202X版高中物理第2章波和粒子2.2涅槃鳳凰再飛翔課件滬科版選修3_5

1、2.2涅槃鳳凰再飛翔第2章波和粒子學習目標1.了解光電效應及其實驗規(guī)律，以及光電效應與電磁理論的矛盾.2.知道愛因斯坦光電效應方程及應用.3.了解康普頓效應及其意義，了解光子的動量.內容索引知識探究新知探究 點點落實題型探究重點難點 各個擊破達標檢測當堂檢測 穩(wěn)固反響知識探究知識探究一、光電效應及其實驗規(guī)律導學探究導學探究1.探究光電效應產生的條件探究光電效應產生的條件如圖如圖1所示，取一塊鋅板，用砂紙將其一面擦一遍，所示，取一塊鋅板，用砂紙將其一面擦一遍，去掉外表的氧化層，連接在驗電器上去掉外表的氧化層，連接在驗電器上(弧光燈發(fā)射弧光燈發(fā)射紫外線紫外線).(1)用弧光燈照射鋅板，看到的現(xiàn)象為

2、_，說明_.答案驗電器箔片張開鋅板帶電了.弧光燈發(fā)出的紫外線照射到鋅板上，在鋅板外表發(fā)射出光電子，從而使鋅板帶上了正電圖1(2)在弧光燈和鋅板之間插入一塊普通玻璃板，再用弧光燈照射，看到的現(xiàn)象為_，說明_.(3)撤去弧光燈，換用白熾燈發(fā)出的強光照射鋅板，并且照射較長時間，看到的現(xiàn)象為_，說明_.答案箔片張角明顯減小鋅板產生光電效應是光中紫外線照射的可見光不能使鋅板發(fā)生光電效應結果而不是可見光觀察不到箔片張開2.研究光電效應的規(guī)律如圖2甲是研究光電效應現(xiàn)象的裝置圖，圖乙是研究光電效應的電路圖，請結合裝置圖及產生的現(xiàn)象答復以下問題：圖2答案答案金屬能否發(fā)生光電效應，決定于入射光的頻率，與入射光的強

3、度無關.(1)在甲圖中發(fā)現(xiàn)，利用紫外線照射鋅板無論光的強度如何變化，驗電器都有張角，而用紅光照射鋅板，無論光的強度如何變化，驗電器總無張角，這說明了什么？答案答案答案保持入射光頻率不變，當發(fā)生光電效應時，飛出的光電子個數(shù)只與光的強度有關.答案(2)在乙圖中光電管兩端加正向電壓，用一定強度的光照射時，假設增加電壓，電流表示數(shù)不變，而光強增加時，同樣電壓，電流表示數(shù)會增大，這說明了什么？(3)在乙圖中假設加反向電壓，當光強增大時，遏止電壓不變，而入射光的頻率增加時，遏止電壓卻增加，這一現(xiàn)象說明了什么？答案答案答案光電子的能量與入射光頻率有關，與光的強度無關.答案由于光的能量是一份一份的，那么金屬中

4、的電子也只能一份一份答案由于光的能量是一份一份的，那么金屬中的電子也只能一份一份地吸收光子的能量地吸收光子的能量.而且這個傳遞能量的過程只能是一個光子對應一個電而且這個傳遞能量的過程只能是一個光子對應一個電子的行為子的行為.如果光的頻率低于極限頻率，那么光子提供給電子的能量缺乏如果光的頻率低于極限頻率，那么光子提供給電子的能量缺乏以抑制原來的束縛，就不能發(fā)生光電效應以抑制原來的束縛，就不能發(fā)生光電效應.而當光的頻率高于極限頻率時，而當光的頻率高于極限頻率時，能量傳遞給電子以后，電子擺脫束縛要消耗一局部能量，剩余的能量以能量傳遞給電子以后，電子擺脫束縛要消耗一局部能量，剩余的能量以光電子的動能形

