范例2光子能量E＝hf.ppt

範例 １ 解答　 答 (B)(C)(E) 解 入射光中的紫外線，照射鋅板，因光電效應將電子敲離鋅板表面，使鋅板帶正電。 範例 ２　光子能量 E＝hf (1)頻率為 6 × 1014 Hz 之綠光，所對應光子的能量為多少 J？（h＝6.6 × 10－34 J．s） (2)在討論微觀的物理現象中，一般常用的能量單位為電子伏特（eV），而 　 1 eV＝1.6 × 10－19 J，則此之綠光的光子能量為多少 eV？ 範例 ２ 解答　 答 (1) 4.0 × 10－19　(2) 2.5 解 (1)綠光光子能量 　 E＝hf＝（6.6 × 10－34）（6.0 × 1014）　 　＝4.0 × 10－19（J） (2)綠光光子能量 範例 ４ 解答　 答 (B) (E) 解 若照射光的光子能量大於產生光電子所需之最低能量時，則可產生光電子，否則便無法產生。綠光的光子能量為 2.5 eV，大於鈉、鉀金屬產生光電子所需之最低能量，故綠光照射到鈉、鉀可產生光電子。 * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * 第八章 量子現象 8-1　光電效應與光子 8-2　物質波 8-3　原子光譜 高中基礎物理(一) 8-1　光電效應與光子　 光電效應 光電效應顯示 光子 光子的能量 光子對光電效應的解釋 光電子的產生 光電效應與光的粒子性 光電效應的應用 範例題 光電效應 科學家發現以紫外光線照射金屬，可將電子敲出，使金屬帶電。 將光照射在金屬物上，使其表面釋放出電子的現象，稱為光電效應（photoelectric effect），被釋放出的電子稱為光電子（photoelectron）。 光電效應顯示(1/2) 照射光頻率 f 超過或等於某一個最低頻率 f0 時，才有光電子被釋放出來。 若 f 小於 f0，則不論照射光的強度有多強，都無法釋放出任何光電子。 光電子是否產生只和入射光的頻率有關，而和光強度無關。 對不同金屬材料，有不同的最低頻率。 光電效應顯示(2/2) 金屬表面可否釋放電子，與照射光的強度完全無關，只與照射光之顏色（或頻率）有關。 光子 在微觀世界裡，各種物理量具有某種最小的基本數值，這個基本數值，稱為量子（quantum）。 1906年，愛因斯坦提出：當光與物質（如金屬）作用時，像是一小塊的能量包，稱為光量子（light quantum），又稱為光子（photon）。 在強光中，光子數量多；在弱光中，光子數量少。 光子可視為能量色 光子的能量 光有不同的顏色，不同顏色的光，其光子有不同的能量，頻率較高的光子，則具有較大的能量。 每一個光子的能量 E 直接正比於光的頻率 f，即 E＝hf 　 其中 h＝6.63 ×10－34 J?s 稱為普朗克常數 光子對光電效應的解釋(1/4) 光子頻率大則能量大，粒子性強。 光子頻率小則能量小，粒子性弱。 光子對光電效應的解釋(2/4) 光子不是被完全吸收，就是完全不被吸收。在金屬中的電子不可吸收非整數個（如 0.6 個）光子，而只可吸收一個光子。 光子被電子吸收後，其能量全部傳送給一個電子。 光子必須大於某種最低能量，才能將電子自金屬中釋放出來。 光子對光電效應的解釋(3/4) 不同金屬內部電子變成光電子所需的最低能量，有不同的值，此一最低能量稱為功函數 W。 光子能量大於產生光電子所需的最低能量，即使光子數極少，也可產生光電子。 光子能量小於產生光電子所需的最低能量，即使光子數極多，也不能產生光電子。 光子對光電效應的解釋(4/4) 不同金屬產生光電子所需的最低能量 W （1 eV＝1.6 × 10－19 J） 5.1 4.7 4.3 2.9 2.4 2.3 最低能量 （eV） 金 （Au） 鐵 （Fe） 銀 （Ag） 鋰 （Li） 鈉 （Na） 鉀 （K） 元素 光電子的產生 (A)若入射光的能量 E＝hf 大於產生光電子所需的最低能量，當電子吸收了全部的入射光子之能量後，則如(B)圖所示，電子可脫離金屬表面，成為自由運動的光電子。 光電效應與光的粒子性 三種色光照射在產生光電子所需最低能量為 2.0 eV 的銫金屬後光電子之行為。 光電效應的應用(1/3) 太陽能電池：利用太陽光照在金屬板後，所產生光電子的電流，供應電器使用。 掌上型計算器上的太陽能電板，利用光線所產生的光電子當作電源。 光電效應的應用(2/3) 電梯或車庫門兩邊裝設有一對光源發射器及接收器，接收器主要是一種金屬板，當它被照射出光電子而產生光電流時，可形成電通路，而讓門能正常運作。 小孩通過正在關閉的車庫門時，會阻擋住發射器的光線，電流瞬間被切斷，車庫門也將馬上停止。 光電效應的應用(3/3) 被觀測物因光子