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2.2 光子课堂互动三点剖析一、能量量子说和光子说 1.能量量子说 1900年，法国的物理学家普朗克提出.其内容是物体的热辐射所发出的电磁波是通过内部的带电谐振子向外辐射的，谐振子的能量是不连续的，是h ν的整数倍，h ν为一个能量子，其中ν是谐振子的振动频率，h 是一个常量，称为普朗克常量，h=6.63×10-34J·s. 2.光子说爱因斯坦提出.其内容是：在空间传播的光是不连续的，是一份一份地向外传播，每一份叫做一个光子.一个光子的能量为E=h ν，其中h 是普朗克常量，ν是光的频率. 二、用光子假说解释光电效应1.金属中的自由电子吸收了光子的能量后，其动能大到足以克服金属离子的引力而逃逸出金属表面，成为光电子，对一定的金属来说，逸出功是一定的，照射光的频率越大，光子能量越大，从金属中逸出的电子的初动能就越大，如果入射光的频率较低，它的能量小于金属的逸出功，就不能产生光电效应，这就是存在极限频率的原因。
2.光电效应规律中“光电流的强度”指的是光电流的饱和值，（对应从阴极发出的电子，全部被拉向阳极的状态）因为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，还与光电管两极的电压有关，只有在光电流达到饱和值以后才和入射光的强度成正比.3.光电效应方程表达式为E k =h ν-W 0. 其中，E k =21m e ν2为光电子的初动能，W 0为逸出功. 光电效应方程表明，光电子初动能与入射光的频率ν成线性关系，与光强无关.只有当h ν>W 0时，才有光电子逸出,ν0=hW 0就是光电效应的截止频率. 各个击破【例1】 光子说是___________为解释光电效应而提出的，按照光子说，光子的能量是由光的___________决定的，光的强度是在垂直于光的传播方向上单位时间内通过单位面积的___________. 解析：光子说是爱因斯坦提出来的，光子说认为光子的能量是由光的频率决定的，即E=h ν.光强度是指垂直于光的传播方向上单位时间内通过单位面积的能量. 答案：爱因斯坦 频率 能量 类题演练1波长为0.50 μm 的光的能量是多少？解析：由E=h ν知，光子的能量为E=h ν=hc λ=6.63×10-34×681050.0103-⨯⨯J=6.8×10-20J. 答案：6.8×10-20J现用波长为400 nm 的单色光照射上述材料，能产生光电效应的材料最多有几种（普朗克常量h=6.6×10-34J·s,光速c=3.0×108m/s ）( )A.2种B.3种C.4种D.5种解析：本题考查发生光电效应的条件，光子的能量及光波长、波速与频率的关系. 当单色光的频率大于金属的极限频率时便能产生光电效应，即照射光子的能量大于金属的逸出功.由E=h ν及c=λν得E=hc λ，E=6.6×10-34×78104103-⨯⨯J=4.97×10-19 J 照射光光子的能量大于铯、钙的逸出功，能产生光电效应的材料有2种，故A 项正确. 答案：A 类题演练2已知金属铯的逸出功为1.9 eV,在光电效应实验中，要使铯表面发出的光电子的最大动能为1.0 eV,入射光的波长应为_____________m.解析：本题考查光电效应方程、光子的能量E=h ν的关系.由爱因斯坦光电效应方程221m mv =h ν-W 得h ν=221m mv +W=1.9 eV+1.0 eV=2.9 eV 又E=h ν,c=λν， ∴λ=19834106.19.21031063.6--⨯⨯⨯⨯⨯=E hc m=4.3×10-7m. 答案：4.3×10-7。
第二章第一节《光电效应》学习目标1、光电效应、极限频率、光电流、遏止电压2、光电管原理、极限频率（光电效应条件）遏止电压与光3、光强和频率的关系、遏止电压的理解学习过程一、预习指导：1、光是一种波，光经障碍物可发生和现象。
2、中的光速等于电磁波在中的传播速度，大约为。
3、什么是光电效应？？4、金属材料在光的照射下，金属带什么电？为什么？5、光电管的作用是利用，将信号转变为信号。
二、课堂导学：※学习探究---光电管的原理（参昭书本P26图2-1-1）1、用光照射光电管，光电管的哪个极可发射电子？为什么？。