5、式存在光電子的動能形式存在.答案(4)光電效應實驗說明，發(fā)射電子的能量與入射光的強度無關，而與光的頻率有關，試用光子說分析原因.知識梳理知識梳理1.光電效應光電效應在光的照射下物體發(fā)射在光的照射下物體發(fā)射 的現(xiàn)象叫做光電效應的現(xiàn)象叫做光電效應.發(fā)射出來的電子發(fā)射出來的電子叫叫 .2.光電效應的實驗規(guī)律光電效應的實驗規(guī)律(1)對于各種金屬都存在著一個極限頻率，當入射光的頻率對于各種金屬都存在著一個極限頻率，當入射光的頻率_時，才能產生光電效應；時，才能產生光電效應；(2)光電子的最大動能隨著光電子的最大動能隨著 的增加而增加，與入射光的強的增加而增加，與入射光的強度度 ；(3)保持入射光頻率不變

6、，當產生光電效應時，單位時間內從金屬外表逸出保持入射光頻率不變，當產生光電效應時，單位時間內從金屬外表逸出的電子數(shù)與的電子數(shù)與 有關；有關；(4)入射光射到金屬外表時，光電子的產生幾乎是入射光射到金屬外表時，光電子的產生幾乎是 的，不超過的，不超過_.電子高于這個極限頻率入射光頻率入射光的強度無關光電子瞬時1109 s即學即用即學即用判斷以下說法的正誤判斷以下說法的正誤.(1)任何頻率的光照射到金屬外表都可以發(fā)生光電效應任何頻率的光照射到金屬外表都可以發(fā)生光電效應.()(2)金屬外表是否發(fā)生光電效應與入射光的強弱有關金屬外表是否發(fā)生光電效應與入射光的強弱有關.()(3)“光子就是光子就是“光電

7、子的簡稱光電子的簡稱.()答案導學探究導學探究用如圖3所示的裝置研究光電效應現(xiàn)象.用光子能量為2.75 eV的光照射到光電管上時發(fā)生了光電效應，電流表的示數(shù)不為零；移動滑動變阻器的滑動觸頭，發(fā)現(xiàn)當電壓表的示數(shù)大于或等于1.7 V時，電流表示數(shù)為0.二、愛因斯坦的光子說答案圖3答案答案1.7 eV1.7 V(1)光電子的最大動能是多少？遏止電壓為多少？(2)光電管陰極的逸出功又是多少？答案答案答案WhEkm2.75 eV1.7 eV1.05 eV(3)當滑動觸頭向a端滑動時，光電流變大還是變??？答案答案變大(4)當入射光的頻率增大時，光電子最大動能如何變化？遏止電壓呢？答案答案變大變大知識梳理知

8、識梳理1.光子說：光在空間傳播時是光子說：光在空間傳播時是 的，而是的，而是 的，的，一份叫做一個光量子，簡稱光子一份叫做一個光量子，簡稱光子.光子的能量光子的能量E .2.逸出功逸出功使電子脫離某種金屬所做功的使電子脫離某種金屬所做功的 值，用值，用W表示，不同金屬的逸出表示，不同金屬的逸出功功 .3.最大動能：發(fā)生光電效應時，金屬外表上的最大動能：發(fā)生光電效應時，金屬外表上的 吸收光子后抑制原吸收光子后抑制原子核的引力逸出時所具有的動能的子核的引力逸出時所具有的動能的 值值. 4.遏止電壓與極限頻率遏止電壓與極限頻率(1)遏止電壓：使光電流減小到零的反向電壓遏止電壓：使光電流減小到零的反向

9、電壓.(2)極限頻率：能使某種金屬發(fā)生光電效應的極限頻率：能使某種金屬發(fā)生光電效應的 頻率叫做該種金屬的頻率叫做該種金屬的極限頻率極限頻率.不同的金屬對應著不同的極限頻率不同的金屬對應著不同的極限頻率.不連續(xù)一份一份h最小不同電子最大最小5.光電效應方程(1)表達式： 或 .(2)物理意義：金屬中電子吸收一個光子獲得的能量是 ，這些能量一局部用于抑制金屬的 ，剩下的表現(xiàn)為逸出后電子的 .(3)光電效應方程說明了產生光電效應的條件假設有光電子逸出，那么光電子的最大動能必須大于零，即EkmhW0，亦即h ，_，而0_恰好是光電效應的極限頻率.hEkmWEkmhWh最大動能逸出功WW即學即用即學即用

