光的粒子性

61（1）、光的粒子性光的波粒二象性
[学习要求]了解光电效应现象，理解光子说和爱因斯坦光电效应方程，了解物质波的概念，知道光的波粒二象性。

[学习内容]
一、光电效应
在光（包括不可见光）的照射下，从物体表面发射的电子（光电子）的现象，
利用光电效应可制成光电管。

例1、如图所示，当用一束紫外线照射在带电的验电器上的锌板上时，将发
生的现象是：------------------------（）
A、验电器金箔带负电
B、有电子从锌板上飞出
C、有正离子从锌板上飞出
D、锌板吸收空气中的正离子
二、光电效应的实验规律
1、任何一种金属都有一个，入射光频率必须大于这个频率，才能产生光电效应。

2、光电子的最大初动能与入射光强度无关，只随入射光的，增大而增大。

3、入射光照射到金属板上时，光电子的发射几乎的是瞬时一般不超过10-9s。

4、当入射光的频率大于极限频率时，光电流的强度与成正比。

例2、用黄光照射一光电管时，恰能产生光电效应，欲使光电子的最大初动能增加，可采用的办法是：----------------------（）
A、增大黄光的强度
B、增长照射时间
C、增大光电管两端的加速电压
D、改用紫光照射
三、光子说
1、光是一份一份地不连续传播的，每一份叫做一个光子，光子能量跟它的频率成正比，即E= （普朗克常量h=6.63×10-34J·S)。

光子说是提出的。

例3、在X射线管中，由阴极发射的电子被加速后打到阳极，会产生包括X光在内的各种能量的光子，其中光子能量的最大值等于电子的动能，已知阳极与阴极之间的电势差U、普朗克常数h、电子电量e和光速c，则可知该X射线管发出的X光的（）
A、最短波长为c/eUh
B、最长波长为hc/eU
C、最小频率为eU/h
D、最大频率为eU/h
想一想：已知单色光光源的功率为20W，单色光波长为4880，该光源每秒钟约发射
光子数。

2、光电效应方程：
例4、某金属在一束黄光的照射下，正好有电子逸出（即当入射光的频率小于黄光的频率时，该金属不发生光电效应），在下述情况下，逸出电子的多少和电子的最大初动能会发生什么变化？
①增大光的强度不改变光的频率。

②用一束强度更大的红光代替黄光。

③用强度相同的紫光代替黄光。

思考：1、一细束平行光经玻璃三棱镜折射后分解为互相分离的三束光，分另照射到相同
的金属板a、b、c上如图，已知金属板b的光电子放出，则可知
A、板a一定不放出光电子
B、板a一定放出光电子
C、板c一定不放出光电子
D、板c一定放出光电子
2、如图所示用一束光照射光电管，电流表G有一定读数，下
面的哪项措施可以保证使G的示数增加（设光电流为饱和状
态）（）
A．增大入射光的频率B．增大入射光的强度
C．滑片P向右移动D．滑片P向左移动
四、光的波粒二象性
1、光既有波动性又有粒子性，即光的波粒二象性，这是微观世界具有的特殊规律。

2、大量光子运动的规律表现出光的波动性，单个光子运动的规律表现为光的粒子性。

3、光的波长越长，越明显，越容易看到光的干涉和衍射现象，光的频率越高，越明显，穿透本领越强。

五、物质波
物理学把物质分为两大类：一类是；另一类是。

任何一个运动着的物体，小到电子、质子，大到行星、太阳，都有一种波与它对应，波长是λ= 。

人们把这种波叫做。

例5、已知某种紫光的波长是440nm，要使电子的德布罗意波长为这种紫光波长的万分之一，电子的速度应为多大？要把电子从静止加速到这样的速度，加速电压是多少？
练一练：
1、发光功率为P的点光源放在折射率为n的介质中，点光源向各个方向均匀发出波长为λ的单色光．在距点光源为l远处，垂直光的传播方向有一孔屏，小孔的面积为S，求t s 内通过小孔的光子数．（设真空中光速为c，普朗克恒量为h）
2、肉眼可以觉察E=10-18J的光能，视觉可以暂留t=0.1s。

