高中物理(粤教版选修3-5)教师用书：第2章 第1节 光电效应 第2节 光子 含答案

第一节光 电 效 应(对应学生用书页码P21)1．光电效应是指物体在光的照射下发射出电子的现象，发射出的电子称为光电子。

2．光电管是利用光电效应制成的一种常见的光电器件，它可以把光信号转变成电信号。

光电管主要是由密封在玻璃壳内的阴极和阳极组成，阴极表面敷有束缚电子能力较弱的碱金在科学史上，布拉格父子是唯一一对子承父业、父子俩合作研究同一项目，而又共同获得诺贝尔奖的英国科学家。

据说一位记者向布拉格请教：我们每天看到的光到底是什么呢？它是一种粒子还是一种波呢？布拉格思考了一下说：“星期一、三、五它是波，星期二、四、六它是粒子，星期天物理学家休息。

”从他诙谐的回答可以看出：光既是波，也是粒子。

我们该如何正确的认识光的本性呢？本章我们就追踪先哲们认识微观粒子波粒二象性的足迹，探寻其中的奥妙。

属。

3．对于每一种金属，只有当入射光频率大于某一频率ν0时，才会产生光电流，我们称ν0为极限频率，其对应的波长称为极限波长。

4．在强度和频率一定的光照射下，回路中的光电流会随着反向电压的增加而减小。

并且当反向电压达到某一数值时，光电流将会减小到零，我们把这时的电压称为遏止电压，用符号U表示。

5．实验探究遏止电压与光照频率和强度的关系：(1)在蓝光的照射下，给光电效应的实验装置加上反向电压，逐渐增大电压，直至光电流为零，记录遏止电压的值。

改变入射光的强度，重复上述步骤。

发现遏止电压相同。

(2)维持光照强度不变，改变入射光的频率。

先采用蓝光作为入射光，记录遏止电压；再换绿光作为入射光，记录遏止电压。

发现绿光遏止电压较小。

探究结论：遏止电压与入射光的强度无关，与入射光的频率有关，入射光频率越大，遏止电压越大。

遏止电压与入射光的频率有关，说明光电子的最大初动能也与入射光的频率有关，与入射光的强度无关。

(对应学生用书页码P22)1.定义物体在光的照射下发射电子的现象称为光电效应，发射出来的电子称为光电子，光电子形成的电流称为光电流。

第二章波粒二象性第一节光电效应学习目标1・知道什么是光电效应现象.2•知道光电流、极限频率、遏止电压的概念，掌握光电效应的实验规律.3 •理解经典电磁理论在解释光电效应时的困难.重占难点重点:光电效应现象的基本规律和做好光电效应的演示实验.难点:理解光电子的最大初动能只与入射光的频率有关，而与入射光的强度无关.一、光电效应与光电流在光（包括不可见光）的照射下物体发射出虫迁（光电子）的现象叫光电效应.利用光电效应可制成光电管.阴极发出的光电子被阳极收集,在回路中会形成电流，称为光电二、极限频率1. 每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产生光电效应.2. 光电子的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.在光电效应实验中如果入射光的频率一定而强度增加，将会产生什么结果?如果入射光的频率增加，又将会产生什么结果？答案:当入射光频率高于金属的极限频率时，光强增加，发射的光电子数增多;当入射光频率低于金属的极限频率时,无论光强怎么增加，都不会有光电子发射出来•入射光的频率增加，发射的光电子最大初动能增大.