光电效应
1. 知识详解：
知识点1 光电效应和波粒二象性
1．光电效应的实验规律
(1)存在着饱和电流：对于一定颜色的光，入射光越强，单位时间内发射的光电子数越多，饱和光电流越大．
(2)存在着遏止电压和截止频率：光电子的能量只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发生光电效应．使光电流减小到零的反向电压叫遏止电压．
(3)光电效应具有瞬时性：当频率超过截止频率时，无论入射光怎样微弱，几乎在照到金属时立即产生光电流，时间不超过10－9 s.
2．光子说
爱因斯坦提出：空间传播的光不是连续的，而是一份一份的，每一份称为一个光子，光子具有的能量ε＝h ν，其中h ＝6.63×10－34 J ·s.
3．光电效应方程
(1)表达式：h ν＝E k ＋W 0或E k ＝h ν－W 0.
(2)物理意义：金属中的电子吸收一个光子获得的能量是h ν，这些能量的一部分用来克服金属
的逸出功W 0，剩下的表现为逸出后电子的最大初动能E k ＝12
m v 2. 4．光的波粒二象性
(1)波动性：光的干涉、衍射、偏振现象证明光具有波动性．
(2)粒子性：光电效应、康普顿效应说明光具有粒子性． (3)光既具有波动性，又具有粒子性，称为光的波粒二象性．
5．物质波 (1)概率波 光的干涉现象是大量光子的运动遵守波动规律的表现，亮条纹是光子到达概率大的地方，暗条纹是光子到达概率小的地方，因此光波又叫概率波．
(2)物质波
任何一个运动着的物体，小到微观粒子大到宏观物体都有一种波与它对应，其波长λ＝h p ，p 为
运动物体的动量，h 为普朗克常量．
易错判断
(1)光子说中的光子，指的是光电子．(×)
(2)只要光足够强，照射时间足够长，就一定能发生光电效应．(×)
(3)极限频率越大的金属材料逸出功越大．(√)
知识点2 α粒子散射实验与核式结构模型
1．实验现象 绝大多数α粒子穿过金箔后，基本上仍沿原来的方向前进，但少数α粒子发生了大角度偏转，极少数α粒子甚至被撞了回来．如图所示．
α粒子散射实验的分析图 2．原子的核式结构模型 在原子中心有一个很小的核，原子全部的正电荷和几乎全部质量都集中在核里，带负电的电子在核外空间绕核旋转．
易错判断
(1)原子核集中了原子全部的正电荷和质量．(×)
(2)原子中绝大部分是空的，原子核很小．(√)
(3)核式结构学说是卢瑟福在α粒子散射实验的基础上提出的．(√)
知识点3 氢原子光谱和玻尔理论
1．光谱
(1)光谱：用光栅或棱镜可以把光按波长展开，获得光的波长(频率)和强度分布的记录，即光谱．
(2)光谱分类：①线状谱光谱是一条条的亮线．
②连续谱光谱是连在一起的光带．
(3)氢原子光谱的实验规律：巴耳末线系是氢原子光谱在可见光区的谱线，其波长公式
1λ＝R ???
?122－1n 2(n ＝3,4,5，…)，R 是里德伯常量，R ＝1.10×107 m －1，n 为量子数． 2．玻尔理论
(1)定态：原子只能处于一系列不连续的能量状态中，在这些能量状态中原子是稳定的，电子虽然绕核运动，但并不向外辐射能量．
(2)跃迁：原子从一种定态跃迁到另一种定态时，它辐射或吸收一定频率的光子，光子的能量由这两个定态的能量差决定，即h ν＝E m －E n (h 是普朗克常量，h ＝6.63×10－34 J ·s)．
(3)轨道：原子的不同能量状态跟电子在不同的圆周轨道绕核运动相对应．原子的定态是不连续的，因此电子的可能轨道也是不连续的．
3．氢原子的能级、能级公式
(1)氢原子的能级图能级图如图所示．
(2)氢原子的能级公式
E n ＝1n 2E 1(n ＝1,2,3，…)，其中E 1为基态能量，其数值为
E 1＝－13.6_eV.
(3)氢原子的半径公式
r n ＝n 2r 1(n ＝1,2,3，…)，其中r 1为基态半径，又称玻尔半
径，其数值为r1＝0.53×10－10 m.
易错判断
(1)在玻尔模型中，原子的状态是不连续的．(√)
(2)发射光谱可能是连续光谱，也可能是线状谱．(√)
(3)玻尔理论成功地解释了氢原子光谱，也成功地解释了氦原子光谱．(×)
2.题型分析：
一、对光电效应的理解
1．与光电效应有关的五组概念对比
(1)光子与光电子：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．光子是因，光电子是果．
(2)光电子的动能与光电子的最大初动能：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
做功的情况，才具有最大初动能．
(3)光电流和饱和光电流：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．
(4)入射光强度与光子能量：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．
(5)光的强度与饱和光电流：频率相同的光照射金属产生光电效应，入射光越强，饱和光电流越大，但不
是简单的正比关系．
2．两条对应关系：
入射光强度大→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→光电子的最大初动能大．
例1．关于光电效应和康普顿效应的规律，下列说法正确的是()
A．光电效应中，金属板向外发射的光电子又可以叫作光子
B．康普顿效应说明光具有波动性
C．对于同种金属而言，遏止电压与入射光的频率无关
D．石墨对X射线散射时，部分X射线的散射光波长会变长，这个现象称为康普顿效应
D[光电效应中，金属板向外发射的电子叫光电子，光子是光量子的简称，A错误；根据光电效应方程hν＝W0＋eU c可知，对于同种金属而言(逸出功一样)，入射光的频率越大，遏止电压也越大，即遏止电压与入射光的频率有关，C错误；在石墨对X射线散射时，部分X射线的散射光波长会变长的现象称为康普顿效应，康普顿效应说明光
具有粒子性，B 错误，D 正确．]
例2．(多选)光电效应的实验结论是：对某种金属( )
A ．无论光强多强，只要光的频率小于极限频率就不能产生光电效应
B ．无论光的频率多低，只要光照时间足够长就能产生光电效应
C ．超过极限频率的入射光强度越弱，所产生的光电子的最大初动能就越小
D ．超过极限频率的入射光频率越高，所产生的光电子的最大初动能就越大
AD [每种金属都有它的极限频率ν0，只有入射光子的频率大于极限频率ν0时，才会发生光电效应，选项A 正确，B 错误；光电子的初动能与入射光的强度无关，随入射光频率的增加而增大，选项D 正确，C 错误．]
[反思总结] 两点提醒
1
能否发生光电效应取决于入射光的频率而不是入射光的强度. 2
光电子的最大初动能随入射光子频率的增大而增大，但二者不是正比关系.
