2017粤教版高中物理选修2223《光子 康普顿效应及其解释》一课三练

一、单项选择题1．在康普顿效应实验中，X 射线光子的动量为hνc.一个静止的C 原子吸收了一个X 射线光子后将( )A ．仍然静止B ．沿着光子原来运动的方向运动C ．沿光子运动的相反方向运动D ．可能向任何方向运动解析：选B.由动量守恒定律知，吸收了X 射线光子的原子与光子原来运动方向相同．故正确选项为B.2．在下列各组所说的两个现象中，都表现出光具有粒子性的是( )A ．光的折射现象、偏振现象B ．光的反射现象、干涉现象C ．光的衍射现象、色散现象D ．光电效应现象、康普顿效应解析：选D.光的干涉、衍射、偏振都是光波动性的表现，光电效应现象和康普顿效应都是光粒子性的表现，D 正确．3．物理学家做了一个有趣的双缝干涉实验：在光屏处放上照相用的底片，若减弱光的强度，使光子只能一个一个地通过狭缝．实验结果表明，如果曝光时间不太长，底片上只能出现一些不规则的亮点；如果曝光时间足够长，底片上就会出现规则的干涉条纹．对这个实验结果有下列认识，其中正确的是( )A ．曝光时间不太长时，底片上只能出现一些不规则的亮点，表现出光的波动性B ．单个光子通过双缝后的落点可以预测C ．只有大量光子的行为才能表现出光的粒子性D ．干涉条纹中明亮的部分是光子到达机会较多的地方解析：选D.曝光时间不太长时，底片上只能出现一些不规则的亮点，表现出光的粒子性，选项A 错误．单个光子通过双缝后的落点不可以预测，在某一位置出现的概率受波动规律支配，选项B 错误．大量光子的行为才能表现出光的波动性，干涉条纹中明亮的部分是光子到达机会较多的地方，故选项C 错误，D 正确．4．下列说法正确的是( )A ．光的干涉和衍射说明光具有粒子性B ．光的频率越大，波长越大C ．光的波长越大，光子的能量越大D ．光在真空中的传播速度为3.0×108 m/s解析：选D.干涉和衍射是波特有的现象，故A 错；波长的大小是由频率、波速决定的，B 错；光子的能量由频率决定，所以C 错；光在真空中的传播速度为3.0×108 m/s ，因此D 正确．5．科学研究证明，光子有能量也有动量，当光子和电子碰撞时，光子的一些能量转移给电子，假设光子与电子碰撞前的波长为λ，碰撞后的波长为λ′，则碰撞过程中( )A ．能量守恒，动量守恒，且λ＝λ′B ．能量不守恒，动量不守恒，且λ＝λ′C ．能量守恒，动量守恒，且λ＜λ′D ．能量守恒，动量守恒，且λ＞λ′解析：选C.能量守恒和动量守恒是自然界的普遍规律，适用于宏观世界，也适用于微观世界．光子与电子的碰撞过程也满足能量守恒，动量守恒，光子与电子相碰撞，把能量转移给电子导致能量减小，从而引起波长增大．6．粒子源产生某种粒子，在其正前方安装只有两条狭缝的挡板，粒子穿过狭缝打在前方的荧光屏上使荧光屏发光．那么在荧光屏上将看到( )A ．只有两条亮纹B．有多条明暗相间的条纹C．没有亮纹D．只有一条亮纹解析：选B.由于粒子源产生的粒子是微观粒子，它的运动受波动规律支配，对大量粒子运动到达屏上某点的概率，可以用波的特征进行描述，即产生双缝干涉，在屏上将看到干涉条纹．故正确答案为B.二、双项选择题7．下列有关光的本性的说法，正确的是()A．经典物理学中的粒子在任意时刻有确定位置和速度以及时空中的确定轨道B．在光的双缝干涉实验中，如果光通过双缝时显出波动性，那么光只通过一个缝时就显出粒子性C．光学中某些现象表明光具有波动性，而某些现象又表明光具有粒子性，说明光有时是波，有时是粒子D．经典物理的粒子模型和波动模型在微观世界变成了波粒二象性模型解析：选AD.经典物理学中的粒子在任意时刻有确定位置和速度以及时空中的确定轨道，所以A正确；但经典的粒子模型和波动模型在微观世界变成了波粒二象性模型，选项D正确；光具有波粒二象性，某些现象表明光具有波动性，而某些现象又表明光具有粒子性，一般说大量光子容易表现出波动性，个别光子容易表现出粒子性，但不能说光有时是波，有时是粒子，选项B、C错误．故正确答案为A、D.8．关于光的波动性和粒子性，以下说法正确的是()A．爱因斯坦的光子说否定了光的电磁说B．光电效应现象说明了光的粒子性C．光波不同于机械波，它是一种概率波D．光的波动性和粒子性是相互矛盾的，无法统一解析：选BC.光的电磁说是光的本质，而光子说是光在某些情况中的表现，不矛盾；光波是概率波，与机械波不同．故应选B、C.9．下列叙述的情况正确的有()A．光的粒子性说明每个光子就像一个极小的球体一样B．光是波，与橡皮绳子上的波类似C．光是一种粒子，它和物质作用是“一份一份”进行的D．