2022年高考物理一轮复习 第13章 近代物理初步 第59讲 光电效应 波粒二象性学案(含解析)
18页1、2022年高考物理一轮复习 第13章 近代物理初步 第59讲 光电效应 波粒二象性学案(含解析)重读教材定方法(对应人教版选修35的页码及相关问题)1P31结合图17.22阅读“光电效应的实验规律”一段。从图17.23中各图线能得出什么规律?提示:由图可知,随着正向电压增大,光电流趋于饱和值,且光的颜色一定时(黄光),光越强饱和光电流越大;加反向电压时,光电流逐渐减小到零,即存在遏止电压,且遏止电压与光的频率有关,与光的强度无关,频率越大,遏止电压越大。2P33思考与讨论推导Uc与、W0的关系。提示:由meveUc,EkhW0,Ekmev,联立得eUchW0。3P34例题体会由实验数据画出图象的方法,图17.24中图象的斜率、截距分别有什么物理意义?提示:由EkhW0,EkeUc得Uc,故Uc 图象的斜率为,令Uc0,得横截距c,即截止频率,纵截距即5.51014 Hz时的遏止电压。4P37阅读教材:哪些现象说明光具有粒子性?哪些现象说明光具有波动性?提示:粒子性:光电效应、康普顿效应;波动性:光的干涉、衍射、偏振。5P58图18.42思考:一群氢原子处于量子数为3的激发态时,可发出几
2、种频率的光子?提示:3种6P69问题与练习T6,Cu里有多少质子?多少中子?提示:29个质子,37个中子。7P71阅读教材:衰变中出现的电子来源于哪里?提示:核内中子转化为一个质子和一个电子。8P73问题与练习T6,铋210的半衰期是5天,经过多少天后,20 g铋还剩1.25 g?提示:mm0,代入数据得t20天。9P82图19.53思考:重核裂变时比结合能变大还是变小?轻核聚变时呢?提示:都变大。第59讲光电效应波粒二象性考点一光电效应的实验规律和光电效应方程1光电效应现象在光的照射下金属中的电子从金属表面逸出的现象,叫做光电效应,发射出来的电子叫做光电子。2光电效应的实验规律(1)存在着饱和光电流:即光照条件不变时,随着电压增大,光电流趋于一个饱和值。对于一定颜色(频率)的光,入射光越强,饱和光电流越大,即单位时间内发射的光电子数越多。(2)存在着遏止电压Uc:即存在使光电流减小到零的反向电压。这说明光电子有初速度且初速度的最大值vc满足meveUc。遏止电压只与光的频率有关,与光的强弱无关,这表明光电子的能量只与入射光的频率有关。(3)存在截止频率c:当入射光的频率小于截止频率c
3、(又叫极限频率)时,不发生光电效应。不同金属的截止频率不同。(4)光电效应具有瞬时性:光照射到金属表面时,产生光电流的时间不超过109 s,即光电效应的发生几乎是瞬时的。3爱因斯坦光电效应方程(1)光子说:空间传播的光是不连续的,而是一份一份的,每一份叫做一个光子。光子的能量为h,其中h是普朗克常量,其值为6.631034 Js。(2)光电效应方程:EkhW0。其中h为入射光的能量,Ek为光电子的最大初动能,即逸出光电子初动能的最大值;W0是金属的逸出功即电子从金属中逸出所需做功的最小值。4爱因斯坦光电效应方程对实验规律的解释(1)爱因斯坦光电效应方程表明光电子的最大初动能Ek与入射光的频率有关,而与光的强弱无关,即规律(2)。(2)只有当hW0时,才有Ek0,从而有光电子逸出,c就是光电效应的截止频率,即规律(3)。(3)频率一定的光,光较强时,单位时间照射的光子数较多,产生的光电子数较多,因而饱和光电流较大,即规律(1)。(4)电子一次性吸收光子的全部能量,不需要积累能量的时间,即光电流几乎是瞬时产生的,即规律(4)。5几组重要概念的理解(1)光子与光电子:光子指光在空间传播时的每
4、一份能量,光子不带电;光电子是金属表面受到光照射时发射出来的电子,其本质是电子。(2)光电子的动能与光电子的最大初动能:光照射到金属表面时,电子吸收光子的全部能量,可能向各个方向运动,需克服原子核和其他原子的阻碍作用而损失一部分能量,剩余部分为光电子的初动能;只有金属表面的电子直接向外飞出时,只需克服原子核的引力做功,才具有最大初动能。光电子的初动能小于或等于光电子的最大初动能。(3)光电流与饱和光电流:金属板飞出的光电子到达阳极,回路中便产生光电流,随着所加正向电压的增大,光电流趋于一个饱和值,这个饱和值是饱和光电流,在一定的光照条件下,饱和光电流与所加电压大小无关。(4)入射光强度与光子能量:入射光强度指单位时间内照射到金属表面单位面积上的总能量。所以光的强度Inh,n是单位时间内照射到单位面积上的光子数。从此式可以看出饱和光电流正比于n,所以只有当光的频率一定时,饱和光电流与入射光强度成正比;对于不同频率的光,由于每个光子的能量不同,饱和光电流与入射光强度之间没有简单的正比关系。1(多选)如图所示,用导线把验电器与锌板相连接,当用紫外线照射锌板时,发生的现象是()A有光子从锌板逸
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