本身决定，与其他因 素无关.(2)光电子的最大初动能随入射光频率的增大而增大， 但不是正比关系.
一、正确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.光电子的动能与光电子的最大初动能：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;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.
(3)光电效应方程包含了产生光电效应的条件. 若发生光电效应，则光电子的最大初动能必须大于零，即 Ek=hν-W0＞0，亦即hν＞W0，＞ W h0c,而 cW h0 恰好是光 电效应的截止频率. (4)Ekm-ν曲线.如图所示是光电子最大 初动能Ekm随入射光频率ν的变化曲线. 这里，横轴上的截距是截止频率或极 限频率；纵轴上的截距是逸出功的负 值；斜率为普朗克常量.
2.光子说对光电效应的解释
(1)饱和光电流与光强关系：光越强,包含的光子数越多,照射
金属时产生的光电子越多,因而饱和光电流越大.所以,入射光
频率一定时,饱和光电流与光强成正比.
(2)存在截止频率和遏止电压：爱因斯坦光电效应方程表明光
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电子的初动能与入射光频率成线性关系,与光强无关,所以遏
止电压由入射光频率决定，与光强无关.光电效应方程同时表