光子在空间各点出现的可能性大小(概率)，可以用波动的规律来描述解析：选CD.光的粒子性说明光是一种粒子，但到达空间某位置的概率遵守波动规律，与宏观概念的粒子和波有着本质的不同，所以选项A、B错误，D正确．根据光电效应可知，光是一种粒子，光子与电子的作用是一对一的关系，所以选项C正确．☆10.用很弱的光做双缝干涉实验，把入射光减弱到可以认为光源和感光胶片之间不可能同时有两个光子，比较不同曝光时间摄得的照片，发现曝光时间不长的情况下，照片上是一些散乱的无规则分布的亮点，若曝光时间较长，照片上亮点分布区域呈现不均匀迹象，若曝光时间很长，照片上获得清晰的双缝干涉条纹，这个实验说明了()A．光具有粒子性B．光具有波动性C．光既具有粒子性，又具有波动性D．光的波动性不是光子之间的相互作用引起的解析：选CD.少量光子通过双缝后照片上呈现不规则分布亮点显示了光的粒子性，大量光子通过双缝后照片上获得了双缝干涉条纹，说明光具有波动性；光子先后依次通过双缝，说明光的波动性不是光子之间的相互作用引起的．故C、D正确．三、非选择题11．康普顿效应证实了光子不仅具有能量，也有动量，如图给出了光子与静止电子碰撞后，电子的运动方向，则碰后光子可能沿方向________运动，并且波长________(选填“不变”、“变短”或“变长”)．解析：根据动量守恒定律知，光子与静止电子碰撞前后动量守恒，相碰后合动量应沿2方向，所以碰后光子可能沿1方向运动，由于动量变小，故波长应变长．答案：1 变长12．照相底片上的感光物质中的AgBr 分子在光照射下能分解，经冲洗后就被记录下来(这种现象称为“光化效应”，与光电效应类似，只有入射光光子的能量大于某一数值，才能发生)．已知分解一个AgBr 分子所需的最小能量约为1.0×10－19 J ，试探究分析这种照相底片感光的截止波长(即它能记录的光的最大波长值)．解析：E ＝hν而c ＝νλ故λ＝hc E ＝6.63×10－34×3×1081.0×10－19 m ＝2.0×10－6 m. 答案：2.0×10－6 m1．(双选)关于裂变反应，下列说法中正确的是( )A ．用中子轰击铀核发生裂变，其一定分裂为质量差不多的两部分B ．铀核裂变为中等质量的原子核一定释放能量C ．铀核发生裂变时可能分裂成二、三或四部分D ．所有重核元素用中子轰击均能发生裂变反应解析：选BC.用中子轰击235 92U 和239 94Pu(钚)等少数几种重核元素才能发生裂变反应，发生裂变的原子核可能分裂为二部分、三部分或四部分，但产生两部分的概率很大，由此知B 、C 正确．2．(单选)对于核反应方程 21H ＋31H →42He ＋X ，用c 表示光速，下列说法正确的是( )A ．X 是质子，核反应放出的能量等于质子质量乘以c 2B ．X 是中子，核反应放出的能量等于中子质量乘以c 2C ．X 是质子，核反应放出的能量等于氘核与氚核的质量和减去氦核与质子的质量和，再乘以c 2D ．X 是中子，核反应放出的能量等于氘核与氚核的质量和减去氦核与中子的质量和，再乘以c 2解析：选D.由质量数守恒及电荷数守恒定律可得X 为10n(中子)，再据质能方程可得核反应放出的能量为反应前后质量亏损与c 2的乘积，故D 正确．3．(单选)氘与氚发生聚变反应的方程式是21H ＋31H →42He ＋10n ＋17.6 MeV ，若有2 g 氘和3 g 氚全部发生聚变，N A 为阿伏加德罗常数，则释放的能量是( )A ．N A ×17.6 MeVB ．5N A ×17.6 MeVC ．2N A ×17.6 MeVD ．3N A ×17.6 MeV解析：选A.由核反应方程可知1个氘核和1个氚核聚变成氦核时放出17.6 MeV 能量和1个中子，则1 mol 的氘和1 mol 氚全部聚变成1 mol 氦核时释放的能量为ΔE ＝N A ×17.6 MeV .4．(单选)下列关于聚变的说法中，不．正确的是( ) A ．要使聚变产生，必须克服库仑引力做功B ．轻核聚变需要几百万摄氏度的高温，因此聚变又叫做热核反应C ．原子弹爆炸能产生几百万摄氏度的高温，所以氢弹利用原子弹引发热核反应D ．太阳和许多恒星内部都在激烈地进行着热核反应解析：选A.轻核聚变时，要使轻核之间距离达到10－15 m ，所以必须克服库仑斥力做功，A错误；原子核必须有足够的动能，才能使它们接近到核力能发生作用的范围，实验证实，原子核必须处在几百万摄氏度下才有这样的能量，这样高的温度通常利用原子弹爆炸获得，故B、C正确；在太阳内部或其他恒星内部都存在着热核反应，D正确．5．