17.2光的粒子性

高中物理| 17.2光的粒子性详解波粒二象性——光的粒子性1光电效应现象当光线照射在金属表面时，金属中有电子逸出的现象，称为光电效应。

逸出的电子称为光电子。

光电子定向移动形成的电流叫光电流。

1光电效应的实验规律1. 存在饱和电流光照不变，增大UAK，G 表中电流达到某一值后不再增大，即达到饱和值。

因为光照条件一定时，K 发射的电子数目一定。

实验表明：入射光越强，饱和电流越大，单位时间内发射的光电子数越多。

2. 存在遏止电压和截止频率U = 0 时，I ≠ 0，因为电子有初速度,加反向电压，如图所示：光电子所受电场力方向与光电子速度方向相反，光电子做减速运动。

若,则I=0，式中Uc 为遏止电压。

遏止电压Uc ：使光电流减小到零的反向电压光电效应伏安特性曲线实验表明：对于一定颜色(频率)的光, 无论光的强弱如何，遏止电压是一样的。

光的频率ν 改变时，遏止电压也会改变。

光电子的最大初动能只与入射光的频率有关，与入射光的强弱无关。

截止频率：对于每种金属，都有相应确定的截止频率νc 。

当入射光频率ν > νc 时，电子才能逸出金属表面；当入射光频率ν < νc 时，无论光强多大也无电子逸出金属表面。

3. 具有瞬时性实验结果：即使入射光的强度非常微弱，只要入射光频率大于被照金属的极限频率，电流表指针也几乎是随着入射光照射就立即偏转。

更精确的研究推知，光电子发射所经过的时间不超过10-9秒 ( 这个现象一般称作“光电子的瞬时发射”)。

勒纳德等人通过实验得出以下结论①对于任何一种金属，都有一个极限频率，入射光的频率必须大于这个极限频率，才能发生光电效应，低于这个频率就不能发生光电效应；②当入射光的频率大于极限频率时，入射光越强，饱和电流越大；③光电子的最大初动能与入射光的强度无关，只随着入射光的频率增大而增大；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10-9秒。

逸出功W0：使电子脱离某种金属所做功的最小值，叫做这种金属的逸出功。

17.2 光的粒子性学习目标1．了解光电效应及其实验规律，感受以实验为基础的科学研究方法。

2．知道爱因斯坦光电效应方程及其意义。

3．了解康普顿效应及其意义。

重点：1．掌握光强、遏止电压、截止频率、逸出功及其最大初动能的概念。

2．能够用爱因斯坦的光电效应方程解释光电效应现象及其实验规律。

难点：1．对能量子、光强、逸出功、最大初动能的理解。

2．光电效应方程的应用。

知识点一、光电效应1．光电效应现象：如图所示，把一块锌板连接在验电器上，用紫外线灯照射锌板，观察到验电器的指针发生了变化，这说明锌板带了电。

实验装置：用弧光灯照射擦得很亮的锌板，（注意用导线与不带电的验电器相连），使验电器张角增大到约为30 度时，再用与丝绸磨擦过的玻璃棒去靠近锌板，则验电器的指针张角会变大。

2．概念：照射到金属表面的光（包括不可见光），能使金属中的电子从表面逸出的现象。

如图所示。

光电子：光电效应中发射出来的电子叫做光电子。

3．光电效应的实验装置：阴极K 和阳极A 是密封在真空玻璃管中的两个电极，K 在受到光照时能够发射光电子。

电源加在K 与A 之间的电压大小可以调整，正负极也可以对调。

光电子在电场作用下形成光电流。

1【题1】利用光电管研究光电效应实验如图所示，用频率为ν的可见光照射阴极K，电流表中有电流通过，则A．用紫外线照射，电流表不一定有电流通过B．用红光照射，电流表一定无电流通过C．用频率为ν的可见光照射K，当滑动变阻器的滑动触头移到A 端时，电流表中一定无电流通过D．用频率为ν的可见光照射K，当滑动变阻器的滑动触头向B 端滑动时，电流表示数可能不变【答案】D【解析】因紫外线的频率比可见光的频率高，所以用紫外线照射时，电流表中一定有电流通过，选项A错误。

因不知阴极K 的截止频率，所以用红光照射时，不一定发生光电效应，所以选项B 错误。

即使U AK＝0，电流表中也有电流，所以选项C 错误。

当滑动触头向B 端滑动时，U AK 增大，阳极A 吸收光电子的能力增强，光电流会增大，当所有光电子都到达阳极A 时，电流达到最大，即饱和电流。

第十七章 波粒二象性第2节 光的粒子性1．下列关于光的说法中正确的是 A ．在真空中红光波长比紫光波长短 B ．红光光子能量比紫光光子能量小 C ．红光和紫光相遇时产生干涉现象D ．红光照射某金属时有电子向外发射，紫光照射该金属时一定也有电子向外发射 【答案】BD【解析】本题应掌握红光与紫光真空中波长关系、光子能量公式h εν=、产生干涉的条件：两束光的频率相等；产生光电效应的条件是入射光的频率大于金属的极限频率。

光的颜色是由光的频率决定的，红光频率小于紫光频率。

各种色光在真空中的传播速度都为c=3.00×108m/s ，据光的传播规律cλν=，所以λλ>红紫，A 错误；只有频率相同的两束光才能发生干涉现象，C 错误；据光子说h εν=得E E <红紫，B 正确；由光电效应实验规律，红光照射某金属发生光电效应时，因νν>红紫，所以紫光照射该金属一定能发生光电效应，D 正确。

2．关于光电效应，下列说法中正确的是A ．光电子的最大初动能随着入射光的强度增大而增大B ．只要入射光的强度足够强，照射时间足够长，就一定能产生光电效应C ．在光电效应中，饱和电流的大小与入射光的频率无关D ．任何一种金属都有一个极限频率，低于这个频率的光不能使它发生光电效应 【答案】D【解析】由光电效应的实验规律可知，选项D 正确；由光电效应方程可以推出光电子的最大初动能应随着入射光频率的增大而增大，选项A 错误；饱和光电流的大小与光强有关，入射光频率一定时，饱和光电流大小与光强成正比，若是光强一定，入射光的频率越高，则光子数就少，饱和光电流就小了，所以选项C 错误；能否发生光电效应，与照射的时间长短及入射光的强度无关，选项B 错误。

3．某种金属逸出功为2.3电子伏，这意味着A ．在这种金属内部的电子，克服原子核引力做2.3电子伏的功即可脱离表面B ．在这种金属表层的电子，克服原子核引力至少做2.3电子伏的功即可脱离表面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电子伏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电子伏。