高中物理 2.2 涅槃鳳凰再飛翔精品 滬科選修35

2．2涅鳳凰再飛翔.

核心要點(diǎn)突破課堂互動(dòng)講練課前自主學(xué)案知能優(yōu)化訓(xùn)練2．2

課標(biāo)定位.學(xué)習(xí)目標(biāo)：1.通過實(shí)驗(yàn)了解光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律．2．知道愛因斯坦光電效應(yīng)方程以及意義．3．了解康普頓效應(yīng)，了解光子的動(dòng)量．重點(diǎn)難點(diǎn)：對(duì)愛因斯坦光電效應(yīng)方程的理解．用光子說(shuō)解釋光電效應(yīng)．課標(biāo)定位.課前自主學(xué)案一、光電效應(yīng)1．定義在光的照射下物體_________的現(xiàn)象叫光電效應(yīng)，發(fā)射出來(lái)的電子叫________．2．光電效應(yīng)規(guī)律(1)對(duì)于各種金屬都存在著一個(gè)_________，當(dāng)入射光的頻率高于這個(gè)____________時(shí)，才能產(chǎn)生光電效應(yīng)；如果入射光的頻率低于這個(gè)極限頻率，無(wú)論光多么強(qiáng)，照射時(shí)間多長(zhǎng)，都不會(huì)產(chǎn)生光電效應(yīng)．發(fā)射電子光電子極限頻率極限頻率.(2)光電子的最大動(dòng)能隨著入射光頻率的增加而______，與入射光的強(qiáng)度無(wú)關(guān)．(3)當(dāng)產(chǎn)生光電效應(yīng)時(shí)，單位時(shí)間內(nèi)從金屬表面逸出的電子數(shù)與入射光的強(qiáng)度有關(guān)，光的強(qiáng)度越大，單位時(shí)間內(nèi)逸出的電子數(shù)______．(4)入射光射到金屬表面時(shí)，光電子的產(chǎn)生幾乎是________，不超過1×10－9s.增加越多瞬時(shí)的.思考感悟1．光電子是光子嗎？提示：不是．光子是指光在空間傳播時(shí)的每一份能量，光子不帶電，是微觀領(lǐng)域中的一種粒子；而光電子是金屬表面受到光照射發(fā)射出來(lái)的電子，因此其本質(zhì)就是電子．.二、愛因斯坦的光子說(shuō)1．愛因斯坦的光子說(shuō)光在空間傳播時(shí)是不連續(xù)的，而是一份一份的，一份叫做一個(gè)光量子，簡(jiǎn)稱光子．頻率為ν的光子能量為______，這就是愛因斯坦的光子說(shuō)．2．逸出功在產(chǎn)生光電效應(yīng)時(shí)，電子脫離某種金屬所做功的最小值，叫做這種金屬的________．hν逸出功.3．光電效應(yīng)方程金屬中的電子吸收一個(gè)光子獲得的能量是hν，這些能量的一部分用來(lái)克服金屬的逸出功W，剩下的表現(xiàn)為逸出的光電子的最大初動(dòng)能Ekm，用公式表示為____________，這就是著名的愛因斯坦光電效應(yīng)方程．hν＝W＋Ekm.思考感悟2．光電子的最大初動(dòng)能是否與入射光子的能量成正比？提示：不是．由hν＝W＋Ekm得，Ekm＝hν－W，所以光電子的最大初動(dòng)能與入射光子的能量是一次函數(shù)關(guān)系，而不是正比關(guān)系．.三、光子說(shuō)的又一證明——康普頓效應(yīng)1．康普頓效應(yīng)光在介質(zhì)中與物質(zhì)微粒相互作用，因而傳播______發(fā)生改變，這種現(xiàn)象叫做光的散射．美國(guó)物理學(xué)家康普頓在研究石墨射線的散射時(shí)發(fā)現(xiàn)，在散射射線中，除了有與入射線波長(zhǎng)相同的射線外，還有波長(zhǎng)比入射線波長(zhǎng)更長(zhǎng)的射線．人們把這種波長(zhǎng)變化的現(xiàn)象稱為康普頓效應(yīng)．方向..思考感悟3．為什么說(shuō)光子是粒子？提示：光子具有能量、質(zhì)量、動(dòng)量，表現(xiàn)出了粒子所有的特征，因此光子是粒子．.核心要點(diǎn)突破一、光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)可以用圖2－2－1所示的裝置，研究光電效應(yīng)中光電流與照射光的強(qiáng)弱、光的顏色(頻率)等物理量間的關(guān)系．圖2－2－1.陰極K和陽(yáng)極A是密封在真空玻璃管中的兩個(gè)電極，陰極K在光照時(shí)能夠發(fā)射光電子．電源加在K與A之間的電壓大小可以調(diào)整，正負(fù)極也可以對(duì)調(diào)．當(dāng)電源按圖示極性連接時(shí)，陽(yáng)極A吸收陰極K發(fā)出的電子，在電路中形成光電流．1．光電效應(yīng)發(fā)生的條件只有入射光的頻率大于使該金屬發(fā)生光電效應(yīng)的極限頻率，才能發(fā)生光電效應(yīng)現(xiàn)象．..對(duì)于一定顏色(頻率)的光，無(wú)論光的強(qiáng)弱如何，遏止電壓都是一樣的．光的頻率ν改變時(shí)，遏止電壓U也會(huì)改變．當(dāng)入射光的頻率減小到某一數(shù)值ν0時(shí)，U減小到零，即不施加反向電壓也沒有光電流，這表明已經(jīng)沒有光電子了，ν0稱為截止頻率或極限頻率．這就是說(shuō)，當(dāng)入射光的頻率ν≤ν0時(shí)，不論光多強(qiáng)，光電效應(yīng)都不會(huì)發(fā)生；光電效應(yīng)具有瞬時(shí)性：當(dāng)入射光的頻率超過極限頻率ν0時(shí)，無(wú)論入射光怎樣微弱，幾乎在照到金屬時(shí)就立即產(chǎn)生光電流，精確測(cè)量表明產(chǎn)生電流的時(shí)間不超過10－9s，即光電效應(yīng)幾乎是瞬時(shí)的．.3．存在飽和光電流．在光照條件不變的情況下，隨著所加電壓的增大，光電流趨于一個(gè)飽和值．也就是說(shuō)在一定光照條件下，單位時(shí)間內(nèi)陰極K發(fā)射的光電子數(shù)目是一定的．電壓增加到一定值時(shí)，所有光電子都被陽(yáng)極A吸收，這時(shí)即使再增大電壓，電流也不會(huì)增大．發(fā)生光電效應(yīng)的前提下入射光越強(qiáng)，飽和電流越大，即入射光越強(qiáng)，單位時(shí)間內(nèi)發(fā)射的光電子數(shù)目越多．.特別提醒：極限頻率只與發(fā)生光電效應(yīng)的金屬有關(guān)，而遏止電壓只與入射光的頻率有關(guān)，飽和電流只與入射光的強(qiáng)度有關(guān)．.即時(shí)應(yīng)用(即時(shí)突破，小試牛刀)1．(2020年高考廣東卷)光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，下列表述正確的是(

