17.2光的粒子性、光電效應(yīng)

1、第二節(jié)光的粒子性,學(xué)習(xí)目標(biāo)： 1.了解黑體和黑體輻射的實(shí)驗(yàn)規(guī)律，知道普朗克提出的能量子的假說(shuō) 2理解光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律和愛(ài)因斯坦的光子說(shuō)及其對(duì)光電效應(yīng)的解釋?zhuān)私夤怆娦?yīng)方程，并會(huì)用來(lái)解決簡(jiǎn)單問(wèn)題 3了解康普頓效應(yīng)及光子的動(dòng)量 重點(diǎn)難點(diǎn)：1.光電效應(yīng)現(xiàn)象和實(shí)驗(yàn)規(guī)律 2光子說(shuō)、光電效應(yīng)方程，并會(huì)用來(lái)解決簡(jiǎn)單問(wèn)題,一、黑體與黑體輻射 1熱輻射：周?chē)囊磺形矬w都在輻射電磁波這種輻射與物體的_有關(guān)，所以叫做熱輻 射 2黑體：某種物體能夠_吸收入射的各種 波長(zhǎng)的電磁波而不發(fā)生反射，這種物體就是絕對(duì) 黑體，簡(jiǎn)稱黑體,溫度,完全,二、黑體輻射的實(shí)驗(yàn)規(guī)律 1一般材料的物體，輻射的電磁波除與 _有關(guān)外，還與材料

2、的種類(lèi)及表面狀況有關(guān) 2黑體輻射電磁波的強(qiáng)度按波長(zhǎng)的分布只與黑體的溫度有關(guān)隨著溫度的升高，一方面，各種波長(zhǎng)的輻射強(qiáng)度都有_另一方面，輻射強(qiáng)度的極大值向波長(zhǎng)較_的方向移動(dòng),溫度,增加,短,三、能量子 1定義：普朗克認(rèn)為，帶電微粒輻射或者吸收能量時(shí)，只能輻射或吸收某個(gè)最小能量值的_即：能的輻射或者吸收只能是一份一份的這個(gè)不可再分的最小能量值叫做_ 2能量子大小：h，其中是電磁波的頻率，h稱為普朗克常量h_Js(一般取h6.631034 Js) 3能量的量子化：在微觀世界中能量是量子化的，或者說(shuō)微觀粒子的能量是分立的這種現(xiàn)象叫能量的量子化,整數(shù)倍,能量子,6.6261034,四、光電效應(yīng) 光子,預(yù)備

3、知識(shí)： 1、電磁波譜：無(wú)線電波，紅外線、可見(jiàn)光、紫外線、X射線、 射線,2、光的本質(zhì)是電磁波，也有波長(zhǎng)、頻率和波速。 光有不同顏色，光的顏色取決于頻率和波長(zhǎng) 可見(jiàn)光按波長(zhǎng)由長(zhǎng)到短排列順序： 紅、橙、黃、綠藍(lán)、靛、紫 可見(jiàn)光按頻率由小到大排列順序： 紅、橙、黃、綠藍(lán)、靛、紫,3、光子的能量：,4、光照強(qiáng)度（簡(jiǎn)稱：光強(qiáng)）：I=nh,光照強(qiáng)度是指單位面積上所接收的可見(jiàn)光的能量，簡(jiǎn)稱照度1 ， 單位勒克斯（Lux或Lx）。,光由一份一份組成，每一份稱為一個(gè)光子,1.什么是光電效應(yīng),當(dāng)光線照射在金屬表面時(shí)，金屬中有電子逸出的現(xiàn)象，稱為光電效應(yīng)。逸出的電子稱為光電子。,赫茲最初發(fā)現(xiàn)光電效應(yīng),驗(yàn)電器指針帶正

