教科版高中物理选择性必修第三册精品课件 第六章波粒二象性 本章整合.ppt

本章整合第六章内容索引知识网络·系统构建重点题型·归纳剖析知识网络·系统构建电磁波增加较短ε=hν电子光强频率瞬时光子电子物质波重点题型·归纳剖析一、量子论与光子说1.量子论:德国物理学家普朗克提出,电磁波的发射和吸收是不连续的,是一份一份的,每一份电磁波的能量ε=hν。2.光子说:爱因斯坦提出,空间传播的光也是不连续的,是一份一份的,每一份称为一个光子,光子具有的能量与光的频率成正比,即ε=hν,其中h为普朗克常量,通常取h=6.63×10-34J·s。【例题1】(多选)下列对光子的认识正确的是()A.“光子说”中的光子就是牛顿在微粒说中所说的“微粒”B.“光子说”中的光子就是光电效应的光电子C.在空间传播的光是不连续的,是一份一份的,每一份叫作一个光量子,简称光子D.光子的能量跟光的频率成正比答案:CD解析:根据光子说,在空间传播的光是不连续的,是一份一份的,每一份叫作一个光量子,简称光子。而牛顿的“微粒说”中的微粒指宏观世界的微小颗粒。光电效应中,金属内的电子吸收光子后克服原子核的库仑引力束缚,逸出金属表面,成为光电子,故A、B选项错误,C选项正确。由ε=hν知,光子能量ε与其频率ν成正比,故D选项正确。【变式训练1】已知功率为100W的灯泡消耗的电能的5%转化为所发出的可见光的能量,光速c=3.0×108m/s,普朗克常量h=6.63×10-34J·s,假定所发出的可见光的波长都是560nm,计算灯泡每秒内发出的光子数。答案:1.4×1019二、光电效应1.光电效应规律(1)任何一种金属都对应一个截止(极限)频率,入射光频率必须大于截止频率才会产生光电效应。(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增大。(3)当入射光频率大于截止频率时,保持频率不变,饱和光电流的大小随入射光的强度的增大而增大。(4)入射光照到金属上时,光电子的发射几乎是瞬时的,一般不超过10-9s。3.应用光电效应规律解题的技巧(1)光电流未达到饱和值之前,其大小不仅与入射光的强度有关,还与光电管两极间的电压有关。(2)明确两个决定关系①逸出功W一定时,入射光的频率决定着能否产生光电效应以及光电子的最大初动能。②入射光的频率一定时,入射光的强度决定着单位时间内发射出来的光电子数。【例题2】在光电效应的实验结果中,与光的波动理论不矛盾的是()A.光电效应是瞬时发生的B.所有金属都存在极限频率C.光电流随着入射光增强而变大D.入射光频率越大,光电子最大初动能越大答案:C解析:光的波动理论认为只要光照射的时间足够长、足够强就能发生光电效应,且照射时间越长,光电子的初动能越大。但实验中金属表面逸出电子的条件是入射光的频率大于金属的极限频率,发生是瞬时的,且入射光频率越大,光电子最大初动能越大,这与光的波动理论相矛盾,故A、B、D三项错误。波动理论认为光强度越大,光电流越大;光电效应中认为光强度越大,光子越多,金属表面逸出的光电子越多,即光电流越大,所以该实验结果与波动理论不矛盾,故C项正确。【变式训练2】用波长为2.0×10-7m的紫外线照射钨的表面,释放出来的光电子的最大初动能是4.7×10-19J。由此可知,钨的极限频率是(普朗克常量h=6.63×10-34J·s,光速c=3.0×108m/s,结果取两位有效数字)()A.5.5×1014HzB.7.9×1014HzC.9.8×1014HzD.1.2×1015Hz答案:B三、用图像表示光电效应的规律1.Ek-ν图像根据爱因斯坦光电效应方程可得Ek=hν-W,光电子的最大初动能Ek是入射光频率ν的一次函数,图像如图所示。其横轴截距为金属的极限频率ν0,纵轴截距是金属的逸出功的负值;斜率为普朗克常量h。2.I-U图像【例题3】(1)研究光电效应的电路如图所示。用频率相同、强度不同的光分别照射密封真空管的钠极板(阴极K),钠极板发射出的光电子被阳极A吸收,在电路中形成光电流。下列光电流I与A、K之间的电压UAK的关系图像中,正确的是()(2)钠金属中的电子吸收光子的能量,从金属表面逸出,这就是光电子。光电子从金属表面逸出的过程中,其动量的大小_____________(选填“增大”“减小”或“不变”),原因是____________________________________答案:(1)C(2)减小光电子受到金属表面层中力的阻碍作用【变式训练3】某兴趣小组用如图(a)所示的电路探究光电效应的规律。根据实验数据,小刚同学作出了光电子的最大初动能与入射光频率的关系图