第17章 章末总结-【步步高】2019版学案导学与随堂笔记物理（人教版选修3-5）江苏

章末总结 一、量子论、光子说、光子能量的计算 1．量子论 德国物理学家普朗克提出：电磁波的发射和吸收是不连续的，是一份一份的，每一份电磁波的能量ε＝hν. 2．光子说 爱因斯坦提出：空间传播的光也是不连续的，也是一份一份的，每一份称为一个光子，光子具有的能量与光的频率成正比，即ε＝hν，其中h为普朗克常量，h＝6.63×10－34 J·s. 3．光的频率与波长的关系：ν＝. 例1　(多选)下列对光子的认识，正确的是(　　) A．光子说中的光子就是牛顿在微粒说中所说的微粒 B．光子说中的光子就是光电效应的光电子 C．在空间传播的光是不连续的，而是一份一份的，每一份叫做一个光量子，简称光子 D．光子的能量跟光的频率成正比 答案　CD 解析　根据光子说，在空间传播的光是不连续的，而是一份一份的，每一份叫做一个光量子，简称光子．而牛顿的“微粒说”中的微粒指宏观世界的微小颗粒．光电效应中，金属内的电子吸收光子后克服原子核的库仑引力等束缚，逸出金属表面，成为光电子，故A、B选项错误，C选项正确；由ε＝hν知，光子能量ε与其频率ν成正比，故D选项正确． 例2　激光器是一个特殊的光源，它发出的光便是激光，红宝石激光器发射的激光是不连续的一道一道的闪光，每道闪光称为一个光脉冲，现有一红宝石激光器，发射功率为1.0×1010 W，所发射的每个光脉冲持续的时间Δt为1.0×10－11 s，波长为 793.4 nm.问每列光脉冲的长度l是多少？其中含有的光子数N是多少？ 答案　3 mm　4.0×1017个 解析　以Δt、l和c分别表示光脉冲的持续时间、长度和光在真空中的传播速度， 由题意可知l＝cΔt① 以P和E表示红宝石激光器发射的功率和一列光脉冲的能量，则有：E＝PΔt② 以λ和ν表示红宝石激光器激光的波长和频率， 则有ν＝， 因此得到每个光子的能量hν＝③ 由②③式得到该列光脉冲含有的光子数 N＝＝④ 将数据代入①④式，就得到该列光脉冲的长度和含有的光子数分别为l＝3×10－3 m＝3 mm，N＝4.0×1017个． 二、光电效应的规律和光电效应方程 1．光电效应的实验规律 (1)任何一种金属都有一个极限频率，入射光的频率必须大于等于这个极限频率，才能发生光电效应．低于极限频率时，无论光照强度多强，都不会发生光电效应． (2)发生光电效应时，光电子的最大初动能与入射光的强度无关，只随入射光频率的增大而增大． (3)入射光照射到金属上时，光电子的发射几乎是瞬时的，一般不超过10－9s. (4)当入射光的频率高于极限频率时，单位时间内从金属表面逸出的光电子数目与入射光的强度成正比． 2．爱因斯坦光电效应方程Ek＝hν－W0 W0表示金属的逸出功，νc表示金属的极限频率，则W0＝hνc. 例3　(多选)现用某一光电管进行光电效应实验，当用某一频率的光照射时，有光电流产生．下列说法正确的是(　　) A．保持入射光的频率不变，入射光的光强变大，饱和光电流变大[来源:Z§xx§k.Com] B．入射光的频率变高，饱和光电流变大 C．入射光的频率变高，光电子的最大初动能变大 D．保持入射光的光强不变，不断减小入射光的频率，始终有光电流产生 答案　AC 解析　在发生光电效应时，饱和光电流大小由光照强度来决定，与频率无关，光照强度越大饱和光电流越大，因此A正确，B错误；根据Ek＝hν－W0可知，对于同一光电管，逸出功W0不变，当频率变高时，最大初动能Ek变大，因此C正确；由光电效应规律可知，当频率低于极限频率时无论光照强度多大，都不会有光电流产生，因此D错误． 例4　用不同频率的光分别照射钨和锌，产生光电效应，根据实验可画出光电子的最大初动能Ek随入射光频率ν变化的Ek－ν图线．已知钨的逸出功是2.84 eV，锌的逸出功为3.34 eV，若将二者的图线画在同一个Ek－ν坐标系中，则正确的图是(　　) 答案　A 解析　根据光电效应方程Ek＝hν－W0可知，Ek－ν图象的斜率为普朗克常量h，因此图中两线应平行，故C、D错误；图线与横轴的交点表示恰能发生光电效应(光电子动能为零)时的入射光频率即极限频率，由光电效应方程可知，逸出功越大的金属对应的极限频率越高，所以能使金属锌发生光电效应的极限频率较高，所以A正确，B错误． 三、波粒二象性的理解 1．光的波粒二象性 (1)光的干涉、衍射、偏振现象说明光具有波动性，光电效应现象、康普顿效应则证明光具有粒子性，因此，光具有波粒二象性，对于光子这样的微观粒子只有从波粒二象性出发，才能统一说明光的各种行为．[来源:学科网ZXXK] (2)大量光子产生的效果显示出光的波动性，少数光子产生的效果显示出粒子性，且随着光的频率的增大，波动性越来越不显著，而粒子性却越来越显著． 2．运动着的实物粒子(如：电子、质子等)都有一种波与之对