三、遏止电压在强度和频率二左的光的照射下，回路中的光电流会随着反向电压的增大而减小，并且当反向电压达到某一数值时，光电流将会减小到零•我们把这时的电压称为遏止电压.四、电磁理论解释的困难1. 比较容易解释随着光源强度的增加，光电流壇去.2. 无法解释每种金属都对应有一个不同的极限频率•而且遏止电压与光的频率有关.与光的强度无关.光电效应现象说明光具有粒子性，根据光的粒子性可以解释光电效应现象.一、光电效应的实验规律1.实验规律之一——存在饱和电流在光照条件不变的情况下，随着所加电压的增大,光电流存在一个饱和值.也就是在电流较小时随着电压的增大而增大，当电流增大到一定值之后，即使电压再增大,电流也不会增大了.实验表明入射光越强，单位时间内发射的光电子数越多.2•实验规律之二——存在着遏止电压和截止频率对光电管加反向电压，光电流可以减小到零，使光电流恰好减小为零的反向电压称为遏止电压•不同频率的光照射金属产生的光电效应,遏止电压是不同的.遏止电压与光电子的初速度的关系：—/77e V c=&U C.当入射光的频率减小到某一数值％时，即使不加反向电压，也没有光电流产生，表明没有光电子了叫称为截止频率.实验表明:光电子的能量与入射光的频率有关，而与入射光的强弱无关，当入射光的频率低于截止频率时，不能发生光电效应.3•实验规律之三——光电效应具有瞬时性当入射光的频率超过截止频率时，无论入射光强度怎么样，立刻就能产生光电效应.精确测量表明产生光电流的时间不超过10-9 S.入射光的频率和光强对光电效应实验有哪些影响？答案:每种金属都有一定的极限频率，当入射光的频率低于极限频率时不管入射光的强度多大、照射时间多长都不会产生光电子, 一旦入射光的频率超过极限频率，则不管光有多么弱都会产生光电效应,发出光电子.在发生光电效应的条件下，光电流的大小或单位时间内逸出的光电子数目由光的强度决定.光电子的最大初动能与入射光的强度无关，只与入射光的频率有关•遏止电压随光的频率的增大而增大，与光的强度无关.【例1】（多选）如图为光电管的工作原理图.当用绿光照射光电管阴极K时，可以发生光电效应，电路中有光电流.则以下说法中正确的是（）A. 增大绿光照射强度，光电子最大初动能增大B. 增大绿光照射强度,电路中的光电流可能会增大C. 改用比绿光波长大的光照射光电管阴极K时,电路中一定有光电流D. 改用比绿光频率大的光照射光电管阴极K时,电路中一定有光电流思路分析:本题考查光电效应中光的频率及光强对实验现象的影响，解答本题必须掌握光电效应的实验规律•光强的定义为垂直于光的传播方向上单位面积上单位时间内通过的光的能量，其单位是J/(m2・s)，光强的大小只有在发生了光电效应时才对光电流起作用. 光的频率决定光子能量的大小，当光子的频率达到一定数值时，光子的能量被电子吸收，使电子足以克服金属原子的束缚而成为光电子并被发射出去,由此可以看出，光的频率决定了是否能够发生光电效应.解析:光电管的阴极K涂有金属材料，与阴极相对应的是阳极A,当光照射到阴极K时，如果入射光的频率大于阴极材料的极限频率，就会发生光电效应现象.有光电子从阴极K发出，由于A、K之间存在加速电场，光电子在电场的作用下由K运动到A,于是在回路中形成电流（光电流）.