光电管的发射出的电子将由极向极运动，2、形成光电流则光电管的两极如何加上电压，才能增大光电流？。
小结：光电管的工作原理：光照射光电管的极，并由阴极发射电子，电子经两极电压加速后打在阳极上，形成光电流，将光信号转变成了电信号。
3、光电管在光照射作用下产生光电流，那么光电流的大小与入射光的强度和频率有关吗？若有又是什么关系？结论：光电流的大小与入射光的强度关。
光电流的大小与入射光的频率关。
4、什么是极限频率？已知极限频率f，如何求出极限波长？提示：光的波长入与频率f，光速C三者的关系是： C=入f若入射光的频率小于金属的极限频率，能否发生光电效应？结论：极限频率是指。
发生光电效应的条件是2、见P28图2-1-3思考：（1）要阻止光电子到达阳极，光电管两极A和K间加上什么极性电压？（2）你如何理解遏止电压U？遏止电压与光电子的最大初动能间什么关系？（3）遏止电压U与入射光的强度入射光的频率什么关系？（演示）结论：遏止电压U与光电子的最大初动能关系是：。
遏止电压U与入射光的强度关，与入射光的频率关。
三、总结提升：※学习小结光电效应（1）含义（2）极限频率：（3）条件：（4）意义：揭示光具有性。
光电管（光电效应用的应用）：（1）工作原理：（2）光电流大小（3）遏止电压课后作业书本P30（1）（2）（3）做于书本上。
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．。
光的波粒二象性【学习目标】1．了解光的波粒二象性。
2．了解光是一种概率波。
【学习重难点】了解光的波粒二象性。
【学习过程】知识要点一、波粒二象性从古代光的微粒说，到托马斯·杨（发现光的干涉）和菲涅耳（发现光的衍射）的光的波动说，从麦克斯韦的光的电磁理论（麦克斯韦方程组），到爱因斯坦的光子理论，人类对光的认识构成了一部科学史诗。
光的本性是什么？我们的回答是，光既具有波动性，又具有粒子性，即光具有波粒二象性。
光子的能量ε和动量p是描述物质的粒子性的重要物理量；波长λ和频率ν是描述物质的波动性的典型物理量。
它们由描述光的两个基本的关系式联系在了一起：两式左侧的物理量能量ε和动量p描述光的______性，右侧的物理量波长λ和频率ν描述光的______性，它们通过描述微观世界的重要常量普朗克常量h联系在了一起，普朗克常量架起了粒子性与波动性的桥梁。
二、概率波1．光的双缝干涉实验在上述实验中，一个光子通过狭缝后落在哪一点是______（“能确定的”或“不能确定的”）。
但由屏上各处明暗不同可知，光子落在各点的概率是不一样的，即光子落在明纹出的概率，落在暗纹处的概率。
这种概率分布就好像波的强度分布，所以我们称光波是一种概率波。
也就是说，单个光子位置是不确定的，但在某点出现的概率的大小可以由波动的规律确定。
可见，光子是以颗粒的形式到达感光屏幕的，就像粒子一样；而这些颗粒到达的概率则像波的强度分布，就像波一样。
事实上，在涉及光的量子化现象时，再去追究光到底是波还是粒子已经没有意义。
进入一个新的领域，就需要有一种新的描述语言，描述光的性质的最恰当的语言就是概率波。
课堂检测1．(双选)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2．(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。
光的波粒二象性-粤教版选修3-5教案一、教学目标1.了解波动性和粒子性，2.了解光的波粒二象性，3.学会运用波动性和粒子性理解光现象，4.掌握波粒二象性的实验证据和结论，5.能够分析波粒二象性的实际应用。
二、教学内容2.1 光的波动性和粒子性1.珂萨基因对电子的散射实验；2.康普顿效应的发现及其实验；3.波动性和粒子性。
2.2 光的波粒二象性实验证据1.光电效应实验（光电子的解说）；2.康普顿效应实验；3.杨氏干涉实验。
2.3 光的波粒二象性的实际应用1.波粒二象性在微观领域中的应用；2.波粒二象性在光学仪器中的应用；3.波粒二象性在电子学仪器中的应用。
三、教学方法1.讲授法和板书法相结合；2.实验演示法；3.讨论法；4.归纳法。
四、教学重点难点1.重点：光的波粒二象性。
