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1、2.2涅槃鳳凰再飛翔,第2章波和粒子,學(xué)習(xí)目標(biāo) 1.了解光電效應(yīng)及其實(shí)驗(yàn)規(guī)律，以及光電效應(yīng)與電磁理論的矛盾. 2.知道愛因斯坦光電效應(yīng)方程及應(yīng)用. 3.了解康普頓效應(yīng)及其意義，了解光子的動(dòng)量.,內(nèi)容索引,,知識(shí)探究 新知探究 點(diǎn)點(diǎn)落實(shí),題型探究 重點(diǎn)難點(diǎn) 各個(gè)擊破,達(dá)標(biāo)檢測(cè) 當(dāng)堂檢測(cè) 鞏固反饋,知識(shí)探究,一、光電效應(yīng)及其實(shí)驗(yàn)規(guī)律,導(dǎo)學(xué)探究 1.探究光電效應(yīng)產(chǎn)生的條件 如圖1所示，取一塊鋅板，用砂紙將其一面擦一遍，去掉表面的氧化層，連接在驗(yàn)電器上(弧光燈發(fā)射紫外線).,(1)用弧光燈照射鋅板，看到的現(xiàn)象為_______________，說明___________ ________________

2、________________________________________________ _____________.,答案,驗(yàn)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，在鋅板表面發(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(qiáng)光照射鋅板，并且照射較長(zhǎng)時(shí)間，看到的現(xiàn)象為________________，說明_________

3、____________________.,答案,箔片張角明顯減小,鋅板產(chǎn)生光電效應(yīng)是光中紫外線照射的,可見光不能使鋅板發(fā)生光電效應(yīng),結(jié)果而不是可見光,觀察不到箔片張開,2.研究光電效應(yīng)的規(guī)律 如圖2甲是研究光電效應(yīng)現(xiàn)象的裝置圖，圖乙是研究光電效應(yīng)的電路圖，請(qǐng)結(jié)合裝置圖及產(chǎn)生的現(xiàn)象回答下列問題：,圖2,答案金屬能否發(fā)生光電效應(yīng)，決定于入射光的頻率，與入射光的強(qiáng)度無關(guān).,(1)在甲圖中發(fā)現(xiàn)，利用紫外線照射鋅板無論光的強(qiáng)度如何變化，驗(yàn)電器都有張角，而用紅光照射鋅板，無論光的強(qiáng)度如何變化，驗(yàn)電器總無張角，這說明了什么？,答案,答案保持入射光頻率不變，當(dāng)發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)，飛出的光電子個(gè)數(shù)只與光的強(qiáng)度有關(guān)

4、.,答案,(2)在乙圖中光電管兩端加正向電壓，用一定強(qiáng)度的光照射時(shí)，若增加電壓，電流表示數(shù)不變，而光強(qiáng)增加時(shí)，同樣電壓，電流表示數(shù)會(huì)增大，這說明了什么？,(3)在乙圖中若加反向電壓，當(dāng)光強(qiáng)增大時(shí)，遏止電壓不變，而入射光的頻率增加時(shí)，遏止電壓卻增加，這一現(xiàn)象說明了什么？,答案,答案光電子的能量與入射光頻率有關(guān)，與光的強(qiáng)度無關(guān).,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.而且這個(gè)傳遞能量的過程只能是一個(gè)光子對(duì)應(yīng)一個(gè)電子的行為.如果光的頻率低于極限頻率，則光子提供給電子的能量不足以克服原來的束縛，就不能發(fā)生光電效應(yīng).而當(dāng)光的頻率高于極限頻率時(shí)，能量傳遞給電子以后，

5、電子擺脫束縛要消耗一部分能量，剩余的能量以光電子的動(dòng)能形式存在.,答案,(4)光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)表明，發(fā)射電子的能量與入射光的強(qiáng)度無關(guān)，而與光的頻率有關(guān)，試用光子說分析原因.,知識(shí)梳理 1.光電效應(yīng) 在光的照射下物體發(fā)射 的現(xiàn)象叫做光電效應(yīng).發(fā)射出來的電子叫 . 2.光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律 (1)對(duì)于各種金屬都存在著一個(gè)極限頻率，當(dāng)入射光的頻率_________________ 時(shí)，才能產(chǎn)生光電效應(yīng)； (2)光電子的最大動(dòng)能隨著 的增加而增加，與入射光的強(qiáng)度 ； (3)保持入射光頻率不變，當(dāng)產(chǎn)生光電效應(yīng)時(shí)，單位時(shí)間內(nèi)從金屬表面逸出的電子數(shù)與 有關(guān)； (4)入射光射到金屬表面時(shí)