本题在绿光照射下已经产生了光电流,增大光照的强度，有可能影响光电流的大小，不能改变光电子出射时的最大初动能，所以A错误,B正确.换用其他频率或波长的光照射时，若其他光的频率比绿光的大，则肯定可以产生光电流，若用比绿光波长大的光照射,则可能出现两种情况，若此光的频率仍然大于这种阴极材料的极限频率，是可以产生光电流的，反之则无光电流产生，所以C错误Q正确.答案:BD规律总结光电效应实验规律可理解记忆：“放（放岀光电子）不放，看光频（入射光的截止频率）；放多少（光电子），看光强（入射光的光强与光子数成正比）；（光电子的）最大初动能大小，看（入射光的）频率；要放瞬时放•”-1 +（多选）如图所示，电路中所有元件完好,但光照射到光电管上，灵敏电流计中没有电流通过，其原因可能是（）A. 入射光太弱B. 入射光波长太长C. 光照时间短D. 电源正负极接反答案:BD解析:入射光的波长太长，频率低于截止频率，不能产生光电效应, 选项B正确;电路中电源接反，对光电管加了反向电压，若该电压超过了遏止电压，也没有光电流产生，选项D正确.二、经典电磁理论与光电效应的矛盾实验结果表明，每种金属都对应有一个不同的极限频率，而且遏止电压与光的频率有关，却与光的强度无关•由此可见，经典物理学里光的电磁理论在解释光电效应实验时遇到了根本性的困难.光的波动理论能否解释光电效应现象?对照光电效应的实验规律，指出电磁理论解释的局限性表现在哪些方面.答案:不能•电磁理论解释的局限性表现如下：经典电磁理论的结论实验事实成功解释的现象光越强，电磁波的振幅越大，对电子的作用越强，电子振动越厉害，电子越容易从物体内部逃逸出来光越强，光电流就越大无论入射光频率多大，只要光足够强，电子就能获之得足够的能量逸出金属—表面每一种金属都有一定的极限频率，当入射光频率低于极限频率时，无论光的强度多大，照射时间多长都不发生光电效应经典电磁理论的结论实验事实I光的强度足够大，电子就能获得足够的 能量，电子就能逸出金属表面，电子能量 增加应该有一个积累过程，电子才能逸 出金属表面 矛盾之一 电子的动能应该由入射光的能量即光强 决定 光电子的取大初动能 与入射光的强度无 关，与入射光的频率 有关 矛盾之一一 若能发生光电效应， 即使光很弱,也是瞬 间发生的【例2】下列光电效应的规律中，用波动说能解释的是（）A. 入射光的频率必须大于被照金属的极限频率才能产生光电效应B. 发生光电效应时,光电流的强度随入射光强度的增大而增大C. 光电子的最大初动能随入射光频率的增大而增大D. 光电效应发生的时间极短，一般不超过10-9 s解析:按照波动说，入射光只要足够强就能发生光电效应,A、C 错误;入射光越强,光电流越强,B正确;按照波动说，入射光较弱时，只要照射足够长时间,就能发生光电效应,D错误.答案:B光电效应与传统的电磁理论存在着巨大的矛盾, 所以，传统的电磕理论已不适用于解释微观粒子的运动.光电效应中，从同一金属逸出的电子的动能的最大值（）A. 只跟入射光的频率有关B. 只跟入射光的强度有关C. 跟入射光的频率和强度都有关D. 除跟入射光的频率和强度有关外，还和光照时间有关答案:A解析:根据光电效应的规律知，光电子的最大初动能只取决于入射光的频率，故A选项正确.。