已知太阳到达地球的光流强度在垂直于光的传播方向上是P=1.4×10-3W/m2，太阳离地球的距离是L=1.5×1011m，试估算我们肉眼难以看到的与太阳类似的恒星离地球约多远？（取一位有效数字）
61（2）、光的粒子性光的波粒二象性
1、三种不同的入射光A、B、C分别射在三种不同的金属a、b、c的表面，均恰好可使金属中逸出光电子，若三种入射光的波长λA＞λB＞λC，则-----------------（）
A、用入射光A照射金属b或c，金属b、c均可发生光电效应
B、用入射光A与B同时照射金属c，金属c可发生光电效应
C、用入射光C照射金属a或b，金属a、b均可发生光电效应
D、用入射光B或C照射金属a，均可使金属a发生光电效应
2、用光照射某种金属，有光电子从金属表面逸出，如果光的频率不变，而减弱光的强度，则---------------------------------------------------------------（）
A、逸出光电子数减少，而光电子的最大初动能不变
B、逸出光电子数减少，同时光电子的最大初动能减小
C、逸出光电子数不变，而光电子的最大初动能减小
D、光的强度减弱到某一数值时，就没有光电子逸出
3、如图所示，电路中所有元件完好，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、电源的正负极接反
4、在爱因斯坦看来，下列说法正确的是------------------------（）
A、光源发射的光是一份一份间断发射的，每一份能量与光源的功率有关
B、光源发光的频率一定，光源的功率越大，单位时间发射的光电子数目越多
C、每一份能量为光子，光子的运动速度为光速，传播路径为直线
D、光流强度只取决于单位时间内通过单位面积的光子数
5、在光电效应现象中，说法正确的是--------------------------（）
A、当照射光的频率低于金属的极限频率时，金属中的电子不吸收光子
B、金属内层电子成为光电子的逸出功较大
C、吸收光子的电子都能成为光电子
D、金属表面上的电子吸收光子后也不一定成为光电子
6、在验证光的波粒二象性的实验中，下列说法正确的是-----------（）
A、使光子一个一个地通过狭缝，如果时间足够长，底片上将会显示衍射图样
B、单个光子通过狭缝后，底片上会出现完整的衍射图样
C、光子通过狭缝的运动路线是直线
D、光的波动性是大量光子运动的规律
7、某种激光器发射波长为λ的激光，发射功率为P，C表示光速，h表示普朗克恒量，则该激光器每秒钟发射的光子数为------------------------（）
A、B、C、D、λPhC
8、在演示光电效应的实验中, 原来不带电的一块锌板与灵敏
验电器相连.用弧光灯照射锌板时,验电器的指针就张开一个角
度,如图所示.这时( )
A.锌板带正电,指针带负电;
B.锌板带正电,指针带正电;
C.锌板带负电,指针带正电;
D.锌板带负电,指针带负电.
9、以下现象或实验能说明光具有波动性的是( )
A.阳光下玻璃中的气泡看起来特别明亮
B.阳光下肥皂泡产生彩色条纹
C.光电效应
D.泊松亮斑
10、A、B为两束平行的单色光，当它们从空气中通过界面ＯＯ′射入水中时分别发生如图所示的折射现象，已知α＜β，则( )
A.单色光A 的光子能量较大
B.在水中单色光A 波长较短
C.在水中单色光B 波长较短
D.在水中传播速度单色光B 较大
11、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，题后括号中所列的三个物理量中，一定相同的是，一定不同的是
( ①照射光光子的能量②光电子的逸出功③光电子的最大初速度)
12、红处线穿透云雾的能力强是由于它的波长，所以它的现象较显著，γ射线可以穿透金属，是因为它的频率，它的光子能量，穿透能力强。

13、黄光频率约为 5.0×1014Hz,功率为40W的发射黄光的灯每秒钟发射的光子数目为,在以灯为中心,半径为10m的球面上1min通过1cm2面积的光子数目为(普朗克恒量h=6.63×10-34J·s,结果取两位有效数字）
14、在伦琴射线管两极间加6.63×104V的电压，设从阴极发出的电子初速度为零，加速到达阳极时具有的动能10%变为伦琴射线的光子能量，普朗克恒量为6.63×10-34J·S，电子电量为1.6×10-19Ｃ，计算伦琴射线的波长。