第17章 2 光的粒子性-【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

2　光的粒子性 [学习目标]　1.了解光电效应及其实验规律，以及光电效应与电磁理论的矛盾.2.知道爱因斯坦光电效应方程及应用.3.了解康普顿效应及其意义，了解光子的动量． 一、光电效应及其实验规律 [导学探究]　如图1所示，取一块锌板，用砂纸将其一面擦一遍，去掉表面的氧化层，连接在验电器上(弧光灯发射紫外线)． 图1 (1)用弧光灯照射锌板，看到的现象为_____________________________________________， 说明________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________. (2)在弧光灯和锌板之间插入一块普通玻璃板，再用弧光灯照射，看到的现象为________________________________________________________________________， 说明________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________. (3)撤去弧光灯，换用白炽灯发出的强光照射锌板，并且照射较长时间，看到的现象为________________________________________________________________________， 说明________________________________________________________________________． 答案　(1)验电器指针张开一个角度　锌板带电了．弧光灯发出的紫外线照射到锌板上，使锌板表面发射出光电子，从而使锌板带上了正电 (2)指针偏角明显减小　锌板产生光电效应是光中紫外线照射的结果而不是可见光 (3)观察不到指针的偏转　可见光不能使锌板发生光电效应 [知识梳理] 1．光电效应 照射到金属表面的光，能使金属中的电子从表面逸出的现象． 2．光电子：光电效应中发射出来的电子． 3．光电效应的实验规律 (1)存在着饱和电流：在光的颜色不变的情况下，入射光越强，饱和电流越大． (2)存在着遏止电压和截止频率：入射光的频率低于截止频率时不能(填“能”或“不能”)发生光电效应． (3)光电效应具有瞬时性：光电效应中产生电流的时间不超过10－9s. 4．逸出功 使电子脱离某种金属所做功的最小值，用W0表示，不同金属的逸出功不同． 二、爱因斯坦的光电效应方程 [导学探究]　用如图2所示的装置研究光电效应现象．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2 (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又是多少？ (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－Ek＝2.75 eV－1.7 eV＝1.05 eV (3)变大　(4)变大　变大 [知识梳理] 1．光子说：在空间传播的光是不连续的，而是一份一份的，每一份叫做一个光的能量子，简称光子，光子的能量ε＝hν.其中h＝6.63×10－34 J·s，称为普朗克常量． 2．最大初动能：发生光电效应时，金属表面上的电子吸收光子后克服原子核的引力逸出时所具有的动能的最大值． 3．遏止电压与截止频率 (1)遏止电压：使光电流减小到零的反向电压Uc. (2)截止频率：能使某种金属发生光电效应的最小频率叫做该种金属的截止频率(又叫极限频率)．不同的金属对应着不同的极限频率． 4．光电效应方程 (1)表达式：hν＝Ek＋W0或Ek＝hν－W0. (2)物理意义：金属中的电子吸收一个光子获得的能量是hν，这些能量一部分用来克服金属的逸出功W0，剩下的表现为逸出后电子的最大初动能Ek. (3)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零，即Ek＝hν－W0>0，亦即hν>W0，ν>＝νc，而νc＝就是光电效应的截止频率． 5．Ek－ν图线 如图3所示是光电子最大初动能Ek随入射光频率ν的变化图线．横轴上的截距是截止频率(或极限频率)；纵轴上的截距是逸出功的负值；斜率为普朗克