用中子轰击铀核(23592U)，其中的一个可能反应是分裂成钡(14156Ba)和氪(9236Kr)两部分，放出3个中子．各个核和中子的质量如下：m U＝390.313 9×10－27 kg，m n＝1.674 9×10－27 kg；m Ba＝234.001 6×10－27 kg，m Kr＝152.604 7×10－27 kg.试写出核反应方程，求出反应中释放的核能．解析：根据反应前后核的质量数守恒、核电荷数守恒，就可以写出核反应方程．根据核反应前后的质量亏损，用爱因斯坦的质能方程就可求出释放的核能．此铀核裂变方程为1n＋23592U→14156Ba＋9236Kr＋310n则核反应前后的质量亏损为Δm＝m U＋m n－m Ba－m Kr－3m n＝0.357 8×10－27 kg.由爱因斯坦的质能方程可得释放的核能为ΔE＝Δmc2＝0.357 8×10－27×(2.997 9×108)2 J＝3.215 7×10－11 J.答案：10n＋23592U→14156Ba＋9236Kr＋310n 3.215 7×10－11 J1．(双选)关于裂变反应，下列说法中正确的是()A．用中子轰击铀核发生裂变，其一定分裂为质量差不多的两部分B．铀核裂变为中等质量的原子核一定释放能量C．铀核发生裂变时可能分裂成二、三或四部分D．所有重核元素用中子轰击均能发生裂变反应解析：选BC.用中子轰击235 92U和239 94Pu(钚)等少数几种重核元素才能发生裂变反应，发生裂变的原子核可能分裂为二部分、三部分或四部分，但产生两部分的概率很大，由此知B、C 正确．2．(单选)对于核反应方程21H＋31H→42He＋X，用c表示光速，下列说法正确的是() A．X是质子，核反应放出的能量等于质子质量乘以c2B．X是中子，核反应放出的能量等于中子质量乘以c2C．X是质子，核反应放出的能量等于氘核与氚核的质量和减去氦核与质子的质量和，再乘以c2D．X是中子，核反应放出的能量等于氘核与氚核的质量和减去氦核与中子的质量和，再乘以c2解析：选D.由质量数守恒及电荷数守恒定律可得X为10n(中子)，再据质能方程可得核反应放出的能量为反应前后质量亏损与c2的乘积，故D正确．3．(单选)氘与氚发生聚变反应的方程式是21H＋31H→42He＋10n＋17.6 MeV，若有2 g氘和3 g氚全部发生聚变，N A为阿伏加德罗常数，则释放的能量是()A．N A×17.6 MeV B．5N A×17.6 MeVC．2N A×17.6 MeV D．3N A×17.6 MeV解析：选A.由核反应方程可知1个氘核和1个氚核聚变成氦核时放出17.6 MeV能量和1个中子，则1 mol的氘和1 mol 氚全部聚变成1 mol氦核时释放的能量为ΔE＝N A×17.6 MeV.4．(单选)下列关于聚变的说法中，不．正确的是()A．要使聚变产生，必须克服库仑引力做功B．轻核聚变需要几百万摄氏度的高温，因此聚变又叫做热核反应C．原子弹爆炸能产生几百万摄氏度的高温，所以氢弹利用原子弹引发热核反应D．太阳和许多恒星内部都在激烈地进行着热核反应解析：选A.轻核聚变时，要使轻核之间距离达到10－15 m，所以必须克服库仑斥力做功，A错误；原子核必须有足够的动能，才能使它们接近到核力能发生作用的范围，实验证实，原子核必须处在几百万摄氏度下才有这样的能量，这样高的温度通常利用原子弹爆炸获得，故B、C正确；在太阳内部或其他恒星内部都存在着热核反应，D正确．5．用中子轰击铀核(23592U)，其中的一个可能反应是分裂成钡(14156Ba)和氪(9236Kr)两部分，放出3个中子．各个核和中子的质量如下：m U＝390.313 9×10－27 kg，m n＝1.674 9×10－27 kg；m Ba＝234.001 6×10－27 kg，m Kr＝152.604 7×10－27 kg.试写出核反应方程，求出反应中释放的核能．解析：根据反应前后核的质量数守恒、核电荷数守恒，就可以写出核反应方程．根据核反应前后的质量亏损，用爱因斯坦的质能方程就可求出释放的核能．此铀核裂变方程为1n＋23592U→14156Ba＋9236Kr＋310n则核反应前后的质量亏损为Δm＝m U＋m n－m Ba－m Kr－3m n＝0.357 8×10－27 kg.由爱因斯坦的质能方程可得释放的核能为ΔE＝Δmc2＝0.357 8×10－27×(2.997 9×108)2 J＝3.215 7×10－11 J.答案：10n＋23592U→14156Ba＋9236Kr＋310n 3.215 7×10－11 J。