2.难点：粒子性与波动性的结合。
五、教学过程设计5.1 教师引入1.教师可以通过引入能量守恒定理，然后向学生是否想过光是粒子这个问题逐步引入波粒二象性这个知识。
5.2 学习内容1.教师介绍光的波粒二象性的相关实验证据，例如光电效应、康普顿效应、杨氏干涉实验等。
2.教师讲解光的波粒二象性的实际应用，例如在微观领域中、在光学仪器中、在电子学仪器中的应用等。
3.学生展开讨论，分析和总结波粒二象性。
5.3 实验演示1.教师可以通过实验演示的方式让学生更加深入地了解光的波粒二象性，例如光电效应实验、康普顿效应实验和杨氏干涉实验等。
5.4 归纳总结1.教师结合板书法进行总结，概括了解光的波粒二象性的所有知识点。
六、教学评价1.进行随堂测试，测试学生的掌握情况。
2.对学生的参与和思维能力进行评价。
七、教学资源1.多媒体课件；2.黑板、白板、彩笔等教学工具；3.实验器材和实验设备；4.学生教材和其他参考资料。
八、教学反思在教学过程中，应该注重提高学生的自主学习能力，重视互动和讨论，独立思考。
通过实验演示等方式巩固学生的知识，激发学生对光学的兴趣和热情，让他们从中受益，让知识更加生动易懂，更有利于学生成果的巩固和知识技能的提高。
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。
2.4 光的波粒二象性 学案【学习目标】（1）知道光既具有波动性又有粒子性。
（2）了解光是一种概率波。
【学习重点】量子化、二象性、概率波等概念【知识要点】1、光的波粒二象性（1）我们所学的大量事实说明：光是一种波，同时也是一种粒子，光具有波粒二象性。
光的分立性和连续性是相对的，是不同条件下的表现，光子的行为服从统计规律（2）光子在空间各点出现的概率遵从波动规律，物理学中把光波叫做概率波。
2、光子的能量与频率以及动量与波长的关系。
hv =ε λ/h p =λ/h p =＝c v hv //ελ= 3、概率波分析图片：结论：（1）左侧图片清晰的显示了光的粒子性． （2）光子落在某些条形区域内的可能性较大（对于波的干涉即为干涉加强区），说明光子在空间各点出现的可能性的大小可以用波动规律进行解释．得出：光波是一种概率波，概率表征某一事物出现的可能性生活中，涉及概率统计的事件很多，例如：在研究分子热运动时，研究单个分子的运动是毫无意义的，需要研究的是大量分子整体表现出来的规律，这叫做统计规律．【问题探究】问题1.谁大胆地将光的波粒二象性推广到实物粒子？只是因为他大胆吗？（法国科学家德布罗意考虑到普朗克能量子和爱因斯坦光子理论的成功，大胆地把光的波粒二象性推广到实物粒子。
）问题2.怎样理解光的波粒二象性？解答：大量光子的运动规律显示波动性，个别光子的行为显示出粒子性，频率越低（波长越长），光的波动性就越明显；频率越高（波长越短），粒子性就越显著。
利用爱因斯坦对光电效应的解释可理解光的粒子性，通过把暴光量很大的胶片同某种波的双缝干涉图样比较，可理解光是一种概率波，光子说并未否定光的波动性，光的波粒二象性是光的客观属性，但它不同于牛顿定律中所说的微观和宏观现象的波【典型例题】例1、光的_________和___________现象说明光具有波动性，__________现象说明光具有粒子性．我们无法只用其中一种观点说明光的一切行为，因而认为光具有__________性．答案：干涉，衍射，光电效应，波粒二象例2、根据光与水波的类比，试解释在浅海滩边，不论海中波浪向什么方向传播，当到达岸边时为什么总是沿着大约垂直于岸的方向传来？提示：波在浅水中传播时，水越浅，波速越小．分析：因为光从光疏介质向光密介质传播时，光的传播速度减小，折射角小于入射角，折射线向法线靠拢．如果光在折射率逐渐递增的连续介质中传播，可以设想把连续介质分成许多薄层，光从折射率较小的薄层逐渐进入折射率较大的薄层时，折射线会越来越向法线靠拢，最终趋向于接近法线的方向．从深处向海滩边传播的水波，波速也逐渐减小，根据与光的类比，仿佛进入折射率逐渐增大的介质，所以它的传播方向跟垂直海岸的方向线之间的夹角也逐渐减小，最终必将沿着大约垂直海岸的方向传来，并且，这个结果与海浪向什么方向传播无关水波与光波的类比可用图表示．讨论：惠更斯通过光波与水波等类比提出光的波动说时，由于当时还无法深刻认识到光的本性，从类比得一个错误的结论，认为光跟声波一样是纵波．这样，也就无法用波动说解释横波所特有的偏振等光现象．因此，在当年关于光的本性的论战中显得被动，再加上牛顿在科学界的崇高威望，很长一段时期中微粒说处于主导地位．例3、光既具有波动性，又具有粒子性。