4、電,思考： 1、電子逸出時(shí)需克服金屬的束縛做功，從 哪里逸出做功最少？ 2、如果一個(gè)電子只能吸收一個(gè)光子的能 量，則發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)，入射光子的能 量至少是多少？,2、兩個(gè)概念： （1）逸出功：電子擺脫金屬束縛從金屬中逸出所需做功的最小值叫做該金屬的逸出功用W0表示，不同金屬的逸出功_ （2）極限頻率（截止頻率）：使金屬發(fā)生光電效應(yīng)的入射光頻率的最小值，叫該金屬的極限頻率，用 0表示。 不同金屬的極限頻率_ （3）二者的關(guān)系：,不同,不同,3、光電效應(yīng)產(chǎn)生條件： 入射光子的能量超過(guò)金屬的逸出功： 入射光子的頻率大于極限頻率：,4、光電子的初動(dòng)能： 光電子的最大初動(dòng)能：,（愛(ài)因斯坦的光電效應(yīng)方程）

5、,光電效應(yīng)方程表明：光電子的最大初動(dòng)能與入射光的_有關(guān)，與光的強(qiáng)弱_關(guān)(填“無(wú)”或“有”)只有當(dāng)h_W0時(shí)，才有光電子逸出,頻率,無(wú),5、光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)： （1）電路圖： （2）從陰極逸出的光電子速度大小、方向是怎樣的？ （3）陰極K和陽(yáng)極A間加正向電壓時(shí)，電場(chǎng)對(duì)電子 的運(yùn)動(dòng)起什么作用？ 電壓升高時(shí)，流過(guò)電流表的電流怎樣變化？ （4）陰極K和陽(yáng)極A間所加電壓為0時(shí)，流過(guò)電流表的電流是0 嗎？ （4）陰極K和陽(yáng)極A間加反向電壓時(shí)，電場(chǎng)對(duì)電子的運(yùn)動(dòng) 起什么作用？ 電壓升高時(shí)，流過(guò)電流表的電流怎樣變化？ 電壓多大時(shí)，光電流變?yōu)?？ （5）入射光強(qiáng)度變大時(shí)，光電效應(yīng)一定會(huì)發(fā)生嗎？ 若能發(fā)生，飽和光電流如

6、何變化？,不同,阻礙,先變大后不變,不是0,促進(jìn)（類(lèi)拋體運(yùn)動(dòng)）,變小,euc=EKm,不,變大,（6）電子吸收光子的能量能隨時(shí)間累積嗎？,I,Uc,O,U,光 強(qiáng) 較 弱,光電效應(yīng)伏安特性曲線,遏 止 電 壓,光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律,1.橫軸截距表示遏止電壓 2.先加逐漸減小的反向電壓（從遏止電壓開(kāi)始變化），后加逐漸變大的正向電壓（從0開(kāi)始變化）。 該過(guò)程電路中的光電流先變大，一旦達(dá)到飽和光電流，之后就不再變化， 3.增加光強(qiáng)，飽和光電流會(huì)增大,I,I,s,U,a,O,U,光 強(qiáng) 較 強(qiáng),光 強(qiáng) 較 弱,遏 止 電 壓,飽 和 電 流,光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律,3.增加光強(qiáng)， 飽和光電流會(huì)增大，但遏止電

7、壓不變。,I,I,s,U,a,O,U,黃光（ 強(qiáng)）,黃光（ 弱）,光電效應(yīng)伏安特性曲線,遏 止 電 壓,飽 和 電 流,藍(lán)光,U,b,光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律,4.光強(qiáng)不變，入射光由黃光變?yōu)樗{(lán)光， 飽和光電流會(huì)減小，遏止電壓變大。,3.增加光強(qiáng)， 飽和光電流會(huì)增大，但遏止電壓不變。,5、光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)： （1）電路圖： （2）陰極溢出的光電子速度大小、方向是怎樣的？ （3）陰極K和陽(yáng)極A間加正向電壓時(shí)，電場(chǎng)對(duì)電子 的運(yùn)動(dòng) 起什么作用？ 電壓升高時(shí)，流過(guò)電流表的電流怎樣變化？ （4）陰極K和陽(yáng)極A間加反向電壓時(shí)，電場(chǎng)對(duì) 電子的運(yùn)動(dòng) 起什么作用？ 電壓升高時(shí)，流過(guò)電流表的電流怎樣變化？ 電壓多大時(shí)，光電流