1．假说内容物体热辐射所发出的电磁波的能量是______的，只能是hν的______．2．能量量子hν称为一个能量量子，其中ν是辐射______，h是一个常量，称为普朗克常量，h＝6.63×10－34J·s．3．假说的意义由假说出发可以非常合理地解释某些电磁波的______和______的实验现象．4．量子化现象在微观世界里，物理量的取值大多是________的，只能取一些______的值的现象．预习交流1如何解释测量一杯水温度的温度计的温度指示连续变化而不是一份一份的？二、光子假说1．内容：光的能量是______，而是________的，每一份叫做一个______，一个光子的能量ε＝____，式中h是普朗克常量，ν是光的频率．2．意义：利用光子假说，可以完美地解释________的各种特征．三、光电效应方程1．逸出功：电子从金属中逸出的过程，所需做功的______值，用符号W0表示，不同的金属逸出功不同．2．光电效应方程式：________________________．预习交流2同一频率的光照射不同金属发生光电效应时，光电子的初动能是否相同？四、对光电效应的解释1．对极限频率的解释物体内部的一个电子一般只吸收______光子的能量，如果光子的能量______电子的逸出功，那么无论光的强度（光子数目）有多大，照射时间多长，物体内部的电子都不能被激发出来，因此光电效应的条件是光子的能量ε＝hν必须______或至少______逸出功W0，即__________，而不同金属W0不同，因此不同金属的__________也不相同．2．对遏止电压与入射光的频率有关，而与入射光的强度无关的解释遏止电压对应光电子的最大初动能，即：eU＝12mv2max，对应爱因斯坦的光电效应方程可得：eU＝______，可见，对某种金属而言，遏止电压只由______决定，与________无关．预习交流3答案：一、1．不连续 整数倍2．频率3．辐射 吸收4．不连续 分立预习交流1：答案：每一份能量量子很小（微观量），温度计示数变化1 ℃对应变化的能量很大（宏观量），由于温度计的精度不够，所以观察到的温度计温度不是一份一份地变化的．二、1．不连续的 一份一份 光子 hν2．光电效应三、1．最小2．hν＝12mv 2max ＋W 0 预习交流2：答案：不同．四、1．一个 小于 大于 等于 ν≥W 0h极限频率2．hν－W 0 频率 光强度预习交流3：答案：只有电子吸收了足够的能量后才能摆脱原子核的吸引而逃逸出原子．一、区分光电效应中的几组概念1．光电子的动能与光电子的最大初动能的区别是什么？2．什么是光电流和饱和光电流？3．什么是入射光强度与光子能量？（2010·上海单科）根据爱因斯坦光子说，光子能量ε等于（h 为普朗克常量，c 、λ为真空中的光速和波长）（ ）． A ．h c λB ．hλcC ．hλD ．h λ（1）光电效应的实质是光现象转化为电现象．（2）发生光电效应时，饱和光电流与入射光的强度有关，要明确不同频率的光、不同金属与光电流的对应关系．二、光电效应现象的解释1．光电效应方程的实质是什么？2．对光电效应方程hν＝W 0＋12mv 2max ，你是如何理解的？ 3．如何理解光电效应规律中的两个关系？4．光子说是如何正确解释光电效应的？（双选）下列对光电效应的理解正确的是（ ）．A ．金属内的每个电子要吸收一个或一个以上的光子，当它积累的能量足够大时，就能逸出金属B ．如果入射光子的能量小于金属表面的电子克服原子核的引力而逸出时所需做的最小功，便不能发生光电效应C ．发生光电效应时，入射光强度越大，光子的能量就越大，电子的最大初动能就越大D．由于不同金属的逸出功是不相同的，因此使不同金属产生光电效应的入射光的最小频率也不同光电效应的理解应从以下几点入手：（1）逸出功和截止频率均由金属本身决定，与其他因素无关，两者的关系是W0＝hν0；（2）光的强度决定了单位时间内逸出的光电子数目；（3）逸出的光电子的最大初动能随入射光频率的增大而增大，但不是正比关系．1．某金属在一束绿光照射下刚好能产生光电效应，如再增加一束绿光照射，则单位时间内逸出的电子数将________，逸出电子的最大初动能将________，如改用一束强度相同的紫光照射，逸出的电子的最大初动能将________，而单位时间内逸出的电子数将________．2．（双选）下列对于光子的认识，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，而是一份一份的，每一份叫做一个光量子，简称光子D．光子的能量跟光的频率成正比3．（双选）用绿光照射金属钾时恰能发生光电效应，在下列情况下仍能发生光电效应的是（）．A．用红光照射金属钾，而且不断增加光的强度B．用较弱的紫外线照射金属钾C．用黄光照射金属钾，且照射时间很长D．只要入射光的波长小于绿光的波长，就可发生光电效应4．用绿光照射一光电管，能产生光电效应，欲使光电子从阴极逸出时的最大初动能增大，可以（）．A．改用红光照射B．增大绿光强度C．增大光电管的加速电压D．改用紫光照射5．人眼对绿光最为敏感．正常人的眼睛接收到波长为530 nm的绿光时，只要每秒有6个绿光的光子射入瞳孔，眼睛就能察觉，普朗克常量为6.63×10－34J·s，光速为3.0×108 m/s，则人眼能察觉到绿光时所接收到的最小功率是（）．