,第四章,章末总结,第四章章末总结,内容索引,知识网络,题型探究,达标检测,内容索引,知识网络,知识网络,波,粒,二,象,性,能量的量子化,黑体与黑体辐射：电磁辐射不,能量子,定义：每一份辐射的能量是一个,大小：,，,h,6.63,10,34,Js,光的粒子性,光电,效应,概念：光照使金属发射,的现象,实验,规律,任何金属都存在,最大初动能与光频率成,关系,光电子数目正比于光强,存在,瞬时性,爱因斯坦光电效应方程：,E,k,连续,能量子,h,电子,截止频率,线性,饱和电流,h,W,波能量的量子化黑体与黑体辐射：电磁辐射不能量子定义：每一份,波,粒,二,象,性,光子说,康普顿效应：,X,射线对石墨晶体的散射，说明光具有,光具有,波粒二,象性,光子：光辐射不连续，每一份光叫做一个,光子的能量：,光子的动量：,p,少量光子易表现出,性，大量光子易表现出,性,高频光子,性显著，低频光子,性显著,光传播时表现出,性，与微粒作用时表现出,性,动量,光子,h,粒子,波动,粒子,波动,波动,粒子,光的,粒子,性,波光子说康普顿效应：X射线对石墨晶体的散射，说明光具有光,波,粒,二,象,性,实物粒子的波粒二象性,不确定关系：,x,p,x,提出粒子具有波动性,电子的衍射现象证实了粒子的,_,概率波波长：,粒子具有,性,德布罗意,波动性,波粒二象,波实物粒子的波粒二象性不确定关系：xpx,题型探究,题型探究,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,h,.,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,h,，其中,h,为普朗克常量，,h,6.63,10,34,Js.,3.,光的频率与波长的关系：,.,一、量子论、光子说、光子能量的计算1.量子论,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,1.0,10,10,W,，所发射的每个光脉冲持续的时间,t,为,1.0,10,11,s,，波长为,793.4 nm.,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,6.63,10,34,Js,，光速,c,3,10,8,m/s),解析,答案,答案,3,10,3,m,4,10,17,个,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,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,c,t,3,10,8,1.0,10,11,m,3,10,3,m.,根据,W,P,t,可知每列光脉冲能量,W,P,t,1.0,10,10,1.0,10,11,J,0.1 J.,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.,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的，一般不超过,10,9,s.,(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,.,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,2.,爱因斯坦光电效应方程,E,k,h,W,W,表示金属的逸出功，,0,表示金属的极限频率，则,W,h,0,.,2.爱因斯坦光电效应方程EkhW,例,2,如图,1,甲所示为研究光电效应的电路图,.,图,1,解析,答案,(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,”,或,“,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,”,),有示数,.,减小,可能,例2 如图1甲所示为研究光电效应的电路图.图1解析答案(1,解析,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效应，所以电流表可能有示数,.,解析AK间所加的电压为正向电压，光电子在光电管中加速，滑动,解析,答案,(2),当用光子能量为,5 eV,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像如图乙所示,.,则光电子的最大初动能为,_ J,，金属的逸出功为,_ J.,3.2,10,19,4.8,10,19,解析,由题图乙可知，当该装置所加的电压为反向电压，当电压为,2 V,时，电流表示数为,0,，得光电子的最大初动能为,2 eV,，根据光电效应方程,E,k,h,W,得,W,3 eV,4.8,10,19,J.,解析答案(2)当用光子能量为5 eV的光照射到光电管上时，测,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,1,的绿光照射某金属发生了光电效应，改用频率是,2,的黄光照,射该金属一定不发生光电效应,解析,答案,针对训练关于光电效应，以下说法正确的是 