8、變?yōu)?？ （5）入射光強(qiáng)度變大時(shí)，光電效應(yīng)一定會(huì)發(fā)生 嗎？飽和 光電流如何變化？,2. 光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)規(guī)律,.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。,.截止頻率c -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c 。,當(dāng)入射光頻率 c 時(shí)，電子才能逸出金屬表面；,當(dāng)入射光頻率 c時(shí)，無(wú)論光強(qiáng)多大也無(wú)電子逸出金屬表面。,光電效應(yīng)是瞬時(shí)的。從光開(kāi)始照射到光電子逸出所需時(shí)間10-9s。,6、實(shí)驗(yàn)規(guī)律（小結(jié)） (1)存在著_光電流，表明入射光顏色和強(qiáng)度一定，金屬表面單位時(shí)間發(fā)射的光電子數(shù)_入射光越強(qiáng)，飽和光電流_表明入射光越強(qiáng)，單位時(shí)間內(nèi)發(fā)射的光電子數(shù)_,飽和,一定,越大,越多

9、,(2)存在著遏止電壓和截止頻率，遏止電壓的存在 意味著光電子具有一定的_極限頻 率的存在，說(shuō)明當(dāng)入射光的頻率截止頻率 時(shí)，不論光多么強(qiáng)，光電效應(yīng)都不會(huì)發(fā)生 任何金屬都有一個(gè)截止頻率（也叫極限頻率）c，入 射光的頻率必滿足c才能發(fā)生光電效應(yīng) (3)光電效應(yīng)具有瞬時(shí)性，發(fā)生時(shí)間不超過(guò)109 s.,初速度,（二）.愛(ài)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)以能量是一份一份的，而且光本身就是一個(gè)個(gè)不可分割的能量子組成的。頻率為 的光旳能量子為 =h ，這些能量子后來(lái)稱為光子。,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 。

10、由能量守恒可得出：,（2）.愛(ài)因斯坦的光電效應(yīng)方程,周一,3. 從方程可以看出光電子增大初動(dòng)能和照射光的頻率成線性關(guān)系，與光強(qiáng)無(wú)關(guān)； 4.從光電效應(yīng)方程中，當(dāng)初動(dòng)能為零時(shí)， ，可得極極限頻率：,（3）愛(ài)因斯坦對(duì)光電效應(yīng)的解釋?zhuān)?1. 同種顏色的光，光強(qiáng)大，光子數(shù)多，釋放的光電子也多，所以飽和光電流也大。 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。,由于愛(ài)因斯坦提出的光子假說(shuō)成功地說(shuō)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)。,愛(ài)因斯坦光子假說(shuō)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。,（4）.光電效應(yīng)理論的驗(yàn)證,美國(guó)

11、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(ài)因斯坦方程，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。,測(cè)多組Uc和v,利用愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程列方程組或做UC-V圖像，解出h的實(shí)驗(yàn)值,再和理論值比較。,愛(ài)因斯坦由于對(duì)光電效應(yīng)的理論解釋和對(duì)理論物理學(xué)的貢獻(xiàn)獲得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(guò)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),。,一、光電效應(yīng)中幾個(gè)易混淆的概念 1光子與光電子 光子指光在空間傳播時(shí)的每一份能量，光子不帶電，光電子是金屬表面受到光照射時(shí)發(fā)射出來(lái)的電子，光子是光電效應(yīng)的因