2020-2021学年高中物理第二章波粒二象性第2节光子教案粤教版选修3-5年级：姓名：光子教学目标(1) 知道能量量子假说。
(2) 知道光子说的内容,会利用光电效应方程导出光电效应的条件。
(3)会简单地用光子说解释光电效应现象。
(4)知道入射光的光强、频率的一些决定关系。
能力目标培养学生分析问题的能力教材分析分析一:课本在第一节已经学习了光电效应及相关实验，了解了经典电磁理论解释的局限性。
在这一节《光子》中，先从能量量子假说出发，引入爱因斯坦的光子假说，然后利用光子假说提出光电效应方程，解释光电效应现象。
分析二:用光子说来解释光电效应：①把光看成一份份的能量量子 — 光子;②光子与金属内部的电子碰撞，电子才能脱离原子的束缚并逸出成光电子;③逸出功W 0—脱离原子的束缚所做的功。
④光电效应方程：02max 21W mv h +=υ。
教法建议建议一:对于光电效应现象先要求学生记住光电效应的实验现象,然后运用光子说去解释它,这样可以加深学生的理解。
建议二:学生应该会根据逸出功求发生光电效应的极限频率,但可以不要求运用爱因斯坦光电效应方程进行计算。
教学设计光子教学重点:光子假说、光电效应方程教学难点:运用光子说解释光电效应现象一、复习引入1、演示光电效应实验,观察实验现象(1) 光电效应在极短的时间内完成;(2)入射光的频率大于金属的极限频率才会发生光电效应现象;(3)在已经发生光电效应的条件下,逸出光电子的数量跟入射光的强度成正比;(4)在已经发生光电效应的条件下,光电子最大初动能随入射光频率的增大而增大。
5、提出问题:经典电磁理论无法解释那些现象？二、光子说1、普朗克的量子说2、爱因斯坦的光子说在空间传播的光不是连续的,而是一份份的,每一份叫做光量子,简称光子。
三、用光子说解释光电效应现象先由学生阅读课本上的解释过程,然后教师提出问题,由学生解释。
四、光电效应方程1、逸出功2、爱因斯坦光电效应方程对一般学生只需简单介绍对层次较好的学生可以练习简单计算,深入理解方程的意义例题:用波长200nm 的紫外线照射钨的表面,释放出的光电子中最大的动能是2.94ev. 用波长为160nm 的紫外线照射钨的表面,释放出来的光电子的最大动能是多少? 解：设钨的逸出功为W 0，则根据光电效应方程有：Ek 1=hv 1-W 0 ①Ek 2=hv 2-W 0 ②波长、频率、光速之间的关系为：λcv = ③联立①②③解得：Ek 2=4.49ev ．释放出来的光电子的最大动能是：Ek 2=4.49ev ．六、作业课本P35-习题1、2探究活动题目:光电效应的应用组织:分组方案:分组利用光电二极管的特性制作小发明评价:可操作性、创新性、实用性。
第二节光子[学习目标] 1.知道普朗克的能量量子假说.2.知道爱因斯坦的光子说以及光子能量的表达式.3.知道爱因斯坦的光电效应方程以及对光电效应规律的解释．一、能量量子假说[导学探究] (1)在宏观世界里，下列哪些量的取值是连续的；哪些是不连续的？(物体的长度、质量、动能、动量、人的个数、台阶的个数)(2)氢原子中电子的能量只可能取值－13.6 eV、－3.40 eV、－1.51 eV等，这是连续还是分立取值？答案(1)连续的有：物体的长度、质量、动能、动量．不连续的有：人的个数、台阶的个数．(2)分立取值，即氢原子的能量是量子化的．[知识梳理]1．假说内容：物体热辐射所发出的电磁波的能量是不连续的，只能是hν的整数倍．2．能量量子：hν称为一个能量量子，其中ν是辐射频率，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：能量量子假说能够非常合理地解释某些电磁波的辐射和吸收的实验现象．4．量子化现象：在微观世界里，物理量的取值很多时候是不连续的，只能取一些分立值的现象．[即学即用] 判断下列说法的正误．(1)物体热辐射的电磁波的能量是不连续的．(√)(2)电磁波的能量子的能量ε＝h ν，ν是电磁波的速度．