80_第3讲　光的粒子性ppt课件

1、栏目索引第3讲光的粒子性栏目索引知识梳理知识梳理知识梳理一、光电效应一、光电效应1.在光的照射下物体发射电子的景象叫做光电效应在光的照射下物体发射电子的景象叫做光电效应,发射出的电子叫光发射出的电子叫光电子。光电效应的实验规律如下电子。光电效应的实验规律如下:(1)任何一种金属都有一个极限频率任何一种金属都有一个极限频率,入射光的频率必入射光的频率必需大于需大于这这个极限频率个极限频率,才干产生光电效应才干产生光电效应,低于这个频率的光不低于这个频率的光不能使金属产生光能使金属产生光电效应。电效应。(2)光电子的最大初动能与入射光的强度光电子的最大初动能与入射光的强度无关无关,只随入射光频率只

2、随入射光频率栏目索引知识梳理的增大而增大。(3)入射光照射到金属上时,光电子的发射几乎是瞬时的,普通不超越10-9s。(4)当入射光的频率大于极限频率时,光电流的强度与入射光的强度成正比。栏目索引知识梳理2.爱因斯坦为解释光电效应景象,提出了光子说,其内容为:空间传播的光是不延续的,是一份一份的,每一份叫做一个光子,每个光子的能量为=h。3.光电效应方程光电效应方程最大初动能与入射光频率之间的关系最大初动能与入射光频率之间的关系:=h-W(或或Ek=h-W)。假设入射光子的能量恰等于金属的逸出功假设入射光子的能量恰等于金属的逸出功,那么光电子的最那么光电子的最大初动能大初动能为零为零,入射光的

3、频率就是该金属的极限频率。此时有入射光的频率就是该金属的极限频率。此时有h0=W,即即0=,可可求出极限频率求出极限频率,反过来从实验中测出金属的极限频率反过来从实验中测出金属的极限频率0,也可求出逸也可求出逸出出功。功。22mvWh栏目索引知识梳理二、光的波粒二象性、物质波二、光的波粒二象性、物质波1.光具有波粒二象性光具有波粒二象性光的波粒二象性光的波粒二象性,既不能把光波了解成宏观形状的波既不能把光波了解成宏观形状的波,也不能把光子也不能把光子当当成实物粒子。成实物粒子。大量光子产生的效果往往显示出动摇性大量光子产生的效果往往显示出动摇性(如光的干涉、衍射如光的干涉、衍射现现象象),个别

4、光子产生的效果往往显示出粒子性个别光子产生的效果往往显示出粒子性(如光子与电子的如光子与电子的相相互作用互作用);频率越低频率越低的光动摇性越明显的光动摇性越明显,频率越高频率越高的光粒的光粒子子性越明显性越明显;光在传播过程中往往显示出动摇光在传播过程中往往显示出动摇性性,在与物质作用在与物质作用时时往往显示出粒子往往显示出粒子性。性。栏目索引知识梳理2.物质波物质波一切运动的微观粒子都具有波粒二象性一切运动的微观粒子都具有波粒二象性,其波长与动量的关系都符其波长与动量的关系都符合德合德布罗意公式布罗意公式=,这种波叫做物质波或德布罗意波。物质波这种波叫做物质波或德布罗意波。物质波是一是一种

5、概率波种概率波。hp栏目索引知识梳理1.光的散射光的散射:由于光在介质中与物质微粒的相互作用由于光在介质中与物质微粒的相互作用,使光的使光的传播方向传播方向发生改动的景象发生改动的景象,叫做光的散射。叫做光的散射。三、康普顿效应三、康普顿效应2.康普顿效应康普顿效应:在光的散射中在光的散射中,除有与入射波长除有与入射波长0一样的成分外一样的成分外,还有波长还有波长大于大于0的成分的成分,这个景象称为康普顿效应。这个景象称为康普顿效应。栏目索引知识梳理1.在演示光电效应的实验中,原来不带电的一块锌板与灵敏验电器相连,用弧光灯照射锌板时,验电器的指针张开一个角度,如下图,这时()A.锌板带正电,指