第三节 康普顿效应及其解释
课前预习
情景导入
1922年，美国物理学家康普顿在研究石墨中的电子对X 射线的散射时发现，有些散射波的波长比入射波的波长略大，他认为这是光子和电子碰撞时，光子的一些能量转移给了电子（图2-3-1）.康普顿假设光子和电子、质子这样的实物粒子一样，不仅具有能量，也具有动量，碰撞过程中能量守恒，动量也守恒.按照这个思想列出方程后求出了散射前后的波长差，结果跟实验数据完全相符，这样就证实了他的假设.这个现象叫做康普顿效应
.
图2-3-1
问题：你能根据所学知识进行解释吗？
简答：光子与电子发生碰撞遵循动量守恒定律和能量守恒定律，碰撞后，电子获得了动能，而光子的能量减少，故光子的频率也变小.
知识预览
⎪⎪⎪⎪⎪⎩
⎪⎪⎪⎪⎪⎨⎧⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧==动量守恒和能量守恒光子与粒子的碰撞遵循光子动量光子能量光子说顿效应由磁理论无法解释康普解释提出由美国物理学家康普顿变长散射出去的射线的波长射线照射物体时当现象应效顿普康λh P hv E X .,:。

1．(双选)能说明光具有波粒二象性的实验是( )A ．光的干涉和衍射B ．光的干涉和光电效应C ．光的衍射和康普顿效应D ．光电效应和康普顿效应解析：选BC.光的干涉和光的衍射说明光具有波动性，能说明光具有波粒二象性的是B 、C.2．(双选)下列说法正确的是( )A ．有的光是波，有的光是粒子B ．光子与电子是同样的一种粒子C ．光的波长越长，其波动性越显著；波长越短，其粒子性越显著D ．光的干涉、衍射现象说明光具有波动性，光电效应说明光具有粒子性解析：选CD.一切光都具有波粒二象性，光的有些行为(如干涉、衍射)表现出波动性，光的有些行为(如光电效应)表现出粒子性，所以，不能说有的光是波，有的光是粒子，A 错误；虽然光子和电子都是微观粒子，都具有波粒二象性，但电子是实物粒子，有静止质量，光子不是实物粒子，没有静止质量，电子是以实物形式存在的物质，光子是以场形式存在的物质，所以不能说光子和电子是同样的一种粒子，B 错误；波长长，容易发生干涉、衍射，波动性强，反之，波长短，光子能量大，粒子性强，C 正确；干涉、衍射是波特有的现象，光电效应说明光具有粒子性，D 正确．3．(单选)频率为ν的光子，具有的动量为，将这个光子打在处于静止状态的电子上，h νc 光子将偏离原来的运动方向，这种现象称为光的散射．散射后的光子( )A ．虽改变原来的运动方向，但频率保持不变B ．光子将从电子处获得能量，因而频率将增大C ．散射后光子的能量减小，因而光子的速度减小D ．由于受到电子碰撞，散射后的光子频率低于入射光的频率解析：选D.由动量公式p ＝，在康普顿效应中，当入射光子与电子碰撞时，要把一部h λ分动量转移给电子，因而光子动量变小，波长变长，频率变小．而光的传播速度大小不变．4．(双选)在单缝衍射实验中，中央亮纹的光强占从单缝射入的整个光强的95%以上．假设现在只让一个光子通过单缝，那么该光子( )A ．一定落在中央亮纹处B ．一定落在亮纹处C ．可能落在暗纹处D ．落在中央亮纹处的可能性最大解析：选CD.根据光是概率波的概念，可知一个光子通过单缝落在何处是不可确定的，但光子落在中央亮纹处的概率最大，可达95%以上．当然也可能落在其他亮纹处，还可能落在暗纹处，只不过落在暗纹处的概率很小而已，故只有C 、D 正确．5．A 、B 两种光子的能量之比为2∶1，它们都能使某种金属发生光电效应，且所产生的光电子最大初动能分别为E A 、E B .求A 、B 两种光子的动量之比和该金属的逸出功．解析：光子能量ε＝hν，动量p ＝，且ν＝h λc λ得p ＝，则p A ∶p B ＝2∶1εc A 照射时，光电子的最大初动能E A ＝εA －W 0.同理，E B ＝εB －W 0解得W 0＝E A －2E B .答案：2∶1　E A －2E B。

