第十七章第2節(jié)光的粒子性

1、返回返回第二節(jié)第二節(jié) 光的粒子性光的粒子性 1光電效應(yīng)光電效應(yīng) 照射到金屬表面的光，能使金屬中的照射到金屬表面的光，能使金屬中的 從表面逸從表面逸出的現(xiàn)象。出的現(xiàn)象。 2光電子光電子 光電效應(yīng)中發(fā)射出來的光電效應(yīng)中發(fā)射出來的 。電子電子電子電子飽和飽和截止截止 瞬時(shí)性瞬時(shí)性 正確理解光電效應(yīng)中的五組概念正確理解光電效應(yīng)中的五組概念 1光子與光電子光子與光電子 光子指光在空間傳播時(shí)的每一份能量，光子不帶電，光電光子指光在空間傳播時(shí)的每一份能量，光子不帶電，光電子是金屬表面受到光照射時(shí)發(fā)射出來的電子，其本質(zhì)是電子，光子是金屬表面受到光照射時(shí)發(fā)射出來的電子，其本質(zhì)是電子，光子是光電效應(yīng)的因，光電子是

2、果。子是光電效應(yīng)的因，光電子是果。 2光電子的動(dòng)能與光電子的最大初動(dòng)能光電子的動(dòng)能與光電子的最大初動(dòng)能 光照射到金屬表面時(shí)，光子的能量全部被電子吸收，電子吸光照射到金屬表面時(shí)，光子的能量全部被電子吸收，電子吸收了光子的能量，可能向各個(gè)方向運(yùn)動(dòng)，需克服原子核和其他原收了光子的能量，可能向各個(gè)方向運(yùn)動(dòng)，需克服原子核和其他原子的阻礙而損失一部分能量，剩余部分為光電子的初動(dòng)能；只有子的阻礙而損失一部分能量，剩余部分為光電子的初動(dòng)能；只有金屬表面的電子直接向外飛出時(shí)，只需克服原子核的引力做功，金屬表面的電子直接向外飛出時(shí)，只需克服原子核的引力做功，才具有最大初動(dòng)能。光電子的初動(dòng)能小于或等于光電子的最大初

3、才具有最大初動(dòng)能。光電子的初動(dòng)能小于或等于光電子的最大初動(dòng)能。動(dòng)能。 3光子的能量與入射光的強(qiáng)度光子的能量與入射光的強(qiáng)度 光子的能量即每個(gè)光子的能量，其值為光子的能量即每個(gè)光子的能量，其值為Eh(為光子的頻率為光子的頻率)，其大小由光的頻率決定。入射光的強(qiáng)度指單位時(shí)間內(nèi)照射到金屬表面其大小由光的頻率決定。入射光的強(qiáng)度指單位時(shí)間內(nèi)照射到金屬表面單位面積上的總能量，入射光的強(qiáng)度等于單位時(shí)間內(nèi)光子能量與入射單位面積上的總能量，入射光的強(qiáng)度等于單位時(shí)間內(nèi)光子能量與入射光子數(shù)的乘積。光子數(shù)的乘積。 4光電流和飽和光電流光電流和飽和光電流 金屬板飛出的光電子到達(dá)陽極，回路中便產(chǎn)生光電流，隨著所加金屬板飛出

4、的光電子到達(dá)陽極，回路中便產(chǎn)生光電流，隨著所加正向電壓的增大，光電流趨于一個(gè)飽和值，這個(gè)飽和值是飽和光電流，正向電壓的增大，光電流趨于一個(gè)飽和值，這個(gè)飽和值是飽和光電流，在一定的光照條件下，飽和光電流與所加電壓大小無關(guān)。在一定的光照條件下，飽和光電流與所加電壓大小無關(guān)。 5.光的強(qiáng)度與飽和光電流光的強(qiáng)度與飽和光電流 飽和光電流與入射光強(qiáng)度成正比的規(guī)律是對頻率相同的光照射金飽和光電流與入射光強(qiáng)度成正比的規(guī)律是對頻率相同的光照射金屬產(chǎn)生光電效應(yīng)而言的，對于不同頻率的光，由于每個(gè)光子的能量不屬產(chǎn)生光電效應(yīng)而言的，對于不同頻率的光，由于每個(gè)光子的能量不同，飽和光電流與入射光強(qiáng)度之間沒有簡單的正比關(guān)系。