6、针带负电B.锌板带正电,指针带正电C.锌板带负电,指针带正电D.锌板带负电,指针带负电B栏目索引知识梳理答案答案B锌板受弧光灯照射锌板受弧光灯照射,吸收光子发生光电效应吸收光子发生光电效应,放出光电子放出光电子,锌锌板因失去电子而带正电板因失去电子而带正电,与锌板连在一同的静电计指针也带正电。与锌板连在一同的静电计指针也带正电。栏目索引知识梳理2.用单色光照射某种金属外表发生光电效应。知单色光的频率为,金属的逸出功为W,普朗克常量为h,光电子的最大初动能为Ek,以下关于它们之间关系的表达式正确的选项是()A.Ek=h-WB.Ek=h+WC.W=Ek-hD.W=Ek+h答案答案A由爱因斯坦光电效

7、应方程可知由爱因斯坦光电效应方程可知,A正确。正确。A栏目索引知识梳理3.一单色光照到某金属外表时,有光电子从金属外表逸出,以下说法中正确的是()A.增大入射光的频率,金属的逸出功将增大B.增大入射光的频率,光电子的最大初动能将增大C.增大入射光的强度,光电子的最大初动能将增大D.延伸入射光照射时间,光电子的最大初动能将增大答案答案B题干表达景象为光电效应题干表达景象为光电效应,Ek=h-W,逸出功由金属资料决议逸出功由金属资料决议,A选项错选项错;增大入射光的频率增大入射光的频率,光电子的最大初动能光电子的最大初动能Ek增大增大,B项正确项正确;增增大入射光的强度大入射光的强度,光电子的最大

8、初动能不变光电子的最大初动能不变,C项错项错;延伸入射光照射时延伸入射光照射时间间,光电子的最大初动能不改动光电子的最大初动能不改动,D项错。项错。B栏目索引知识梳理4.对光的认识,以下说法错误的选项是()A.个别光子的行为表现为粒子性,大量光子的行为表现出动摇性B.光的动摇性是光子本身的一种属性,不是光子之间的相互作用引起的C.光表现出动摇性时,就不具有粒子性了,光表现出粒子性时,就不具有动摇性了D.光的波粒二象性应了解为:在某种情况下光的动摇性表现明显,在另外某种情况下,光的粒子性表现明显答案答案C往往个别光子的行为表现出粒子性往往个别光子的行为表现出粒子性,大量光子的行为表现出大量光子的

9、行为表现出动摇性动摇性;通常光与物质相互作用时表现出粒子性通常光与物质相互作用时表现出粒子性,光的传播规律表现出光的传播规律表现出动摇性动摇性,光的动摇性和粒子性都是光的本身的一种属性光的动摇性和粒子性都是光的本身的一种属性,光的动摇性表光的动摇性表现明显时仍具有粒子属性现明显时仍具有粒子属性,光的粒子性表现明显时仍具有动摇性。光的粒子性表现明显时仍具有动摇性。C栏目索引深化拓展深化拓展深化拓展考点一对光电效应规律的了解考点一对光电效应规律的了解考点二对光电效应景象的实验研讨方法考点二对光电效应景象的实验研讨方法考点三有关光的能量问题的综合分析考点三有关光的能量问题的综合分析栏目索引深化拓展深

10、化拓展深化拓展考点一对光电效应规律的了解考点一对光电效应规律的了解1.用光子说解释光电效应及其规律用光子说解释光电效应及其规律(1)光照射金属时光照射金属时,电子吸收一个光子电子吸收一个光子(构成光电子构成光电子)的的能量后能量后,动能立刻动能立刻增大增大,不需求积累能量的过程。不需求积累能量的过程。(2)电子从金属外表逸出电子从金属外表逸出,首先需抑制金属外表原子核首先需抑制金属外表原子核的引力做功的引力做功(逸出逸出功功W)。要使入射光子的能量不小于。要使入射光子的能量不小于W,对应频率对应频率0=为极限频率。为极限频率。(3)光电子的最大初动能只随入射光频率的增大而增光电子的最大初动能只