2.3 康普顿效应及其解释 学案【学习目标】（1）了解什么是康普顿效应。

（2）知道光子是具有动量的，并了解光子动量的表达式。

（3）了解康普顿效应用光的电磁理论解释遇到的困难，了解康普顿是如何解释康普顿效应的。

【学习重点】康普顿效应及其解释【知识要点】康普顿效应（1）光的散射：光在介质中与物质微粒相互作用，因而传播方向发生改变，这种现象叫做光的散射。

（2）康普顿效应1923年康普顿在做 X 射线通过物质散射的实验时，发现散射线中除有与入射线波长相同的射线外，还有比入射线波长更长的射线，其波长的改变量与散射角有关，而与入射线波长和散射物质都无关。

（3）康普顿散射的实验装置与规律：按经典电磁理论：如果入射X 光是某种波长的电磁波，散射光的波长是不会改变的！散射中出现0λλ≠的现象，称为康普顿散射。

康普顿散射曲线的特点：① 除原波长0λ外出现了移向长波方向的新的散射波长λ② 新波长λ随散射角的增大而增大。

波长的偏移为0λλλ-=∆波长的偏移只与散射角ϕ有关，而与散射物质种类及入射的X 射线的波长0λ无关，)cos 1(0ϕλλλλ-=-=∆cc λ = 0.0241Å=2.41×10-3nm （实验值） 称为电子的Compton 波长只有当入射波长0λ与c λ可比拟时，康普顿效应才显著，因此要用X 射线才能观察到康普顿散射，用可见光观察不到康普顿散射。

