光的粒子性知識(shí)點(diǎn)總結(jié)

PAGE2光的粒子性【考綱要求】光電效應(yīng)I級(jí)說明：相比10年，新考試說明中刪去了康普頓效應(yīng)【知識(shí)要點(diǎn)】1．光電效應(yīng)概念：在光(包括不可見光)的照射下，從物體發(fā)射的現(xiàn)象叫做光電效應(yīng)。2．光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律（1）存在遏止電壓如圖所示，光線經(jīng)石英窗照在陰極上，便有電子逸出光電子。光電子在電場作用下形成光電流。概念：遏止電壓將換向開關(guān)反接，電場反向，則光電子離開陰極后將受反向電場阻礙作用。當(dāng)K、A間加反向電壓，光電子克服電場力作功，當(dāng)電壓達(dá)到某一值Uc時(shí)，光電流恰為0。Uc稱遏止電壓。根據(jù)動(dòng)能定理，有實(shí)驗(yàn)表明，無論光的強(qiáng)弱如何，遏止電壓都是一樣的。光的頻率改變時(shí)，遏止電壓也會(huì)改變，這表明光電子的能量只與入射光的頻率有關(guān)，而與入射光的強(qiáng)弱無關(guān)。（2）光電流與光強(qiáng)的關(guān)系：飽和光電流強(qiáng)度與入射光強(qiáng)度成正比。（3）截止頻率νc極限頻率對(duì)于每種金屬材料，都相應(yīng)的有一確定的截止頻率νc。當(dāng)入射光頻率ν>νc時(shí)，電子才能逸出金屬表面；當(dāng)入射光頻率ν<νc時(shí)，無論光強(qiáng)多大也無電子逸出金屬表面。（4）光電效應(yīng)是瞬時(shí)的。從光開始照射到光電子逸出所需時(shí)間<10-9s。3．光電效應(yīng)解釋中的疑難經(jīng)典理論無法解釋光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。經(jīng)典理論認(rèn)為，按照經(jīng)典電磁理論，入射光的光強(qiáng)越大，光波的電場強(qiáng)度的振幅也越大，作用在金屬中電子上的力也就越大，光電子逸出的能量也應(yīng)該越大。也就是說，光電子的能量應(yīng)該隨著光強(qiáng)度的增加而增大，不應(yīng)該與入射光的頻率有關(guān)，更不應(yīng)該有什么截止頻率。光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)表明：飽和電流不僅與光強(qiáng)有關(guān)而且與頻率有關(guān)，光電子初動(dòng)能也與頻率有關(guān)。只要頻率高于極限頻率，即使光強(qiáng)很弱也有光電流；頻率低于極限頻率時(shí)，無論光強(qiáng)再大也沒有光電流。光電效應(yīng)具有瞬時(shí)性。而經(jīng)典認(rèn)為光能量分布在波面上，吸收能量要時(shí)間，即需能量的積累過程。為了解釋光電效應(yīng)，愛因斯坦在能量子假說的基礎(chǔ)上提出光子理論，提出了光量子假設(shè)。4．愛因斯坦的光量子假設(shè)（1）內(nèi)容光不僅在發(fā)射和吸收時(shí)以能量為hν的微粒形式出現(xiàn)，而且在空間傳播時(shí)也是如此。也就是說，頻率為ν的光是由大量能量為E=hν的光子組成的粒子流，這些光子沿光的傳播方向以光速c運(yùn)動(dòng)。（2）愛因斯坦光電效應(yīng)方程在光電效應(yīng)中金屬中的電子吸收了光子的能量，一部分消耗在電子逸出功W0，另一部分變?yōu)楣怆娮右莩龊蟮膭?dòng)能Ek。由能量守恒可得出：W0為電子逸出金屬表面所需做的功，稱為逸出功Wk為光電子的最大初動(dòng)能。（3）愛因斯坦對(duì)光電效應(yīng)的解釋：①光強(qiáng)大，光子數(shù)多，釋放的光電子也多，所以光電流也大。②電子只要吸收一個(gè)光子就可以從金屬表面逸出，所以不需時(shí)間的累積。③從方程可以看出光電子初動(dòng)能和照射光的頻率成線性關(guān)系④從光電效應(yīng)方程中，當(dāng)初動(dòng)能為零時(shí)，可得極限頻率：愛因斯坦光子假說圓滿解釋了光電效應(yīng)，但當(dāng)時(shí)并未被物理學(xué)家們廣泛承認(rèn)，因?yàn)樗耆`背了光的波動(dòng)理論。5．光電效應(yīng)理論的驗(yàn)證美國物理學(xué)家密立根，花了十年時(shí)間做了“光電效應(yīng)”實(shí)驗(yàn)，結(jié)果在1915年證實(shí)了愛因斯坦光電效應(yīng)方程，h的值與理論值完全一致，又一次證明了“光量子”理論的正確。由于愛因斯坦提出的光子假說成功地說明了光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律，榮獲1921年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。密立根由于研究基本電荷和光電效應(yīng)，特別是通過著名的油滴實(shí)驗(yàn)，證明電荷有最小單位。獲得1923年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。6．