二、爱因斯坦的光电效应方程及应用
1．三个关系
(1)爱因斯坦光电效应方程E k ＝h ν－W 0.
(2)光电子的最大初动能E k 可以利用光电管用实验的方法测得，即E k ＝eU c ，其中U c 是遏止电压．
(3)光电效应方程中的W 0为逸出功，它与极限频率νc 的关系是W 0＝h νc .
2．四类图象 图象名称
图线形状
由图线直接
(间接)得到的物理量 最大初动能E k 与入
射光频率ν的关系
图线
①极限频率：图线与ν轴交点的横坐标νc ②逸出功：图线与E k 轴交点的纵坐标的值，W 0＝|-E |＝E ③普朗克常量：图线的斜率k ＝h 颜色相同、强度不
同的光，光电流与
电压的关系图线
①遏止电压U c ：图线与横轴的交点 ②饱和光电流I m ：电流的最大值 ③最大初动能：E km ＝eU c 颜色不同时，光电
流与电压的关系图
线 ①遏止电压U c1、U c2 ②饱和光电流 ③最大初动能E k1＝eU c1，E k2＝eU c2
例3．(多选)(2017·全国Ⅲ卷)在光电效应实验中，分别用频率为νa 、νb 的单色光a 、b 照射
到同种金属上，测得相应的遏止电压分别为U a 和U b 、光电子的最大初动能分别为E k a 和E k b .h 为普朗克常量．下列说法正确的是( )
A ．若νa >νb ，则一定有U a ＜U b
B ．若νa >νb ，则一定有E k a ＞E k b
C ．若U a ＜U b ，则一定有E k a ＜E k b
D ．若νa >νb ，则一定有h νa －
E k a ＞h νb －E k b
[题眼点拨] ①“照射同种金属”，说明两种情况下的逸出功相同；②用E k ＝h ν－W 0分析E k 的大小，用qU ＝E k 分析遏止电压的大小．
BC [光电效应中遏止电压与最大初动能之间的关系为eU ＝E k ，根据光电效应方程可知E k ＝h ν－W 0，
若νa ＞νb ，则E k a ＞E k b ，U a ＞U b ，选项A 错误，选项B 正确；
若U a ＜U b ，则E k a ＜E k b ，选项C 正确；
由光电效应方程可得W 0＝h ν－E k ，则h νa －E k a ＝h νb －E k b ，选项D 错误．]
例4．(多选)在探究光电效应现象时，某小组的同学分别用波长为λ、2λ的单色光照射某金属，
逸出的光电子最大速度之比为2∶1，普朗克常量用h 表示，光在真空中的速度用c 表示．则
( )
A ．光电子的最大初动能之比为2∶1
B ．该金属的截止频率为
c 3λ
C ．该金属的截止频率为c λ
D ．用波长为52λ的单色光照射该金属时能发生光电效应
BD [由于两种单色光照射下，逸出的光电子的最大速度之比为2∶1，由E k ＝12m v 2可
知，光电子的最大初动能之比为4∶1，A错误；又由hν＝W＋E k知，h
c
λ＝W＋
1
2m v
2
1
，
h c
2λ＝W＋
1
2m v
2
2
，又v1＝2v2，解得W＝h
c
3λ
，则该金属的截止频率为
c
3λ
，B正确，C
错误；光的波长小于或等于3λ时才能发生光电效应，D正确．]
[反思总结]应用光电效应方程时的注意事项
1每种金属都有一个截止频率，入射光频率大于这个截止频率时才能发生光电效应.
2截止频率是发生光电效应的最小频率，对应着光的极限波长和金属的逸出功，即.
3应用光电效应方程E k＝hν－W0时，注意能量单位电子伏和焦耳的换算 1 eV＝1.6×10－19 J.