12、，光電子是果,疑難點(diǎn)辨析：,2光電子的動(dòng)能與光電子的最大初動(dòng)能 光照射到金屬表面時(shí)，電子吸收光子的能量，可能向各個(gè)方向運(yùn)動(dòng)，需克服原子核和其他原子的阻礙而損失一部分能量，剩余部分為光電子的初動(dòng)能；只有金屬表面的電子直接向外飛出時(shí)，只需克服原子核的引力做功的情況，才具有最大初動(dòng)能,3光電流和飽和光電流 金屬板飛出的光電子到達(dá)陽(yáng)極，回路中便產(chǎn)生光電流，隨著所加正向電壓的增大，光電流趨于一個(gè)飽和值，這個(gè)飽和值就是飽和光電流在一定的光照條件（顏色，光照強(qiáng)度相同）下，飽和光電流與所加電壓大小無(wú)關(guān) 4入射光強(qiáng)度與光子能量 入射光強(qiáng)度指單位時(shí)間內(nèi)照射到金屬表面單位面積上的總能量，光子能量即每個(gè)光子的能量光子

13、總能量等于光子能量與入射光子數(shù)的乘積,特別提醒： (1)光電效應(yīng)中的光包括不可見(jiàn)光 (2)光電效應(yīng)的實(shí)質(zhì)：光現(xiàn)象電現(xiàn)象,二、光電效應(yīng)方程的理解 1光電效應(yīng)方程：EkhW0中，Ek為光電子的最大初動(dòng)能，就某個(gè)光電子而言，其離開(kāi)金屬時(shí)的動(dòng)能大小可以是零到最大值范圍內(nèi)的任何數(shù)值 2光電效應(yīng)方程表明，光電子的最大初動(dòng)能與入射光的頻率呈線性關(guān)系(注意不是正比關(guān)系)，與光強(qiáng)無(wú)關(guān),即時(shí)應(yīng)用(即時(shí)突破，小試牛刀) 1已知能使某金屬產(chǎn)生光電效應(yīng)的極限頻率為c，則() A當(dāng)用頻率為2c的單色光照射該金屬時(shí)，一定能產(chǎn)生光電子 B當(dāng)用頻率為2c的單色光照射該金屬時(shí)，所產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能為hc C當(dāng)照射光的頻率大

14、于c時(shí)，若增大，則逸出功增大 D當(dāng)照射光的頻率大于c時(shí)，若增大一倍，則光電子的最大初動(dòng)能也增大一倍,解析：選AB.入射光的頻率大于金屬的極限頻率，照射該金屬時(shí)一定能發(fā)生光電效應(yīng)，A正確；金屬的逸出功為W0hc，又根據(jù)愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程EkhW0，當(dāng)入射光的頻率為2c時(shí)，其光電子的最大初動(dòng)能為Ek2hchchc，所以B正確；若當(dāng)入射光的頻率由2c增大一倍變?yōu)?c時(shí)，其光電子的最大初動(dòng)能為Ek4hchc3hc，顯然不是隨著增大一倍，D錯(cuò)誤；逸出功是金屬本身對(duì)金屬內(nèi)電子的一種束縛本領(lǐng)的體現(xiàn)，與入射光的頻率無(wú)關(guān)，C錯(cuò)誤綜上所述，A、B正確,三、愛(ài)因斯坦的光子說(shuō)對(duì)光電效應(yīng)的解釋 1飽和光電流與光強(qiáng)關(guān)系

15、 光越強(qiáng)，包含的光子數(shù)越多，照射金屬時(shí)產(chǎn)生的光電子就多，因而飽和電流大所以，入射光頻率一定時(shí)，飽和電流與光強(qiáng)成正比,特別提醒：解釋光電效應(yīng)時(shí)，應(yīng)從以下兩點(diǎn)進(jìn)行把握： (1)入射光的頻率決定著是否發(fā)生光電效應(yīng)以及光電子的最大初動(dòng)能； (2)入射光的強(qiáng)度決定著單位時(shí)間內(nèi)逸出來(lái)的光電子數(shù),即時(shí)應(yīng)用(即時(shí)突破，小試牛刀) 2.如圖1711所示電路的全部接線及元件均完好，用光照射光電管的K極板，發(fā)現(xiàn)電流計(jì)無(wú)電流通過(guò)，可能的原因是() AA、K間加的電壓不夠高 B電源正負(fù)極接反了 C照射光的頻率不夠高 D照射光的強(qiáng)度不夠大,解析：選BC.如果照射光頻率過(guò)低，不能發(fā)生光電效應(yīng)；如果發(fā)生了光電效應(yīng)現(xiàn)象，但是電