解析答案,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,1,的绿光照射某金属发生了光电效应，改用频率是,2,的黄光照射该金属不一定不发生光电效应，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,.,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,三、用图像表示光电效应的规律,1.,E,k,图像,根据爱因斯坦光电效应方程,E,k,h,W,，光电子的最大初动能,E,k,是入射光频率,的一次函数，图像如图,2,所示,.,其横轴截距为金属的极限频率,0,，纵轴截距是金属的逸出功的负值，斜率为普朗克常量,h,.,图,2,三、用图像表示光电效应的规律1.Ek图像图2,2.,I,U,图像,光电流强度,I,随光电管两极间电压,U,的变化图像如图,3,所示，图中,I,m,为饱和光电流，,U,0,为遏止电压,.,利用,eU,0,可得光电子的最大初动能,.,图,3,3.,U,0,图像,遏止电压与入射光频率,的关系图像如图,4,所示：,图中的横轴截距,0,为截止频率,.,而遏止电压,U,0,随入射光频率的增大而增大,.,图,4,2.IU图像图33.U0图像图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,E,k,随入射光频率,变化的,E,k,图线,.,已知钨的逸出功是,2.84 eV,，锌的逸出功为,3.34 eV,，若将二者的图线画在同一个,E,k,坐标系中，则正确的图是,解析,答案,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,解析,根据光电效应方程,E,k,h,W,可知，,E,k,图像的斜率为普朗克常量,h,，因此图中两线应平行，故,C,、,D,错误；,图线与横轴的交点表示恰能发生光电效应,(,光电子动能为零,),时的入射光频率即极限频率，由光电效应方程可知，逸出功越大的金属对应的入射光的极限频率越高，所以能使金属锌发生光电效应的极限频率较高，所以,A,正确，,B,错误,.,解析根据光电效应方程EkhW可知，Ek图像的斜率,四、波粒二象性的理解,1.,光的波粒二象性,(1),光的干涉、衍射、偏振说明光具有波动性，光电效应现象、康普顿效应则证明光具有粒子性，因此，光具有波粒二象性，对于光子这样的微观粒子只有从波粒二象性出发，才能统一说明光的各种行为,.,(2),大量光子产生的效果显示出光的波动性，少数光子产生的效果显示出粒子性，且随着光的频率的增大，波动性越来越不显著，而粒子性却越来越显著,.,四、波粒二象性的理解1.光的波粒二象性,2.,实物粒子,(,如：电子、质子等,),都有一种波与之对应,(,物质波的波长,，频率,).,3.,物质波与光波一样都属于概率波,.,概率波的实质：是指粒子在空间分布的概率是受波动规律支配的,.,2.实物粒子(如：电子、质子等)都有一种波与之对应(物质波的,例,4,(,多选,),关于光的波粒二象性，正确的说法是,A.,光的频率越高，光子的能量越大，粒子性越显著,B.,光的波长越长，光的能量越小，波动性越显著,C.,频率高的光子不具有波动性，波长较长的光子不具有粒子性,D.,个别光子产生的效果往往显示粒子性，大量光子产生的效果往往显示,波动性,解析,答案,解析,光具有波粒二象性，但在不同情况下表现不同，频率越高，波长越短，粒子性越明显，反之波动性越明显，个别光子易显示粒子性，大量光子易显示波动性，故选项,A,、,B,、,D,正确,.,例4(多选)关于光的波粒二象性，正确的说法是 解析答案,达标检测,达标检测,1.,能引起人的眼睛视觉效应的最小能量为,10,18,J,，已知可见光的平均波长约为,0.6 m,，普朗克常量,h,6.63,10,34,Js,，则进入人眼的能量子数至少为,A.1,个,B.3,个,C.30,个,D.300,个,解析,答案,1,2,3,4,解析,可见光的平均频率,，能量子的平均能量为,h,，引起视觉效应时,E,n,，联立可得,n,3,，,B,正确,.,5,1.能引起人的眼睛视觉效应的最小能量为1018 J，已知可,2.(,多选,),光电效应的实验结论是：对于某种金属,A.,无论光强多强，只要光的频率小于极限频率就不能产生光电效应,B.,无论光的频率多低，只要光照时间足够长就能产生光电效应,C.,频率超过极限频率的入射光，光照强度越弱，所产生的光电子的最大,初动能就越小,D.,频率超过极限频率的入射光，频率越高，所产生的光电子的最大初动,能就越大,答案,解析,1,2,3,4,解析,根据光电效应规律可知,A,正确，,B,错误,.,根据光电效应方程,E,k,h,W,知，频率,越高，光电子的最大初动能就越大，,C,错误，,D,正确,.,5,2.(多选)光电效应的实验结论是：对于某种金属 答案解析12,3.(,多选,),如图,5,是某金属在光的照射下产生的光电子的最大初动能,E,k,与入射光频率,的关系图像,.,由图像可知,A.,该金属的逸出功等于,E,B.,该金属的逸出功等于,h,0,C.,入射光的频率为,2,0,时，产生的光电,子的最大初动能为,E,D.,入射光的频率为,时，产生的光电,子的最大初动能为,答案,解析,1,2,3,4,图,5,5,3.(多选)如图5是某金属在光的照射下产生的光电子的最大初动,解析,由爱因斯坦光电效应方程,E,k,h,W,知，当,0,时,W,E,k,，故,W,E,，,A,项对；,而,E,k,0,时，,h,W,即,W,h,0,，,B,项对；,入射光的频率为,2,0,时产生的光电子的最大初动能,E,km,2,h,0,h,0,h,0,E,，,C,项对；,入射光的频率为,时，不会发生光电效应，,D,错,.,1,2,3,4,5,解析由爱因斯坦光电效应方程EkhW知，当0时W,4.(,多选,),现代物理学认为，光和实物粒子都具有波粒二象性，下列事实中突出体现波动性的是,A.,一定频率的光照射到锌板上，光的强度越大，单位时间内锌板上发射,的光电子就越多,B.,肥皂液是无色的，吹出的肥皂泡却是彩色的,C.,质量为,10,3,kg,、速度为,10,2,m/s,的小球，其德布罗意波