5、同，飽和光電流與入射光強(qiáng)度之間沒有簡單的正比關(guān)系。 3一束綠光照射某金屬發(fā)生了光電效應(yīng)，則下列說法正確的是一束綠光照射某金屬發(fā)生了光電效應(yīng)，則下列說法正確的是 ()A若增加綠光的照射強(qiáng)度，則逸出的光電子數(shù)增加若增加綠光的照射強(qiáng)度，則逸出的光電子數(shù)增加B若增加綠光的照射強(qiáng)度，則逸出的光電子的最大初動(dòng)能增加若增加綠光的照射強(qiáng)度，則逸出的光電子的最大初動(dòng)能增加C若改用紫光照射，則可能不會(huì)發(fā)生光電效應(yīng)若改用紫光照射，則可能不會(huì)發(fā)生光電效應(yīng)D若改用紫光照射，則逸出的光電子的最大初動(dòng)能增加若改用紫光照射，則逸出的光電子的最大初動(dòng)能增加解析：解析：光電效應(yīng)的規(guī)律表明：入射光的頻率決定是否發(fā)生光電效光電效應(yīng)的

6、規(guī)律表明：入射光的頻率決定是否發(fā)生光電效應(yīng)以及發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)逸出的光電子的最大初動(dòng)能的大小。當(dāng)入應(yīng)以及發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)逸出的光電子的最大初動(dòng)能的大小。當(dāng)入射光的頻率增加后，逸出的光電子的最大初動(dòng)能也增加，又紫光射光的頻率增加后，逸出的光電子的最大初動(dòng)能也增加，又紫光的頻率高于綠光的頻率，而增加光的照射強(qiáng)度，會(huì)使單位時(shí)間內(nèi)的頻率高于綠光的頻率，而增加光的照射強(qiáng)度，會(huì)使單位時(shí)間內(nèi)逸出的光電子數(shù)增加。故正確選項(xiàng)有逸出的光電子數(shù)增加。故正確選項(xiàng)有A、D。答案：答案：AD能量子能量子 光子光子 hvhvEkW0 EkhvW0 逸出功逸出功W0 最大初動(dòng)能最大初動(dòng)能 圖圖1712圖圖1713AB發(fā)生改變發(fā)生

7、改變 相同相同 大于大于 粒子粒子 圖圖1714 (2)康普頓效應(yīng)進(jìn)一步揭示了光的粒子性，也再次證明了愛因斯康普頓效應(yīng)進(jìn)一步揭示了光的粒子性，也再次證明了愛因斯坦光子說的正確性。坦光子說的正確性。5白天的天空各處都是亮的，是大氣分子對太陽光散射的結(jié)果。白天的天空各處都是亮的，是大氣分子對太陽光散射的結(jié)果。美國物理學(xué)家康普頓由于在這方面的研究而榮獲了美國物理學(xué)家康普頓由于在這方面的研究而榮獲了1927年的諾年的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。假設(shè)一個(gè)運(yùn)動(dòng)的光子和一個(gè)靜止的自由電子碰貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。假設(shè)一個(gè)運(yùn)動(dòng)的光子和一個(gè)靜止的自由電子碰撞以后，電子向某一個(gè)方向運(yùn)動(dòng)，光子沿另一方向散射出去，撞以后，電子向某一個(gè)方向

