《滬科版高中物理選修(3-5)第2章《波和粒子》章末總結學案》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《滬科版高中物理選修(3-5)第2章《波和粒子》章末總結學案（6頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、 最新滬科版高中物理選修（ 3-5 ）第 2 章《波和粒子》章末總結學案 一、光子能量的計算 1．一個光子的能量 E＝ hν,其中 h 是普朗克常量 , ν是光的頻率． 2．一束光的能量 E＝ nhν ,n為光子數(shù)目． c 3．頻率與波長的關系： ν＝ . λ 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

2、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 1010 W, 所發(fā)射的每個光脈沖持續(xù)的時間 Δt為 1.0 10－ 11 s,波長為 793.4 nm.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 Δt、 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 ＝ cΔt① 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＝PΔt② 以 λ和 ν表示紅寶石激光的波長和頻率 ,則有 ν＝ c,因此就得到每個紅寶石激光光子的能量 λ

3、 hc hν＝ λ③ E λ PΔt 由②③式得到該列光脈沖含有的光子數(shù)n＝ ＝④ ν hch 將數(shù)據(jù)代入①④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－ 3 m＝ 3.0 mm,n＝ 4.0 1017 個． 答案 3.0 mm 4.0 1017 個 二、光電效應規(guī)律及光電效應方程 1．產(chǎn)生條件：入射光頻率大于被照射金屬的極限頻率． 1 / 4 2．入射光頻率 → 決定每個光子的能量 E＝ hν→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

4、子數(shù) →決定光電流的大小． 4．愛因斯坦光電效應方程 Ekm＝ hν－ W. W 表示金屬的逸出功 ,又 ν0表示金屬的極限頻率 ,則 W ＝ hν 0. 例 2 關于光電效應 ,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 ＝ hν－ W,所以極限頻率越大 ,逸出功越大

5、,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 ,C 錯誤．光強 I＝ nhν,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 10－7 m 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－ 19 J．由此可知 ,鎢的極限頻率是 (普朗克常量 h＝ 6.63 10－ 34 Js,光速 c＝ 3.0 108 m/s,結

6、果取兩位有效數(shù)字 )( ) A ． 5.5 1014 Hz B． 7.9 1014 Hz C． 9.8 1014 Hz D． 1.2 1015 Hz 解析 由愛因斯坦光電效應方程得 h c＝ Ekm＋ W,而金屬的逸出功 W ＝ hν0,由以上兩式得 ,鎢 λ 的極限頻率為： ν0＝ c－ Ekm ＝ 7.9 1014 Hz,B 項正確． λ h 答案 B 三、圖像在光電效應規(guī)律中的應用

7、1． Ekm － ν圖像 根據(jù)愛因斯坦光電效應方程 Ekm ＝ hν－ W,光電子的最大初動能 Ekm 是入射光頻率 ν的一次 函數(shù) ,圖像如圖 1 所示． 圖 1 其橫軸截距為金屬的極限頻率 ν0,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 1 可得光電子的最大動能． 壓．利用 mev

8、2m＝ eU0 2 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 ν變化的 Ekm—ν 圖像．已知鎢的逸出功是 3.28 eV,鋅的逸出功是 3.34 eV,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 2 / 4 映這一過程的圖像是 ( )

9、 解析 根據(jù) Ekm ＝hν－ 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 W ,因此鋅的 ν0大些． 了極限頻率 ν0, ν0＝ h 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

10、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＝ hν－ 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 1．下列有關光的說法中正確的是 ( ) A ．光電效應表明在一定條件下

11、 ,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 答案 BD 2．能引起人的眼睛視覺效應的最小能量為 10－ 18 J,已知可見光的平均波長約為 0.6 μ m,普 朗克常量 h＝ 6.63 10－ 34 J 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 答案 B 3 / 4 解析 可見光的平均頻率 ν＝ c,

12、能量子的平均能量為 E＝ hν,引起視覺效應時 En＝ nE,聯(lián)立可 λ 得 n＝ 3,B 正確． h 3．根據(jù)不確定關系 xΔ px,≥判斷下列說法正確的是 ( ) 4π A ．采取辦法提高測量 Δx精度時 , px的精度下降 B．采取辦法提高測量 Δx精度時 , px的精度上升 C． Δx與 px測量精度與測量儀器及測量方法是否完備有關 D． Δx與 px測量精度與測量儀器及測量方法是否完備無關 答案 AD 解析 不確定關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

13、果與測量儀器及測量方法是否完備無關 ,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系所給出的限度．故 A 、 D 正確． 圖 4 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 ν0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 ν0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 ν0的可見光照射 K

14、, 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 答案 BD 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． 5．已知金屬鈉產(chǎn)生光電效應的極限頻率是 6.00 1014 Hz (1) 求金屬鈉的電子逸出功； (2) 如果用某種單色光照射金屬鈉 ,發(fā)射的光電子的最大初動能是 1.14 eV,求這種單色光的波長． 答案 (1)2.49 eV (2)3.42 10－ 7 m 解析 (1)W ＝ hν0＝ 6.63 10－346.00 1014 J ＝ 3.98 10－19 J＝ 2.49 eV. (2) 由愛因斯坦光電效應方程 hν－ W ＝ Ekm, 得 hc＝W ＋ Ekm ＝ (2.49＋ 1.14) eV ＝ 3.63 eV, λ 所以 λ＝ hc ＝ 6.63 10－343108 Ekm＋ W m＝ 3.42 10－ 7 m. 3.63 1.6 10－19 4 / 4