光電效應(yīng)在近代技術(shù)中的應(yīng)用（1）光控繼電器可以用于自動(dòng)控制，自動(dòng)計(jì)數(shù)、自動(dòng)報(bào)警、自動(dòng)跟蹤等。（2）光電倍增管可對(duì)微弱光線進(jìn)行放大，可使光電流放大105~108倍，靈敏度高，用在工程、天文、科研、軍事等方面?！眷柟叹毩?xí)】1．光照射到金屬表面上，能使金屬中的_________從表面逸出，這種現(xiàn)象稱之為______________，逸出的電子也叫____________，使電子脫離金屬表面所做的功的最小值叫____________，這種現(xiàn)象說明光具有____________性。2．經(jīng)典的電磁理論只能解釋光是一種，它有____________、____________等波特有的現(xiàn)象，但它不能解釋光電效應(yīng)。愛因斯坦對(duì)光電效應(yīng)的解釋是：光本身就是由一個(gè)一個(gè)不可分割的____________組成的，每一個(gè)光的能量子被稱為一個(gè)____________，這就是愛因斯坦的_________說。3．愛因斯坦認(rèn)為，在光電效應(yīng)中，金屬中的電子吸收一個(gè)頻率為ν的光子獲得的能量是_________，這些能量中的一部分用來克服金屬的____________，剩下的表現(xiàn)為逸出的光電子的____________，用公式表示為____________________，這就是著名的愛因斯坦光電效應(yīng)方程。4．在演示光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)中，原來不帶電的一塊鋅板與靈敏驗(yàn)電器相連，用弧光燈照射鋅板時(shí)，驗(yàn)電器指針張開一個(gè)角度，如圖所示，這時(shí)()A．鋅板帶正電，指針帶負(fù)電B．鋅板帶正電，指針帶正電C．鋅板帶負(fù)電，指針帶正電 D．鋅板帶負(fù)電，指針帶負(fù)電5．對(duì)于任何一種金屬，必須滿足下列哪種條件，才能發(fā)生光電效應(yīng)()A．入射光的強(qiáng)度大于某一極限強(qiáng)度B．入射光的波長大于某一極限波長C．入射光照射時(shí)間大于某一極限時(shí)間D．入射光的頻率大于某一極限頻率6．某種頻率的光射到金屬表面上時(shí)，金屬表面有電子逸出，若光的頻率不變而強(qiáng)度減弱，那么下述結(jié)論中正確的是()A．光的強(qiáng)度減弱到某一數(shù)值時(shí)，就沒有電子逸出B．逸出的電子數(shù)減少C．逸出的電子數(shù)和最大初動(dòng)能都減小D．逸出的電子最大初動(dòng)能不變7．用兩束頻率相同，強(qiáng)度不同的紫外線去照射兩種不同金屬，都能產(chǎn)生光電效應(yīng)，則()A．因入射光頻率相同，產(chǎn)生光電子的最大初動(dòng)能必相同B．用強(qiáng)度大的紫外線照射時(shí)，所產(chǎn)生的光電子的初速度一定大C．從極限波長較長的金屬中飛出的光電子的初速度一定大D．由強(qiáng)度大的紫外線所照射的金屬，單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的光電子數(shù)目一定多8．用某一頻率的綠光照射某金屬時(shí)恰好能產(chǎn)生光電效應(yīng)，則改用強(qiáng)度相同的藍(lán)光和紫光分別照射該金屬，下列說法正確的是()A．用藍(lán)光照射時(shí)，光電子的最大初動(dòng)能比用紫光照射時(shí)小B．用藍(lán)光和紫光照射時(shí)，在相同時(shí)間內(nèi)逸出的電子數(shù)相同C．用藍(lán)光照射時(shí)，在同樣時(shí)間內(nèi)逸出的電子數(shù)目較多D．用紫光照射時(shí)，在同樣時(shí)間內(nèi)逸出的電子數(shù)目較多9．關(guān)于光電效應(yīng)的說法中，正確的有()A．要使光電效應(yīng)發(fā)生，入射光子的能量必須大于原子的電離能B．極限頻率的存在，可以表明電子對(duì)光子的吸收是一對(duì)一的C．增大入射光子的能量，光電子的最大初動(dòng)能必隨著增大D．電子對(duì)光子的吸收不存在能量的積累過程10．已知銫的極限頻率為4.55×1014Hz，鈉的極限頻率為6.00×1014Hz，銀的極限頻率為1.15×1015Hz，鉑的極限頻率為1.53×1015Hz，當(dāng)用波長為0.375μm的光照射它們時(shí)，可發(fā)生光電效應(yīng)的是()A．銫B．鈉C．銀D．鉑11．某種金屬的逸出功是1.25eV，為了使它發(fā)生光電效應(yīng)，照射光的頻率至少應(yīng)為多少？或用可見光照射它，能否發(fā)生光電效應(yīng)？12．某金屬在一束黃光照射下，剛好有電子逸出（即用頻率小于黃光的光照射就沒有電子逸出）。在下述情況下，電子的最大初動(dòng)能及逸出的電子數(shù)目會(huì)發(fā)生什么變化？（1）增大光強(qiáng)而不改變光的頻率；（2）用一束強(qiáng)度更大的紅光代替黃光；（3）用強(qiáng)度相同的紫光代替黃光。1、電子，光電效應(yīng)，光電子