)A．光照時(shí)間越長(zhǎng)光電流越大B．入射光足夠強(qiáng)就可以有光電流C．遏止電壓與入射光的頻率有關(guān)D．入射光頻率大于極限頻率才能產(chǎn)生光電子.解析：選CD.要產(chǎn)生光電效應(yīng)入射光的頻率必須大于一個(gè)最小頻率，即極限頻率，當(dāng)入射光的頻率小于極限頻率時(shí)，不管光的強(qiáng)度多大都不會(huì)產(chǎn)生光電效應(yīng)，與光照時(shí)間無(wú)關(guān)，故D正確，A、B錯(cuò)誤；對(duì)同一種金屬，入射光的頻率越大，光電子的最大初動(dòng)能越大，需要的遏止電壓越大，C正確．.二、光子說(shuō)解釋光電效應(yīng)規(guī)律1．愛因斯坦光電效應(yīng)方程表明，只有當(dāng)hν>W0時(shí)，才有光電子逸出，ν0＝就是光電效應(yīng)的極限頻率．2．光電效應(yīng)方程：Ek＝hν－W0，光電子的初動(dòng)能Ek與入射光的頻率ν成線性關(guān)系，與光強(qiáng)無(wú)關(guān)．3．電子一次性吸收光子的全部能量，不需要積累能量的時(shí)間，光電效應(yīng)幾乎是瞬時(shí)發(fā)生的．4．光強(qiáng)越大時(shí)，包含的光子數(shù)較多，照射金屬時(shí)產(chǎn)生的光電子多，因而飽和電流大，所以飽和電流與光強(qiáng)成正比．.特別提醒：入射光強(qiáng)度，指的是單位時(shí)間內(nèi)光照射在金屬單位面積上的光子總能量．(1)在入射光頻率不變的情況下，光強(qiáng)度與光子數(shù)成正比．(2)光強(qiáng)度相同時(shí)，頻率越大，光子數(shù)越少．.即時(shí)應(yīng)用(即時(shí)突破，小試牛刀)2．(2020年高考福建理綜卷)愛因斯坦因提出了光量子概念并成功地解釋光電效應(yīng)的規(guī)律而獲得1921年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)．某種金屬逸出光電子的最大初動(dòng)能Ekm與入射光頻率ν的關(guān)系如圖2－2－2所示，其中ν0為極限頻率．從圖2－2－2中可以確定的是(

