高中物理 2.2光子 粵教選修35

第二節(jié)光子.課標(biāo)定位學(xué)習(xí)目標(biāo)：1.知道普朗克提出的能量量子的假說．2．理解愛因斯坦的光子說及光電效應(yīng)的解釋，了解光電效應(yīng)方程，并會(huì)用來解決簡(jiǎn)單問題．重點(diǎn)難點(diǎn)：光電效應(yīng)方程和光子說對(duì)光電效應(yīng)的解釋．.課前自主學(xué)案一、能量量子假說1．能量量子假說：物體熱輻射所發(fā)出的______的能量是不連續(xù)的，只能是hν的整數(shù)倍，hν稱為一個(gè)________，其中ν是輻射頻率，h是一個(gè)常量，稱為普朗克常量．實(shí)驗(yàn)測(cè)得h＝________________.2．意義：由這個(gè)假說出發(fā)，可以解釋某些電磁波的輻射和吸收的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象．3．量子化：微觀世界里，物理量的取值很多時(shí)候是不連續(xù)的，只能取一些____的值，這種物理量________的現(xiàn)象稱為量子化現(xiàn)象．電磁波能量量子6.63×10－34

J·s分立分立取值.二、光子假說光的能量不是連續(xù)的，而是________的，每一份叫做一個(gè)____.光子的能量ε與頻率ν成正比，即ε＝___，式中h為普朗克常量．哪位科學(xué)家首先提出了能量量子化假說？哪思考感悟位科學(xué)家提出了光子假說？提示：普朗克愛因斯坦一份一份光子hν.三、光電效應(yīng)方程1．逸出功由于離子的束縛，金屬內(nèi)部的電子只有吸收一定的能量，才能從金屬內(nèi)部逸出成為______．也就是說，必須對(duì)內(nèi)部電子做功，電子才能脫離離子的束縛而逸出表面，這個(gè)功稱為金屬的逸出功，用符號(hào)W0表示．光電子.能量守恒最大初動(dòng)能.核心要點(diǎn)突破一、光電效應(yīng)方程的理解1．逸出功使電子脫離某種金屬所做功的最小值，叫做這種金屬的逸出功，用W0表示．不同金屬的逸出功不同．2．光電效應(yīng)方程(1)表達(dá)式：Ekm＝hν－W0.(2)理解：在光電效應(yīng)中，金屬中的電子吸收一個(gè)光子的能量hν，這些能量中的一部分用來克服金屬的逸出功W0，剩下的表現(xiàn)為逸出后電子的最大初動(dòng)能Ekm..(3)最大初動(dòng)能發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)，電子克服金屬原子核的引力逸出時(shí)，具有的動(dòng)能大小不同，金屬表面上的電子吸收光子后直接逸出時(shí)具有的動(dòng)能最大，稱為最大初動(dòng)能，用Ekm表示．即逸出的電子動(dòng)能在0～Ekm之間．.圖2－2－1.(2)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，光電流自然幾乎是瞬時(shí)產(chǎn)生的．(3)光強(qiáng)較大時(shí)，包含的光子數(shù)較多，照射金屬時(shí)產(chǎn)生的光電子較多，因而飽和電流大，所以飽和電流與光強(qiáng)成正比．特別提醒：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發(fā)射出來的電子，因此其本質(zhì)就是電子．.即時(shí)應(yīng)用(即時(shí)突破，小試牛刀)1.(單選)頻率為ν的光照射某種金屬材料，產(chǎn)生光電子的最大初動(dòng)能為Ek，若以頻率為2ν的光照射同一金屬材料，則光電子的最大初動(dòng)能是(

)A．2Ek

B．Ek＋hνC．Ek－h(huán)νD．Ek＋2hν.解析：選B.根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W0知，當(dāng)入射光的頻率為ν時(shí)，可計(jì)算出該金屬的逸出功W0＝hν－Ek.當(dāng)入射光的頻率為2ν時(shí)，光電子的最大初動(dòng)能為Ek′＝2hν－W0＝Ek＋hν，所以選B..二、各物理量的決定關(guān)系.即時(shí)應(yīng)用(即時(shí)突破，小試牛刀)2.(單選)一束綠光照射某金屬發(fā)生了光電效應(yīng)，則下列選項(xiàng)中正確的是(

)A．若增加綠光的照射強(qiáng)度，則單位時(shí)間內(nèi)逸出的光電子數(shù)目不變B．若增加綠光的照射強(qiáng)度，則逸出的光電子最大初動(dòng)能增大C．若改用紫光照射，則逸出的光電子最大初動(dòng)能增大D．若改用紫光照射，則單位時(shí)間內(nèi)逸出的光電子數(shù)目增加.解析：選C.在光電效應(yīng)中，入射光的頻率決定能否發(fā)生光電效應(yīng)，在能產(chǎn)生光電效應(yīng)時(shí)，入射光的強(qiáng)度影響單位時(shí)間內(nèi)逸出的光電子數(shù)目，入射光的頻率影響逸出光電子的初動(dòng)能的大?。x項(xiàng)C正確．.課堂互動(dòng)講練逸出功類型一(單選)下表列出了一些金屬材料的逸出功.例1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)的材料最多有幾種(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..【答案】

A【方法總結(jié)】知道入射光的頻率高于金屬的極限頻率便有光電子發(fā)出，即入射光子的能量hν大于逸出功W0，不需要計(jì)算入射光的頻率及金屬的極限頻率．.已知金屬銫的逸出功為1.9eV，在光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，要使銫表面發(fā)出的光電子的最大初動(dòng)能為1.0eV，入射光的波長(zhǎng)應(yīng)為________m.【思路點(diǎn)撥】由光電效應(yīng)方程可求入射光的頻率，進(jìn)而可求入射光的波長(zhǎng)．光電效應(yīng)方程的理解及應(yīng)用類型二例2.【答案】

4.3×10－7.變式訓(xùn)練

(單選)(2011年高考福建卷)愛因斯坦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.逸出功由金屬材料本身決定，A錯(cuò)；由Ekm＝hν－W0可知B錯(cuò)D對(duì)；由圖象可知，當(dāng)ν>ν0時(shí)會(huì)逸出光電子，C錯(cuò)．..9、靜夜四無鄰，荒居舊業(yè)貧。。2023/2/32023/2/3Friday,February3,202310、雨中黃葉樹，燈下白頭人。。2023/2/32023/2/32023/2/32/3/20238:22:51AM11、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。。2023/2/32023/2/32023/2/32/3/20238:22:51AM11、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。2023/2/32023/2/32023/2/32/3/20238:22:51AM11、越是沒有本領(lǐng)的就越加自命不凡。2023/2/32023/2/32023/2/3Feb-2303-Feb-2312、越是無能的人，越喜歡挑剔別人的錯(cuò)兒。2023/2/32023/2/32023/2/3Friday,February3,202313、知人者智，自知者明。勝人者有力，自勝者強(qiáng)。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、最具挑戰(zhàn)性的挑戰(zhàn)莫過于提升自我。。二月232023/2/32023/2/32023/2/32/3/202316、業(yè)余生活要有意義，不要越軌。2023/2/32023/2/303February202317、一個(gè)人即使已登上頂峰，也仍要