6、，光電子的產(chǎn)生幾乎是 的，不超過_________.,電子,高于這個(gè)極限頻率,入射光頻率,入射光的強(qiáng)度,無關(guān),光電子,瞬時(shí),1109 s,即學(xué)即用判斷下列說法的正誤. (1)任何頻率的光照射到金屬表面都可以發(fā)生光電效應(yīng).() (2)金屬表面是否發(fā)生光電效應(yīng)與入射光的強(qiáng)弱有關(guān).() (3)“光子”就是“光電子”的簡(jiǎn)稱.(),,,答案,,導(dǎo)學(xué)探究用如圖3所示的裝置研究光電效應(yīng)現(xiàn)象.用光子能量為2.75 eV的光照射到光電管上時(shí)發(fā)生了光電效應(yīng)，電流表的示數(shù)不為零；移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭，發(fā)現(xiàn)當(dāng)電壓表的示數(shù)大于或等于1.7 V時(shí)，電流表示數(shù)為0.,二、愛因斯坦的光子說,答案,圖3,答案1.7 eV

7、1.7 V,(1)光電子的最大動(dòng)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WhEkm2.75 eV1.7 eV1.05 eV,(3)當(dāng)滑動(dòng)觸頭向a端滑動(dòng)時(shí)，光電流變大還是變?。?答案變大,(4)當(dāng)入射光的頻率增大時(shí)，光電子最大動(dòng)能如何變化？遏止電壓呢？,答案變大變大,知識(shí)梳理 1.光子說：光在空間傳播時(shí)是 的，而是 的，一份叫做一個(gè)光量子，簡(jiǎn)稱光子.光子的能量E . 2.逸出功 使電子脫離某種金屬所做功的 值，用W表示，不同金屬的逸出功 . 3.最大動(dòng)能：發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)，金屬表面上的 吸收光子后克服原子核的引力逸出時(shí)所具有的動(dòng)能的

8、值. 4.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. (2)極限頻率：能使某種金屬發(fā)生光電效應(yīng)的 頻率叫做該種金屬的極限頻率.不同的金屬對(duì)應(yīng)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(yīng)方程 (1)表達(dá)式： 或 . (2)物理意義：金屬中電子吸收一個(gè)光子獲得的能量是 ，這些能量一部分用于克服金屬的 ，剩下的表現(xiàn)為逸出后電子的 . (3)光電效應(yīng)方程說明了產(chǎn)生光電效應(yīng)的條件 若有光電子逸出，則光電子的最大動(dòng)能必須大于零，即EkmhW0，亦即h ，___，而0___恰好是光電效應(yīng)的極限頻率.,hEkmW

9、,EkmhW,h,最大動(dòng)能,逸出功W,W,即學(xué)即用判斷下列說法的正誤. (1)從金屬表面出來的光電子的最大動(dòng)能越大，這種金屬的逸出功越小. () (2)光電子的最大動(dòng)能與入射光的頻率成正比.() (3)入射光若能使某金屬發(fā)生光電效應(yīng)，則該入射光的強(qiáng)度越大，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(guān)，與入射光的光強(qiáng)無關(guān).(),,,答案,,,導(dǎo)學(xué)探究太陽光從小孔射入室內(nèi)時(shí)，我們從側(cè)面可以看到這束光；白天的天空各處都是亮的；宇航員在太空中會(huì)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(yīng),答案,答案在地球上存在著大氣，太陽光經(jīng)大氣中微粒散射后傳向各個(gè)方向

10、，而在太空中的真空環(huán)境下光不再散射只向前傳播.,知識(shí)梳理 1.康普頓效應(yīng) 美國(guó)物理學(xué)家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，除了與入線射波長(zhǎng)相同的成分外，還有波長(zhǎng) 入射線波長(zhǎng)的成分，這個(gè)現(xiàn)象稱為康普頓效應(yīng). 2.康普頓效應(yīng)的意義：康普頓效應(yīng)表明光子除了具有能量之外，還具有 ，進(jìn)一步為光的粒子性提供了證據(jù). 3.光子的動(dòng)量 表達(dá)式：p___.,大于,動(dòng)量,即學(xué)即用判斷以下說法的正誤. (1)光子的動(dòng)量與波長(zhǎng)成反比.() (2)光子發(fā)生散射后，其動(dòng)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(zhǎng)變大.(),,答案,,,題型探究,一、光電效應(yīng)現(xiàn)