（4）经典电磁理论在解释康普顿效应时遇到的困难①根据经典电磁波理论，当电磁波通过物质时，物质中带电粒子将作受迫振动，其频率等于入射光频率，所以它所发射的散射光频率应等于入射光频率。

②无法解释波长改变和散射角的关系。

（5）光子理论对康普顿效应的解释①若光子和外层电子相碰撞，光子有一部分能量传给电子，散射光子的能量减少，于是散射光的波长大于入射光的波长。

②若光子和束缚很紧的内层电子相碰撞，光子将与整个原子交换能量，由于光子质量远小于原子质量，根据碰撞理论， 碰撞前后光子能量几乎不变，波长不变。

2.2 光子、2.3 康普顿效应及其解释 学案（粤教版选修3-5）1．能量子(1)定义：普朗克认为，带电微粒辐射或者吸收能量时，只能辐射或吸收某个最小能量值的________．即：能量的辐射或者吸收只能是____________．这个不可再分的最小能量值叫做________．(2)能量子大小为hν，其中ν是谐振子的振动频率，h 称为________常量．h ＝________________J·s.(3)能量的量子化在微观世界中微观粒子的能量是________的，或者说微观粒子的能量是______的．这种现象叫能量的量子化．2．光的能量是不连续的，而是____________的，每一份叫做一个光子，一个光子的能量为________．这就是爱因斯坦的光子说．3．要使物体内部的电子脱离离子的束缚而逸出表面，必须要对内部电子做一定的功，这个功称为________．在光电效应中，金属中的电子吸收一个光子获得的能量是hν，这些能量的一部分用来克服金属的________，剩下的表现为逸出的光电子的____________，公式表示为____________________．4．康普顿效应(1)用X 射线照射物体时，散射出来的X 射线的波长会________，这种现象称为康普顿效应．(2)光电效应表明光子具有________，康普顿效应表明光子还具有________，两种效应深入地揭示了光的________性的一面．(3)光子的动量p ＝__________.在康普顿效应中，由于入射光子与物体中电子的碰撞，光子的动量______，因此波长______．【概念规律练】 知识点一 能量子1．已知某种单色光的波长为λ，在真空中光速为c ，普朗克常量为h ，则电磁波辐射的能量子ε的值为( )A ．h c λB.h λC.c hλD ．以上均不正确2．神光“Ⅱ”装置是我国规模最大，国际上为数不多的高功率固体激光系统，利用它可获得能量为2 400 J 、波长λ为0.35 μm 的紫外激光，已知普朗克常量h ＝6.63×10－34J·s ，则该紫外激光所含光子数为( )A ．2.1×1021个B ．4.2×1021个C ．2.1×1015个D ．4.2×1015个 知识点二 爱因斯坦光电效应方程3(普朗克常量h ＝6.6×10－34 J·s ，光速c ＝3.0×108 m/s)( )A ．2种B ．3种C ．4种D ．5种4．某种单色光的频率为ν，用它照射某种金属时，在逸出的光电子中动能最大值为Ek ，则这种金属的逸出功和极限频率分别是( )A ．hν－E k ，ν－kE h B ．E k －hν，ν＋kE h C ．hν＋E k ，ν－kE h．E k ＋hν，ν＋kE h 知识点三 光子说对光电效应的解释5．(双选)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，入射光越强，光子的能量就越大，光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低频率也不同6．(双选)已知能使某金属产生光电效应的极限频率为ν0，则( ) A ．当用频率为2ν0的单色光照射该金属时，一定能产生光电子B ．当用频率为2ν0的单色光照射该金属时，所产生的光电子的最大初动能为hν0C ．当入射光的频率ν大于ν0时，若ν增大，则逸出功增大D ．