2.2 光子-【步步高】2019版学案导学与随堂笔记物理（粤教版选修3-5）

第二节　光　子 [学习目标] 1.知道普朗克的能量量子假说.2.知道爱因斯坦的光子说以及光子能量的表达式.3.知道爱因斯坦的光电效应方程以及对光电效应规律的解释. 一、能量量子假说 [导学探究]　(1)在宏观世界里，下列哪些量的取值是连续的；哪些是不连续的？(物体的长度、质量、动能、动量、人的个数、台阶的个数) (2)氢原子中电子的能量只可能取值－13.6 eV、－3.40 eV、－1.51 eV等，这是连续还是分立取值？ 答案　(1)连续的有：物体的长度、质量、动能、动量. 不连续的有：人的个数、台阶的个数. (2)分立取值，即氢原子的能量是量子化的. [知识梳理] 1.假说内容：物体热辐射所发出的电磁波的能量是不连续的，只能是hν的整数倍.[来源:学#科#网Z#X#X#K] 2.能量量子：hν称为一个能量量子，其中ν是辐射频率，h是一个常量，称为普朗克常量，h＝6.63×10－34 J·s. 3.假说的意义：能量量子假说能够非常合理地解释某些电磁波的辐射和吸收的实验现象. 4.量子化现象：在微观世界里，物理量的取值很多时候是不连续的，只能取一些分立值的现象. [即学即用]　判断下列说法的正误. (1)物体热辐射的电磁波的能量是不连续的.(　√　) (2)电磁波的能量子的能量ε＝hν，ν是电磁波的速度.(　×　) (3)所谓量子化即物理量的取值是分立的，是不连续的.(　√　) 二、光子假说和光电效应方程 [导学探究]　用如图1所示的装置研究光电效应现象.所用光子能量为2.75 eV的光照射到光电管上时发生了光电效应，电流表的示数不为零；移动滑动变阻器的滑动触头，发现当电压表的示数大于或等于1.7 V时，电流表示数为0. 图1 (1)光电子的最大初动能是多少？遏止电压为多少？ (2)光电管阴极的逸出功是多少？ (3)当滑动触头向a端滑动时，光电流变大还是变小？ (4)当入射光的频率增大时，光电子最大初动能如何变化？遏止电压呢？ 答案　(1)1.7 eV　1.7 V (2)W0＝hν－mv＝2.75 eV－1.7 eV＝1.05 eV (3)变大　(4)变大　变大 [知识梳理] 1.光子假设 (1)爱因斯坦指出，光的能量不是连续的，而是一份一份的，每一份叫做一个光子，一个光子的能量为ε＝hν. (2)光子概念是量子思想的一个质的飞跃，可以完美解释光电效应的各种特征. 2.光电效应方程 (1)表达式：hν＝mv＋W0或mv＝hν－W0. (2)对光电效应方程的理解：必须对内部电子做功，电子才能脱离离子的束缚而逸出表面，这个功称为金属的逸出功，用符号W0表示.根据能量守恒定律，入射光子的能量等于出射光电子的最大初动能与逸出功之和. [即学即用]　判断下列说法的正误. (1)从金属表面出来的光电子的最大初动能越大，这种金属的逸出功越小.(　×　)[来源:学#科#网] (2)光电子的最大初动能与入射光的频率成正比.(　×　) (3)入射光若能使某金属发生光电效应，则入射光的强度越大，照射出的光电子越多.(　√　) (4)用同一种色光照同一种金属 ，发出的所有光电子的初动能都相同.(　×　) 三、光电效应的解释 [导学探究]　(1)根据光电效应方程hν＝mv＋W0可知，mv＝hν－W0，那么要发生光电效应，对光的频率有什么要求？ (2)如果光电子的最大初动能为mv，那么它对应的遏止电压为多少？ (3)遏止电压与光的频率有什么关系？与光的强度有什么关系？ 答案　(1)根据mv＝hν－W0，只有hν≥W0才能发生光电效应，即ν≥才可发生. (2)因为eU0＝mv 所以U0＝ (3)因为eU0＝mv，而mv＝hν－W0，所以eU0＝hν－W0，所以U0＝－，即光的频率越高，U0越大，与光的强度无关. [知识梳理]　光电效应的解释 1.光电效应方程说明了产生光电效应的条件. 若有光电子逸出，则光电子的最大初动能必须大于或等于零，即mv＝hν－W0≥0，亦即hν≥W0，ν≥＝ν0，而ν0＝恰好是光电效应的极限频率. 2.对遏止电压与入射光的频率有关，而与入射光的强度无关的解释 遏止电压对应光电子的最大初动能，即：eU0＝mv，对应爱因斯坦的光电效应方程可得：hν＝eU0＋W0，可见，对某种金属而言，遏止电压只由入射光频率决定，与光的强弱无关. [即学即用]　判断下列说法的正误. (1)只要光的频率小于极限频率，无论光多强，都不会发生光电效应.(　√　) (2)增加入射光的强度，遏止电压变大.(　×　) (3)发生光电效应的条件是入射光的频率大于金属的截止频率，与入射光的强度无关.(　√　) (4)对于某种金属，也就是逸出功W0一定的情况下，出射光电子的最大初动能只与入射光频率有关，与光强弱无关.(　√　) 一、对光子概念的理解 1.光子不是光电