考向2与光电效应有关的图象问题
例5．(2018·南昌模拟)如图甲所示是研究光电效应的电路图．某同学利用该装置在不同实验条件下得到了三条光电流I与A、K两极之间的电压U AK的关系曲线(甲光、乙光、丙光)，如图乙所示．则下列说法正确的是()
甲乙
A．甲光照射光电管发出光电子的初动能一定小于丙光照射光电管发出光电子的初动能B．单位时间内甲光照射光电管发出光电子比乙光的少
C．用强度相同的甲、丙光照射该光电管，则单位时间内逸出的光电子数相等
D．对于不同种金属，若照射光频率不变，则逸出光电子的最大初动能与金属的逸出功为线性关系
【自主思考】
(1)在题图乙中，U c1和U c2的意义是什么？由此能否得出，甲、乙、丙三种光的频率关
系？
[提示]U c表示光电流为零时的反向电压，也就是遏止电压．此时eU c＝1
2m e v
2
c
，又因
1
2m e v
2
c
＝hν－W.由以上两式得U c大的光的ν大，所以甲、乙、丙三种光的频率关系为ν丙>ν
甲
＝ν乙
(2)光强相同的两种色光，如何比较单位时间内照射到单位面积上的光子数的多少？[提示]频率大的光子能量大，在光强相同时，单位时间内照射到单位面积上的光子数就少．
D[当光照射到K极时，如果入射光的频率足够大(大于K极金属的极限频率)，就会
从K极发出光电子．当反向电压增加到某一值时，电流表A中电流就会变为零，此时1 2
m e v2c＝eU c，式中v c表示光电子的最大初速度，e为电子的电荷量，U c为遏止电压，根据爱因斯坦光电效应方程可知丙光的最大初动能较大，故丙光的频率较大，但丙光照射光电管发出光电子的初动能不一定比甲光照射光电管发出光电子的初动能大，所以A 错误．对于甲、乙两束频率相同的光来说，入射光越强，单位时间内发射的光电子数越多，所以B错误．对甲、丙两束不同频率的光来说，光强相同是单位时间内照射到光电管单位面积上的光子的总能量相等，由于丙光的光子频率较高，每个光子的能量较大，所以单位时间内照射到光电管单位面积上的光子数就较少，所以单位时间内发出的光电子数就较少，因此C错误．对于不同金属，若照射光频率不变，根据爱因斯坦光电效应方程E k＝hν－W，知E k与金属的逸出功为线性关系，D正确．]
例6. 研究光电效应规律的实验装置如图所示，用频率为ν的光照射光电管阴极K时，有光电子产生．由于光电管K、A间加的是反向电压，光电子从阴极K发射后将向阳极A做减速运动．光电流i由图中电流计G测出，反向电压U由电压表V测出．当电流计的示数恰好为零时，电压表的示数称为反向截止电压U c，在下列表示光电效应实验规律的图象中，错误的是()
B[由光电效应规律可知，光电流的强度与光强成正比，光射到金属上时，光电子的发射是瞬时的，不需要时间积累，故A、D图象正确；从金属中发出的光电子，在反向电压作用下做减速运动，随着反向电压的增大，到达阳极的光电子数减少，故C图象正确；由光电效应方程可知：hν＝hν0＋E km，而eU c＝E km，所以有hν＝hν0＋eU c，由此可知，B图象错误．]
[反思总结]光电效应问题中的五个决定关系
1逸出功W0一定时，入射光的频率决定着能否产生光电效应以及光电子的最大初动能.
2入射光的频率一定时，入射光的强度决定着单位时间内发射出来的光电子数.
3爱因斯坦光电效应方程：E k＝hν－W0.
4最大初动能与遏止电压的关系：E k＝eU c.
5逸出功与极限频率、极限波长的关系：W0＝hνc＝h.
例7. (2017·抚州模拟)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106m/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＝6.63×10－34 J·s,1 eV＝1.60×10－19 J)
[解析]爱因斯坦提出的光子说很好地解释了光电效应现象．
由爱因斯坦光电效应方程：
E k＝hν－W0 ①
光速、波长、频率之间关系：c＝λν②
联立①②得紫外线的波长为
λ＝hc
W 0＋12m v 2m
＝ 6.63×10－34×3×108
3.34×1.6×10－19＋12×9.11×10－31×1012 m ≈2.009×10－7 m.
[答案] 爱因斯坦的光子说很好地解释了光电效应
2．009×10－7 m
例8. (多选)(2017·武威模拟)如图是某金属在光的照射下产生的光电子的最大初动能E k 与入射光频率ν的关系图象．由图象可知( )
A ．该金属的逸出功等于E
B ．该金属的逸出功等于h ν0
C ．入射光的频率为2ν0时，产生的光电子的最大初动能为E
D ．入射光的频率为ν02时，产生的光电子的最大初动能为
E 2
ABC [由爱因斯坦的光电效应方程：E k ＝h ν－W 0，对应图线可得，该金属的逸出功W 0＝E ＝h ν0，A 、B 均正确；若入射光的频率为2ν0，则产生的光电子的最大初动能E k ＝2h ν0－W 0＝h ν0＝E ，故C 正确；入射光的频率为ν02时，该金属不发生光电效应，D 错误．]
例9. 某光电管的阴极是用金属钾制成的，它的逸出功为2.21 eV ，用波长为2.5×10－7 m 的紫外线照射阴极．已知真空中光速为3.0×108 m/s ，元电荷为1.6×10－19 C ，普朗克常量为
6.63×10－34J ·s ，求得钾的极限频率和该光电管发射的光电子的最大初动能应分别是( )
A ．5.3×1014 Hz,2.2 J
B ．5.3×1014 Hz,4.4×10－19 J
C ．3.3×1033 Hz,2.2 J
D ．3.3×1033 Hz,4.4×10－19 J
B [由W ＝h ν0得
极限频率ν0＝W 0h ＝2.21×1.6×10－196.63×10－34Hz ＝5.3×1014Hz
由光电效应方程h ν＝W 0＋E km 得
E km ＝h ν－W 0＝h c λ－W 0
＝? ??
??6.63×10－34×3.0×1082.5×10－7－2.21×1.6×10－19 J ＝4.4×10－19 J]
三、对波粒二象性的理解
1．对光的波动性和粒子性的进一步理解
2.(1)大量光子易显示出波动性，而少量光子易显示出粒子性．
(2)波长长(频率低)的光波动性强，而波长短(频率高)的光粒子性强．
(3)光子说并未否定波动说，E ＝h ν＝hc λ
中，ν和λ就是波的概念． (4)波和粒子在宏观世界是不能统一的，而在微观世界却是统一的．
例10．(2018·济南模拟)关于波粒二象性，下列说法中正确的是( )
甲 乙 丙 丁
A ．图甲中紫光照射到锌板上可以发生光电效应，则其他可见光照射到锌板上也一定可以发生光电效应
B ．图乙中入射光的强度越大，则在阴极板上产生的光电子的最大初动能越大
C ．图丙说明光子既有粒子性也有波动性
D ．戴维孙和汤姆孙利用图丁证明了电子具有波动性
D [在可见光中，紫光的频率最大，故紫光光子的能量最大，紫光照射到锌板上可以发生光电效应，但其他可见光照射到锌板上不一定发生光电效应，A 错误；入射光的强度只能改变单位时间内逸出光电子的数量，但不能增大逸出光电子的最大初动能，B 错误；光的散射揭示了光的粒子性，没有揭示光的波动性，C 错误；衍射是波特有的现象，故电子束衍射实验证明了电子具有波动性，D 正确．]
例11．(2017·北京高考)2017年年初，我国研制的“大连光源”——极紫外自由电子激光装
置，发出了波长在100 nm(1 nm ＝10－9 m)附近连续可调的世界上最强的极紫外激光脉冲，“大连光源”因其光子的能量大、密度高，可在能源利用、光刻技术、雾霾治理等领域的研究中发挥重要作用．一个处于极紫外波段的光子所具有的能量可以电离一个分子，但又不会把分子打碎．据此判断，能够电离一个分子的能量约为(取普朗克常量h ＝6.6×10－34 J ·s ，真空光速c ＝3×108 m/s)( )
A ．10－21 J
B ．10－18 J
C ．10－15 J
D ．10－12 J
B [一个处于极紫外波段的光子所具有的能量E ＝h ν＝h
c λ＝6.6×10－34×3×10810－7
J ≈10－18 J ，选项B 正确．]
四、氢原子能级和能级跃迁
1．两类能级跃迁
(1)自发跃迁：高能级→低能级，释放能量，发出光子．
光子的频率ν＝ΔE h ＝E 高－E 低h
. (2)受激跃迁：低能级→高能级，吸收能量．
①光照(吸收光子)：光子的能量必须恰等于能级差h ν＝ΔE .
