高中物理 第二章 波粒二象性 2.2 光子课件 粤教版选修35.ppt

第二节光子 目标导航 预习导引 目标导航 预习导引 二 一 答案 每一份能量量子很小 微观量 温度计示数变化1 对应变化的能量很大 宏观量 由于温度计的精度不够 所以观察到的温度计温度不是一份一份地变化的 四 三 目标导航 二 一 预习导引 二 光子假说1 内容 光的能量是不连续的 而是一份一份的 每一份叫做一个光子 一个光子的能量 h 式中h是普朗克常量 是光的频率 2 意义 利用光子假说 可以完美地解释光电效应的各种特征 四 三 目标导航 三 一 预习导引 答案 不同 四 二 目标导航 四 一 预习导引 三 二 目标导航 预习导引 答案 只有电子吸收了足够的能量后才能摆脱原子核的吸引而逃逸出原子 四 一 三 二 一 一 普朗克能量量子化假设 1 能量子 超越牛顿的发现 1 普朗克的量子化假设 能量子 振动着的带电微粒的能量只能是某一最小能量值 的整数倍 例如 可能是 或2 3 当带电微粒辐射或吸收能量时 也是以这个最小能量值为单位一份一份地辐射或吸收的 这个不可再分的最小能量值 叫做能量子 能量子公式 h 是电磁波的频率 h是一个常量 称为普朗克常量 其值h 6 63 10 34j s 能量的量子化 在微观世界中能量不能连续变化 只能取分立值 这种现象叫做能量的量子化 迁移应用 典题例解 知识精要 思考探究 二 一 3 普朗克的能量子假说的意义 普朗克的能量子假说 使人类对微观世界的本质有了全新的认识 对现代物理学的发现产生了革命性的影响 迁移应用 典题例解 知识精要 思考探究 二 一 2 能量的量子化微观粒子的能量与宏观世界的能量的认识不同 例如 一个宏观的弹簧振子 把小球推离平衡位置后开始振动 能量为e 第二次我们可以把它推得稍远一些 使它振动的能量稍多一些 例如1 2e或1 3e 推得更远 能量更大 弹簧振子的能量不是某一个最小值的整数倍 只要在弹性限度内 我们可以把小球推到任何位置 其能量可以是任何值 即对弹簧振子的能量 我们说能量值是连续的 而普朗克的假说则认为 微观粒子的能量是量子化的 或说微观粒子的能量是分立的 迁移应用 典题例解 知识精要 思考探究 二 知识精要 迁移应用 一 思考探究 在一杯开水中放入一支温度计 开水静置室内 可以看到开水的温度是逐渐降低的 既然从微观的角度来看能量是一份一份向外辐射的 为什么它的温度不是一段一段地降低 答案 温度是一个宏观物理量 宏观物理量基本是以人的感官来定义的 受限制于人的观察精度 我们说各种物理量是连续的 基本上讲 宏观的物理学是一种近似的科学 是微观物理量变化的统计学结果 另外时间 空间也并非是连续的 也有最小的不可分割的量 所以基本物理量都是非连续的 从这个角度说 温度的测量实际上也是不连续的 典题例解 二 知识精要 典题例解 思考探究 一 例1 氦氖激光器发射波长为632 8nm的单色光 试计算这种光的一个光子的能量是多少 若该激光器的发光功率为18mw 则每秒发射多少个光子 答案 3 14 10 19j5 73 1016个 迁移应用 二 一 知识精要 典题例解 思考探究 迁移应用 二 知识精要 迁移应用 思考探究 一 二 答案 a 典题例解 迁移应用 思考探究 知识精要 一 二 二 光电效应现象的解释 1 逸出功和截止频率均由金属本身决定 与其他因素无关 两者的关系是w0 h 0 2 光的强度决定了单位时间内逸出的光电子数目 3 逸出的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 典题例解 知识精要 迁移应用 思考探究 一 典题例解 二 一 知识精要 迁移应用 思考探究 典题例解 二 思考探究 典题例解 迁移应用 现用波长为400nm的单色光照射上述材料 能产生光电效应的材料最多有 普朗克常量h 6 63 10 34j s 光速c 3 0 108m s a 2种b 3种c 4种d 5种 知识精要 一 二 解析 本题考查发生光电效应的条件 光子的能量及光的波长 波速与频率的关系 照射光光子的能量大于铯 钙的逸出功 能产生光电效应的材料有2种 故a正确 答案 a 思考探究 典题例解 迁移应用 知识精要 一 二 思考探究 典题例解 迁移应用 知识精要 一 二 思考探究 迁移应用 典题例解 多选 下列对光电效应的理解正确的是 a 金属内的每个电子要吸收一个或一个以上的光子 当它积累的能量足够大时 就能逸出金属b 如果入射光子的能量小于金属表面的电子克服原子核的引力而逸出时所需做的最小功 便不能发生光电效应c 发生光电效应时 入射光强度越大 光子的能量就越大 电子的最大初动能就越大d 由于不同金属的逸出功是不相同的 因此使不同金属产生光电效应的入射光的最小频率也不同 答案 bd 知识精要 一 二 解析 按照爱因斯坦的光子说 光子的能量是由光的频率决定的 与光的强度无关 入射光的频率越大 发生光电效应时逸出的光电子的最大初动能越大 但要使电子离开金属 应使电子具有足够的动能 而电子增加的动能只来源于照射光的光子能量 但电子只能吸收一个光子 不能吸收多个光子 因此如果光的频率低 即使照射时间足够长 也不会发生光电效应 电子从金属中逸出时只有从金属表面向外逸出的电子克服原子核的引力所做的功最小 这个功称为逸出功 不同金属的逸出功不同 故b d正确 思考探究 迁移应用 典题例解 知识精要 一 二 知识链接 类题试解 光电效应实验与电路知识结合 发生光电效应时 产生的光电子与电学 磁学知识有机结合 构成综合性问题 案例探究 案例探究 知识链接 类题试解 如图所示 一光电管的阴极用截止波长 0 5000 的钠制成 用波长 3000 的紫外线照射阴极 光电管阳极a和阴极k之间的电势差u 2 1v 饱和光电流的值 当阴极k发射的电子全部到达阳极a时 电路中的电流达到最大值 称为饱和光电流 i 0 56 a 1 求每秒内由k极发射的光电子数目 2 求电子到达a极时的最大动能 3 如果电势差u不变 而照射光的强度增到原值的3倍 此时电子到达a极时最大动能是多大 普朗克常量h 6 626 10 34j s 案例探究 知识链接 类题试解 答案 1 3 5 1012个 2 6 01 10 19j 3 6 01 10 19j 案例探究 知识链接 类题试解 案例探究 知识链接 类题试解 知识链接 案例探究 类题试解 在旧式彩色电视机的显像管中 从电子枪射出的电子在2万伏的高压下被加速 并且形成1ma的平均电流 电子束的强弱受图像信号控制 并按一定的规律在荧光屏上扫描 形成电视画面 电视机以每秒显现25张画面的速率进行扫描 由于画面更换迅速和视觉暂留 我们便看到了活动的景象 1 电子以多大的动能轰击荧光屏 2 平均每幅画面有多少个电子打在