(×) (3)所谓量子化即物理量的取值是分立的，是不连续的．(√) 二、光子假说和光电效应方程[导学探究] 用如图1所示的装置研究光电效应现象．所用光子能量为2.75 eV 的光照射到光电管上时发生了光电效应，电流表的示数不为零；移动滑动变阻器的滑动触头，发现当电压表的示数大于或等于1.7 V 时，电流表示数为0.图1(1)光电子的最大初动能是多少？遏止电压为多少？ (2)光电管阴极的逸出功是多少？(3)当滑动触头向a 端滑动时，光电流变大还是变小？(4)当入射光的频率增大时，光电子最大初动能如何变化？遏止电压呢？ 答案 (1)1.7 eV 1.7 V(2)W 0＝h ν－12mv max 2＝2.75 eV －1.7 eV ＝1.05 eV(3)变大 (4)变大 变大 [知识梳理] 1．光子说(1)光不仅具有波动性，还有粒子性，爱因斯坦把能量子概念推广到光电效应中，提出光量子概念，简称光子．(2)光子假说：爱因斯坦指出，光的能量不是连续的，而是一份一份的，每一份叫做一个光子，一个光子的能量为ε＝h ν. 2．光电效应方程(1)表达式：h ν＝12mv max 2＋W 0或12mv max 2＝h ν－W 0.(2)对光电效应方程的理解：必须对内部电子做功，电子才能脱离离子的束缚而逸出表面，这个功称为金属的逸出功，用符号W 0表示．根据能量守恒定律，入射光子的能量等于出射光电子的最大初动能与逸出功之和． [即学即用] 判断下列说法的正误．(1)从金属表面出来的光电子的最大初动能越大，这种金属的逸出功越小．( × ) (2)光电子的最大初动能与入射光的频率成正比．( × )(3)入射光若能使某金属发生光电效应，则入射光的强度越大，照射出的光电子越多．( √ ) (4)用同一种色光照同一种金属 ，发出的所有光电子的初动能都相同．( × ) 三、光电效应的解释[导学探究] (1)根据光电效应方程h ν＝12mv max 2＋W 0可知，12mv max 2＝h ν－W 0，那么要发生光电效应，对光的频率有什么要求？(2)如果光电子的最大初能为12mv max 2，那么它对应的遏止电压为多少？(3)遏止电压与光的频率有什么关系？与光的强度有什么关系？答案 (1)根据12mv max 2＝h ν－W 0，只有h ν≥W 0才能发生光电效应，即ν≥W 0h 才可发生．(2)因为eU 0＝12mv max 2所以U 0＝mv 2max2e(3)因为eU 0＝12mv max 2，而12mv max 2＝h ν－W 0，所以eU 0＝h ν－W 0，所以U 0＝h νe －W 0e ，即光的频率越高，U 0越大，与光的强度无关． [知识梳理] 光电效应的解释1．光电效应方程说明了产生光电效应的条件．若有光电子逸出，则光电子的最大初动能必须大于或至少等于零，即12mv max 2＝h ν－W 0≥0，亦即h ν≥W 0，ν≥W 0h ＝ν0，而ν0＝W 0h恰好是光电效应的极限频率． 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 0＝12mv max 2，对应爱因斯坦的光电效应方程可得：h ν＝eU 0＋W 0，可见，对某种金属而言，遏止电压只由入射光频率决定，与光的强弱无关．[即用即用] 判断下列说法的正误．(1)只要光的频率小于极限频率，无论光多强，都不会发生光电效应．( √ ) (2)增加入射光的强度，遏止电压变大．( × )(3)发生光电效应的条件是入射光的频率大于金属的截止频率，与入射光的强度无关．( √ )一、对光子概念的理解1．光子不是光电子：光子指光在空间传播时的每一份能量，光子不带电；光电子是金属表面受到光照射时发射出来的电子，其本质是电子，光子是光电效应的因，光电子是果． 2．光子的能量由光的频率决定：ε＝h ν.3．光的强度与光子的能量的关系：入射光的强度指单位时间内照射到金属表面单位面积上的总能量，入射光的强度等于单位时间内光子能量与入射光子数的乘积．例1 氦氖激光器发射波长为6.328×10－7m 的单色光，试计算这种光的一个光子的能量为多少？若该激光器的发光功率为18 mW ，则每秒钟发射多少个光子？