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章末分層突破[自我校對(duì)]①hν②eq\f(h,λ)③eq\f(1,2)mνeq\o\al(2,max)+W0④極限⑤遏止⑥飽和⑦瞬時(shí)⑧ΔxΔp光電效應(yīng)規(guī)律及其應(yīng)用有關(guān)光電效應(yīng)的問題主要有兩個(gè)方面:一是關(guān)于光電效應(yīng)現(xiàn)象的判斷,二是運(yùn)用光電效應(yīng)方程進(jìn)行計(jì)算.求解光電效應(yīng)問題的關(guān)鍵在于掌握光電效應(yīng)規(guī)律,明確各概念之間的決定關(guān)系,準(zhǔn)確把握它們的內(nèi)在聯(lián)系.1.決定關(guān)系及聯(lián)系2.“光電子的動(dòng)能”可以是介于0~Ekm的任意值,只有從金屬表面逸出的光電子才具有最大初動(dòng)能,且隨入射光頻率增大而增大.3.光電效應(yīng)是單個(gè)光子和單個(gè)電子之間的相互作用產(chǎn)生的,金屬中的某個(gè)電子只能吸收一個(gè)光子的能量,只有當(dāng)電子吸收的能量足夠克服原子核的引力而逸出時(shí),才能產(chǎn)生光電效應(yīng).4.入射光強(qiáng)度指的是單位時(shí)間內(nèi)入射到金屬表面單位面積上的光子的總能量,在入射光頻率ν不變時(shí),光強(qiáng)正比于單位時(shí)間內(nèi)照到金屬表面單位面積上的光子數(shù),但若入射光頻率不同,即使光強(qiáng)相同,單位時(shí)間內(nèi)照到金屬表面單位面積上的光子數(shù)也不相同,因而從金屬表面逸出的光電子數(shù)也不相同(形成的光電流也不相同).如圖2-1所示是現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)中部分光電控制設(shè)備用到的光控繼電器的示意圖,它由電源、光電管、放大器等幾部分組成.當(dāng)用綠光照射圖中光電管陰極K時(shí),可發(fā)生光電效應(yīng),則以下說法中正確的是()圖2-1A.增大綠光的照射強(qiáng)度,光電子的最大初動(dòng)能增大B.增大綠光的照射強(qiáng)度,電路中的光電流增大C.改用比綠光波長(zhǎng)大的光照射光電管陰極K時(shí),電路中一定有光電流D.改用比綠光頻率大的光照射光電管陰極K時(shí),電路中一定有光電流E.改用比綠光頻率小的光照射光電管陰極K時(shí),電路可能有光電流【解析】光電子的最大初動(dòng)能由入射光的頻率決定,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;增大綠光的照射強(qiáng)度,單位時(shí)間內(nèi)入射的光子數(shù)增多,所以光電流增大,選項(xiàng)B正確;改用比綠光波長(zhǎng)更大的光照射時(shí),該光的頻率不一定滿足發(fā)生光電效應(yīng)的條件,故選項(xiàng)C錯(cuò)誤,E正確;若改用頻率比綠光大的光照射,一定能發(fā)生光電效應(yīng),故選項(xiàng)D正確.【答案】BDE1.某種色光強(qiáng)度的改變決定單位時(shí)間入射光子數(shù)目改變,光子能量不變.2.光電效應(yīng)中光電子的最大初動(dòng)能與入射光頻率和金屬材料有關(guān),與光的強(qiáng)度無(wú)關(guān).光的波粒二象性的進(jìn)一步理解1.現(xiàn)在提到的波動(dòng)性和粒子性與17世紀(jì)提出的波動(dòng)說和粒子說不同.當(dāng)時(shí)的兩種學(xué)說是相互對(duì)立的,都企圖用一種觀點(diǎn)去說明光的各種“行為”,這是由于傳統(tǒng)觀念的影響,這些傳統(tǒng)觀念是人們觀察周圍的宏觀物體形成的.2.波動(dòng)性和粒子性在宏觀現(xiàn)象中是相互對(duì)立的、矛盾的,對(duì)于光子這樣的微觀粒子卻只有從波粒二象性的角度出發(fā),才能統(tǒng)一說明光的各種“行為”.3.光子說并不否認(rèn)光的電磁說,按光子說,光子的能量ε=hν,其中ν表示光的頻率,即表示了波的特征,而且從光子說或電磁說推導(dǎo)電子的動(dòng)量都得到一致的結(jié)論.