A．2.3×10－18 W B．3.8×10－19 WC．7.0×10－48 W D．1.2×10－48 W6．人们发现光电效应具有瞬时性和对各种金属都存在极限频率的规律．请问谁提出了何种学说很好地解释了上述规律？已知锌的逸出功为3.34 eV，用某单色紫外线照射锌板时，逸出光电子的最大速度为106 m/s，求该紫外线的波长λ．（电子质量m e＝9.11×10－31 kg，普朗克常量h－34－19答案：活动与探究1：1．答案：光照射到金属表面时，电子吸收光子的能量，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．2．答案：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，这个饱和值就是饱和光电流，在一定的光照条件下，饱和光电流与所加电压大小无关．3．答案：入射光强度指单位时间内照射到金属表面单位面积上的总能量，光子能量即每个光子的能量．光子总能量等于光子能量与入射光子数目的乘积．迁移与应用1：A 解析：光子的能量ε＝hν，而ν＝c λ，故ε＝h c λ，A 项正确． 活动与探究2：1．答案：光电效应方程的实质就是能量转化和守恒定律．2．答案：（1）公式中的12mv 2max 是光电子的最大初动能，对某个光电子而言，其离开金属时剩余动能大小可以是0～12mv 2max 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ε＝hν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W ，则电子离开金属表面时动能最大为12mv 2max ，根据能量守恒定律可知： hν＝W 0＋12mv 2max ． （3）光电效应方程包含了产生光电效应的条件．若发生光电效应，则光电子的最大初动能必须大于零，即E k ＝hν－W 0＞0，亦即hν＞W 0，ν＞W 0h ＝νc ，而νc ＝W 0h恰好是金属的极限频率． 3．答案：在光电效应实验规律中，有两个关系：光电子的最大初动能随入射光频率ν的增大而增大；光电流的强度跟入射光强度成正比．注意第一个关系中并不是成正比，而第二个关系是成正比，根据爱因斯坦光电效应方程hν＝12mv 2max ＋W 0，对于某一金属而言，逸出功W 0是一定值，普朗克常数h 是一常数，故从上式可看出，最大初动能12mv 2max 与入射光频率ν成一次函数关系，图像如图所示．我们容易推得，光电流的强度跟入射光的强度成正比．光电流的强度是指在垂直于光的传播方向上每平方米的面积上1 s 内通过的所有光子能量的总和．在光的频率一定时，光电流强度与入射光的强度成正比．4．答案：光子落在金属表面上，逸出电子，就像机枪子弹从混凝土墙上打下混凝土块一样．其一，解释截止频率的存在，电子要脱离原子核的引力，有一个最小能量，这个能量来自光子，与其频率成正比，最小能量对应的频率就是截止频率．其二，解释光电效应的瞬时性，电子吸收光子能量时间极短，几乎是瞬时完成的． 其三，用光电效应方程解释电子最大初动能只与入射光频率有关，其中W 0是逸出功，hν是光子能量，该式表示了金属表面逸出的电子的动能大小，可知电子的动能与光子能量的关系．其四，解释电流的强度与入射光的强度成正比．当已经发生光电效应时，光的强度越大，光子数目越多，当然逸出的电子数目也越多，电流的强度也越大．迁移与应用2：BD 解析：按照爱因斯坦的光子说，光子的能量是由光的频率决定的，与光的强度无关．入射光的频率越大，发生光电效应时逸出的光电子的最大初动能越大．但要使电子离开金属，应使电子具有足够的动能，而电子增加的动能只来源于照射光的光子能量，但电子只能吸收一个光子，不能吸收多个光子，因此如果光的频率低，即使照射时间足够长，也不会发生光电效应．电子从金属中逸出时只有从金属表面向外逸出的电子克服原子核的引力所做的功最小，这个功称为逸出功，不同金属的逸出功不同．故B 、D 正确．当堂检测1．答案：增多 不变 增大 减少2．CD3．BD 解析：光电效应的发生存在一个极限频率，同时对应着极限波长，只要照射出的频率大于极限频率（对应着小于极限波长）就会发生光电效应，与照射光的强度无关，红光和黄光的频率均小于绿光的频率，而紫光频率大于绿光的频率，故正确选项是B 、D ．4．D 解析：用绿光照射光电管时，能发生光电效应，说明绿光光子的能量大于该金属的逸出功，根据光电效应方程有12mv 2max ＝hν－W 0，现在要增大逸出的光子的最大初动能，必须增大照射光电子的能量．由于红光光子的能量小，紫光光子的能量较大，改用紫光照射才行，选项D 正确．增大绿光的强度只能增加光子的个数，不能增大最大动能．5．A 解析：P ＝E t ＝nhνt ＝nhc λt ＝6×6.63×10－34×3.0×108530×10－91W ＝2.3×10－18 W故选项A 正确．6．答案：爱因斯坦提出了光子学说 0.2 μm解析：爱因斯坦于1905年提出的光子学说成功解释了光电效应现象，12m e v 2max ＝hν－W 0，λ＝c ν，带入数据解得λ＝0.2 μm．。