11、象及其實(shí)驗(yàn)規(guī)律,2.光電效應(yīng)中的光包括不可見光和可見光. 3.光電子：光電效應(yīng)中發(fā)射出來的電子，其本質(zhì)還是電子. 4.能不能發(fā)生光電效應(yīng)由入射光的頻率決定，與入射光的強(qiáng)度無關(guān). 5.發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)，在光的顏色不變的情況下，入射光越強(qiáng)，單位時(shí)間內(nèi)發(fā)射的光電子數(shù)越多. 6.光的強(qiáng)度與飽和光電流：飽和光電流與光強(qiáng)有關(guān)，與所加的正向電壓大小無關(guān).且飽和光電流與入射光強(qiáng)度成正比的規(guī)律是對(duì)頻率相同的光照射金屬產(chǎn)生光電效應(yīng)而言的.對(duì)于不同頻率的光，由于每個(gè)光子的能量不同，飽和光電流與入射光強(qiáng)度之間沒有簡(jiǎn)單的正比關(guān)系.,解析保持入射光的頻率不變，入射光的光強(qiáng)變大，單位時(shí)間內(nèi)光電子變多，飽和光電流變大，A對(duì)；

12、根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程EkmhW可知，入射光的頻率變高，光電子的最大動(dòng)能變大，飽和光電流不變，B錯(cuò)，C對(duì)； 當(dāng)h

13、光波長(zhǎng)太長(zhǎng) C.光照時(shí)間太短 D.電源正、負(fù)極接反,答案,解析,,,圖4,解析金屬存在極限頻率，超過極限頻率的光照射金屬時(shí)才會(huì)有光電子射出.射出的光電子的動(dòng)能隨頻率的增大而增大，動(dòng)能小時(shí)不能克服反向電壓，也不會(huì)有光電流.入射光的頻率低于極限頻率，不能產(chǎn)生光電效應(yīng)，與光照強(qiáng)弱無關(guān)，選項(xiàng)B正確，A錯(cuò)誤； 電路中電源正、負(fù)極接反，對(duì)光電管加了反向電壓，若該電壓超過了遏止電壓，也沒有光電流產(chǎn)生，D正確； 光電效應(yīng)的產(chǎn)生與光照時(shí)間無關(guān)，C錯(cuò)誤.,1.光電效應(yīng)方程EkmhW的四點(diǎn)理解 (1)式中的Ekm是光電子的最大動(dòng)能，就某個(gè)光電子而言，其離開金屬時(shí)剩余動(dòng)能大小可以是0Ekm范圍內(nèi)的任何數(shù)值. (2)光

14、電效應(yīng)方程實(shí)質(zhì)上是能量守恒方程. 能量為h的光子被電子吸收，電子把這些能量的一部分用來克服金屬表面對(duì)它的吸引，另一部分就是電子離開金屬表面時(shí)的動(dòng)能. 如要克服吸引力做功最少為W，則電子離開金屬表面時(shí)動(dòng)能最大為Ekm，根據(jù)能量守恒定律可知：EkmhW.,二、光電效應(yīng)方程的理解和應(yīng)用,(3)光電效應(yīng)方程包含了產(chǎn)生光電效應(yīng)的條件. 若發(fā)生光電效應(yīng)，則光電子的最大動(dòng)能必須大于零，即EkmhW0，亦即hW， 0，而0 恰好是光電效應(yīng)的極限頻率.,2.光電效應(yīng)規(guī)律中的兩條線索、兩個(gè)關(guān)系： (1)兩條線索：,(2)兩個(gè)關(guān)系： 光照強(qiáng)度越強(qiáng)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(chǎn)生光電子的最大

15、動(dòng)能大.,A.1.9 eV B.0.6 eV C.2.5 eV D.3.1 eV,例2如圖5所示，當(dāng)開關(guān)K斷開時(shí)，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(guān)，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，發(fā)現(xiàn)當(dāng)電壓表讀數(shù)小于0.6 V時(shí)，電流表讀數(shù)仍不為零.當(dāng)電壓表讀數(shù)大于或等于0.6 V時(shí)，電流表讀數(shù)為零.由此可知陰極材料的逸出功為,解析由題意知光電子的最大動(dòng)能為EkmeU00.6 eV 所以根據(jù)光電效應(yīng)方程EkmhW可得 WhEkm(2.50.6) eV1.9 eV.,答案,解析,,圖5,例3在光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，飛飛同學(xué)用同一光電管在不同實(shí)驗(yàn)條件下得到了三條光電流與電壓之間的關(guān)系曲線(甲光

