滬科版選修35 第2章 波和粒子 課件（29張）.pptx

第2章波和粒子 學案5章末總結(jié) 網(wǎng)絡構(gòu)建區(qū) 波和粒子 光的粒子性 能量量子化 黑體與黑體輻射普朗克假設e 光電效應 本質(zhì) 電子光電子 規(guī)律 1 極限頻率 2 遏止電壓 最大動能 3 光電流強度 4 瞬時性 愛因斯坦光電效應方程 ekm 吸收光子 光子說 光子的能量e h 光具有波粒二象性 康普頓效應 光子的能量e 光子的動量p h h w h 波和粒子 光的波動性 光是一種概率波 粒子的波動性 物質(zhì)波波長 物質(zhì)波也是概率波 不確定關(guān)系 專題整合區(qū) 一 光子能量的計算 二 光電效應規(guī)律及光電效應方程 三 圖像在光電效應規(guī)律中的應用 一 光子能量的計算 1 一個光子的能量e h 其中h是普朗克常量 是光的頻率 2 一束光的能量e nh n為光子數(shù)目 3 頻率與波長的關(guān)系 例1激光器是一個特殊的光源 它發(fā)出的光便是激光 紅寶石激光器發(fā)射的激光是不連續(xù)的一道一道的閃光 每道閃光稱為一個光脈沖 現(xiàn)有一紅寶石激光器 發(fā)射功率為1 0 1010w 所發(fā)射的每個光脈沖持續(xù)的時間 t為1 0 10 11s 波長為793 4nm 問每列光脈沖的長度l是多少 其中含有的光子數(shù)n是多少 解析以 t l和c分別表示光脈沖的持續(xù)時間 長度和光在真空中的傳播速度 由題意可知l c t 以p和e表示紅寶石激光器發(fā)射的功率和光脈沖的能量 則有 e p t 以 和 表示紅寶石激光的波長和頻率 則有 因此就得到每個紅寶石激光光子的能量h 由 式得到該列光脈沖含有的光子數(shù) 將數(shù)據(jù)代入 式 就得到該列光脈沖的長度 含有的光子數(shù)分別為l 3 0 10 3m 3 0mm n 4 0 1017個 答案3 0mm4 0 1017個 返回 1 產(chǎn)生條件 入射光頻率大于被照射金屬的極限頻率 2 入射光頻率 決定每個光子的能量e h 決定光電子逸出后的最大動能 3 入射光強度 決定每秒鐘逸出的光電子數(shù) 決定光電流的大小 4 愛因斯坦光電效應方程ekm h w w表示金屬的逸出功 又 0表示金屬的極限頻率 則w h 0 二 光電效應規(guī)律及光電效應方程 例2關(guān)于光電效應 下列說法正確的是 a 極限頻率越大的金屬材料逸出功越大b 只要光照射的時間足夠長 任何金屬都能產(chǎn)生光電效應c 從金屬表面出來的光電子的最大動能越大 這種金屬的逸出功越小d 入射光的光強一定時 頻率越高 單位時間內(nèi)逸出的光電子數(shù)就越多 解析由愛因斯坦光電效應方程可知ekm h w 所以極限頻率越大 逸出功越大 a正確 低于極限頻率的光 無論強度多大 照射時間多長 都不可能產(chǎn)生光電效應 b錯誤 光電子的最大動能還與入射光光子的頻率有關(guān) c錯誤 光強i nh 光強一定時 當頻率變大時 光子數(shù)反而變少 光電子數(shù)變少 d錯誤 答案a 例3用波長為2 0 10 7m的紫外線照射鎢的表面 釋放出來的光電子中的最大動能是4 7 10 19j 由此可知 鎢的極限頻率是 普朗克常量h 6 63 10 34j s 光速c 3 0 108m s 結(jié)果取兩位有效數(shù)字 a 5 5 1014hzb 7 9 1014hzc 9 8 1014hzd 1 2 1015hz 返回 解析由愛因斯坦光電效應方程得h ekm w 而金屬的逸出功w h 0 由以上兩式得 鎢的極限頻率為 b項正確 答案b 1 ekm 圖像根據(jù)愛因斯坦光電效應方程ekm h w 光電子的最大初動能ekm是入射光頻率 的一次函數(shù) 圖像如圖1所示 三 圖像在光電效應規(guī)律中的應用 圖1 