第16章 原子结构 波粒二象性 原子核(Word练习)-【赢在微点·顶层设计】2027年高中物理高考一轮总复习

第十六章

原子结构　波粒二象性　原子核

第1讲　能量量子化　光电效应

■目标要求

1.掌握黑体辐射的定义及其实验规律,理解能量量子化的意义。2.理解光电效应现象及光电效应的实验规律,会利用光电效应方程计算逸出功、截止频率、最大初动能等物理量。3.会分析光电效应常见的三类图像。

考点1　黑体及黑体辐射

　　　　　 　　　　　　　　　　

必|备|知|识

1.热辐射。

(1)定义:周围的一切物体都在辐射电磁波,这种辐射与物体的　　　　有关,所以叫热辐射。 

(2)特点:热辐射强度按波长的分布情况随物体温度的不同而有所不同。

2.黑体、黑体辐射的实验规律。

(1)黑体:能够完全吸收入射的各种波长的电磁波而不发生　　　　的物体。 

(2)黑体辐射的实验规律。

①对于一般材料的物体,辐射电磁波的情况除与温度有关外,还与材料的种类及表面状况有关。

②黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的　　　　有关。随着温度的升高,一方面,各种波长的辐射强度都有增加;另一方面,辐射强度的极大值向波长较短的方向移动,如图所示。 

3.能量子。

(1)定义:普朗克认为,当带电微粒辐射或吸收能量时,只能辐射或吸收某个最小能量值ε的　　　　　,这个不可再分的最小能量值ε叫作能量子。 

(2)能量子大小:ε=　　　　,其中ν是带电微粒吸收或辐射电磁波的频率,h称为普朗克常量。h=6.626×10-34 J·s(一般取h=6.63×10-34 J·s)。 

(1)黑体一定是黑色的()

(2)随着温度的升高,黑体辐射电磁波强度的极大值向频率较大的方向移动()

关|键|能|力

　　　　　 　　　　　　　　　　

【典例1】　在能量量子化研究的历程中,下列说法正确的是(　　)

A.物质发射(或吸收)能量时,能量不是连续的,而是一份一份进行的

B.黑体既不反射电磁波,也不向外辐射电磁波

C.能量子假说中的能量子的能量ε=hν,ν为带电微粒的运动速率,h为普朗克常量

D.一切物体都在辐射电磁波,这种辐射与物体的温度无关

【典例2】　(多选)(2023·海南卷)已知一个激光发射器功率为P,发射波长为λ的光,光速为c,普朗克常量为h,则(　　)

A.光的频率为

B.光子的能量为

C.光子的动量为

D.在时间t内激光器发射的光子数为

考点2　光电效应的规律

　　　　　 　　　　　　　　　　

必|备|知|识

1.光电效应及其规律。

(1)光电效应现象。

照射到金属表面的光,能使金属中的　　　　从表面逸出,这个现象称为光电效应,这种电子称为光电子。 

(2)光电效应规律。

①每种金属都有一个截止频率νc,入射光的频率必须大于或等于这个　　　　　　才能产生光电效应。 

②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　　　　。 

③光电效应的发生几乎是瞬时的,一般不超过10-9 s。

④当入射光的频率大于或等于截止频率时,在光的颜色不变的情况下,入射光越强,饱和光电流越大,逸出的光电子数越多,逸出光电子的数目与入射光的强度成正比,饱和光电流的大小与入射光的强度成　　　　。 

2.爱因斯坦光电效应方程。

(1)光电效应方程。

①表达式:Ek=　　　　。 

②物理意义:金属表面的电子吸收一个光子获得的能量是hν,这些能量的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　　　　　　　　。 

(2)逸出功W0:电子从金属中逸出所需做功的最小值,W0=hνc=h。

(3)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。

(1)光子和光电子都不是实物粒子()

(2)只要入射光的强度足够大,照射时间足够长,就可以使金属发生光电效应()

(3)光电子的最大初动能与入射光子的频率成正比 ()

关|键|能|力

　　　　　 　　　　　　　　　　

1.与光电效应有关的五组概念对比。

(1)光子与光电子:光子指光在空间传播时的每一份能量,光子不带电;光电子是金属表面受到光照射时发射出来的电子,其本质是电子。光子是光电效应的因,光电子是光电效应的果。

(2)光电子的初动能与光电子的最大初动能:光照射到金属表面时,电子吸收光子的全部能量,可能向各个方向运动,需克服原子核和其他原子的阻碍而损失一部分能量,剩余部分为光电子的初动能;只有金属表面的电子直接向外飞出,只需克服原子核的引力做功的情况,光电子才具有最大初动能。光电子的初动能小于或等于光电子的最大初动能。

(3)光电流与饱和光电流:金属板飞出的光电子到达阳极,回路中便产生光电流,随着所加正向电压的增大,光电流趋于一个饱和值,这个饱和值是饱和光电流,在一定的光照条件下,饱和光电流与所加电压大小无关。

(4)入射光的强度与光子的能量:入射光的强度指单位时间内照射到金属表面单位面积上的总能量,即I=nhν,n是单位时间照射到单位面积上的光子数。

(5)光的强度与饱和光电流:饱和光电流与入射光的强度成正比的规律是对频率相同的光照射金属产生光电效应而言的,对于不同频率的光,由于每个光子的能量不同,饱和光电流与入射光的强度之间没有简单的正比关系。

2.四点提醒。

(1)能否发生光电效应,不取决于光的强度而取决于光的频率。

(2)光电效应中的“光”不是特指可见光,也包括不可见光。

(3)逸出功的大小由金属本身决定,与入射光无关。

(4)光电子不是光子,而是电子。

3.三个关系式。

(1)爱因斯坦光电效应方程:Ek=hν-W0。

(2)最大初动能与遏止电压的关系:Ek=eUc。

(3)逸出功与截止频率的关系W0=hνc。