10、判斷以下說法的正誤判斷以下說法的正誤.(1)從金屬外表出來的光電子的最大動能越大，這種金屬的逸出功越小從金屬外表出來的光電子的最大動能越大，這種金屬的逸出功越小.()(2)光電子的最大動能與入射光的頻率成正比光電子的最大動能與入射光的頻率成正比.()(3)入射光假設能使某金屬發(fā)生光電效應，那么該入射光的強度越大，入射光假設能使某金屬發(fā)生光電效應，那么該入射光的強度越大，照射出的光電子越多照射出的光電子越多.()(4)遏止電壓的大小與入射光的頻率有關，與入射光的光強無關遏止電壓的大小與入射光的頻率有關，與入射光的光強無關.()答案導學探究導學探究太陽光從小孔射入室內時，我們從側面可以看到這束光；

11、白天的天空各處都是亮的；宇航員在太空中會發(fā)現(xiàn)盡管太陽光耀眼刺目，其他方向的天空卻是黑的，為什么？三、康普頓效應答案答案答案在地球上存在著大氣，太陽光經大氣中微粒散射后傳向各個方向，而在太空中的真空環(huán)境下光不再散射只向前傳播.知識梳理知識梳理1.康普頓效應康普頓效應美國物理學家康普頓在研究石墨對美國物理學家康普頓在研究石墨對X射線的散射時，發(fā)現(xiàn)在散射的射線的散射時，發(fā)現(xiàn)在散射的X射線射線中，除了與入線射波長一樣的成分外，還有波長中，除了與入線射波長一樣的成分外，還有波長 入射線波長的成入射線波長的成分，這個現(xiàn)象稱為康普頓效應分，這個現(xiàn)象稱為康普頓效應.2.康普頓效應的意義：康普頓效應說明光子除了

12、具有能量之外，還具康普頓效應的意義：康普頓效應說明光子除了具有能量之外，還具有有 ，進一步為光的粒子性提供了證據，進一步為光的粒子性提供了證據.3.光子的動量光子的動量表達式：表達式：p_.大于動量即學即用即學即用判斷以下說法的正誤.(1)光子的動量與波長成反比.()(2)光子發(fā)生散射后，其動量大小發(fā)生變化，但光子的頻率不發(fā)生變化.()(3)有些光子發(fā)生散射后，其波長變大.()答案題型探究題型探究一、光電效應現(xiàn)象及其實驗規(guī)律2.光電效應中的光包括不可見光和可見光.3.光電子：光電效應中發(fā)射出來的電子，其本質還是電子.4.能不能發(fā)生光電效應由入射光的頻率決定，與入射光的強度無關.5.發(fā)生光電效應

13、時，在光的顏色不變的情況下，入射光越強，單位時間內發(fā)射的光電子數(shù)越多.6.光的強度與飽和光電流：飽和光電流與光強有關，與所加的正向電壓大小無關.且飽和光電流與入射光強度成正比的規(guī)律是對頻率一樣的光照射金屬產生光電效應而言的.對于不同頻率的光，由于每個光子的能量不同，飽和光電流與入射光強度之間沒有簡單的正比關系.解析解析保持入射光的頻率不變，入射光的光強變大，單位時間內光電子變多，飽和光電流變大，A對；根據愛因斯坦光電效應方程EkmhW可知，入射光的頻率變高，光電子的最大動能變大，飽和光電流不變，B錯，C對；當h0，亦即hW， 0，而0 恰好是光電效應的極限頻率.2.光電效應規(guī)律中的兩條線索、兩

14、個關系光電效應規(guī)律中的兩條線索、兩個關系：(1)兩條線索：(2)兩個關系：光照強度越強光子數(shù)目多發(fā)射光電子多光電流大；光子頻率高光子能量大產生光電子的最大動能大.A.1.9 eV B.0.6 eV C.2.5 eV D.3.1 eV例例2如圖5所示，當開關K斷開時，用光子能量為2.5 eV的一束光照射陰極P，發(fā)現(xiàn)電流表讀數(shù)不為零.合上開關，調節(jié)滑動變阻器，發(fā)現(xiàn)當電壓表讀數(shù)小于0.6 V時，電流表讀數(shù)仍不為零.當電壓表讀數(shù)大于或等于0.6 V時，電流表讀數(shù)為零.由此可知陰極材料的逸出功為解析解析由題意知光電子的最大動能為EkmeU00.6 eV所以根據光電效應方程EkmhW可得WhEkm(2.5