其橫軸截距為金屬的極限頻率 0 縱軸截距是金屬的逸出功的負值 斜率為普朗克常量h 2 i u圖像光電流強度i隨光電管兩極間電壓u的變化圖像 圖2中im為飽和光電流 u0為遏止電壓 利用可得光電子的最大動能 圖2 例4用不同頻率的紫外線分別照射鎢和鋅的表面而產(chǎn)生光電效應 可得到光電子的最大動能ekm隨入射光頻率 變化的ekm 圖像 已知鎢的逸出功是3 28ev 鋅的逸出功是3 34ev 若將二者的圖線畫在同一個坐標圖中 以實線表示鎢 虛線表示鋅 如圖所示 則正確反映這一過程的圖像是 解析根據(jù)ekm h w知 圖像斜率代表普朗克常量h 所以兩條線應平行 橫軸截距代表了極限頻率 0 0 因此鋅的 0大些 答案a 例5在光電效應實驗中 飛飛同學用同一光電管在不同實驗條件下得到了三條光電流與電壓之間的關(guān)系曲線 甲光 乙光 丙光 如圖3所示 則可判斷出 圖3 a 甲光的頻率大于乙光的頻率b 乙光的波長大于丙光的波長c 乙光對應的極限頻率大于丙光的極限頻率d 甲光對應的光電子最大動能大于丙光的光電子最大動能 解析由題圖可知 甲 乙兩光對應的反向截止電壓均為u02 由愛因斯坦光電效應方程ekm h w及 eu02 0 ekm可知甲 乙兩光頻率相同 且均小于丙光頻率 選項a c均錯 甲光頻率小 則甲光對應的光電子最大動能小于丙光的光電子最大動能 選項d錯誤 乙光頻率小于丙光頻率 故乙光的波長大于丙光的波長 選項b正確 答案b 返回 自我檢測區(qū) 1 2 3 4 5 1 下列有關(guān)光的說法中正確的是 a 光電效應表明在一定條件下 光子可以轉(zhuǎn)化為電子b 大量光子易表現(xiàn)出波動性 少量光子易表現(xiàn)出粒子性c 光有時是波 有時是粒子d 康普頓效應表明光子和電子 質(zhì)子等實物粒子一樣也具有能量和動量 bd 1 2 3 4 5 2 能引起人的眼睛視覺效應的最小能量為10 18j 已知可見光的平均波長約為0 6 m 普朗克常量h 6 63 10 34j s 則進入人眼的能量子數(shù)至少為 a 1個b 3個c 30個d 300個 解析可見光的平均頻率 能量子的平均能量為e h 引起視覺效應時en ne 聯(lián)立可得n 3 b正確 b 1 2 3 4 5 3 根據(jù)不確定關(guān)系 x px 判斷下列說法正確的是 a 采取辦法提高測量 x精度時 px的精度下降b 采取辦法提高測量 x精度時 px的精度上升c x與 px測量精度與測量儀器及測量方法是否完備有關(guān)d x與 px測量精度與測量儀器及測量方法是否完備無關(guān) 1 2 3 4 5 解析不確定關(guān)系表明無論采用什么方法試圖確定坐標和相應動量中的一個 必然引起另一個較大的不確定性 這樣的結(jié)果與測量儀器及測量方法是否完備無關(guān) 無論怎樣改善測量儀器和測量方法 都不可能逾越不確定關(guān)系所給出的限度 故a d正確 答案ad 1 2 3 4 5 4 利用光電管研究光電效應實驗如圖4所示 用極限頻率為 0的可見光照射陰極k 電流表中有電流通過 則 a 用紫外線照射 電流表中不一定有電流通過b 用紫外線照射 電流表中一定有電流通過c 用頻率為 0的可見光照射k 當滑動變阻器的滑動觸頭移到c端 電流表中一定無電流通過d 用頻率為 0的可見光照射k 當滑動變阻器的滑動觸頭向b端滑動時 電流表示數(shù)可能不變 圖4 1 2 3 4 5 解析紫外線的頻率大于可見光的頻率 故一定能產(chǎn)生光電效應 故a錯 b對 盡管p滑到c端但仍有少量電子能從金屬板逸出到達陽極a 即有微弱電流 故c錯 當光電流強度達到飽和時 既使增加正向電壓光電流也不再增大 d對 答案bd 1 2 3 4 5 5 已知金屬鈉產(chǎn)生光電效應的極限頻率是6 00 1014hz 1 求金屬鈉的電子逸出功 解析w h 0 6 63 10 34 6 00 1014j