高中物理 第十七章 波粒二象性 2 光的粒子性同步备课学案 新人教版选修
13页1、我带领班子成员及全体职工,积极参加县委、政府和农牧局组织的政治理论学习,同时认真学习业务知识,全面提高了自身素质,增强职工工作积极性,杜绝了纪律松散 2 光的粒子性 目标定位 1.了解光电效应及其实验规律.2.知道爱因斯坦光电效应方程及其应用.3.了解康普顿效应及其意义 一、光电效应 1光电效应 照射到金属表面的光,能使金属中的电子从表面逸出的现象 2光电子:光电效应中发射出来的电子 【深度思考】 如图1,把一块锌板连接在验电器上,并使锌板带负电,验电器指针张开用紫外线灯照射锌板,这时,验电器指针有什么变化,这个现象说明了什么?若开始锌板不带电,用紫外线灯照射时,验电器指针又会有什么变化? 图1 答案 可以看到验电器指针张开的角度变小,说明锌板失去了电子光电效应的本质是逸出了电子,所以当锌板不带电,用紫外线灯照射时,可看到验电器指针张开一个角度,这时锌板和验电器都带正电 【例1】 (多选)如图2所示,用弧光灯照射擦得很亮的锌板,验电器指针张开一个角度,则下列说法中正确的是( ) 图2 A用紫外线照射锌板,验电器指针会发生偏转 B用红光照射锌板,验电器指针会发生偏转 C锌板带的是负电荷
2、D使验电器指针发生偏转的是正电荷 解析 将擦得很亮的锌板与验电器连接,用弧光灯照射锌板(弧光灯发出紫外线),验电器指针张开一个角度,说明锌板带了电,进一步研究表明锌板带正电这说明在紫外线的照射下,锌板中有一部分自由电子从表面飞出,锌板带正电,选项A、D正确红光不能使锌板发生光电效应 答案 AD 能否发生光电效应取决于入射光的频率是否大于或等于极限频率,与入射光的强度无关 二、光电效应的实验规律 1存在着饱和电流:在光的颜色不变的情况下,入射光越强,饱和电流越大这表明对于一定颜色的光,入射光越强,单位时间内发射的光电子数越多 2存在着遏止电压和截止频率:光电子的能量只与入射光的频率有关,而与入射光的强弱无关当入射光的频率低于截止频率时不能发生光电效应 3光电效应具有瞬时性:光电效应中产生电流的时间不超过109 s. 【深度思考】 如图3是光电效应实验中得到的光电流与电压的关系图象,从图象中可以得到哪些结论? 图3 答案 (1)饱和电流和入射光强度的关系入射光越强,饱和电流越大因为光越强,包含的光子数越多,照射金属时形成的光电子越多,形成的饱和电流就越大 (2)遏止电压(或截止频率)与入射
3、光的频率有关,而与入射光的强度无关入射光的频率越大,遏止电压越大,光电子逸出时的最大初动能越大 【例2】 入射光照射到某金属表面上发生光电效应,若入射光的强度减弱,而频率保持不变,那么( ) A从光照至金属表面上到发射出光电子之间的时间间隔将明显增加 B逸出的光电子的最大初动能将减小 C单位时间内从金属表面逸出的光电子数目将减少 D有可能不发生光电效应 解析 发生光电效应几乎是瞬时的,选项A错误入射光的强度减弱,说明单位时间内的入射光子数目减少;频率不变,说明光子能量不变,逸出的光电子的最大初动能也就不变,选项B错误入射光子的数目减少,逸出的光电子数目也减少,故选项C正确入射光照射到某金属上发生光电效应,说明入射光频率不低于这种金属的极限频率,入射光的强度减弱而频率不变,同样能发生光电效应,故选项D错误 答案 C 1能不能发生光电效应由入射光的频率决定,与入射光的强度无关 2发生光电效应时,产生的光电子数与入射光的频率无关,与入射光的强度有关 3逸出功对应金属的极限频率,由波速公式可知,逸出功还对应极限波长 针对训练1 (多选)如图4所示,电路中所有元件完好,但光照射到光电管上,灵敏电
4、流计中没有电流通过,其原因可能是( ) 图4 A入射光太弱 B入射光波长太长 C光照时间短 D电源正负极接反 答案 BD 解析 光电管能否产生光电效应与入射光的强度没有关系;若入射光波长太长,频率低于截止频率,不能产生光电效应,B正确;光电管能否产生光电效应与光照时间没有关系;电源正负极接反时,光电管加上反向电压,若电压超过了遏止电压,也没有光电流 三、爱因斯坦的光电效应方程 1光子说 光本身就是由一个个不可分割的能量子组成的,这些能量子被称为光子,频率为的光的能量子为 h. 2爱因斯坦光电效应方程的表达式 hEkW0或EkhW0. 3逸出功W0:电子从金属中逸出需要克服束缚而消耗的能量的最小值光电效应中,从金属表面逸出的电子消耗能量最少 4光电效应方程的理解 (1)光电效应方程实质上是能量守恒方程 能量为Eh的光子被电子吸收,电子把这些能量的一部分用来克服金属表面对它的吸引,另一部分就是电子离开金属表面时的动能如果克服吸引力做功最少为W0,则电子离开金属表面时动能最大为Ek,根据能量守恒定律可知:EkhW0. (2)光电效应方程包含了产生光电效应的条件 若发生光电效应,则光电子的最大
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