16、源正負(fù)極接反了，且電壓高于遏止電壓，電流表中也不會(huì)有電流B、C正確電壓不夠高，光強(qiáng)度不夠大時(shí)，只能影響光電流大小，不會(huì)導(dǎo)致無(wú)電流通過(guò)，A、D錯(cuò)誤,(2011年高考廣東理綜卷)光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，下列表述正確的是() A光照時(shí)間越長(zhǎng)光電流越大 B入射光足夠強(qiáng)就可以有光電流 C遏止電壓與入射光的頻率有關(guān) D入射光頻率大于極限頻率才能產(chǎn)生光電子,典例分析：,【精講精析】在光電效應(yīng)中，若照射光的頻率小于極限頻率，無(wú)論光照時(shí)間多長(zhǎng)，光照強(qiáng)度多大，都無(wú)光電流，當(dāng)照射光的頻率大于極限頻率時(shí)，立刻有光電子產(chǎn)生，時(shí)間間隔很小故A、B錯(cuò)誤，D正確由eU0Ek，EkhW，可知U(hW)/e，即遏止電壓與入射光頻率有關(guān)

17、【答案】CD,變式訓(xùn)練1光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)結(jié)論是：對(duì)于某種金屬() A無(wú)論光強(qiáng)多強(qiáng)，只要光的頻率小于極限頻率就不能產(chǎn)生光電效應(yīng) B無(wú)論光的頻率多低，只要光照時(shí)間足夠長(zhǎng)就能產(chǎn)生光電效應(yīng) C超過(guò)極限頻率的入射光強(qiáng)度越弱，所產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能就越小 D超過(guò)極限頻率的入射光頻率越高，所產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能就越大,如圖1712所示，當(dāng)開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)時(shí)，用光子能量為2.5 eV的一束光照射陰極K，發(fā)現(xiàn)電流表示數(shù)不為零閉合開(kāi)關(guān)，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片，發(fā)現(xiàn)當(dāng)電壓表示數(shù)小于0.6 V時(shí)，電流表示數(shù)仍不為零；當(dāng)電壓表示數(shù)大于或等于0.6 V時(shí)，電流表示數(shù)為零求此時(shí)光電子的最大初動(dòng)能和該陰極材料的逸出功,圖171

18、2,【精講精析】設(shè)用光子能量為2.5 eV的光照射陰極時(shí)，光電子的最大初動(dòng)能為Ek，陰極材料的逸出功為W0. 當(dāng)反向電壓達(dá)到U0.6 V以后，具有最大初動(dòng)能的光電子也到達(dá)不了陽(yáng)極，因此eUmv2/2； 由光電效應(yīng)方程有：EkhW0. 由以上兩式得：Ek0.6 eV，W01.9 eV. 所以光電子的最大初動(dòng)能為0.6 eV，陰極材料的逸出功為1.9 eV.,【答案】0.6 eV1.9 eV 【思維總結(jié)】反向電壓形成的電場(chǎng)對(duì)光電子做負(fù)功，使具有最大初動(dòng)能的光電子速度變?yōu)榱銜r(shí)，光電子尚未到達(dá)陽(yáng)極，則無(wú)光電流產(chǎn)生，所以無(wú)電流的條件為eUEk.,變式訓(xùn)練2在做光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)時(shí)，某金屬被光照射發(fā)生了光電效

