物理选修3-5(金版学案)(粤教版)第二章第二节光子.doc

第二节　光　　子 →光子说→光电效应方程→ 1．1900年，德国物理学家普朗克在研究电磁波的辐射问题时，首次提出能量量子假说，认为物体热辐射所发出的电磁波的能量是不连续的，只能是hν的整数倍，hν称为一个能量量子，h称为普朗克常量． 2．微观世界里，物理量的取值很多时候是不连续的，只能取一些分立的值，这种现象称为量子化现象． 3．爱因斯坦提出的光子假说认为，光的能量不是连续的，而是一份一份的，每一份叫做一个光子，其能量为ε＝hν． 4．逸出功是指电子从金属表面逸出时克服引力所做的功，用W0表示．根据能量守恒定律，入射光子的能量hν等于出射光电子的最大初始动能与逸出功之和，即：hν＝＋W0. 5．根据光子假说对光电效应的解释，光电效应的条件是光子的能量ε＝hν必须大于或至少等于逸出功W，即ν＝就是光电效应的极限频率． 1．红、橙、黄、绿四种单色光中，光子能量最小的是(A) A．红光 B．橙光　 C．黄光 D．绿光 解析：由ε＝hν可知，红光的频率最小，其能量子值最小．选A. 2．(多选)下列关于光子的说法中，正确的是(AC) A．在空间传播的光不是连续的，而是一份一份的，每一份叫做一个光子 B．光子的能量由光强决定，光强大，每份光子的能量一定大 C．光子的能量由光频率决定，其能量与它的频率成正比 D．光子可以被电场加速 解析：按照爱因斯坦的光子说，在空间传播的光不是连续的，而是一份一份的，每一份叫做一个光子，光子的能量ε＝hν，与光的强度无关，故A、C正确，B错误，光子不带电，不能被电场加速，D错误． 3．硅光电池是利用光电效应将光辐射的能量转化为电能．若有N个波长为λ0的光子打在光电池极板上，这些光子的总能量为(h为普朗克常量)(B) A．h· B．Nh· C．N·nλ0 D．2Nhλ0 解析：一个光电子的能量ε＝hν＝h，则N个光子的总能量ε总＝Nh.选项B正确． 4．(多选)某金属的逸出功为2.3 eV，这意味着(BC) A．这种金属内部的电子克服原子核引力做2.3 eV的功即可脱离表面 B．这种金属表层的电子克服原子核引力做2.3 eV的功即可脱离表面 C．要使这种金属有电子逸出，入射光子的能量必须大于2.3 eV D．这种金属受到光照时若有电子逸出，则电子离开金属表面时的动能至少等于2.3 eV 解析：逸出功指原子的最外层电子脱离原子核克服引力做的功，选B、C. 5. 当具有5.0 eV能量的光子照射到某金属表面后，从金属表面逸出的电子具有最大的初动能是1.5 eV.为了使这种金属产生光电效应，入射光的最低能量为(B) A．1.5 eV B．3.5 eV　 C．5.0 eV D．6.5 eV 解析：由光电效应方程Ek＝hν－W0， 得W＝hν－Ek＝5.0－1.5＝3.5 eV， 则入射光的最低能量为hνmin＝W0＝3.5 eV，故正确选项为B. 6．用同一束单色光，在同一条件下，先后照射锌片和银片，都能产生光电效应．在这两个过程中，对下列四个量，一定相同的是A，可能相同的是C，一定不相同的是BD． A．光子的能量 B．金属的逸出功 C．光电子动能 D．光电子最大初动能 解析：光子的能量由光频率决定，同一束单色光频率相同，因而光子能量相同，逸出功等于电子脱离原子核束缚需要做的最少的功，因此只由材料决定，锌片和银片的光电效应中，光电子的逸出功不同．由Ekm＝hν－W0，照射光子的能量hν相同，逸出功W0不同，则电子最大初动能不同．由于光电子吸收光子后逸出路径不同，途中损失动能不同，因而脱离金属时的初动能分布在零到最大初动能之间．所以，在两个不同光电效应的光电子中，有时初动能是可能相等的． 7．某光电管的阴极是用金属制成的，它的逸出功为2.21 eV，用波长为2.5× m的紫外线照射阴极，已知真空中光速为3.0× m/s，元电荷为1.6× C，普朗克常量为6.63× J·s，求得该金属的极限频率和该光电管发射的光电子的最大动能应分别是(B) 解析：根据hν极＝W，得ν极＝. 代入数据得ν极＝Hz＝5.3×Hz. 又由光电效应方程Ekm＝hν－W0得： Ekm＝4.4×J. 8．在做光电效应实验中，某金属被光照射发生了光电效应，实验测出了光电子的最大初动能Ek与入射光的频率ν的关系如图所示，由实验图象不能求出的是(C) A．该金属的逸出功 B．该金属的极限频率 C．单位时间内逸出的光电子数 D．普朗克常量 解析：根据爱因斯坦光电效应方程Ek＝hν－W0，任何一种金属的逸出功W0一定，说明Ek随ν的变化而变化，且是线性关系(与y＝ax－b类似)，直线的斜率等于普朗克常量，D项正确．直线与纵轴的截距OC表示ν＝0时的光电子逸出克服金属引力所做的功，即为该金属的逸出功