11、随入射光频率的增大而增大。大。(4)入射光越强入射光越强,单位时间内入射到金属外表的光子数单位时间内入射到金属外表的光子数越多。越多。Wh栏目索引深化拓展2.掌握以下两条决议关系掌握以下两条决议关系(1)入射光频率入射光频率决议光子能量决议光子能量决议光电子最大初动能。决议光电子最大初动能。(2)入射光强度入射光强度决议单位时间内接纳的光子数决议单位时间内接纳的光子数决议单位时间内决议单位时间内发射发射的光电子数。的光电子数。栏目索引深化拓展1-1(2019北京东城二模,19)如下图,把一块不带电的锌板衔接在验电器上。当用紫外线照射锌板时,发现验电器指针偏转一定角度,那么()A.锌板带正电,验

12、电器带负电B.假设改用强度更小的紫外线照射锌板,验电器的指针也会偏转C.假设改用红外线照射锌板,验电器的指针依然会发生偏转D.这个景象可以阐明光具有动摇性B栏目索引深化拓展答案答案B紫外线使锌板发生光电效应紫外线使锌板发生光电效应,锌板失去电子而带正电锌板失去电子而带正电,那么与那么与之衔接的验电器也带正电。红外线的频率小于锌的截止频率之衔接的验电器也带正电。红外线的频率小于锌的截止频率,不发生光不发生光电效应电效应,验电器的指针不偏转。该景象阐明光具有粒子性。验电器的指针不偏转。该景象阐明光具有粒子性。栏目索引深化拓展考点二对光电效应景象的实验研讨方法考点二对光电效应景象的实验研讨方法1.实

13、验研讨电路实验研讨电路栏目索引深化拓展2.实验图像实验图像颜色相同、强度不同的光,光电流与电压的关系遏止电压Uc:图线与横轴的交点饱和光电流Im:电流的最大值最大初动能:Ek=eUc强度相同、颜色不同时,光电流与电压的关系遏止电压Uc1、Uc2饱和光电流:I1、I2最大初动能Ekl=eUc1、Ek2=eUc2遏止电压Uc与入射光频率的关系图线截止频率0:图线与横轴的交点遏止电压Uc:随入射光频率的增大而增大普朗克常量h:等于图线的斜率与电子电量的乘积,即h=ke(注:此时两极之间接反向电压)栏目索引深化拓展3.两条关系两条关系(1)光的强度与饱和光电流的关系光的强度与饱和光电流的关系对一样频率

14、的入射光对一样频率的入射光:饱和光电流与入射光强度成正比。饱和光电流与入射光强度成正比。对不同频率的入射光对不同频率的入射光:由于每个光子的能量不同由于每个光子的能量不同,饱和光电流与入射饱和光电流与入射光光强度之间没有简单的正比关系。强度之间没有简单的正比关系。(2)遏止电压与最大初动能的关系遏止电压与最大初动能的关系Ek=eUc。栏目索引深化拓展2-1(2019北京理综,20,6分)以往我们认识的光电效应是单光子光电效应,即一个电子在极短时间内只能吸收到一个光子而从金属外表逸出。强激光的出现丰富了人们对于光电效应的认识,用强激光照射金属,由于其光子密度极大,一个电子在极短时间内吸收多个光子