②碰撞、加热等：只要入射粒子能量大于或等于能级差即可，E 外≥ΔE .
③大于电离能的光子被吸收，将原子电离．
2．电离
电离态与电离能
电离态：n＝∞，E＝0
基态→电离态：E吸＝0－(－13.6 eV)＝13.6 eV电离能．
n＝2→电离态：E吸＝0－E2＝3.4 eV
如吸收能量足够大，克服电离能后，获得自由的电子还携带动能．
3．谱线条数的确定方法
(1)一个氢原子跃迁发出可能的光谱线条数最多为(n－1)．
(2)一群氢原子跃迁发出可能的光谱线条数的两种求解方法．
①用数学中的组合知识求解：.
②利用能级图求解：在氢原子能级图中将氢原子跃迁的各种可能情况一一画出，然后相加．
例12．(多选)氢原子光谱在可见光部分只有四条谱线，它们分别是从n为3、4、5、6的能级直接向n＝2能级跃迁时产生的．四条谱线中，一条红色、一条蓝色、两条紫色，则下列说法正确的是()
A．红色光谱是氢原子从n＝3能级向n＝2能级跃迁时产生的
B．蓝色光谱是氢原子从n＝6能级或n＝5能级直接向n＝2能级跃迁时产生的
C．若氢原子从n＝6能级直接向n＝1能级跃迁，则能够产生红外线
D．若氢原子从n＝6能级直接向n＝3能级跃迁时辐射的光子不能使某金属发生光电效应，则氢原子从n＝6能级直接向n＝2能级跃迁时辐射的光子将可能使该金属发生光电效应
AD[从n为3、4、5、6的能级直接向n＝2能级跃迁时，从n＝3跃迁到n＝2能级辐射的光子频率最小，波长最大，可知为红色光谱，A正确；蓝光光子频率大于红光光子频率，小于紫光光子频率，可知是从n＝4跃迁到n＝2
能级辐射的光子，B错误；氢原子从n＝6能级直接向n＝1能级跃迁，辐射的光子频率大于从n＝6跃迁到n＝2能级时辐射的紫光光子频率，即产生紫外线，C错误；从n＝6跃迁到n＝2能级辐射的光子频率大于从n＝6跃迁到n＝3能级辐射的光子频率，由氢原子从n＝6能级直接向n＝3能级跃迁时辐射的光子不能使某金属发生光电效应，但从n＝6跃迁到n＝2能级跃迁时辐射的光子可能使该金属发生光电效应，D正确．] 例13. (2018·海口模拟)如图所示为氢原子能级图，氢原子中的电子从n＝4能级跃迁到n＝1能级可产生a光；从n＝3能级跃迁到n＝1能级可产生b光，a光
和b光的波长分别为λa和λb，a、b两光照射逸出功为4.5 eV的金属钨表面均可产生光电效应，遏止电压分别为U a和U b，则()
A．λa>λb
B．U a
C．a光的光子能量为12.55 eV
D．b光照射金属钨产生的光电子的最大初动能E k b＝7.59 eV
D[氢原子中的电子从n＝4能级跃迁到n＝1能级产生a光，a光的光子能量hνa＝E a ＝E4－E1＝12.75 eV，氢原子中的电子从n＝3能级跃迁到n＝1能级产生b光，b光的光子能量hνb＝E b＝E3－E1＝12.09 eV，a光的光子能量高，则a光的频率大，波长小，即λa<λb，A、C项错误；由光电效应方程E k＝hν－W0和E k＝eU c可知，频率越大，对应遏止电压U c越大，即U a>U b，B项错误；E k b＝hνb－W0＝7.59 eV，D项正确．] [反思总结]1一个区别
一个氢原子和一群氢原子能级跃迁的可能性.
2两点提醒
①原子能级之间跃迁时吸收或放出的光子能量一定等于两能级之间的差值.
②要使氢原子发生电离，原子吸收的能量可以是大于原子该能级值的任意值.