第一节光电效应1．光电效应与光电流在光（包括不可见光）的照射下物体发射出______（光电子）的现象叫光电效应．利用光电效应可制成光电管．阴极发出的光电子被阳极收集，在回路中会形成电流，称为______．2．极限频率（1）每种金属都有一个______频率，入射光的频率必须大于这个______频率才能产生光电效应．（2）光电子的________与入射光的强度无关，只随入射光______的增大而增大．预习交流在光电效应实验中如果入射光的频率一定而强度增加，将会产生什么结果？如果入射光的频率增加,又将会产生什么结果？3．遏止电压在强度和频率______的光的照射下，回路中的光电流会随着反向电压的增大而______，并且当反向电压达到某一数值时，光电流将会________，我们把这时的电压称为遏止电压．4．电磁理论解释的困难（1）比较容易解释随着光源强度的增加,光电流______．（2）无法解释每种金属都对应有一个不同的______频率,而且遏止电压与光的______有关，与光的____无关．光电效应现象说明光具有粒子性,根据光的粒子性可以解释光电效应现象．答案：1．电子光电流2．（1）极限极限（2）初动能频率预习交流：答案：当入射光频率高于金属的极限频率时,光强增加，发射的光电子数增多；当入射光频率低于金属的极限频率时,无论光强怎么增加,都不会有光电子发射出来．入射光的频率增加，发射的光电子最大初动能增大．3．一定减小减小到零4．（1）增大(2）极限频率强度一、光电效应的实验规律1．光电效应的实质是什么？2．光电流是怎样产生的？光照强度对光电流有影响吗？遏止电压与光电子最大初动能的关系是怎样的？（双选）如图所示，电路中所有元件完好,但光照射到光电管上，灵敏电流计中没有电流通过，其原因可能是（)．A．入射光太弱B．入射光波长太长C．光照时间短D．电源正负极接反光电效应实验规律可理解记忆：“放（放出光电子)不放，看光频(入射光的截止频率)；放多少（光电子），看光强（入射光的光强与光子数成正比）；（光电子的）最大初动能大小，看（入射光的）频率；要放瞬时放”．二、经典电磁理论与光电效应的矛盾光的波动理论能否解释光电效应现象？对照光电效应的实验规律，指出电磁理论解释的局限性表现在哪些方面．下列光电效应的规律中，用波动说能解释的是（）．A．入射光的频率必须大于、被照金属的极限频率才能产生光电效应B．发生光电效应时,光电流的强度随入射光强度的增大而增大C．光电子的最大初动能随入射光频率的增大而增大D．光电效应发生的时间极短，一般不超过10－9s光电效应与传统的电磁理论存在着巨大的矛盾，所以，传统的电磁理论已不适用于解释微观粒子的运动．1．光电效应中，从同一金属逸出的电子的动能的最大值（）．A．只跟入射光的频率有关B．只跟入射光的强度有关C．跟入射光的频率和强度都有关D．除跟入射光的频率和强度有关外，还和光照时间有关2．光电效应的四条规律中,能用波动说解释的是（）．A．入射光的频率必须大于被照金属的极限频率才能产生光电效应B．光电子的最大初动能与入射光强度无关，只随入射光频率的增大而增大C．入射光照射到金属上时,光电子的发射几乎是瞬时的，一般不超过10－9 sD．当入射光频率大于极限频率时，光电流强度与入射光强度成正比3．A、B两束不同频率的光均能使某金属发生光电效应，如果产生光电流的最大值分别是I A和I B，且I A＜I B,则下述关系一定正确的是( ）．A．照射光的波长λA＜λBB．照射光的波长λA＞λBC．单位时间里照射到金属板的光子数N A＜N BD．照射光的频率νA＜νB4．现有a、b、c三束单色光，其波长关系为λa＞λb＞λc．用b 光束照射某种金属时，恰能发生光电效应．若分别用a光束和c光束照射该金属,则可以断定（)．A．a光束照射时，不能发生光电效应B．c光束照射时，不能发生光电效应C．a光束照射时，释放出的光电子数目最多D．c光束照射时，释放出的光电子的最大初动能最小5．