(h ＝6.63×10－34J·s)答案 3.14×10－19J 5.73×1016个解析 根据爱因斯坦光子学说，光子能量ε＝h ν， 而λν＝c ， 所以ε＝hc λ＝6.63×10－34×3×1086.328×10－7J ＝3.14×10－19J因为发光功率已知，所以1 s 内发射的光子数为n ＝P ·t ε＝18×10－3×13.14×10－19个＝5.73×1016个．1.光速c ＝3.0×108m/s 对真空中任何光都成立. 2.真空中任何光都有c ＝λν，λ是光的波长. 二、光电效应方程的理解与应用1．光电效应方程实质上是能量守恒方程．(1)能量为ε＝h ν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．(2)如果克服吸引力做功最少为W 0，则电子离开金属表面时动能最大为12mv max 2，根据能量守恒定律可知：12mv max 2＝h ν－W 0.2．光电效应规律中的两条线索、两个关系： (1)两条线索：(2)两个关系：光强→光子数目多→发射光电子多→光电流大； 光子频率高→光子能量大→产生光电子的最大初动能大． 3．E km －ν曲线如图2所示是光电子最大初动能E km 随入射光频率ν的变化曲线．这里，横轴上的截距是极限频率，纵轴上的截距是逸出功的负值，斜率为普朗克常量．图2例2 如图3所示，当开关K 断开时，用光子能量为2.5 eV 的一束光照射阴极P ，发现电流表读数不为零．合上开关，调节滑动变阻器，发现当电压表读数小于0.6 V 时，电流表读数仍不为零．当电压表读数大于或等于0.6 V 时，电流表读数为零．由此可知阴极材料的逸出功为( )图3A ．1.9 eVB ．0.6 eVC ．2.5 eVD ．3.1 eV答案 A解析 由题意知光电子的最大初动能为 12mv max 2＝eU 0＝0.6 eV 所以根据光电效应方程12mv max 2＝h ν－W 0可得W 0＝h ν－12mv max 2＝(2.5－0.6) eV ＝1.9 eV.例3 在光电效应实验中，某金属的截止频率相应的波长为λ0，该金属的逸出功为______．若用波长为λ(λ<λ0)的单色光做该实验，则其遏止电压为______．已知电子的电荷量、真空中的光速和普朗克常量分别为e 、c 和h . 答案hcλhc (λ0－λ)e λ0λ解析 由光电效应方程知，光电子的最大初动能E k ＝h ν－W 0，其中金属的逸出功W 0＝h ν0，又由c ＝λν知W 0＝hcλ0，用波长为λ的单色光照射时，E k ＝hc λ－hc λ0＝hc λ0－λλ0λ.又因为eU 0＝E k ，所以遏止电压U 0＝E k e ＝hc (λ0－λ)e λ0λ.例4 在某次光电效应实验中，得到的遏止电压U 0与入射光的频率ν的关系如图4所示．若该直线的斜率和纵截距分别为k 和b ，电子电荷量的绝对值为e ，则普朗克常量可表示为______，所用材料的逸出功可表示为______．图4答案 ek －eb解析 光电效应中，入射光子能量h ν，克服逸出功W 0后多余的能量转换为电子的最大初动能，eU 0＝h ν－W 0，整理得U 0＝he ν－W 0e ，斜率即h e＝k ，所以普朗克常量h ＝ek ，纵截距为b ，即eb ＝－W 0，所以逸出功W 0＝－eb .针对训练1 (多选)一单色光照到某金属表面时，有光电子从金属表面逸出，下列说法中正确的是( )A ．只增大入射光的频率，金属逸出功将减小B ．只延长入射光照射时间，光电子的最大初动能将不变C ．只增大入射光的频率，光电子的最大初动能将增大D ．只增大入射光的频率，光电子逸出所经历的时间将缩短 答案 BC解析 金属的逸出功由金属本身决定，与入射光的频率无关，选项A 错误；根据爱因斯坦光电效应方程12mv max 2＝h ν－W 0可知，当金属的极限频率确定时，光电子的最大初动能取决于入射光的频率，与光照强度、照射时间、光子数目无关，选项B 、C 正确，D 错误．针对训练2 如图5所示是某金属在光的照射下，光电子最大初动能E k 与入射光频率ν的关系图象，由图象可知( )图5A．该金属的逸出功等于EB．该金属的逸出功等于hν0C．入射光的频率为ν0时，产生的光电子的最大初动能为ED．