物理沪科版必修2学案：讲练互动64微观世界与量子论含解析

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1、讲练互动【例1】金属在一束频率为W的光照射下，恰能发生光电效应，改用另一束强度相同、频率为V2（V2>V1）的光照射吋，贝I」（）A.逸出的光电子初动能增加，光电子数增加B.逸出的光电子初动能增加，光电子数减少C.逸出的光电子初动能增加，光电子数不变D.逸出的光电子初动能不变，光电子数增加解析:因为各种金属有确定的逸出功，入射光的频率增大，光子的能量也增大，被电子吸收扣除逸出功后剩下的能量也增加，所以转化为光电子的初动能也增加.D错.图6-4-2按照辐射理论，光强度就是在单位时间内通过垂直于光的辐射方向单位面积上的能量.如图6-4-2,若通过垂直于入射

2、方向的面积S在时间At内得到的光能为AE,则其强度定义为EI=—.根据爱因斯坦的光子说，光辐射的能暈为光子所携带，若照射光的频率为w则对应SthvN的光强度应为匸—,式屮N是时间At内通过垂直于照射光方向的面积S的光子数•因此,St对同一频率的光，当光强度增加1倍时，相应的光子数（或光子密度）也增加1倍，根据激发的光电子与光子一一对应的关系，能激发出的光电子数也增加1倍，这正是实验规律的结果，但是对于两束不同频率的光，由于每个光子的能量不同，因此它们的光强度之比并不与两束光的光子数成正比.当两束光强度相同时，频率为V2的光子的能量大，所以单位时间

3、内到达金属表面每单位面积的光子数将减少，逸出的光电子数也减少.答案:B绿色通道是否发生光电效应主要看入射光的频率是否大于金属的极限频率,逸出的光电子的最大初动能取决于入射光的频率；光电子数取决于入射光的强度.黑色陷阱往往有人误选为C,把不同频率两束光的光强度相同误解为它们的光子数相同，这种看法是不对的.变式训练1•对光电效应的解释正确的是（）A.金属钠的每个电子可以吸收-个或一个以上的光子，当它积累的动能足够大吋，就能逸出金属B.如果入射光子的能量小于金属表面的电子克服原子核的引力而逸出时所需做的最小功，便不能发生光电效应C.发生光电效应时，入射光越强

4、，光子的能量就越大，光电子的最大初动能就越大D.由于不同金属的逸出功是不相同的，因此使不同金属产生光电效应的入射光的最低频率也不同解析：根据爱因斯坦的光子说，每个电子只能吸收一个光子，故选项A错误.如果入射光光子的能量小于金属表而的逸出功，便不能发生光电效应，故选项B正确.光电子的最大初动能与入射光的频率有关，与光照强度无关，所以选项C错误.由于不同金属的逸岀功不同，所以对应的极限频率也不同，故选项D正确.答案：BD【例2】根据氢原子的能级图（如图643所示）可判定…（）nE/eV8二二二二二二二04-0.853-1.512-3.41-13.6图6-4

5、-3A.用波长为6000的伦琴射线照射，能使稳定的氢原子电离B.用能量为10.2eV的光子可以激发处于基态的氢原子C.用能量为12.5eV的光子入射可使氢原子激发D.用能量为11.0eV的外来电子，可以使处于基态的孩原子激发解析：波长X=6000的伦琴射线具有的能量AE=h—=3.32xl019J=2.07eV<13.6eV,不能使氢原子电离.A因AE=E2・E尸（-3.4）eV-（-13.6）eV=10.2eV的能量，所以能量为10.2eV的光子能被氢原子吸收，使氢原子从基态跃迁到n=2的激发态，而能量为12.5eV的光子不能被氢原子所吸收，也不能使

6、蛍原子激发.外來电子能量为11eV时，可以传递给氢原子10.2eV,使氢原子激发，外來电子还剩余11.0eV-10.2eV=0.8eV的能量.答案：BD绿色通道要使氢原子能吸收照射光子的能量，只能有两种情况：（1）光子的能量hv=AE；（2）光子的能量hv>13.6eV（电离能）.要使孩原子能吸收照射电子的能量，只需满足条件：电子的能量E>AE.变式训练2.按照玻尔理论，一个氢原子屮的电子从半径为鸟的圆周轨道上自发地直接跃迁到一个半径为几的圆周轨道上，爲>“关于原子发射光子的频率说法正确的是（）A.原子要发出一系列频率的光子B.原子要吸收一系列频率的光

7、子C.原子要发出某一频率的光子D.原子要吸收某一频率的光子解析：根据玻尔理论，电子从高能级向低能级跃迁时，原子要发出某一频率的光子，且满足hv=Em-En.所以选项C正确.答案：C【例3】用功率P0=lW的光源照射离光源r=3m处的某块金属的薄片，已知光源发出的是波长九=5890nm的单色光，试计算：（1）Is内打到金属板1n?面积上的光子数；（2）若取该金属原子半径“=0.5x10"°m,则金属表面上每个原子平均需隔多少时间才能接收到一个光子？解析:发光机理的实质是能的转换，即把英他形式的能量转换成光子的能量，根据光源的功率算出1s内辐射的总能量，由

8、每个光子能量E=hv即可算出总光子数，因为1s内辐射的这些光子，都可以看成是均匀分布在以光源为