)圖2－2－2.A．逸出功與ν有關(guān)B．Ekm與入射光強(qiáng)度成正比C．當(dāng)ν<ν0時(shí)，會(huì)逸出光電子D．圖中直線的斜率與普朗克常量有關(guān)解析：選D.金屬的逸出功與入射光無(wú)關(guān)，A錯(cuò)；光電子的最大初動(dòng)能與入射光強(qiáng)度無(wú)關(guān)，B錯(cuò)；當(dāng)入射光的頻率小于極限頻率，不能發(fā)生光電效應(yīng)現(xiàn)象，C錯(cuò)；據(jù)光電效應(yīng)方程可知圖像的斜率與普朗克常量有關(guān)，D對(duì)．.課堂互動(dòng)講練發(fā)生光電效應(yīng)的條件類型一例1下表給出了一些金屬材料的逸出功.材料銫鈣鎂鈹鈦逸出功(×10－19J)3.04.35.96.26.6.現(xiàn)用波長(zhǎng)為400nm的單色光照射上述材料，能產(chǎn)生光電效應(yīng)的材料最多有(普朗克常量h＝6.6×10－34J·s，光速c＝3.0×108m/s)(

)A．2種B．3種C．4種 D．5種【思路點(diǎn)撥】熟悉發(fā)生光電效應(yīng)的條件和光子的能量及光的波長(zhǎng)、波速與頻率的關(guān)系是解決本題的關(guān)鍵．.【精講精析】當(dāng)單色光的頻率大于金屬的極限頻率時(shí)便能產(chǎn)生光電效應(yīng)，即照射光子的能量大于金屬的逸出功．E＝hν及c＝λν得，E＝h＝6.6×10－34×J＝4.95×10－19J.照射光光子的能量大于銫、鈣的逸出功，能產(chǎn)生光電效應(yīng)的材料有2種，故A正確.【答案】

A.【規(guī)律總結(jié)】知道入射光的頻率高于金屬的極限頻率便有光電子逸出，即入射光子的能量hν大于逸出功W，不需要計(jì)算入射光的頻率及金屬的極限頻率．.光電效應(yīng)規(guī)律的應(yīng)用類型二例2入射光照到某金屬表面發(fā)生光電效應(yīng)，若入射光的強(qiáng)度減弱，而頻率保持不變，則下列說(shuō)法中正確的是(

)A．從光照射到金屬表面上到金屬發(fā)射出光電子之間的時(shí)間間隔將明顯增加B．逸出的光電子的最大初動(dòng)能減小C．單位時(shí)間內(nèi)從金屬表面逸出的光電子數(shù)目將減少D．有可能不發(fā)生光電效應(yīng).【思路點(diǎn)撥】應(yīng)用光電效應(yīng)的規(guī)律進(jìn)行分析．【精講精析】發(fā)生光電效應(yīng)幾乎是瞬時(shí)的，跟入射光的強(qiáng)度無(wú)關(guān)．故A錯(cuò)誤．能否發(fā)生光電效應(yīng)，與入射光的強(qiáng)度無(wú)關(guān)，只要入射光的頻率大于極限頻率即可．故D錯(cuò)誤．光電子的最大初動(dòng)能跟入射光的頻率有關(guān)，跟入射光的強(qiáng)度無(wú)關(guān)，所以B錯(cuò)誤．入射光強(qiáng)度減弱，即入射光子數(shù)減少，入射光子與逸出光電子是一對(duì)一關(guān)系，因而逸出的光電子數(shù)亦減少，故C正確．.【答案】

