第十三章第二節光電效應波粒二象性

2022-12-02 13:30:06 字數 3420 閱讀 3424

考點一光電效應現象

1.定義:照射到金屬表面的光,能使金屬中的電子從表面逸出的現象(逸出的電子稱為光電子).

2.產生條件:入射光的頻率大於極限頻率.

3.光電效應規律

(1)存在著飽和電流

對於一定顏色的光,入射光越強,單位時間內發射的光電子數越多.

(2)存在著遏止電壓和截止頻率

光電子的能量只與入射光的頻率有關,而與入射光的強弱無關.當入射光的頻率低於截止頻率時不發生光電效應.

(3)光電效應具有瞬時性

當頻率超過截止頻率時,無論入射光怎樣微弱,幾乎在照到金屬時立即產生光電流,時間不超過10-9 s.

(2014·高考廣東卷)在光電效應實驗中,用頻率為ν的光照射光電管陰極,發生了光電效應,下列說法正確的是(  )

a.增大入射光的強度,光電流增大

b.減小入射光的強度,光電效應現象消失

c.改用頻率小於ν的光照射,一定不發生光電效應

d.改用頻率大於ν的光照射,光電子的最大初動能變大

[思路點撥] 光電效應現象中,是否發生光電效應取決於入射光的頻率,與入射光強度無關;入射光強度越大,光電流越大;根據光電效應方程,入射光頻率越大,光電子的最大初動能越大.

[解析] 增大入射光強度,單位時間內照射到單位面積的光電子數增加,則光電流將增大,故選項a正確;光電效應是否發生取決於照射光的頻率,而與照射強度無關,故選項b錯誤.用頻率為ν的光照射光電管陰極,發生光電效應,用頻率較小的光照射時,若光的頻率仍大於極限頻率,則仍會發生光電效應,選項c錯誤;根據hν-w逸=mv2可知,增加照射光頻率,光電子的最大初動能也增大,故選項d正確.

[答案] ad

1.一單色光照到某金屬表面時,有光電子從金屬表面逸出,下列說法中不正確的是(  )

a.只增大入射光的頻率,金屬逸出功將減小

b.只延長入射光照射時間,光電子的最大初動能將增大

c.只增大入射光的頻率,光電子的最大初動能將增大

d.只增大入射光的頻率,光電子逸出所經歷的時間將縮短

e.只增大入射光的強度,單位時間內逸出的光電子數目將增多

解析:選abd.即便增大入射光的頻率,金屬逸出功也將不變,故a錯誤;根據光電效應方程ek=hν-w0知,光電子的最大初動能由入射光的頻率和逸出功決定,只延長入射光照射時間,光電子的最大初動能將不變,只增大入射光的頻率,光電子的最大初動能將增大,故b錯誤,c正確;發生光電效應的條件是入射光的頻率大於截止頻率,光電子逸出所經歷的時間幾乎是瞬間的,故d錯誤;光的強弱不影響光電子的能量,只影響單位時間內發出光電子的數目,只增大入射光的強度,單位時間內逸出的光電子數目將增多,故e正確.

2.當用一束紫外線照射鋅板時,產生了光電效應,這時(  )

a.鋅板帶正電

b.鋅板帶負電

c.有正離子從鋅板逸出

d.有電子從鋅板逸出

e.鋅板會吸附空氣中的正離子

解析:選ad.鋅板在紫外線的照射下產生了光電效應,說明鋅板上有光電子飛出,所以鋅板帶正電,吸附空氣中的負離子,選項a、d正確,b、c、e錯誤.

對光電效應規律的解釋

考點二光電效應方程

1.光子說

在空間傳播的光是不連續的,而是乙份乙份的,每乙份叫做乙個光的能量子,簡稱光子,光子的能量ε=hν.其中h=6.63×10-34 j·s.(稱為蒲朗克常量)

2.幾個概念

(1)逸出功w0:使電子脫離某種金屬所做功的最小值.

(2)最大初動能:發生光電效應時,金屬表面上的______吸收光子後克服原子核的引力逸出時所具有的動能的最大值.

(3)遏止電壓:使光電流減小到零時的反向電壓uc.

(4)截止頻率:能使某種金屬發生光電效應的最小頻率叫做該種金屬的截止頻率(又叫極限頻率).不同的金屬對應著不同的極限頻率.

3.光電效應方程:光電子的最大初動能ek與入射光光子的能量hν和逸出功w0之間的關係:ek=hν-w0.

