2013-2014学年高二物理配套课件：2.2 光子（粤教版选修3-5）.ppt

1、自主学习课堂对点演练活页规范训练名师解疑分类例析第二节 光 子自主学习课堂对点演练活页规范训练名师解疑分类例析1知道能量量子假说2知道光子假说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自主学习课堂对点演练活页规范训练名师解疑分类例析一、能量量子假说假说内容：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，只能是最小能量值h的能量量子：称为一个能量量子，其中是谐振子的振动，h是一个常量，称为普朗克常量，h6.631034Js.假说的意义：能量量子假说能够非常合理地解释电磁波的和的实验现象量子化现象：在微观世界里，物理量只能取一些分立值的现象不连续的整数倍h频率

2、辐射吸收自主学习课堂对点演练活页规范训练名师解疑分类例析二、光子假说内容：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组成的，这些能量子被称为，频率为的光的能量子为意义：利用光子假说可以完美地解释的各种特征能量子光子h光电效应自主学习课堂对点演练活页规范训练名师解疑分类例析自主学习课堂对点演练活页规范训练名师解疑分类例析一个小于大于等于极限频率自主学习课堂对点演练活页规范训练名师解疑分类例析频率光强度自主学习课堂对点演练活页规范训练名师解疑分类例析一、正确理解光电效应中的五组概念光子与光电子：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

3、射出来的电子，其本质是电子，光子是光电效应的因，光电子是果自主学习课堂对点演练名师解疑分类例析光电子的动能与光电子的最大初动能：光照射到金属表面时，光子的能量全部被电子吸收，电子吸收了光子的能量，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时，只需克服原子核的引力做功，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自主学习课堂对点演练名师解疑分类例析光子的能量与入射光的强度：光子的能量即每个光子的能量，其值为Eh(为光子的频率)，其大小由光的频率决定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

4、，入射光的强度等于单位时间内光子能量与入射光子数的乘积光电流和饱和光电流：(1)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自主学习课堂对点演练名师解疑分类例析(2)IU曲线：如图221所示的是光电流强度I随光电管两极板间电压U的变化曲线，图中Im为饱和光电流，Uc为遏止电压图221 自主学习课堂对点演练名师解疑分类例析光的强度与饱和光电流：饱和光电流与入射光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

5、射光强度之间没有简单的正比关系自主学习课堂对点演练名师解疑分类例析二、光电效应方程及其规律光电效应方程EkhW0的理解(1)式中的Ek是光电子的最大初动能，就某个光电子而言，其离开金属时剩余动能大小可以是0Ek范围内的任何数值(2)光电效应方程实质上是能量守恒方程能量为Eh的光子被电子所吸收，电子把这些能量的一部分用来克服金属表面对它的吸引，另一部分就是电子离开金属表面时的动能如果克服吸引力做功最少为W0，则电子离开金属表面时动能最大为Ek，根据能量守恒定律可知：EkhW0.自主学习课堂对点演练名师解疑分类例析(4)Ekm曲线如图222所示是光电子最大初动能Ekm随入射光频率的变化曲线这里，横

6、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；斜率为普朗克常量图222 自主学习课堂对点演练名师解疑分类例析自主学习课堂对点演练活页规范训练名师解疑分类例析【典例1】氦氖激光器发射波长为6 328 A的单色光，试计算这种光的一个光子的能量为多少？若该激光器的发光功率为18 mW，则每秒钟发射多少个光子？(h6.631034Js)对光电效应的理解自主学习课堂对点演练名师解疑分类例析答案 3.141019 J5.731016个自主学习课堂对点演练名师解疑分类例析借题发挥光能量子Eh，光能是光子的能量整数倍，即E总nEnh.普朗克量子化理论，认为电磁波的能量是量子化的、不连续的，总能量

7、是能量子的整数倍，即E总nE，其中Eh，因此，只要知道电磁波的频率即可解答光是一种电磁波，光能量子简称光子其能量值是光能量的最小单位，Eh，其中为光的频率，通常结合c，确定的值自主学习课堂对点演练活页规范训练名师解疑分类例析【变式1】对应于3.41019 J的能量子，其电磁辐射的频率和波长各是多少？它是什么颜色的光？(h6.631034Js)答案 5.131014 Hz5.85107 m黄色自主学习课堂对点演练活页规范训练名师解疑分类例析光电效应方程的理解与应用自主学习课堂对点演练活页规范训练名师解疑分类例析自主学习课堂对点演练活页规范训练名师解疑分类例析借题发挥要正确解答此类问题，一定要深刻

8、理解光子说和爱因斯坦光电效应方程，从阴极飞出的光电子的数量与光强有关，光电子的最大初动能与入射光的频率有关，与光强无关.自主学习课堂对点演练活页规范训练名师解疑分类例析【变式2】(双选)如图223所示是用光照射某种金属时逸出的光电子的最大初动能随入射光频率的变化图线(直线与横轴的交点坐标为4.27，与纵轴的交点坐标为0.5)由图可知()图223 自主学习课堂对点演练活页规范训练名师解疑分类例析A该金属的截止频率为4.271014 HzB该金属的截止频率为5.51014 HzC该图线的斜率表示普朗克常量D该金属的逸出功为0.5 eV解析根据光电效应方程EkhW0可知，图线的斜率表示普朗克常量，图

9、线与轴的交点对应的频率表示截止频率；Ek图象中0时对应的Ek的值表示逸出功的负值，易知该金属的逸出功不等于0.5 eV，所以选项A、C正确答案AC自主学习课堂对点演练活页规范训练名师解疑分类例析1红、橙、黄、绿四种单色光中，光子能量最小的是()A红光B橙光C黄光D绿光解析由Eh可知，红光的频率最小，其能量子值最小选A.答案A光电效应的概念自主学习课堂对点演练名师解疑分类例析2人眼对绿光最敏感，正常人的眼睛接收到波长为530 nm的绿光时，只要每秒有6个绿光的光能量子射入瞳孔，眼睛 就 能 觉 察，普 朗 克 常 数 为 6.6310 34 Js，光 速 为3.0108 m/s，则人眼能察觉到绿

10、光时所接收到的最小功率是()A2.31018 W B3.81019 WC7.01010 W D1.21018 W自主学习课堂对点演练名师解疑分类例析答案 A自主学习课堂对点演练名师解疑分类例析光电效应方程的理解与应用自主学习课堂对点演练名师解疑分类例析自主学习课堂对点演练名师解疑分类例析4(双选)用两束频率相同、强度不同的紫外线分别照射两同种金属的表面，均能产生光电效应，那么()A两束光的光子能量相同B两种情况下逸出的光电子个数相同C两种情况下逸出的光电子的最大初动能相同D两种情况下逸出的光电子的最大初动能不同解析由Eh，EkmhW0知两束光的光子能量相同，照射金属得到的光电子的最大初动能相同，故A、C正确由于两束光强度不同，逸出光电子个数不同，故B错答案AC