如图所示，一静电计与锌板相连，在A处用一弧光灯照射锌板,关灯后，指针保持一定偏角．（1)现用一带负电的金属小球与锌板接触，则静电计指针偏角将______．（选填“变大”“变小”或“不变”）(2)静电计指针回到零,再用相同强度的钠灯发出的黄光照射锌板，静电计指针无偏转，那么，若改用强度更大的红外线灯照射锌板，可观察到静电计指针______偏转．(选填“有”或“无”)答案：活动与探究1：1．答案：光电效应的实质是:光现象转化为电现象．2．答案：每种金属都有一定的极限频率，当入射光的频率低于极限频率时不管入射光的强度多大、照射时间多长都不会产生光电子，一旦入射光的频率超过极限频率，则不管光有多么弱都会产生光电效应，发出光电子．在发生光电效应的条件下，光电流的大小或单位时间内逸出的光电子数目由光的强度决定．光电子的最大初动能与入射光的强度无关,只与入射光的频率有关．遏止电压随光的频率的增大而增大，与光的强度无关．迁移与应用1：点拨：光电效应的实质是光致金属发射电子，金属存在截止频率,超过截止频率的光照射金属才会有光电子射出．发射的电子的动能随频率的增大而增大，动能小时不能克服反向电压，也不能有光电流产生．答案：BD解析：入射光的波长太长，频率低于截止频率，不能产生光电效应，选项B正确;电路中电源接反，对光电管加了反向电压，若该电压超过了遏止电压，也没有光电流产生,选项D正确．活动与探究2:答案：按照光的电磁理论，在光的照射下,物体内部的电子受到电磁波的作用做受迫振动．光越强，电磁波的振幅越大，对电子的作用越强，电子振动得越厉害，因而，电子就越容易从物体内部逃逸出来．也就是说,单位时间到达阳极的光电子数目也就随之增多，光电流就会增大．然而,根据上述理论,只要光足够强,任何频率的光都应该能够产生光电子，出射电子的动能也应该由入射光的能量即光强决定．但是实验结果却表明,每种金属都对应有一个不同的极限频率，而且遏止电压与光的频率有关，却与光的强度无关．由此可见，经典物理学里光的电磁理论在解释光电效应实验时遇到了根本性的困难．生光电效应，A、C错误；入射光越强，光电流越强，B正确;按照波动说，入射光较弱时，只要照射足够长时间，就能发生光电效应，D错误．当堂检测1．A 解析:根据光电效应的规律知，光电子的最大初动能只取决于入射光的频率，故A选项正确．2．D 解析：此题应从光电效应规律与经典波动理论的矛盾着手去解答．按照经典的光的波动理论,光的能量随光的强度的增大而增大，与光的频率无关,金属中的电子必须吸收足够的能量后，才能从中逸出，电子有一个能量积蓄的时间,光的强度越大，单位时间内辐射到金属表面的光子数目越多,被电子吸收的光子数目自然也多,这样产生的光电子数目也多．但是，光电子不一定全部形成光电流，故应选D．3．C 解析：光电流大小与光的强度成正比，与入射光的频率无关，I A＜I B，只能证明单位时间里照射到金属板的光子数N A＜N B，但不能确定光的波长大小和光的频率的大小．4．A 解析：因λa＞λb＞λc，而λ＝错误!,可知νa＜νb＜νc．因为b光束照射时恰好发生光电效应，所以c光束照射该金属时能够发生光电效应,而a光束照射时不能发生光电效应，故A正确，B错误．c 光频率最大,故c光照射时,释放的光电子的最大初动能最大，D错误．而释放出的光电子数目多少与光强有关，所以此题不能确定，C 错误．5．答案：（1)减小（2）无解析：依据光电效应规律和静电知识来判断．(1）锌板在弧光灯照射下发生光电效应现象,有光电子飞出，锌板带正电．将一带负电的金属小球与锌板接触，将锌板上的正电荷中和一部分，锌板正电荷减少,则静电计指针偏角将变小．（2)要发生光电效应现象，照射光的频率必须大于这种金属的极限频率，而与照射的强度无关．用黄光照射，静电计指针已经无偏转，即不能发生光电效应现象了，当改用强度更大的红外线照射时，因为红外线的频率比黄光低,所以用红外线照射更不能发生光电效应，静电计指针无偏转．。