16、、乙光、丙光)，如圖6所示，則可判斷出 A.甲光的頻率大于乙光的頻率 B.乙光的波長(zhǎng)大于丙光的波長(zhǎng) C.乙光的頻率大于丙光的頻率 D.甲光對(duì)應(yīng)的光電子最大動(dòng)能大于丙光對(duì)應(yīng)的光電 子最大動(dòng)能,答案,解析,,圖6,解析當(dāng)光電管兩端加上遏止電壓光電流為零時(shí)，有EkmeU0，對(duì)同一光電管(逸出功W相同)使用不同頻率的光照射，有hWEkm，兩式聯(lián)立可得hWeU0，丙光的遏止電壓最大，則丙光的頻率最大，甲光的頻率等于乙光的頻率，A、C錯(cuò)誤；,又由hWEkm或由Ekm0eU0可知丙光對(duì)應(yīng)的最大動(dòng)能最大，D錯(cuò)誤.,光電效應(yīng)圖線的理解和應(yīng)用 1.Ekm圖線：如圖7甲所示是光電子最大動(dòng)能Ekm隨入射光頻率的變化

17、圖線.這里，橫軸上的截距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(fù)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)).,圖7,2.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，遏止電壓相同，與入射光強(qiáng)度無關(guān)；頻率越大，遏止電壓越大； 在入射光頻率一定時(shí)，飽和光電流隨入射光強(qiáng)度的增大而增大.,針對(duì)訓(xùn)練2在某次光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，得到的遏止電壓U0與入射光的頻率的關(guān)系如圖8所示.若該直線的斜率和縱截距分別為k和b，電子電荷量的絕對(duì)值為e，則普朗克常量可表示為____

18、，所用材料的逸出功可表示為______.,答案,ek,eb,圖8,達(dá)標(biāo)檢測(cè),1.(光電效應(yīng)現(xiàn)象的理解)(多選)如圖9所示，用弧光燈照射擦得很亮的鋅板，驗(yàn)電器箔片張開一個(gè)角度，則下列說法中正確的是 A.用紫外線照射鋅板，驗(yàn)電器箔片會(huì)張開 B.用紅光照射鋅板，驗(yàn)電器箔片一定會(huì)張開 C.鋅板帶的是負(fù)電荷 D.使驗(yàn)電器箔片張開的是正電荷,,1,2,3,4,,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(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭移到A端時(shí)，電 流表中一定無電流通過 D.用頻率為的可見光照射K，當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭向B端滑動(dòng)時(shí)，

19、 電流表示數(shù)可能不變,2.(光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律)利用光電管研究光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)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，則,,1,2,3,4,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(shí)，電流表中一定有電流通過，選項(xiàng)A錯(cuò)誤. 因不知陰極K的截止頻率，所以用紅光照射時(shí)，不一定發(fā)生光電效應(yīng)，所以選項(xiàng)B錯(cuò)誤. 即使UAK0，電流表中也可能有電流通過，所以選項(xiàng)C錯(cuò)誤. 當(dāng)滑動(dòng)觸頭向B端滑動(dòng)時(shí)，UAK增大，陽極A吸收光電子的能力增強(qiáng)，光電流會(huì)增大，直至達(dá)到飽和電流.若在滑動(dòng)前，電流已經(jīng)達(dá)到飽和電流，那么即使增大UAK，光電流也不會(huì)增大，所以選項(xiàng)D正確.,1,

20、2,3,4,A.Ekm與成正比 B.入射光頻率必須小于極限頻率c時(shí)，才能產(chǎn)生光電效應(yīng) C.對(duì)同一種金屬而言，Ekm僅與有關(guān) D.Ekm與入射光強(qiáng)度成正比,3.(光電效應(yīng)中的圖像問題)如圖11所示是光電效應(yīng)中光電子的最大動(dòng)能Ekm與入射光頻率的關(guān)系圖像.從圖中可知,1,2,3,4,解析由EkmhW知C正確，A、B、D錯(cuò)誤.,答案,解析,,圖11,4.(光電效應(yīng)方程的應(yīng)用)在光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，某金屬的極限頻率相應(yīng)的波長(zhǎng)為0，該金屬的逸出功為____.若用波長(zhǎng)為(<0)的單色光做該實(shí)驗(yàn)，則其遏止電壓為________.已知電子的電荷量、真空中的光速和普朗克常量分別為e、c和h.,答案,解析,1,2,3,4,解析由光電效應(yīng)方程知，光電子的最大動(dòng)能EkmhW，其中金屬的逸出功Wh0，,1,2,3,4,