例14：氢原子跃迁时，由n＝3的激发态跃迁到基态所释放的光子可以使某金属刚好发生光电效应，则下列说法正确的是()
A．氢原子由n＝3的激发态跃迁到基态时，电子的动能减少
B．氢原子由n＝3的激发态跃迁到基态时，原子的能量增加
C．增加由n＝3的激发态跃迁到基态的氢原子的数量，从该金属表面逸出的光电子的最大初动能不变
D．氢原子由n＝2的激发态跃迁到基态所释放的光子照射该金属足够长时间，该金属也会发生光电效应
C[氢原子由激发态跃迁到基态时，释放光子，原子的能量减少，电子的动能增加，A、B错；增加跃迁氢原子的数量，不能改变释放出的光子的频率，从该金属表面逸出的光电子的最大初动能不变，C对；从n＝2的激发态跃迁到基态的氢原子，其释放的光子的频率较小，不能使该金属发生光电效应，D错．]
3.小练：
考查点：光的波粒二象性
1．(多选)下列说法中正确的是()
A．光的波粒二象性学说彻底推翻了麦克斯韦的光的电磁说
B．在光的双缝干涉实验中，暗条纹的地方是光子永远不能到达的地方
C．光的双缝干涉实验中，大量光子打在光屏上的落点是有规律的，暗纹处落下光子的概率小
D．单个光子具有粒子性，大量光子具有波动性
[答案]CD
考查点：光电效应规律
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
考查点：玻尔理论
3．氢原子由n＝1的状态激发到n＝4的状态，在它回到n＝1的状态的过程中，有以下说法：
①可能激发的能量不同的光子只有3种
②可能发出6种不同频率的光子
③可能发出的光子的最大能量为12.75 eV
④可能发出光子的最小能量为0.85 eV
其中正确的说法是()
A．①③B．②④
C．①④D．②③
[答案]D
考查点：α粒子散射实验
4．(多选)在α粒子散射实验中，如果两个具有相同能量的α粒子以不同的角度散射出来，则散射角度大的这个α粒子()
A．更接近原子核
B．更远离原子核
C．受到一个以上的原子核作用
D．受到原子核较大的冲量作用
[答案]AD
4.巩固提升：
光子说光电效应现象
1．2016年8月16日01时40分，由我国研制的世界首颗量子科学试验卫星“墨子号”在酒泉卫星发射中心用长征二号丁运载火箭成功发射升空．它的成功发射和在轨运行，不仅将有助于我国广域量子通信网络的构建，服务于国家信息安全，它将开展对量子力学基本问题的空间尺度试验检验，加深人类对量子力学自身的理解，关于量子和量子化，下列说法错误的是()
A．玻尔在研究原子结构中引进了量子化的概念
B．普朗克把能量子引入物理学，破除了“能量连续变化”的传统观念
C．光子的概念是爱因斯坦提出的
D．光电效应实验中的光电子，也就是光子
D[由玻尔理论可知，在研究原子结构时，引进了量子化的概念，故A正确；普朗克在1900年把能量子引入物理学，破除了“能量连续变化”的传统观念，提出量子化理论，故B正确；为解释光电效应现象，爱因斯坦提出了光子说，引入了光子的概念，故C正确；光电子就是在光电效应中产生的电子，本质是金属板的电子，故D错误．]
2．用一束紫外线照射某金属时不能产生光电效应，可能使该金属发生光电效应的措施是() A．改用频率更小的紫外线照射
B．改用X射线照射
C．改用强度更大的原紫外线照射
D．延长原紫外线的照射时间
选B 某种金属能否发生光电效应取决于入射光的频率，与入射光的强度和照射时间无关。不能发生光电效应，说明入射光的频率小于金属的极限频率，所以要使金属发生光电效应，应增大入射光的频率，X射线的频率比紫外线频率高，所以本题答案为B。
3．(多选)如图为用光照射锌板产生光电效应的装置示意图．光电子的最大初动能用E k表示、入射光的强度用C表示、入射光的波长用λ表示、入射光的照射时间用t表示、入射光的频率用ν表示．则下列说法正确的是()
A．E k与C无关
B．E k与λ成反比
C．E k与t成正比
D．E k与ν成线性关系
AD[由E k＝hν－W0知，E k与照射光的强度及照射时间无关，与ν成线性关系，A、D正确，C
错误；由E k＝hc
λ
－W0可知，E k与λ不成反比，B错误．]
α粒子散射实验
4．下列与α粒子散射实验结果一致的是()
A．所有α粒子穿过金箔后偏转角度都很小
B．大多数α粒子发生较大角度的偏转
C．向各个方向运动的α粒子数目基本相等
D．极少数α粒子发生大角度的偏转
D[当α粒子穿过原子时，电子对α粒子影响很小，影响α粒子运动的主要是原子核，离原子核远的α粒子受到的库仑斥力很小，运动方向几乎不改变，只有当α粒子距离原子核很近时，才会受到
很大的库仑斥力，而原子核很小，所以只有极少数的α粒子发生大角度的偏转，而绝大多数基本按直线方向前进，实验结果是：离原子核远的α粒子偏转角度小，离原子核近的α粒子偏转角度大，正对原子核的α粒子返回，故A、B、C错误，D正确．]
5．从α粒子散射实验结果出发推出的结论有：
①金原子内部大部分都是空的；②金原子是一个球体；
③汤姆孙的原子模型不符合原子结构的实际情况；
④原子核的半径约是10－15m，其中正确的是()
A．①②③B．①③④
C．①②④D．①②③④
B[α粒子散射实验的结果表明，原子是由原子核和核外电子构成的，原子核体积很小，质量大，原子的质量主要集中在原子核上，原子核外有一个非常大的空间，核外电子围绕原子核做高速运动，则从α粒子散射实验结果出发推出的结论有金原子内部大部分都是空的，汤姆孙的原子模型不符合原子结构的实际情况，原子核的半径约是10－15m，不能说明金原子是球体，B正确．]
6．(多选)卢瑟福和他的学生用α粒子轰击不同的金属，并同时进行观测，经过大量的实验，最终确定了原子的核式结构．如图为该实验的装置，其中荧光屏能随显微镜在图中的圆面内转动．当用α粒子轰击金箔时，在不同位置进行观测，如果观测的时间相同，则下列说法正确的是()
A．在1处看到的闪光次数最多
B．2处的闪光次数比4处多
C．3和4处没有闪光
D．4处有闪光但次数极少
ABD[卢瑟福和他的学生做α粒子散射实验时，得到以下结论：绝大多数α粒子直接穿过金箔，少数发生偏转，极少数发生大角度的偏转，偏转的角度甚至大于90°，A、B、D正确．]
光电效应规律及方程的应用
7．(多选)(2018·长沙模拟)金属钙的逸出功为4.3×10－19J，普朗克常量h＝6.6×10－34J·s，光速c＝3.0×108 m/s，以下说法正确的是()
A．用波长为400 nm的单色光照射金属钙，其表面有光电子逸出
B．用波长为400 nm的单色光照射金属钙，不能产生光电效应现象
C．若某波长的单色光能使金属钙产生光电效应现象，则增大光的强度将会使光电子的最大初动能增大
D．若某波长的单色光能使金属钙产生光电效应现象，则减小光的强度将会使单位时间内发射的光电子数减少
AD[波长为400 nm的单色光的光子能量为E＝h c
λ
＝4.95×10－19 J，大于钙的逸出功，可以产生光电效应现象．根据光电效应规律，光电子的最大初动能决定于入射光的频率而与其强度无关，但强度决定了单位时间内发射的光电子数的多少，正确选项为A、D.]