当入射光的频率ν大于ν0时，若ν增大一倍，则光电子的最大初动能也增大一倍 【方法技巧练】一、利用光电效应进行有关计算7．已知金属铯的逸出功为1.9 eV ，在光电效应实验中，要使铯表面发出光电子的最大初动能为1.0 eV ，入射光的波长应为____________ m.二、康普顿效应的分析8．白天的天空各处都是亮的，是大气分子对太阳光散射的结果．美国物理学家康普顿由于在这方面的研究而荣获了1927年的诺贝尔物理学奖．假设一个运动的光子和一个静止的自由电子碰撞以后，电子向某一个方向运动，光子沿另一方向散射出去，则这个散射光子跟原来的光子相比( )A ．频率变大B ．速度变小C ．光子能量变大D ．波长变长9．康普顿效应证实了光子不仅具有能量，也具有动量．图1给出了光子与静止电子碰撞后，电子的运动方向，则碰后光子可能沿方向________运动，并且波长________(填“不变”、“变短”或“变长”)图1参考答案课前预习练1．(1)整数倍 一份一份的 能量子 (2)普朗克6．63×10－34 (3)量子化 分立 2．一份一份 ε＝hν3．逸出功 逸出功 最大初动能 hν＝12mv 2max ＋W4．(1)变长 (2)能量 动量 粒子 (3)hλ 变小 变大课堂探究练1．A [由光速、波长的关系可得出光的频率ν＝c λ，从而ε＝hν＝h cλ，故A 正确．]2．B3．A [要发生光电效应，入射光的能量要大于金属的逸出功，由题中数据可算出波长为400 nm 的光子能量为E ＝hν＝h cλ＝4.95×10－19 J ，大于铯和钙的逸出功．A 正确．]点评 发生光电效应的条件是入射光子能量ε>W 或者入射光频率ν大于极限频率ν0，所以本题既可以从能量角度(光子能量)分析，也可以从金属的极限频率角度分析．4．A5．BD [同一个电子是不可实现双光子吸收的，因同一个电子接收两个光子的时间间隔相当长，大约几千秒左右，而金属内电子的碰撞又是极其频繁的，两次碰撞的时间间隔只有10－15 s 左右．所以一个电子接收一个光子后如不能立即逃逸出金属表面，它来不及吸收第二个光子，原来吸收的能量就早已消耗殆尽了，可见电子吸收光子的能量是不能累加的，则A 错．不同金属内原子核对电子的束缚程度是不同的，因此电子逃逸出来克服原子核束缚力做功不同，若光子的能量E ＝hν小于使金属表面电子克服原子核引力逸出时所做功的最小值，那就不会有光电子逸出，即不会发生光电效应，可见要使某金属发生光电效应，入射光子能量有一个最小值E 0＝hν0，这就对应了一个极限频率，则B 对．同时注意到不同的金属，逸出功不同，则其产生光电效应的最低频率(即极限频率)不同，则D 对．如果光照射某金属能发生光电效应，那么，入射光越强说明每秒钟照射到金属表面单位面积上的光子数越多，这时产生的光电子数就越多，光电流就越大，但由于光子的能量是由光的频率决定的，E ＝hν与光子数的多少无关，所以，入射光的强度增大，但其频率不改变时，光子的能量也不会改变，这时每个电子吸收光子的能量也不会增加，逸出的光电子的最大初动能就不会改变，故C 错．]6．AB7．4.3×10－7解析 由爱因斯坦光电效应方程hν＝12mv 2max ＋W 得hν＝1.0 eV ＋1.9 eV ＝2.9 eV 又E ＝hν，c ＝λν所以λ＝hc E ＝6.63×10－34×3×1082.9×1.6×10－19m ＝4.3×10－7 m 8．D [光子与自由电子碰撞时，遵守动量守恒和能量守恒，自由电子碰撞前静止，碰撞后动量、能量增加，所以光子的动量、能量减小，故C 错误；由λ＝hp 、E ＝hν可知光子频率变小，波长变长，故A 错误，D 正确；由于光子速度是不变的，故B 错误．]9．1 变长解析 因光子与电子的碰撞过程动量守恒，所以碰撞之后光子和电子的总动量的方向与光子碰前动量的方向一致，可见碰后光子运动的方向可能沿1方向，不可能沿2或3方向；通过碰撞，光子将一部分能量转移给电子，能量减少，由E ＝hν知，频率变小，再根据c ＝λν知，波长变长．。