第二节 光 子能量量子假说→光子说→光电效应方程→对光电效应的解释1．1900年，德国物理学家普朗克在研究电磁波的辐射问题时，第一次提出能量量子假说，以为物体热辐射所发出的电磁波的能量是不持续的，只能是hν的整数倍，h ν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持续的，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以为，光的能量不是持续的，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W 0表示．按照能量守恒定律，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＝＋W 0.5．按照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必需大于或至少等于逸出功W ，即ν＝Wh就是光电效应的极限频率．基础达标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持续的，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，光壮大，每份光子的能量必然大C．光子的能量由光频率决定，其能量与它的频率成正比D．光子能够被电场加速解析：依照爱因斯坦的光子说，在空间传播的光不是持续的，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．如有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·cλ0B．Nh·cλ0C．N·nλ0 D．2Nhλ0解析：一个光电子的能量ε＝hν＝h cλ，则N个光子的总能量ε总＝Nhcλ.选项B正确．4．(多选)某金属的逸出功为 eV，这意味着(BC)A．这种金属内部的电子克服原子核引力做 eV的功即可离开表面B．这种金属表层的电子克服原子核引力做 eV的功即可离开表面C．要使这种金属有电子逸出，入射光子的能量必需大于 eVD．这种金属受到光照时如有电子逸出，则电子离开金属表面时的动能至少等于 eV 解析：逸出功指原子的最外层电子离开原子核克服引力做的功，选B、C.5. 当具有 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 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． eV B． eVC． eV D． eV解析：由光电效应方程E k＝hν－W0，得W＝hν－E k＝－＝ eV，则入射光的最低能量为hνmin＝W0＝ eV，故正确选项为B.6．用同一束单色光，在同一条件下，前后照射锌片和银片，都能产生光电效应．在这两个进程中，对下列四个量，必然相同的是A，可能相同的是C，必然不相同的是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，因此光子能量相同，逸出功等于电子离开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E km＝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前途径不同，途中损失动能不同，因此离开金属时的初动能散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．能力提升7．某光电管的阴极是用金属制成的，它的逸出功为 eV ，用波长为×m 的紫外线照射阴极，已知真空中光速为×m/s ，元电荷为× C ，普朗克常量为× 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别离是(B )解析：按照hν极＝W ，得ν极＝Wh . 代入数据得ν极＝Hz ＝×Hz.又由光电效应方程E km ＝hν－W 0得：E km ＝×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E k 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 ．单位时刻内逸出的光电子数D ．普朗克常量解析：按照爱因斯坦光电效应方程E k ＝hν－W 0，任何一种金属的逸出功W 0必然，说明E k 随ν的转变而转变，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，A 项正确．直线与横轴的截距OA 表示E k ＝0时的频率ν0，即为金属的极限频率，B 项正确．9. 用绿光照射一光电管，产生了光电效应，欲使光电子从阴极逸出时的最大初动能增加，下列做法可取的是(D )A．改用红光照射B．增大绿光的强度C．增大光电管上的加速电压D．改用紫光照射解析：由爱因斯坦光电效应方程hν＝W0＋，在逸出功一按时，只有增大光的频率，才能增加最大初动能，与光的强度无关，D对．10．已知金属铯的极限波长为μm，用μm的光照射铯金属表面发射光电子的最大初动能为多少焦耳？铯金属的逸出功为多少焦耳？解析：铯的逸出功为W0＝hν0＝hcλ0，将c＝3× m/s，h＝× J·s，λ0＝× m代入上式可得W0＝3×J.按照光电效应方程：E k＝hν－W0＝h cλ－W0＝××J－3× J＝×J.答案：×J 3× J。