19、應(yīng)，實(shí)驗(yàn)測(cè)得光電子的最大初動(dòng)能Ek與入射光的頻率的關(guān)系如圖1713所示，由圖象可求出() A該金屬的極限頻率和極限波長(zhǎng) B普朗克常量 C該金屬的逸出功 D單位時(shí)間內(nèi)逸出的光電子數(shù),圖1713,太陽(yáng)光垂直射到地面上時(shí)，地面上1 m2接收的太陽(yáng)光的功率為1.4 kW，其中可見(jiàn)光部分約占45%. (1)假設(shè)認(rèn)為可見(jiàn)光的波長(zhǎng)約為0.55 m，日地間距離R1.51011 m普朗克常量h6.61034 Js，估算太陽(yáng)每秒輻射出的可見(jiàn)光光子數(shù)為多少 (2)若已知地球的半徑為6.4106 m，估算地球接收的太陽(yáng)光的總功率,【思路點(diǎn)撥】設(shè)想一個(gè)以太陽(yáng)為球心，以日、地距離為半徑的大球面包圍著太陽(yáng)大球面接收的光子數(shù)

20、等于太陽(yáng)輻射的全部光子數(shù)；地球背著陽(yáng)光的半個(gè)球面沒(méi)有接收太陽(yáng)光，地球向陽(yáng)的半個(gè)球面面積也不都與太陽(yáng)光垂直接收太陽(yáng)光輻射且與陽(yáng)光垂直的有效面積是以地球半徑為半徑的圓面面積,則所求可見(jiàn)光光子數(shù)： Nn4R2 1.75102143.14(1.51011)2 4.91044(個(gè)) (2)地球接收太陽(yáng)光的總功率： P地Pr21.43.14(6.4106)2 kW1.81014 kW. 【答案】(1)4.91044個(gè)(2)1.81014 kW,【方法總結(jié)】解答有關(guān)光子的能量輻射問(wèn)題時(shí)，要明確光的能量是所有光子的總能量即EN，同時(shí)還要求具備一定的空間想象力，通過(guò)分析物理情景，構(gòu)思出解題所需要的模型球面與圓面

21、，建立以太陽(yáng)為球心、日地距離為半徑的大球面模型和以地球半徑為半徑的圓面面積模型是解決此類(lèi)問(wèn)題的關(guān)鍵,變式訓(xùn)練3人眼對(duì)綠光最為敏感，正常人的眼睛接收波長(zhǎng)為530 nm的綠光時(shí)，只要每秒有6個(gè)綠光的光子射入瞳孔，眼睛就能察覺(jué)普朗克常量為6.631034 Js，光速為3.0108 m/s，則人眼能察覺(jué)到綠光時(shí)所接收到的最小功率是() A2.31018 WB3.81019 W C7.01010 WD1.21018 W,B,1、入射光照到某金屬表面上發(fā)生光電效應(yīng)，若入射光的強(qiáng)度減弱，而頻率保持不變。下列說(shuō)法正確的是：( ) A逸出的光電子的最大初動(dòng)能減少； B單位時(shí)間內(nèi)從金屬表面逸出的光電子數(shù)目減少；

22、C從光照至金屬表面到發(fā)射出光電子之間的時(shí)間間隔將增加； D不發(fā)生光電效應(yīng)。,B,2、紅、橙、黃、綠四種單色光中，光子的能量最小的是（ ） A、紅光 B、橙光 C、黃光 D、綠光 3、某單色光照射某金屬時(shí)不能發(fā)生光電效應(yīng)，則下述措施中可能使該金屬產(chǎn)生光電效應(yīng)的是（ ） A、延長(zhǎng)光照時(shí)間 B、增強(qiáng)光的強(qiáng)度 C、換用波長(zhǎng)較短的光照射 D、換用頻率較低的光照射,A,C,4、光電效應(yīng)的四條規(guī)律中，經(jīng)典的電磁理論不能解釋的有（ ） A、入射光的頻率必須大于被照射的金屬的極限頻率才能產(chǎn)生光電效應(yīng) B、光電子的最大初動(dòng)能與入射光強(qiáng)度無(wú)關(guān)，只隨入射光頻率的增大而增加 C、入射光照到金屬上時(shí)，光電子的發(fā)出幾乎是瞬