8．(多选)如图所示是用光照射某种金属时逸出的光电子的最大初动能随入射光频率的变化图线，普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s，由图可知()
A．该金属的极限频率为4.30×1014Hz
B．该金属的极限频率为5.5×1014Hz
C．该图线的斜率表示普朗克常量
D．该金属的逸出功为0.5 eV
AC [由光电效应方程E km ＝h ν－W 0知图线与横轴交点为金属的极限频率，即ν0＝4.30×1014Hz ，A 对，B 错；该图线的斜率为普朗克常量，C 对；金属的逸出功W ＝h ν0＝6.63×10
－34×4.30×1014/1.6×10－19eV ≈1.8 eV ，D 错．]
9．如图甲所示，合上开关，用光子能量为2.5 eV 的一束光照射阴极K ，发现电流表读数不为零．调节滑动
变阻器，发现当电压表读数小于0.60 V 时，电流表计数仍不为零，当电压表读数大于或等于0.60 V 时，电流表读数为零．把电路改为图乙，当电压表读数为2 V 时，则逸出功及电子到达阳极时的最大动能为
( )
甲 乙
A ．1.5 eV 0.6 eV
B ．1.7 eV 1.9 eV
C ．1.9 eV 2.6 eV
D ．3.1 eV 4.5 eV
C [光子能量h ν＝2.5 eV 的光照射阴极，电流表读数不为零，则能发生光电效应，当电压表读数
大于或等于0.6 V 时，电流表读数为零，则电子不能到达阳极，由动能定理eU ＝12m v 2m
知，最大初动能E km ＝eU ＝0.6 eV ，由光电效应方程h ν＝E km ＋W 0知W 0＝1.9 eV ，对图乙，当电压表读数为2 V 时，电子到达阳极的最大动能E km ′＝E km ＋eU ′＝0.6 eV ＋2 eV ＝2.6 eV.故C 正确．]
10.研究光电效应的电路如图所示．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( )
A B C D
C [由于光的频率相同，所以对应的反向遏止电压相同，A 、B 错误；发生光电效应时，在同样的加速电压下，光强度越大，逸出的光电子数目越多，形成的光电流越大，C 正确，
D 错误．]
波粒二象性
11．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存
在，如图所示是不同数量的光子照射到感光胶片上得到的照片．这些照片说明( )
A ．光只有粒子性没有波动性
B．光只有波动性没有粒子性
C．少量光子的运动显示波动性，大量光子的运动显示粒子性
D．少量光子的运动显示粒子性，大量光子的运动显示波动性
D[光具有波粒二象性，这些照片说明少量光子的运动显示粒子性，大量光子的运动显示波动性，故D正确．]
12．(多选)实物粒子和光都具有波粒二象性．下列事实中突出体现波动性的是()
A．电子束通过双缝实验装置后可以形成干涉图样
B．β射线在云室中穿过会留下清晰的径迹
C．人们利用电子显微镜观测物质的微观结构
D．光电效应实验中，光电子的最大初动能与入射光的频率有关，与入射光的强度无关
AC[电子束具有波动性，通过双缝实验装置后可以形成干涉图样，选项A正确．β射线在云室中高速运动时，径迹又细又直，表现出粒子性，选项B错误．电子显微镜是利用电子束衍射工作的，体现了波动性，选项C正确．光电效应实验，体现的是光的粒子性，选项D错误．]
氢原子光谱、波尔理论
13．下列关于原子光谱的说法不正确的是()
A．原子光谱是由物质的原子从高能级向低能级跃迁时辐射光子形成的
B．不同的谱线分布对应不同的元素
C．不同的谱线对应不同的发光频率
D．利用光谱分析不可以准确确定元素的种类
D[原子光谱即线状谱，是由物质的原子从高能级向低能级跃迁时辐射光子形成的；每种原子都有自己的特征谱线，可以利用它来鉴别物质或确定物质的组成部分．故D不正确，选D.]