4.光電效應的圖象分析

命題視角1 愛因斯坦光電效應方程

以往我們認識的光電效應是單光子光電效應,即乙個電子在極短時間內只能吸收到乙個光子而從金屬表面逸出.強雷射的出現豐富了人們對於光電效應的認識,用強雷射照射金屬,由於其光子密度極大,乙個電子在極短時間內吸收多個光子成為可能,從而形成多光子光電效應,這已被實驗證實.光電效應實驗裝置示意圖如圖所示.用頻率為ν的普通光源照射陰極k,沒有發生光電效應,換用同樣頻率為ν的強雷射照射陰極k,則發生了光電效應;此時,若加上反向電壓u,即將陰極k接電源正極,陽極a接電源負極,在ka之間就形成了使光電子減速的電場.逐漸增大u,光電流會逐漸減小;當光電流恰好減小到零時,所加反向電壓u可能是下列的(其中w為逸出功,h為蒲朗克常量,e為電子電量)(  )

a.u=-  b.u=-  c.u=2hν-w

d.u=-  e.u=-

[思路點撥] 光電效應產生的條件是光子的頻率大於金屬的極限頻率,遏止電壓是光電流恰好為零時的反向電壓,利用動能定理和光電效應方程聯立求解即可.

[解析] 以從陰極k逸出的且具有最大初動能的光電子為研究物件,由動能定理得:

-ue=0-mv①

由光電效應方程得:

nhν=mv+w(n=2,3,4…)②

由①②式解得:u=-(n=2,3,4…),

故選項b、e正確.

[答案] be

命題視角2 圖象問題分析

(2015·高考全國卷ⅰ)在某次光電效應實驗中,得到的遏止電壓uc與入射光的頻率ν的關係如圖所示.若該直線的斜率和截距分別為k和b,電子電荷量的絕對值為e,則蒲朗克常量可表示為________,所用材料的逸出功可表示為________.

[思路點撥] 由光電效應方程結合動能定理可得出uc與頻率之間的關係,由圖象中的斜率和截距來求解.

[解析] 根據光電效應方程ekm=hν-w0及ekm=euc得uc=-,故=k,b=-,得h=ek,w0=-eb.

[答案] ek -eb

3.[視角1]產生光電效應時,關於逸出光電子的最大初動能ek,下列說法正確的是(  )

a.對於同種金屬,ek與照射光的強度無關

b.對於同種金屬,ek與照射光的波長成反比

c.對於同種金屬,ek與光照射的時間成正比

d.對於同種金屬,ek與照射光的頻率成線性關係

e.對於不同種金屬,若照射光頻率不變,ek與金屬的逸出功成線性關係

解析:選ade.發生光電效應,乙個電子獲得乙個光子的能量,ek=hν-w0,所以ek與照射光的強度無關,與光照射的時間無關,a正確,c錯誤;由ek=hν-w0=h-w0可知ek與λ並非成反比關係,b錯誤;由ek=hν-w0可知,ek與光的頻率成線性關係.若頻率不變,ek與w0成線性關係,d、e正確.

4.[視角2]美國物理學家密立根用精湛的技術測量光電效應中幾個重要的物理量,這項工作成了愛因斯坦方程式在很小誤差範圍內的直接實驗證據.密立根的實驗目的是測量金屬的遏止電壓uc與入射光頻率ν,由此計算蒲朗克常量h,並與蒲朗克根據黑體輻射得出的h相比較,以檢驗愛因斯坦光電效應方程式的正確性.如圖所示是根據某次實驗作出的uc-ν圖象,電子的電荷量為1.6×10-19 c.試根據圖象求:

(1)這種金屬的截止頻率νc;

第十三章或有事項二講義

第三節或有事項會計處理原則的應用 一 未決訴訟或未決仲裁 例13 6 a公司20 9年度發生的有關交易或事項如下 1 20 9年10月1日有一筆已到期的銀行貸款本金10 000 000元,利息1 500 000元,a公司具有還款能力,但因與b銀行存在其他經濟糾紛,而未按時歸還b銀行的貸款,20 9年...

第十三章第三節摩擦力教案

教學目標 1 知識與技能 知道摩擦力是如何產生的 知道摩擦力的大小跟什麼因素有關 知道摩擦力的利與弊 2 過程與方法 通過觀察和實驗,感知摩擦力的存在 通過實驗,摩擦力跟物體表面受到的壓力以及接觸面粗糙程度的關係 3 情感態度與價值觀 通過對摩擦的分析,養成用所學知識聯絡生活 生產問題的習慣 通過對...

第十三章第三節摩擦力教案

課題主備人教學目標 第十三章第一節彈力彈簧測力計 劉金鐘備課時間1 知識與技能 2010 10 17 輔備教師 本組教師 知道摩擦力的定義方向 通過實驗 並了解摩擦力的大小與哪些因素有關 知道摩擦力在實際中的意義2 過程與方法 經歷影響摩擦力大小因素的 學習從實驗資料歸納簡單的物理學規律,培養學生分...