2015-2016高中物理 第2章 第2节 光子学案 粤教版选修3-5

第二节光子光子说光电效应方程11900年，德国物理学家普朗克在研究电磁波的辐射问题时，首次提出能量量子假说，认为物体热辐射所发出的电磁波的能量是不连续的，只能是h的整数倍，h称为一个能量量子，h称为普朗克常量2微观世界里，物理量的取值很多时候是不连续的，只能取一些分立的值，这种现象称为量子化现象3爱因斯坦提出的光子假说认为，光的能量不是连续的，而是一份一份的，每一份叫做一个光子，其能量为h4逸出功是指电子从金属表面逸出时克服引力所做的功，用W0表示根据能量守恒定律，入射光子的能量h等于出射光电子的最大初始动能与逸出功之和，即：hW0.5根据光子假说对光电效应的解释，光电效应的条件是光子的能量h必须大于或至少等于逸出功W，即就是光电效应的极限频率1红、橙、黄、绿四种单色光中，光子能量最小的是(A)A红光 B橙光C黄光 D绿光解析：由h可知，红光的频率最小，其能量子值最小选A.2(多选)下列关于光子的说法中，正确的是(AC)A在空间传播的光不是连续的，而是一份一份的，每一份叫做一个光子B光子的能量由光强决定，光强大，每份光子的能量一定大C光子的能量由光频率决定，其能量与它的频率成正比D光子可以被电场加速解析：按照爱因斯坦的光子说，在空间传播的光不是连续的，而是一份一份的，每一份叫做一个光子，光子的能量h，与光的强度无关，故A、C正确，B错误，光子不带电，不能被电场加速，D错误3硅光电池是利用光电效应将光辐射的能量转化为电能若有N个波长为0的光子打在光电池极板上，这些光子的总能量为(h为普朗克常量)(B)Ah· BNh·CN·n0 D2Nh0解析：一个光电子的能量hh，则N个光子的总能量总Nh.选项B正确4(多选)某金属的逸出功为2.3 eV，这意味着(BC)A这种金属内部的电子克服原子核引力做2.3 eV的功即可脱离表面B这种金属表层的电子克服原子核引力做2.3 eV的功即可脱离表面C要使这种金属有电子逸出，入射光子的能量必须大于2.3 eVD这种金属受到光照时若有电子逸出，则电子离开金属表面时的动能至少等于2.3 eV解析：逸出功指原子的最外层电子脱离原子核克服引力做的功，选B、C.5. 当具有5.0 eV能量的光子照射到某金属表面后，从金属表面逸出的电子具有最大的初动能是1.5 eV.为了使这种金属产生光电效应，入射光的最低能量为(B)A1.5 eV B3.5 eVC5.0 eV D6.5 eV解析：由光电效应方程EkhW0，得WhEk5.01.53.5 eV，则入射光的最低能量为hminW03.5 eV，故正确选项为B. 6用同一束单色光，在同一条件下，先后照射锌片和银片，都能产生光电效应在这两个过程中，对下列四个量，一定相同的是A，可能相同的是C，一定不相同的是BDA光子的能量 B金属的逸出功C光电子动能 D光电子最大初动能解析：光子的能量由光频率决定，同一束单色光频率相同，因而光子能量相同，逸出功等于电子脱离原子核束缚需要做的最少的功，因此只由材料决定，锌片和银片的光电效应中，光电子的逸出功不同由EkmhW0，照射光子的能量h相同，逸出功W0不同，则电子最大初动能不同由于光电子吸收光子后逸出路径不同，途中损失动能不同，因而脱离金属时的初动能分布在零到最大初动能之间所以，在两个不同光电效应的光电子中，有时初动能是可能相等的7某光电管的阴极是用金属制成的，它的逸出功为2.21 eV，用波长为2.5× m的紫外线照射阴极，已知真空中光速为3.0× m/s，元电荷为1.6× C，普朗克常量为6.63× J·s，求得该金属的极限频率和该光电管发射的光电子的最大动能应分别是(B)解析：根据h极W，得极. 代入数据得极Hz5.3×Hz. 又由光电效应方程EkmhW0得： Ekm4.4×J.8在做光电效应实验中，某金属被光照射发生了光电效应，实验测出了光电子的最大初动能Ek与入射光的频率的关系如图所示，由实验图象不能求出的是(C)A该金属的逸出功B该金属的极限频率C单位时间内逸出的光电子数D普朗克常量解析：根据爱因斯坦光电效应方程EkhW0，任何一种金属的逸出功W0一定，说明Ek随的变化而变化，且是线性关系(与yaxb类似)，直线的斜率等于普朗克常量，D项正确直线与纵轴的截距OC表示0时的光电子逸出克服金属引力所做的功，即为该金属的逸出功，A项正确直线与横轴的截距OA表示Ek0时的频率0，即为金属的极限频率，B项正确9. 用绿光照射一光电管，产生了光电效应，欲使光电子从阴极逸出时的最大初动能增加，下列做法可取的是(D)A改用红光照射B增大绿光的强度C增大光电管上的加速电压D改用紫光照射解析：由爱因斯坦光电效应方程hW0，在逸出功一定时，只有增大光的频率，才能增加最大初动能，与光的强度无关，D对10已知金属铯的极限波长为0.66 m，用0.50 m的光照射铯金属表面发射光电子的最大初动能为多少焦耳？铯金属的逸出功为多少焦耳？解析：铯的逸出功为W0h0h，将c3× m/s，h6.63× J·s，00.66× m代入上式可得W03×J. 根据光电效应方程：EkhW0hW06.63××J3× J9.8×J. 答案： 9.8×J 3× J