4.2 光电效应——2022-2023学年高二物理新教材基础+巩固+提升三级跳

新教材 基础 巩固 提升三级跳 第四章 原子结构和波粒二象性 4.2 光电效应 基础知识 知识点梳理： 一、光电效应现象和规律 1．光电效应定义 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)截止频率：当入射光的频率减小到某一数值νc时，光电流消失，表面已经没有光电子了，νc称为截止频率。 (2)存在着饱和电流。入射光强度一定，单位时间内阴极K发射的光电子数一定。入射光越强，饱和电流越大，表明入射光越强，单位时间内发射的光电子数越多。 (3)遏止电压：施加反向电压，使光电流减小到0的反向电压Uc称为遏止电压。 (4)光电效应具有瞬时性：当频率超过截止频率νc时，光电效应几乎是瞬时发生的。 4．逸出功 使电子脱离某种金属所做功的最小值，叫作这种金属的逸出功，用W0表示，不同金属的逸出功不同。 二、爱因斯坦的光子说及光电效应方程 1．光子说 (1)内容 光不仅在发射和吸收时能量是一份一份的，而且光本身就是由一个个不可分割的能量子组成的，频率为ν的光的能量子为hν，这些能量子称为光子。 (2)光子能量 公式为ε＝hν，其中ν指光的频率。 2．光电效应方程 (1)对光电效应的说明 在光电效应中，金属中的电子吸收一个光子获得的能量是hν，其中一部分用来克服金属的逸出功W0，另一部分为光电子的初动能Ek。 (2)光电效应方程 Ek＝hν－W0。 3．对光电效应规律的解释 (1)光电子的最大初动能与入射光频率有关，与光的强弱无关。只有当hν>W0时，才有光电子逸出。 (2)电子一次性吸收光子的全部能量，不需要积累能量的时间。 (3)对于同种颜色的光，光较强时，包含的光子数较多，照射金属时产生的光电子较多，因而饱和电流较大。 说明：①光越强，包含的光子数越多，照射金属时产生的光电子就多，因而饱和电流大；②入射光的强度，指单位时间照射在金属单位面积上的光子总能量，在入射光频率不变的情况下，光强与光子数成正比；③单位时间内发射出来的电子数由光强决定。 三、康普顿效应和光子的动量 1．康普顿效应 在散射的X射线中，除了与入射波长λ0相同的成分外，还有波长大于λ0的成分，这个现象称为康普顿效应。 2．光子的动量 光子不仅具有能量，而且具有动量，公式：p＝。 3. 能量子的有关问题 (1)对能量子的理解：物体热辐射所发出的电磁波是通过内部的带电谐振子向外辐射的，谐振子的能量是不连续的，只能是hν的整数倍。 (2)能量子假说的意义：解决了“紫外灾难”的问题，破除了“能量连续变化”的传统观念。 预习基础： 一、填空题 1．在可见光中，________的光子能量最大，波长为的光子的能量为___________J． 2．人们对光本性的认识，早期有牛顿的微粒说和惠更斯的________说。20世纪初，爱因斯坦为解释光电效应现象提出了________说。 3．分别以频率为1和2的单色光照射某一光电管。若1>2（均大于极限频率0），则当两种频率的入射光的光强相同时，所产生的光电子的最大初动能E1_____E2；为阻止光电子到达阳极，所加的遏止电压|Ua1|______|Ua2|；所产生的饱和光电流is1_____is2。（用“＞”或“＝”或“＜”填入） 4．某同学在研究某金属的光电效应现象时，发现该金属逸出光电子的最大初动能与入射光频率的关系如图所示。若图线在横、纵坐标轴上的截距分别为a和－b，已知电子所带电荷量为e，由图线可以得到 （1）该金属的逸出功为______，普朗克常量为______； （2）当入射光的频率为2a时，逸出光电子的最大初动能为______。 5．如图，当用紫外线照射锌板时，与锌板相连的验电器指针张开一定角度，此时锌板带___________（选填“正”“负”）电。这种在光照射下金属发射出电子的现象称为___________。 巩固所学 二、单选题 6．下列有关光的波粒二象性的说法中，正确的是（　　） A．有的光是波，有的光是粒子 B．光子与电子是同样的一种粒子 C．光的波长越长，其波动性越显著；波长越短，其粒子性越显著 D．实物粒子没有波动性 7．有关红、绿、紫三束单色光，下述说法正确的是（　　） A．红光频率最大 B．在空气中红光的波长最小 C．红光光子的能量大于绿光光子的能量 D．用同一双缝干涉装置看到的紫光相邻两条亮条纹间距最小 8．一束黄光照射某金属表面时，不能产生光电效应，则下列措施中可能使该金属产生光电效应的是（　　） A．延长光照时间 B．增大光束的强度 C．换用红光照射 D．换用紫光照射 9．光照射金属时逸出电子的现象称为光电效应，如图所示是用来研究光电效应实验规律的实验电路图，关于光电效应实验规律、实验电路图和理论解释，下列说法正确的有（