14.如图所示为氢原子的能级图，对于处在n＝4能级的大量氢原子，下列说法正确的是()
A．这群氢原子向低能级跃迁时一共可以辐射出4种不同频率的光子
B．处在n＝4能级的氢原子可以吸收任何一种光子而跃迁到高能级
C．这群氢原子从n＝4能级跃迁到n＝1能级时向外辐射的光子的波长最长
D．这群氢原子辐射的光子中如果只有两种能使某金属发生光电效应，则该
金属的逸出功W0应满足10.2 eV D[这群氢原子向低能级跃迁时能够辐射出6种不同频率的光子，A错误；氢原子从低能级向高能级跃迁时吸收的能量等于两能级的能量差，B错误；氢原子从n＝4能级跃迁到n＝1能级时向外辐射出的光子的频率最大，波长最短，C错误；如果这群氢原子辐射出的光子中只有两种能使某金属发生光电效应，则这两种光子分别是由氢原子从n＝4能级跃迁到n＝1能级和氢原子从n＝3能级跃迁到n＝1能级时辐射出的，由光电效应发生的条件可知，该金属的逸出功应满足E2－E1 15．(2018·保定模拟)可见光光子的能量在1.61eV～3.10 eV范围内．如图所示，氢原子从第4能级跃迁到低能级的过程中，根据氢原子能级图可判断() A ．从第4能级跃迁到第3能级将释放出紫外线 B ．从第4能级跃迁到第3能级放出的光子，比从第4能级直接跃迁到第2能级放出的光子频率更高 C ．从第4能级跃迁到第3能级放出的光子，比从第4能级直接跃迁到第1能级放出的光子波长更长 D ．氢原子从第4能级跃迁到第3能级时，原子要吸收一定频率的光子，原子的能量增加 C [从n ＝4能级跃迁到n ＝3能级时辐射的光子能量ΔE 43＝－0.85 eV －(－1.51 eV)＝0.66 eV ，不在可见光光子能量范围之内，属于红外线，故A 错误；从n ＝4能级跃迁到n ＝2能级时辐射的光子 能量ΔE 42＝－0.85 eV －(－3.40 eV)＝2.55 eV ＞ΔE 43，光子的频率ν＝ΔE h ，所以ν43＜ν42，故B 错误；从n ＝4能级跃迁到n ＝1能级时辐射的光子能量ΔE 41＝－0.85 eV －(－13.60 eV)＝12.75 eV ＞ΔE 43，光子的波长λ＝hc ΔE ，所以λ43＞λ41，故C 正确；从第4能级跃迁到第3能级时，原子要辐射一定频率的光子，原子的能量减少，故D 错误．] 光电效应与康普顿效应的比较 周嘉夫 （天水师范学院物理与信息科学学院，甘肃天水741001） 摘要: 光电效应和康普顿效应是光的粒子性的两个重要证据，通过对两效应实验规律的比较及产生条件的分析，论述两效应之间存在的本质差异，进一步说明光电效应和康普效应虽然都是光子与原子的作用过程，但产生条件和现象却是根本不同的。 关键词:光电效应康普顿效应光子散射电子自由电子差异能量作用比较 The Comparison of Photoelectric Effect and Konpton Effect Zhou Jiafu ( School of Physics and Information Science, Tianshui Normal university, 741001) Abstract:Photoelectric effect and Compton effect is the particle nature of light are two important evidence. Effect of the two experiments and production of comparative law analysis of the conditions discussed between the two effects of differences in the photoelectric effect and further Compton Effect Although they are both the role of photon and atom, but phenomena arising from the conditions and it is step-by-step with the fundamental. Key words:Scattering, Electron, PhotoelectricEffect, Konpton Effec,Free Electron，Photon，Function，Energy，Comparison 南昌大学物理实验报告 学生姓名：黄晨学号：5502211059 专业班级：应用物理学111班班级编号：S008实验时间：13时00 分第3周星期三座位号：07 教师编号：T003成绩： 光电效应 一、实验目的 1、研究光电管的伏安特性及光电特性；验证光电效应第一定律； 2、了解光电效应的规律，加深对光的量子性的理解； 3、验证爱因斯坦方程，并测定普朗克常量。 二、实验仪器 普朗克常量测定仪 三、实验原理 当一定频率的光照射到某些金属表面上时，有电子从金属表面逸出，这种现象称为光电效应，从金属表面逸出的电子叫光电子。实验示意图如下 图中A,K组成抽成真空的光电管，A为阳极，K为阴极。当一定频率v的光射到金属材料做成的阴极K上，就有光电子逸出金属。若在A、K两端加上电压后光电子将由K定向的运动到A，在回路中形成电流I。 当金属中的电子吸收一个频率为v的光子时，便会获得这个光子的全部能量，如果这些能量大于电子摆脱金属表面的溢出功W，电子就会从金属中溢出。按照能量守恒原理有 南昌大学物理实验报告 学生姓名：黄晨学号：5502211059 专业班级：应用物理111 班级编号：S008实验时间：13 时00分第03周星期三座位号：07 教师编号：T003成绩：此式称为爱因斯坦方程，式中h为普朗克常数，v为入射光频。v存在截止频率，是的 吸收的光子的能量恰好用于抵消电子逸出功而没有多余的动能，只有当入射光的频率大于截止频率时，才能产生光电流。不同金属有不同逸出功，就有不同的截止频率。 1、光电效应的基本实验规律 （1）伏安特性曲线 当光强一定时，光电流随着极间电压的增大而增大，并趋于一个饱和值。 （2）遏制电压及普朗克常数的测量 当极间电压为零时，光电流并不等于零，这是因为电子从阴极溢出时还具有初动能，只有加上适当的反电压时，光电流才等于零。 软件工程需求分析和概 要设计S A实验实验报 告 Document serial number【NL89WT-NY98YT-NC8CB-NNUUT-NUT108】 需求分析和概要设计实验报告 一．实验目的 1. 理解结构化分析和设计的软件工程范型； 2. 能运用常用的工具建立简单系统的分析模型和设计模型。 二．实验内容 图书管理系统的分析和设计。主要完成借书、还书、图书预定、图书查阅和图书管理等功能。要求建立系统的需求模型：DFD(data flow diagram)。 功能需求描述： 1. 借阅者可以通过网络查询书籍信息和预定书籍。 2. 