C【易誤警示】在光電效應(yīng)中，入射光的頻率和強(qiáng)度從不同的方面影響光電效應(yīng)，要區(qū)分這兩個(gè)方面的影響．.光電效應(yīng)規(guī)律的應(yīng)用類型三例3鋁的逸出功是4.2eV，現(xiàn)在將波長(zhǎng)200nm的光照射鋁的表面．(1)求光電子的最大初動(dòng)能．(2)求遏止電壓．(3)求鋁的截止頻率．...【答案】

(1)3.225×10－19J

(2)2.016V

(3)1.014×1015Hz.變式訓(xùn)練如圖2－2－3所示的實(shí)驗(yàn)電路圖，當(dāng)用黃色光照射光電管中的金屬涂層時(shí)，毫安表的指針發(fā)生了偏轉(zhuǎn)．若將電路中的滑動(dòng)變阻器的滑片P向右移動(dòng)到某一位置時(shí)，毫安表的讀數(shù)恰好減小到零，此時(shí)電壓表讀數(shù)為U，這一電壓稱為遏止電壓．欲使遏止電壓增大，可以采取的措施為(

)圖2－2－3.A．增大黃光強(qiáng)度B．延長(zhǎng)照射時(shí)間C．改用藍(lán)光照射D．改用紅光照射解析：選C.由題意知eU＝Ekm，根據(jù)光電效應(yīng)方程Ekm＝hν－W，由以上兩式可知，欲使U增大，可增加入射光的頻率，故選項(xiàng)C正確．..9、靜夜四無(wú)鄰，荒居舊業(yè)貧。。2023/2/32023/2/3Friday,February3,202310、雨中黃葉樹，燈下白頭人。。2023/2/32023/2/32023/2/32/3/20238:21:56AM11、以我獨(dú)沈久，愧君相見頻。。2023/2/32023/2/32023/2/3Feb-2303-Feb-2312、故人江海別，幾度隔山川。。2023/2/32023/2/32023/2/3Friday,February3,202313、乍見翻疑夢(mèng)，相悲各問年。。2023/2/32023/2/32023/2/32023/2/32/3/202314、他鄉(xiāng)生白發(fā)，舊國(guó)見青山。。03二月20232023/2/32023/2/32023/2/315、比不了得就不比，得不到的就不要。。。二月232023/2/32023/2/32023/2/32/3/202316、行動(dòng)出成果，工作出財(cái)富。。2023/2/32023/2/303February202317、做前，能夠環(huán)視四周；做時(shí)，你只能或者最好沿著以腳為起點(diǎn)的射線向前。。2023/2/32023/2/32023/2/32023/2/39、沒有失敗，只有暫時(shí)停止成功！。2023/2/32023/2/3Friday,February3,202310、很多事情努力了未必有結(jié)果，但是不努力卻什么改變也沒有。。2023/2/32023/2/32023/2/32/3/20238:21:56AM11、成功就是日復(fù)一日那一點(diǎn)點(diǎn)小小努力的積累。。2023/2/32023/2/32023/2/3Feb-2303-Feb-2312、世間成事，不求其絕對(duì)圓滿，留一份不足，可得無(wú)限完美。。2023/2/32023/2/32023/2/3Friday,February3,202313、不知香積寺，數(shù)里入云峰。。2023/2/32023/2/32023/2/32023/2/32/3/202314、意志堅(jiān)強(qiáng)的人能把世界放在手中像泥塊一樣任意揉捏。03二月20232023/2/32023/2/32023/2/315、楚塞三湘接，荊門九派通。。。二月232023/2/32023/2/32023/2/32/3/202316、少年十五二十時(shí)，步行奪得胡馬騎。。2023/2/32023/2/303February202317、空山新雨后，天氣晚來(lái)秋。。2023/2/32023/2/32023/2/32023/2/39、楊柳散和風(fēng)，青山澹吾慮。。2023/2/32023/2/3Friday,February3,202310、閱讀一切好書如同和過去最杰出的人談話。2023/2/32023/2/32023/2/32/3/20238:21:56AM11、越