入射光的频率为2ν0时，产生的光电子的最大初动能为2E答案AB解析题中图象反映了光电子的最大初动能E k与入射光频率ν的关系，根据爱因斯坦光电效应方程知E k＝hν－W0，知当入射光的频率恰为该金属的极限频率ν0时，光电子的最大初动能E k＝0，此时有hν0＝W0，即该金属的逸出功等于hν0，选项B正确；根据图线的物理意义，有W0＝E，故选项A正确，而选项C、D错误．1．逸出功W0对应着某一极限频率ν0，即W0＝hν0，只有入射光的频率ν≥ν0时才有光电子逸出，即才能发生光电效应．2．对于某一金属(ν0一定)，入射光的频率决定着能否产生光电效应及光电子的最大初动能，而与入射光的强度无关．3．逸出功和极限频率均由金属本身决定，与其他因素无关．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，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答案CD解析根据光子说，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．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等束缚，逸出金属表面，成为光电子，故A、B选项错误，C选项正确；由E＝hν知，光子能量E与其频率ν成正比，故D选项正确．2．(多选)在光电效应实验中，用频率为ν的光照射光电管阴极，发生了光电效应，下列说法正确的是( )A．增大入射光的强度，光电流增大B．减小入射光的强度，光电效应现象消失C．改用频率小于ν的光照射，一定不发生光电效应D ．改用频率大于ν的光照射，光电子的最大初动能变大 答案 AD解析 增大入射光强度，单位时间内照射到单位面积的光子数增加，则光电流将增大，故选项A 正确；光电效应是否发生取决于入射光的频率与极限频率的关系，而与入射光的强度无关，故选项B 错误．用频率为ν的光照射光电管阴极，发生光电效应，用频率较小的光照射时，若光的频率仍大于极限频率，则仍会发生光电效应，选项C 错误；根据h ν－W 0＝12mv max2可知，增加照射光频率，光电子的最大初动能也增大，故选项D 正确．3. (多选)如图6所示是光电效应中光电子的最大初动能E k 与入射光频率ν的关系图象．从图中可知( )图6A ．E k 与ν成正比B ．入射光频率必须大于或等于极限频率ν0时，才能发生光电效应C ．对同一种金属而言，E k 仅与ν有关D ．E k 与入射光强度成正比 答案 BC4．几种金属的逸出功W 0见下表：波长范围为4.0×10－7～7.6×10－7m ，普朗克常量h ＝6.63×10－34J·s.答案 钠、钾、铷能发生光电效应解析 光子的能量E ＝hcλ，取λ＝4.0×10－7 m ，则E ≈5.0×10－19J ，根据E ＞W 0判断，钠、钾、铷能发生光电效应．一、选择题(1～6题为单选题)1．红、橙、黄、绿四种单色光中，光子能量最小的是( ) A ．红光 B ．橙光 C ．黄光 D ．绿光答案 A解析 由ε＝h ν可知，红光的频率最小，其能量子值最小．选A. 2．某金属的逸出功为2.3 eV ，这意味着( )A ．这种金属内部的电子克服原子核引力做2.3 eV 的功即可脱离表面B ．这种金属表层的电子克服原子核引力做2.3 eV 的功即可脱离表面C ．要使这种金属有电子逸出，入射光子的能量可能小于2.3 eVD ．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 eV 答案 B3．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E k ，则这种金属的逸出功和极限频率分别是( ) A ．h ν－E k ，ν－E k h B ．E k －h ν，ν＋E k hC ．h ν＋E k ，ν－h E kD ．E k ＋h ν，ν＋h E k答案 A4.在做光电效应的实验时，某种金属被光照射发生了光电效应，实验测得光电子的最大初动能E k 与入射光的频率ν的关系如图1所示，斜率k 已知，由实验图不能求出的是( )图1A ．该金属的极限频率和极限波长B ．普朗克常量C ．该金属的逸出功D ．