15、0.6) eV1.9 eV.答案解析圖5例例3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系曲線了三條光電流與電壓之間的關系曲線(甲光、乙光、丙光甲光、乙光、丙光)，如圖，如圖6所示，所示，那么可判斷出那么可判斷出A.甲光的頻率大于乙光的頻率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乙光的波長大于丙光的波長C.乙光的頻率大于丙光的頻率乙光的頻率大于丙光的頻率D.甲光對應的光電子最大動能大于丙光對應的光電甲光對應的光電子最大動能大于丙光對應的光電 子最大動能子最大動能答案解析圖6解析當光電

16、管兩端加上遏止電壓光電流為零時，有解析當光電管兩端加上遏止電壓光電流為零時，有EkmeU0，對同，對同一光電管一光電管(逸出功逸出功W一樣一樣)使用不同頻率的光照射，有使用不同頻率的光照射，有hWEkm，兩，兩式聯(lián)立可得式聯(lián)立可得hWeU0，丙光的遏止電壓最大，那么丙光的頻率最大，丙光的遏止電壓最大，那么丙光的頻率最大，甲光的頻率等于乙光的頻率，甲光的頻率等于乙光的頻率，A、C錯誤；錯誤；又由hWEkm或由Ekm0eU0可知丙光對應的最大動能最大，D錯誤.光電效應圖線的理解和應用光電效應圖線的理解和應用1.Ekm圖線：如圖7甲所示是光電子最大動能Ekm隨入射光頻率的變化圖線.這里，橫軸上的截距

17、是陰極金屬的極限頻率；縱軸上的截距是陰極金屬的逸出功的負值；斜率為普朗克常量(EkmhW，Ekm是的一次函數(shù)，不是正比例函數(shù)).規(guī)律總結規(guī)律總結圖72.IU曲線：如圖乙所示是光電流I隨光電管兩極板間電壓U的變化曲線，圖中 Im為飽和光電流，U0為遏止電壓.說明：由EkmeU和EkmhW知，同一色光，遏止電壓一樣，與入射光強度無關；頻率越大，遏止電壓越大；在入射光頻率一定時，飽和光電流隨入射光強度的增大而增大.針對訓練針對訓練2在某次光電效應實驗中，得到的遏止電在某次光電效應實驗中，得到的遏止電壓壓U0與入射光的頻率與入射光的頻率的關系如圖的關系如圖8所示所示.假設該直線假設該直線的斜率和縱截距

18、分別為的斜率和縱截距分別為k和和b，電子電荷量的絕對值，電子電荷量的絕對值為為e，那么普朗克常量可表示為，那么普朗克常量可表示為_，所用材料的逸，所用材料的逸出功可表示為出功可表示為_.答案ekeb圖8達標檢測達標檢測1.(光電效應現(xiàn)象的理解)(多項選擇)如圖9所示，用弧光燈照射擦得很亮的鋅板，驗電器箔片張開一個角度，那么以下說法中正確的選項是A.用紫外線照射鋅板，驗電器箔片會張開B.用紅光照射鋅板，驗電器箔片一定會張開C.鋅板帶的是負電荷D.使驗電器箔片張開的是正電荷1234圖9答案A.用紫外線照射，電流表不一定有電流通過B.用紅光照射，電流表一定無電流通過C.用頻率為的可見光照射K，當滑動變阻器的滑動觸頭移到A端時，電 流表中一定無電流通過D.用頻率為的可見光照射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2.(光電效應的實驗規(guī)律)利用光電管研究光電效應實驗如圖10所示，用頻率為的可見光照射陰極K，電流表中有電流通過，那么1234答案解析圖10解析因紫外線的頻率比可見光的頻率高，所以用紫外線照射時，電流解析因紫外線的頻率比可見光的頻率高，所以用紫外線照射時，電流表中一定有電流通過，選項表中一定有電流通過，選項A錯誤錯誤