粵教版光子ppt課件.ppt

1、,高中物理選修3-5粵教版,第二節(jié) 光子,目標(biāo)定位1.知道普朗克提出的能量子假說.2.知道愛因斯坦 的光子說，知道光子能量的表達(dá)式.3.知道愛因斯坦的光電效 應(yīng)方程以及對光電效應(yīng)規(guī)律的解釋,一、能量量子假說 1假說內(nèi)容：物體熱輻射所發(fā)出的電磁波的能量是_，只能是最小能量值h的_ 2能量量子：_稱為一個能量量子，其中是輻射頻率，h是一個常量，稱為普朗克常量，h6.631034 Js. 3假說的意義：能量量子假說能夠非常合理地解釋某些電磁波的_和_的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象 4量子化現(xiàn)象：在微觀世界里，物理量只能取一些分立值的現(xiàn)象,不連續(xù)的,整數(shù)倍,h,輻射,吸收,二、光子假說 1內(nèi)容：光不僅在發(fā)射和吸收時能量是

2、一份一份的，而且光本身就是由一個個不可分割的_組成的，這些能量子被稱為_，頻率為的光的能量子為_ 2意義：利用光子假說可以完美地解釋_的各種特征 三、光電效應(yīng)方程 1逸出功W0：電子從金屬中逸出所需要的克服束縛而消耗的能量的最小值，叫做金屬的逸出功,能量子,光子,h,光電效應(yīng),想一想怎樣從能量守恒角度理解愛因斯坦光電效應(yīng)方程？ 答案愛因斯坦光電效應(yīng)方程中的h是入射光子的能量，逸出功W0是光子飛出金屬表面消耗的能量，Ek是光子的最大初動能，因此愛因斯坦光電效應(yīng)方程符合能量的轉(zhuǎn)化與守恒定律 四、對光電效應(yīng)的解釋 1對極限頻率的解釋 金屬內(nèi)部的一個電子一般只吸收_光子的能量，如果光子的能量_電子的逸

3、出功，那么無論光的強(qiáng)度(光子數(shù)目)有多大，照射時間多長，金屬內(nèi)部的電子都不能被激發(fā)而逃逸出來因此光電效應(yīng)的條件是光子的能量h,一個,小于,2對遏止電壓與入射光的頻率有關(guān)，而與入射光的強(qiáng)度無關(guān)的解釋,大于,等于,極限頻率,頻率,光強(qiáng)度,一、對光子概念的理解 1光子不是光電子：光子指光在空間傳播時的每一份能量，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，光電子是果 2由光子的能量確定光電子的動能：光照射到金屬表面時，光子的能量全部被電子吸收，電子吸收了光子的能量，可能向各個方向運(yùn)動，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能

4、；只有金屬表面的電子直接向外飛出時，只需克服原子核的引力做功，才具有最大初動能光電子的初動能小于或等于光電子的最大初動能,3光子的能量與入射光的強(qiáng)度的關(guān)系：光子的能量即每個光子的能量，其值為Eh(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)度等于單位時間內(nèi)光子能量與入射光子數(shù)的乘積 【例1】氦氖激光器發(fā)射波長為6 328 A的單色光，試計算這種光的一個光子的能量為多少？若該激光器的發(fā)光功率為18 mW，則每秒鐘發(fā)射多少個光子？(h6.631034 Js) 答案3.141019 J5.731016個,借題發(fā)揮光能量子Eh，光能是光子能量

5、的整數(shù)倍，即E總nnh. 普朗克量子化理論，認(rèn)為電磁波的能量是量子化的、不連續(xù)的，總能量是能量子的整數(shù)倍，即E總n，其中h，因此，只要知道電磁波的頻率即可解答光是一種電磁波，光能量子簡稱光子其能量值是光能量的最小單位，h，其中為光的頻率，通常結(jié)合c，確定的值,針對訓(xùn)練1對應(yīng)于3.41019 J的能量子，其電磁輻射的頻率和波長各是多少？它是什么顏色的光？(h6.631034 Js) 答案5.131014 Hz5.85107 m黃色,二、光電效應(yīng)方程的理解與應(yīng)用 1光電效應(yīng)方程EkhW0的理解 (1)式中的Ek是光電子的最大初動能，就某個光電子而言，其離開金屬時剩余動能大小可以是0Ek范圍內(nèi)的任何

6、數(shù)值 (2)光電效應(yīng)方程實(shí)質(zhì)上是能量守恒方程 能量為h的光子被電子所吸收，電子把這些能量的一部分用來克服金屬表面對它的吸引，另一部分就是電子離開金屬表面時的動能如果克服吸引力做功最少為W0，則電子離開金屬表面時動能最大為Ek，根據(jù)能量守恒定 律可知：EkhW0.,(3)光電效應(yīng)方程包含了產(chǎn)生光電效應(yīng)的條件 (4)Ekm曲線 如圖221所示是光電子最大初動能Ekm 隨入射光頻率的變化曲線這里，橫軸上 的截距是極限頻率；縱軸上的截距是逸出 功的負(fù)值；斜率為普朗克常量 圖221,2光子說對光電效應(yīng)的解釋 (1)由愛因斯坦光電效應(yīng)方程可以看出，光電子的最大初動能Ek和入射光的頻率有關(guān)，且成線性關(guān)系，而

7、與光的強(qiáng)弱無關(guān)只有當(dāng)hW0時，才有光電子逸出 (2)金屬電子一次性吸收光子的全部能量，不需要積累能量的時間，所以光電流幾乎是瞬時產(chǎn)生的 (3)光較強(qiáng)時，包含的光子數(shù)較多，照射金屬時產(chǎn)生的光電子較多，所以飽和電流較大,【例2】(單選)如圖222所示，當(dāng)電 鍵K斷開時，用光子能量為2.5 eV的一 束光照射陰極P，發(fā)現(xiàn)電流表讀數(shù)不為 零合上電鍵，調(diào)節(jié)滑動變阻器，發(fā) 現(xiàn)當(dāng)電壓表讀數(shù)小于0.60 V時，電流 表讀數(shù)仍不為零當(dāng)電壓表讀數(shù)大于 或等于0.60 V時，電流表讀數(shù)為零 由此可知陰極材料的逸出功為() A1.9 eV B0.6 eV C2.5 eV D3.1 eV 答案A,圖222,解析由題意知光電子的最大初動能為EkeU00.60 eV，所以根據(jù)光電效應(yīng)方程EkhW0可得 W0hEk(2.50.6)eV1.9 eV,針對訓(xùn)練2(雙選)如圖223所示是某金 屬在光的照射下，光電子最大初動能Ek 與入射光頻率的關(guān)系圖象，由圖象可 知() A該金屬的逸出功等于E B該金屬的逸出功等于h0 C入射光的頻率為0時，產(chǎn)生的光電子的最大初動能為E D入射光的頻率為20時，產(chǎn)生的光電子的最大初動能為2E 答案AB,圖223,解析題中圖象反映了光電子的最大初動能E