高中物理 第二章 波粒二象性 第二节 光子教学案 粤教版选修3-5

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1、第二节光子1．1900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hν的整数倍，hν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ε＝hν。4．逸出功是指电子从金属表面逸出时克服引力所做的功，用W表示。根据能量守恒定律，入射光子的能量hν等于出射光电子的最大初始动能与逸出功之和，即hν＝mv＋W。5．根据光子假说对光电效应的解释

2、，光电效应的条件是光子的能量ε＝hν必须大于或至少等于逸出功W，即ν＝就是光电效应的极限频率。对光子假说和光电效应方程的理解1.能量量子假说(1)能量量子假说的内容：物体热辐射所发出的电磁波的能量是不连续的，只能是hν的整数倍，hν称为一个能量量子，h称为普朗克常量。(2)能量量子假说的意义：非常感谢上级领导对我的信任，这次安排我向股份公司述职，既是对我履行职责的监督，也是对我个人的关心和爱护，更是对**百联东方商厦有限公司工作的高度重视和支持。这个假说可以非常合理地解释某些电磁波的辐射和吸收的实验现象，而这些实验现象是传统电磁理论难以解释的。2．对光子假说的理解(1)光子假说的

3、内容：①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。②每一个光子的能量为hν，其中h是普朗克常量，h＝6.63×10－34J·s，ν是光的频率。(2)光子假说的意义：①利用光子假说，可以完美地解释光电效应的多种特征。②爱因斯坦把普朗克的能量量子化思想推广到辐射场的能量量子化，其光子概念是量子思想的一个质的飞跃。3．对光电效应方程的理解(1)光电效应方程表达式：hν＝mv＋W或hν＝Ekm＋W其中W称为逸出功，是电子从金属表面逸出时克服表面引力所做的功。(2)光电效应方程的意义：金属中电子吸收一个光子获得的能量是hν，这些能量一部分用于克服金属的逸出功，剩下的表现为逸出

4、后电子的初动能Ek，是能量守恒的体现。图2－2－1(3)光电效应的Ekm－ν图像：对于某一种金属，逸出功W一定，h又是一常量，根据光电效应方程知：Ekm＝hν－W，光电子的最大初动能Ekm与入射光的频率ν呈线性关系，即Ekm－ν图像是一条直线(如图2－2－1所示)。斜率是普朗克常量，截距是金属的极限频率ν0。(1)光电效应方程中Ekm是指光电子的最大初动能，一般光电子离开金属时动能大小在0～Ekm范围内；公式中的W是指光电子逸出时消耗能量的最小值，对应从金属表面逸出的光电子。(2)光电效应方程表明，光电子的最大初动能与入射光的频率成线性关系，与光强无关。爱因斯坦因提出了光量子概念

5、并成功地解释光电效应的规律而获得1921年诺贝尔物理学奖。某种金属逸出光电子的最大初动能Ekm与入射光频率ν的关系如图2－2－2所示，其中ν0为极限频率。从图中可以确定的是________。(填选项前的字母)非常感谢上级领导对我的信任，这次安排我向股份公司述职，既是对我履行职责的监督，也是对我个人的关心和爱护，更是对**百联东方商厦有限公司工作的高度重视和支持。图2－2－2A．逸出功与ν有关B．Ekm与入射光强度成正比C．当ν>ν0时，会逸出光电子D．图中直线的斜率与普朗克常量有关解析：由光电效应方程Ekm＝hν－W，W＝hν0。与y＝kx＋b相对应可知只有D项正确。答案：D光子

6、假说对光电效应规律的解释1.极限频率的存在由于光子的能量是一份一份的，那么金属中的电子也只能一份一份地吸收光子的能量，而且这个传递能量的过程只能是一个光子对一个电子的行为。从方程上看，如果入射光的频率很低，hν

7、应方程可知，mv＝hν－W，最大初动能与光子的频率以及物体的逸出功有关，所以在入射物体一定时，遏止电压与入射光的频率有关，与强度无关。3．光电效应的瞬时性由于一个电子只吸收一个光子，而且电子接收能量的过程极其短暂，所以光照瞬间，金属内的电子便获得能量，并脱离原子核的束缚而逸出。4．光电流的强度与入射光的强度成正比发生光电效应时，单位时间内逸出的光电子数与光的强度成正比，光强度越大意味着单位时间内打在金属上的光子数越多，那么逸出的光电子数目也就越多，因此饱和光电流大，所以饱和光电流