23、時(shí)的 D、當(dāng)入射光頻率大于金屬的極限頻率時(shí)，光電流強(qiáng)度與入射光強(qiáng)度成正比,ABC,5用綠光照射一光電管，能產(chǎn)生光電效應(yīng)。欲使光電子從陰極逸出時(shí)的最大初動(dòng)能增大，應(yīng)（ ） A改用紅光照射 B增大綠光的強(qiáng)度 C增大光電管上的加速電壓 D改用紫光照射,D,6.在演示光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)中，原來(lái)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)電器的指針就張開(kāi)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,B,2.一束黃光照射某金屬表面時(shí)，不能產(chǎn)生光電 效應(yīng)，則下列措施中可能使該金屬產(chǎn)生光電效 應(yīng)的是(

24、) A.延長(zhǎng)光照時(shí)間 B.增大光束的強(qiáng)度 C.換用紅光照射 D.換用紫光照射,D,3.關(guān)于光子說(shuō)的基本內(nèi)容有以下幾點(diǎn)，不正確的是( ) A.在空間傳播的光是不連續(xù)的，而是一份一份的，每一份叫一個(gè)光子 B.光是具有質(zhì)量、能量和體積的物質(zhì)微粒子 C.光子的能量跟它的頻率成正比 D.光子客觀并不存在，而是人為假設(shè)的,B,4. 能引起人的視覺(jué)感應(yīng)的最小能量為10-18J，已知可見(jiàn)光的平均波長(zhǎng)約為0.6m，則進(jìn)入人眼的光子數(shù)至少為 個(gè)，恰能引起人眼的感覺(jué).,3,5.關(guān)于光電效應(yīng)下述說(shuō)法中正確的是( ) A.光電子的最大初動(dòng)能隨著入射光的強(qiáng)度增大而增大 B.只要入射光的強(qiáng)度足夠強(qiáng)，照射時(shí)間足夠長(zhǎng)，就一定能

25、產(chǎn)生光電效應(yīng) C.在光電效應(yīng)中，飽和光電流的大小與入射光的頻率無(wú)關(guān) D.任何一種金屬都有一個(gè)極限頻率，低于這個(gè)頻率的光不能發(fā)生光電效應(yīng),D,1、答案：在可見(jiàn)光范圍內(nèi)，紫光的光子能量最大，因?yàn)槠漕l率最高。但是紫光不是最亮的，因?yàn)楣獾牧炼扔袃蓚€(gè)因素決定，一為光強(qiáng)，二為人眼的視覺(jué)靈敏度。在光強(qiáng)相同的條件下由于人眼對(duì)可見(jiàn)光中心部位的黃綠色光感覺(jué)最敏感，因此黃綠色光應(yīng)該最亮。,2、答（1）、入射光頻率高于截止頻率時(shí)，光強(qiáng)增加，發(fā)射的光電子數(shù)增多；入射光頻率低于截止頻率時(shí)，無(wú)論光電子發(fā)射出來(lái)光強(qiáng)怎么增加，都不會(huì)有。 （2）、入射光的頻率增加，發(fā)射的光電子最大初動(dòng)能增加。,3、紫光能產(chǎn)生光電效應(yīng)，紅光不能。

26、因?yàn)椴煌慕饘倨湟莩龉Σ煌?，根?jù)愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程，用紫光照射兩種金屬時(shí)，逸出金屬表面的光電子的最大初動(dòng)能不同，因此光電子的最大速度也不同。,5、解：將圖中電源正負(fù)對(duì)調(diào)，當(dāng)入射光頻率分別為v1、v2時(shí)，測(cè)出遏止電壓為U1、U2聯(lián)立方程解得：h=U1-U2/v1-v2。 實(shí)驗(yàn)步驟： （1）將圖中電源政府對(duì)換滑動(dòng)變中阻器滑到最左邊，用頻率為v1的光照射，此時(shí)電流表中有電流，將滑動(dòng)變阻器滑片向右移，同時(shí)觀察電流表，當(dāng)電流表示數(shù)為零時(shí)，停止滑動(dòng)，記下伏特表的數(shù)U1 （2）重復(fù)上述操作記下頻率為v1的電壓表示數(shù)U2,（3）應(yīng)用h=U1-U2/v1-v2計(jì)算h （4）多次測(cè)量球平均。散射 6、答：散射光

