2019-2020年高中物理第二章波粒二象性章末总结同步备课教学案粤教版选修3-5

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1、2019-2020年高中物理第二章波粒二象性章末总结同步备课教学案粤教版选修3-5一、量子论、光子说、光子能量的计算1．量子论德国物理学家普朗克提出：电磁波的发射和吸收是不连续的，是一份一份的，每一份电磁波的能量ε＝hν.2．光子说爱因斯坦提出：空间传播的光也是不连续的，也是一份一份的，每一份称为一个光子，光子具有的能量与光的频率成正比，即ε＝hν，其中h为普朗克常量，h＝6.63×10－34J·s.3．光的频率与波长的关系：ν＝.例1　激光器是一个特殊的光源，它发出的光便是激光，红宝石激光器发射

2、的激光是不连续的一道一道的闪光，每道闪光称为一个光脉冲，现有一红宝石激光器，发射功率为1.0×1010W，所发射的每个光脉冲持续的时间Δt为1.0×10－11s，波长为793.4nm.问每列光脉冲的长度l是多少？其中含有的光子数n是多少？(普朗克常量h＝6.63×10－34J·s，光速c＝3×108m/s)答案　3×10－3m　4×1017个解析　光脉冲的长度是光在一个脉冲时间内传播的距离，设为l.则l＝cΔt＝3×108×1.0×10－11m＝3×10－3m.根据W＝PΔt可知每列光脉冲能量W＝

3、PΔt＝1.0×1010×1.0×10－11J＝0.1J.而每个光子能量E＝h＝6.63×10－34×J≈2.507×10－19J.故每个光脉冲含有光子数n＝＝个≈4×1017个．二、光电效应的规律和光电效应方程1．光电效应的实验规律(1)任何一种金属都有一个极限频率，入射光的频率必须大于等于这个极限频率，才能发生光电效应．低于极限频率时，无论光照强度多强，都不会发生光电效应．(2)光电子的最大初动能与入射光的强度无关，只随入射光频率的增大而增大．(3)入射光照射到金属上时，光电子的发射几乎是瞬时

4、的，一般不超过10－9s.(4)当入射光的频率高于极限频率时，单位时间内从金属表面逸出的光电子数目与入射光的强度成正比．2．爱因斯坦光电效应方程mvmax2＝hν－W0W0表示金属的逸出功，ν0表示金属的极限频率，则W0＝hν0.例2　如图1甲所示为研究光电效应的电路图．图1(1)对于某金属用紫外线照射时，电流表指针发生偏转．将滑动变阻器滑片向右移动的过程中，电流表的示数不可能________(选填“减小”、“增大”)．如果改用频率略低的紫光照射，电流表______(选填“一定”“可能”或“一定没

5、”)有示数．(2)当用光子能量为5eV的光照射到光电管上时，测得电流表上的示数随电压变化的图象如图乙所示．则光电子的最大初动能为________J，金属的逸出功为______J.答案　(1)减小　可能　(2)3.2×10－19　4.8×10－19解析　(1)AK间所加的电压为正向电压，光电子在光电管中加速，滑动变阻器滑片向右移动的过程中，若光电流达到饱和，则电流表示数不变，若光电流没达到饱和电流，则电流表示数增大，所以滑动变阻器滑片向右移动的过程中，电流表的示数不可能减小，紫光照射不一定能发生光电

6、效应，所以电流表可能有示数．(2)由题图乙可知，当该装置所加的电压为－2V的反向电压时，电流表示数为0，得光电子的最大初动能为2eV，根据光电效应方程mvmax2＝hν－W0得W0＝3eV＝4.8×10－19J.针对训练　关于光电效应，以下说法正确的是(　　)A．光电子的最大初动能与入射光的频率成正比B．光电子的最大初动能越大，形成的光电流越强C．能否产生光电效应现象，取决于入射光光子的能量是否大于金属的逸出功D．用频率是ν1的绿光照射某金属发生了光电效应，改用频率是ν2的黄光照射该金属一定不发生

7、光电效应答案　C解析　由光电效应方程知，光电子的最大初动能随入射光频率的增大而增大，但不是成正比关系，A错．光电流的强度与入射光的强度成正比，与光电子的最大初动能无关，B错．用频率是ν1的绿光照射某金属发生了光电效应，改用频率是ν2的黄光照射该金属也可能发生光电效应，能发生光电效应的条件是入射光光子的能量要大于金属的逸出功，D错，C对．三、用图象表示光电效应的规律1．Ek－ν图象根据爱因斯坦光电效应方程Ek＝hν－W0，光电子的最大初动能Ek是入射光频率ν的一次函数，图象如图2所示．其横轴截距为金

8、属的极限频率ν0，纵轴截距是金属的逸出功的负值，斜率为普朗克常量h.图22．I－U图象光电流强度I随光电管两极间电压U的变化图象如图3所示，图中Im为饱和光电流，U0为遏止电压．利用mevm2＝eU0可得光电子的最大初动能．图33．U0－ν图象遏止电压与入射光频率ν的关系图象如图4所示：图中的横轴截距ν0为截止频率．而遏止电压U0随入射光频率的增大而增大．图4例3　用不同频率的光分别照射钨和锌，产生光电效应，根据实验可画出光电子的最大初动能Ek随入射光频率ν变化的Ek－ν图线．已知