单位时间内逸出的光电子数 答案 D解析 依据光电效应方程可知E k ＝h ν－W 0，当E k ＝0时，ν＝ν0，即图象中横坐标的截距在数值上等于金属的极限频率．图线的斜率k ＝tan θ＝E kν－ν0.可见图线的斜率在数值上等于普朗克常量．据图象，假设图线的延长线与E k 轴的交点为C ，其截距的绝对值为W 0，有tan θ＝W 0ν0，而tan θ＝h ，所以W 0＝h ν0.即图象中纵坐标轴的截距在数值上等于金属的逸出功．5．分别用波长为λ和23λ的单色光照射同一金属板，发出的光电子的最大初动能之比为1∶2，以h 表示普朗克常量，c 表示真空中的光速，则此金属板的逸出功为( )A.hc2λ B.3hc 2λ C.3hc 4λ D.2h λc答案 A解析 根据光电效应方程得E k1＝h cλ－W 0① E k2＝hc23λ－W 0②又E k2＝2E k1③联立①②③得W 0＝hc2λ，A 正确．6．实验得到金属钙的光电子的最大初动能E km 与入射光频率ν的关系如图2所示．下表中列出了几种金属的极限频率和逸出功，参照下表可以确定的是( )图2A.km B ．如用金属钠做实验得到的E km －ν图线也是一条直线，其斜率比图中直线的斜率大 C ．如用金属钠做实验得到的E km －ν图线也是一条直线，设其延长线与纵轴交点的坐标为(0，－E k2)，则E k2＜E k1D ．如用金属钨做实验，当入射光的频率ν＜ν1时，可能会有光电子逸出 答案 C解析 由光电效应方程E km ＝h ν－W 0可知E km －ν图线是直线，且斜率相同，A 、B 项错；由表中所列的极限频率和逸出功数据可知C 项正确，D 项错误． 二、非选择题7．(1)研究光电效应的电路如图3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U AK 的关系图象中，正确的是________．图3(2)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(或需要克服逸出功)解析由于光的频率一定，它们的遏止电压相同，A、B不正确．光越强，电流越大，C正确．由于光电子受到金属表面层中力的阻碍作用(或需要克服逸出功)，速度减小，光电子的动量变小．8．小明用金属铷为阴极的光电管观测光电效应现象，实验装置示意图如图4甲所示．已知普朗克常量h＝6.63×10－34J·s.图4(1)图甲中电极A为光电管的____________(选填“阴极”或“阳极”)；(2)实验中测得铷的遏止电压U0与入射光频率ν之间的关系如图乙所示，则铷的极限频率ν0＝________Hz，逸出功W0＝________J；(3)如果实验中入射光的频率ν＝7.00×1014 Hz，则产生的光电子的最大初动能E k＝________J.答案(1)阳极(2)5.15×1014 3.41×10－19(3)1.23×10－19解析 (1)在光电效应中，电子向A 极运动，故电极A 为光电管的阳极．(2)由题图可知，铷的极限频率ν0为5.15×1014 Hz ，逸出功W 0＝h ν0＝6.63×10－34×5.15×1014 J≈3.41×10－19 J ．(3)当入射光的频率为ν＝7.00×1014 Hz 时，由E k ＝h ν－h ν0得，光电子的最大初动能为E k ＝6.63×10－34×(7.00－5.15)×1014 J≈1.23×10－19 J.9．铝的逸出功为4.2 eV ，现用波长为200 nm 的光照射铝的表面．已知h ＝6.63×10－34 J·s，求：(1)光电子的最大初动能；(2)遏止电压；(3)铝的极限频率．答案 (1)3.225×10－19 J (2)2.016 V(3)1.014×1015 Hz解析 (1)根据光电效应方程E k ＝h ν－W 0有E k ＝hc λ－W 0＝6.63×10－34×3.0×108200×10－9 J －4.2×1.6×10－19 J ＝3.225×10－19 J (2)由E k ＝eU 0可得 U 0＝E k e ＝3.225×10－191.6×10－19 V≈2.016 V. (3)由h ν0＝W 0知ν0＝W 0h ＝4.2×1.6×10－196.63×10－34 Hz≈1.014×1015 Hz.。