27、子的頻率較小，由于光子與電子碰撞過(guò)程中動(dòng)量和能量守恒可知，散射光子的能量變小。所以散射光子的頻率變小。,七、康普頓效應(yīng) 1光的散射：光在介質(zhì)中與物質(zhì)微粒相互作用，因而傳播方向發(fā)生改變的現(xiàn)象 2內(nèi)容：康普頓在研究石墨對(duì)X射線的散射時(shí)，發(fā)現(xiàn)在散射的X射線中，除了與入射波長(zhǎng)0相同的成分外，還有波長(zhǎng)_0的成分，這個(gè)現(xiàn)象稱為康普頓效應(yīng) 3意義：康普頓效應(yīng)深入地揭示了光的 _性的一面，表明光子除了具有能量之外還具有_,大于,粒子,動(dòng)量,普朗克常量,光的波長(zhǎng),1.光的散射,光在介質(zhì)中與物質(zhì)微粒相互作用,因而傳播方向發(fā)生改變,這種現(xiàn)象叫做光的散射,2.康普頓效應(yīng),1923年康普頓在做 X 射線通過(guò)物質(zhì)散射的實(shí)

28、驗(yàn)時(shí)，發(fā)現(xiàn)散射線中除有與入射線波長(zhǎng)相同的射線外，還有比入射線波長(zhǎng)更長(zhǎng)的射線，其波長(zhǎng)的改變量與散射角有關(guān)，而與入射線波長(zhǎng) 和散射物質(zhì)都無(wú)關(guān)。,（三）?？灯疹D效應(yīng),康普頓正在測(cè)晶體對(duì)X 射線的散射,按經(jīng)典電磁理論： 如果入射X光是某 種波長(zhǎng)的電磁波， 散射光的波長(zhǎng)是 不會(huì)改變的！,康普頓散射曲線的特點(diǎn)：,1.除原波長(zhǎng)0外出現(xiàn)了移向長(zhǎng)波方向的新的散射波長(zhǎng) 。,2.新波長(zhǎng) 隨散射角的增大而增大。,散射中出現(xiàn) 0 的現(xiàn)象，稱為康普頓散射。,波長(zhǎng)的偏移為,稱為電子的Compton波長(zhǎng),只有當(dāng)入射波長(zhǎng)0與c可比擬時(shí)，康普頓效應(yīng)才顯著，因此要用X射線才能觀察到康普頓散射，用可見(jiàn)光觀察不到康普頓散射。,波長(zhǎng)的偏移只與散射角 有關(guān)，而與散射物質(zhì) 種類(lèi)及入射的X射線的波長(zhǎng)0 無(wú)關(guān)，,c = 0.0241=2.4110-3nm（實(shí)驗(yàn)值）,遇到的困難,3.經(jīng)典電磁理論在解釋康普頓效應(yīng)時(shí),2. 無(wú)法解釋波長(zhǎng)改變和散射角的關(guān)系。,射光頻率應(yīng)等于入射光頻率。,其頻率等于入射光頻率，所以它所發(fā)射的散,過(guò)物質(zhì)時(shí)，物質(zhì)中帶電粒子將作受迫振動(dòng)，,1. 根據(jù)經(jīng)典電磁波理論，當(dāng)電磁波通,4.光子理論對(duì)康普頓效應(yīng)的解釋,康普頓效應(yīng)是光子和電子作彈性碰撞的,2. 若光子和束縛很緊的內(nèi)層電子相碰撞，光子將與整