15、成为能够,从而构成多光子光电效应,这已被实验证明。栏目索引深化拓展光电效应实验安装表示如图。用频率为的普通光源照射阴极K,没有发生光电效应。换用同样频率的强激光照射阴极K,那么发生了光电效应;此时,假设加上反向电压U,即将阴极K接电源正极,阳极A接电源负极,在K、A之间就构成了使光电子减速的电场。逐渐增大U,光电流会逐渐减小;当光电流恰好减小到零时,所加反向电压U能够是以下的(其中W为逸出功,h为普朗克常量,e为电子电量)()A.U=-B.U=-C.U=2h-WD.U=-heWe2heWe52heWeB栏目索引深化拓展答案答案B同频率的光照射同频率的光照射K极极,普通光不能使其发生光电效应普通

16、光不能使其发生光电效应,而强激而强激光能使其发生光电效应光能使其发生光电效应,阐明一个电子吸收了多个光子。设吸收的光子阐明一个电子吸收了多个光子。设吸收的光子个数为个数为n,光电子逸出的最大初动能为光电子逸出的最大初动能为Ek,由光电效应方程知由光电效应方程知:Ek=nh-W(n2);光电子逸出后抑制减速电场做功光电子逸出后抑制减速电场做功,由动能定理知由动能定理知Ek=eU,联立上联立上述两式得述两式得U=-,当当n=2时时,即为即为B选项选项,其他选项均不能够。其他选项均不能够。nheWe栏目索引深化拓展2-2从1907年起,密立根就开场丈量金属的遏止电压Uc(即图甲所示的电路中电流表G的

17、读数减小到零时加在电极K、A之间的反向电压)与入射光的频率,由此算出普朗克常量h,并与普朗克根据黑体辐射得出的h相比较,以检验爱因斯坦光电效应方程的正确性。按照密立根的方法我们利用图示安装进展实验,得到了某金属的Uc-图像如图乙所示。以下说法正确的选项是()甲A栏目索引深化拓展乙A.该金属的截止频率约为4.271014HzB.该金属的截止频率约为5.501014HzC.该图线的斜率为普朗克常量D.该图线的斜率为这种金属的逸出功栏目索引深化拓展答案答案A设金属的逸出功为设金属的逸出功为W0,截止频率为截止频率为c,那么那么W0=hc,光电子的最光电子的最大大初动能初动能Ek与遏止电压与遏止电压U

18、c的关系是的关系是Ek=eUc,由光电效应方程有由光电效应方程有Ek=h-W0。联立两式可得联立两式可得:Uc=-c,故故Uc-图线的斜率为图线的斜率为,C、D错误。当错误。当Uc=0时时,可解得可解得=c,此时读图可知此时读图可知,4.31014Hz,即金属的截止频率约为即金属的截止频率约为4.31014Hz,在误差允许范围内在误差允许范围内,可以以为可以以为A正确正确,B错误。错误。hehehe栏目索引深化拓展考点三有关光的能量问题的综合分析考点三有关光的能量问题的综合分析光子学说认定每个光子有一定的能量光子学说认定每个光子有一定的能量=h,而光而光强是光子总能量的强是光子总能量的表达表达

19、,即即E=Nh。可以把光子能量与其他有关能量的。可以把光子能量与其他有关能量的知识联络起来知识联络起来,构成构成综合性的标题。综合性的标题。栏目索引深化拓展3-1(2019北京理综,18,6分)2019年年初,我国研制的“大连光源极紫外自在电子激光安装,发出了波长在100nm(1nm=10-9m)附近延续可调的世界上最强的极紫外激光脉冲。大连光源因其光子的能量大、密度高,可在能源利用、光刻技术、雾霾治理等领域的研讨中发扬重要作用。一个处于极紫外波段的光子所具有的能量可以电离一个分子,但又不会把分子打碎。据此判别,可以电离一个分子的能量约为(取普朗克常量h=6.610-34Js,真空光速c=3108m/s)()A.10-21JB.10-18JC.10-15JD.10-12JBc答案答案B由题意知由题意知,电离一个分子的能量等于照射分子的光子能量电离一个分子的能量等于照射分子的光子能量,E=h=h=210-18J,应选项应选项B正确。正确。栏目索引深化拓展3-2太阳光垂直射到地面上时,