8、運(yùn)動(dòng)，光子沿另一方向散射出去，則這個(gè)散射光子跟原來的光子相比則這個(gè)散射光子跟原來的光子相比 ()A頻率變大頻率變大B速度變小速度變小C光子能量變大光子能量變大 D波長變長波長變長解析：解析：光子與電子碰撞時(shí)，遵守動(dòng)量守恒定律和能量守恒定律，光子與電子碰撞時(shí)，遵守動(dòng)量守恒定律和能量守恒定律，自由電子被碰前靜止，被碰后動(dòng)量、能量增加，所以光子的動(dòng)自由電子被碰前靜止，被碰后動(dòng)量、能量增加，所以光子的動(dòng)量、能量減小。故選項(xiàng)量、能量減小。故選項(xiàng)D正確。正確。答案：答案：D答案：答案：A 例例2入射光照射到某金屬表面上發(fā)生光電效應(yīng)，若入射光入射光照射到某金屬表面上發(fā)生光電效應(yīng)，若入射光的強(qiáng)度減弱，而頻率保

9、持不變，那么的強(qiáng)度減弱，而頻率保持不變，那么 () A從光照射金屬表面到發(fā)射出光電子之間的時(shí)間間隔將明從光照射金屬表面到發(fā)射出光電子之間的時(shí)間間隔將明顯增加顯增加 B逸出的光電子的最大初動(dòng)能將減小逸出的光電子的最大初動(dòng)能將減小 C單位時(shí)間內(nèi)從金屬表面逸出的光電子數(shù)目將減少單位時(shí)間內(nèi)從金屬表面逸出的光電子數(shù)目將減少 D有可能不發(fā)生光電效應(yīng)有可能不發(fā)生光電效應(yīng) 解析解析根據(jù)光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律知，從光照射金屬表面到光根據(jù)光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律知，從光照射金屬表面到光電子發(fā)射的時(shí)間間隔極短，這與光的強(qiáng)度無關(guān)，故電子發(fā)射的時(shí)間間隔極短，這與光的強(qiáng)度無關(guān)，故A錯(cuò)誤；實(shí)驗(yàn)規(guī)錯(cuò)誤；實(shí)驗(yàn)規(guī)律還指出，逸出光電子的最大

10、初動(dòng)能與入射光頻率有關(guān)，光電流律還指出，逸出光電子的最大初動(dòng)能與入射光頻率有關(guān)，光電流與入射光強(qiáng)度成正比，由此可知，與入射光強(qiáng)度成正比，由此可知，B、D錯(cuò)誤，錯(cuò)誤，C正確。正確。 答案答案C2(2011廣東高考廣東高考)光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，下列表述正確的是光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，下列表述正確的是 ()A光照時(shí)間越長光電流越大光照時(shí)間越長光電流越大B入射光足夠強(qiáng)就可以有光電流入射光足夠強(qiáng)就可以有光電流C遏止電壓與入射光的頻率有關(guān)遏止電壓與入射光的頻率有關(guān)D入射光頻率大于極限頻率才能產(chǎn)生光電子入射光頻率大于極限頻率才能產(chǎn)生光電子答案：答案：CD圖圖1715思路點(diǎn)撥思路點(diǎn)撥求解此題應(yīng)把握以下三點(diǎn)：求解此題應(yīng)把握

11、以下三點(diǎn)：(1)正電荷定向移動(dòng)的方向?yàn)殡娏鞯姆较?。正電荷定向移?dòng)的方向?yàn)殡娏鞯姆较颉?2)由光電效應(yīng)方程求光電子的最大初動(dòng)能。由光電效應(yīng)方程求光電子的最大初動(dòng)能。(3)光子數(shù)等于總電荷量與電子電量的比值。光子數(shù)等于總電荷量與電子電量的比值。1硅光電池是利用光電效應(yīng)原理制成的器件。下列表述正硅光電池是利用光電效應(yīng)原理制成的器件。下列表述正 確的是確的是 ()A硅光電池是把光能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿囊环N裝置硅光電池是把光能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿囊环N裝置B硅光電池中吸收了光子能量的電子都能逸出硅光電池中吸收了光子能量的電子都能逸出C逸出的光電子的最大初動(dòng)能與入射光的頻率無關(guān)逸出的光電子的最大初動(dòng)能與入射光的頻率無關(guān)D任意頻率的光照射到硅光電池上都能產(chǎn)生光電效應(yīng)任意頻率的光照射到硅光電池上都能產(chǎn)生光電效應(yīng)解析：解析：電池是把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。而硅