可見,光的確具有波動(dòng)性,也具有粒子性.從光的波粒二象性出發(fā),下列說法正確的是()A.光是高速運(yùn)動(dòng)的微觀粒子,每個(gè)光子都具有波粒二象性B.光的頻率越高,光子的能量越大C.在光的干涉中,暗條紋的地方是光子不會(huì)到達(dá)的地方D.在光的干涉中,亮條紋的地方是光子到達(dá)概率最大的地方E.在光的干涉中,暗條紋的地方是光子到達(dá)概率小的地方【解析】一個(gè)光子談不上波動(dòng)性,A錯(cuò)誤;暗條紋是光子到達(dá)概率小的地方,C錯(cuò)誤E正確;光的頻率越高,光子的能量E=hν越大,在光的干涉現(xiàn)象中,光子到達(dá)的概率大小決定光屏上出現(xiàn)明、暗條紋,故B、D選項(xiàng)正確.【答案】BDE1.(2023·全國(guó)乙卷)現(xiàn)用某一光電管進(jìn)行光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn),當(dāng)用某一頻率的光入射時(shí),有光電流產(chǎn)生.下列說法正確的是()A.保持入射光的頻率不變,入射光的光強(qiáng)變大,飽和光電流變大B.入射光的頻率變高,飽和光電流變大C.入射光的頻率變高,光電子的最大初動(dòng)能變大D.保持入射光的光強(qiáng)不變,不斷減小入射光的頻率,始終有光電流產(chǎn)生E.遏止電壓的大小與入射光的頻率有關(guān),與入射光的光強(qiáng)無(wú)關(guān)【解析】產(chǎn)生光電效應(yīng)時(shí),光的強(qiáng)度越大,單位時(shí)間內(nèi)逸出的光電子數(shù)越多,飽和光電流越大,說法A正確.飽和光電流大小與入射光的頻率無(wú)關(guān),說法B錯(cuò)誤.光電子的最大初動(dòng)能隨入射光頻率的增加而增加,與入射光的強(qiáng)度無(wú)關(guān),說法C正確.減小入射光的頻率,如低于極限頻率,則不能發(fā)生光電效應(yīng),沒有光電流產(chǎn)生,說法D錯(cuò)誤.遏止電壓的大小與入射光的頻率有關(guān),與光的強(qiáng)度無(wú)關(guān),說法E正確.【答案】ACE2.(2023·全國(guó)卷Ⅰ)在某次光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中,得到的遏止電壓Uc與入射光的頻率ν的關(guān)系如圖2-2所示.若該直線的斜率和截距分別為k和b,電子電荷量的絕對(duì)值為e,則普朗克常量可表示為________,所用材料的逸出功可表示為________.圖2-2【解析】根據(jù)光電效應(yīng)方程Ekm=hν-W0及Ekm=eUc得Uc=eq\f(hν,e)-eq\f(W0,e),故eq\f(h,e)=k,b=-eq\f(W0,e),得h=ek,W0=-eb.【答案】ek-eb3.(2023·江蘇高考)已知光速為c,普朗克常數(shù)為h,則頻率為ν的光子的動(dòng)量為________.用該頻率的光垂直照射平面鏡,光被鏡面全部垂直反射回去,則光子在反射前后動(dòng)量改變量的大小為________.【解析】光速為c,頻率為ν的光子的波長(zhǎng)λ=eq\f(c,ν),光子的動(dòng)量p=eq\f(h,λ)=eq\f(hν,c).用該頻率的光垂直照射平面鏡,光被垂直反射,則光子在反射前后動(dòng)量方向相反,取反射后的方向?yàn)檎较?,則反射前后動(dòng)量改變量Δp=p2-p1=eq\f(2hν,c).【答案】eq\f(hν,c)eq\f(2hν,c)4.(2023·江蘇高考)幾種金屬的逸出功W0見下表:金屬鎢鈣鈉鉀銣W0(×10-19J)用一束可見光照射上述金屬的表面,請(qǐng)通過計(jì)算說明哪些能發(fā)生光電效應(yīng).已知該可見光的波長(zhǎng)范圍為×10-7~×10-7m,普朗克常數(shù)h=×10-34J·s.【解析】光子的能量E=eq\f(hc,λ)取λ=×10-7m,則E≈×10-19J根據(jù)E>W(wǎng)0判斷,鈉、鉀、銣能發(fā)生光電效應(yīng).【答案】鈉、鉀、銣能發(fā)生光電效應(yīng)我還有這些不足:(1)(2)
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