借阅者能够借阅书籍和还书。 3. 图书管理员能够处理借阅者的借阅和还书请求，以及处理预定图书。三．实验结果 1.图书管理员处理借书第一层 图书管理员处理借书第二层 2.图书管理员处理还书第一层 3.图书管理员处理预定图书第一层 图书管理员处理预定图书第二层 四．实验分析 在本次实验中，我主要画出了图书管理员处理借书、还书以及预定图书的数据流程图。这是一个我们都很熟悉的环境，因此我们分析起来相对的会容易些，思路也会更加的清晰，在这个系统中，通过稍加细致的分析，我们可以了解到： 1. 图书管理员处理借书的时候，其主要过程是，先扫描读者信息，确认读者的合法性。接着，处理读者欲借阅的书。再接着，处理借书过程，同时修改读者和图书的有关信息。最后，系统将有关的信息反馈给我们的读者。 2. 图书管理员处理还书的时候，其过程相对的简单一些，只需直接处理读者欲还的书。同时修改读者和图书的有关信息。最后，系统将有关的信息反馈给我们的读者。 3. 图书管理员处理图书预定的时候，其主要过程是，先扫描读者信息，确认读者的合法性。接着，处理读者欲预定的书。再接着，处理预定图书过程，同时修改读者和图书的有关信息。最后，系统将有关的信息反馈给我们的读者。 在对这样的过程进行了分析后，再画数据流程图也就显得容易很多了。 通过本次的实验，我对数据流程图的重要性有了更加深刻的认识，数据流程图在我们设计系统过程中所扮演的角色是多么的重要，试想，如果一个系统在设计的过程中，不使用图的方式，而是将其用文字语言进行描述，这会是一个怎么样的情景。图的作用就是使我们对知识的理解非常的形象，易懂。一个非常复杂的问题，若是通过图形的方式向我们展示的话，会收到意想不到的结果。 练习二十一光电效应康普顿效应 一、选择题 1. 已知一单色光照射在钠表面上，测得光电子的最大动能是1.2eV，而钠的红限波长是540nm，那么入射光的波长是 (A) 535nm。 (B) 500nm。 (C) 435nm。 (D) 355nm。 2. 光子能量为0.5MeV的X射线，入射到某种物质上而发生康普顿散射。若反冲电子的动能为0.1MeV，则散射光波长的改变量?λ与入射光波长λ0之比值为 (A) 0.20。 (B) 0.25。 (C) 0.30。 (D) 0.35。 3. 用频率为ν的单色光照射某种金属时，逸出光电子的最大动能为E k，若改用频率为2ν的单色光照射此种金属，则逸出光电子的最大动能为 (A)hν+E k。 (B) 2hν?E k。 (C)hν?E k。 (D)2E k。 4. 下面这此材料的逸出功为：铍，3.9eV；钯， 5.0eV；铯，1.9eV；钨，4.5eV。要制造能在可见光(频率范围为3.9×1014Hz－7.5×1014Hz)下工作的光电管，在这此材料中应选： (A)钨。 (B)钯。 (C)铯。 (D)铍。 5. 光电效应和康普顿效应都包含有电子与光子的相互作用过程。对此过程，在以下几种理解中，正确的是： (A) 光电效应是电子吸收光子的过程，而康普顿效应则是光子和电子的弹性碰撞过程。 (B) 两种效应都相当于电子与光子的弹性碰撞过程。 (C) 两种效应都属于电子吸收光子的过程。 (D) 两种效应都是电子与光子的碰撞，都服从动量守恒定律和能量守恒定律。 6. 一般认为光子有以下性质 (1) 不论在真空中或介质中的光速都是c； (2) 它的静止质量为零； (3) 它的动量为hν/c2； (4) 它的动能就是它的总能量； (5) 它有动量和能量，但没有质量。 以上结论正确的是 (A)(2)(4)。 (B)(3)(4)(5)。 (C)(2)(4)(5)。 (D)(1)(2)(3)。 7. 某种金属在光的照射下产生光电效应，要想使饱和光电流增大以及增大光电子的初动能，应分别增大照射光的 光电效应实验 一定频率的光照射在金属表面时, 会有电子从金属表面逸出,这种现象称为光电效应。1887年赫兹发现了光电效应现象，以后又经过许多人的研究，总结出一系列实验规律。1905年，爱因斯坦在普朗克能量子假设的基础上，提出了光量子理论，成功地解释了光电效应的全部规律。 实验原理 光电效应的实验原理如图1所示。用强度为P 的单色光照射到光电管阴极K 时，阴极释放出的光电子在电场的加速作用下向阳极板A 迁移，在回路中形成光电流。 图1 实验原理图 图2 光电管同一频率不同光强的 伏安特性曲线 用实验得到的光电效应的基本规律如下： 1、 光强P 一定时，改变光电管两端的电压AK U ，测量出光电流I 的大小，即可得 出光电管的伏安特性曲线。随AK U 的增大，I 迅速增加，然后趋于饱和，饱和 光电流m I 的大小与入射光的强度P 成正比。 2、 当光电管两端加反向电压时，光电流将逐步减小。当光电流减小到零时，所对 应的反向电压值，被称为截止电压U 0（图2）。这表明此时具有最大动能的光 电子刚好被反向电场所阻挡，于是有 0202 1eU mV =（式中m 、V 0、e 分别为电子的质量、速度和电荷量）。（1） 不同频率的光，其截止电压的值不同（图3）。 3、 改变入射光频率ν时，截止电压U 0随之改变，0U 与ν成线性关系（图4）。实 验表明，当入射光频率低于0ν(0ν随不同金属而异，称为截止频率)时，不论光 的强度如何，照射时间多长，都没有光电流产生。 图3光电管不同频率的伏安特性曲线 图4截止电压U 0与频率ν的关系 4、光电效应是瞬时效应。即使入射光的强度非常微弱，只要频率大于0ν，在开始照射后立即有光电子产生，延迟时间最多不超过910-秒。 经典电磁理论认为，电子从波阵面上获得能量，能量的大小应与光的强度有关。因此对于任何频率，只要有足够的光强度和足够的照射时间，就会发生光电效应，而上述实验事实与此直接矛盾。显然经典电磁理论无法解释在光电效应中所显示出的光的量子性质。 按照爱因斯坦的光量子理论，光能是集中在被称之为光子的微粒上，但这种微粒仍然保持着频率（或波长）的概念，频率为ν的光子具有能量ν=h E ，h 为普朗克常数。当光束照射金属时，是以光粒子的形式打在它的表面上。金属中的电子要么不吸收能量，要么就吸收一个光子的全部能量νh ，而无需积累能量的时间。只有当这能量大于电子摆脱金属表面约束所需的逸出功A 时，电子才会以一定的初动能逸出金属表面。按照能量守恒原理，爱因斯坦提出了著名的光电效应方程： A mV hv +=2021 （2） 式中，A 为金属的逸出功，202 1mV 为光电子获得的初始动能。 由该式可见，入射到金属表面的光频率越高，逸出的电子动能越大。光子的能量A h 0<ν时，电子不能脱离金属，因而没有光电流产生。产生光电效应的最低频率（截止频率）是h A 0=ν。 将（2）式代入（1）式中可得： A h eU 0-ν= （3） )(00v v e h U -= 此式表明截止电压0U 是频率ν的线性函数。只要用实验方法得出不同的频率的截止电压，由直线斜率和截距，就可分别算出普朗克常数h 和截止频率0ν。基于此，在爱因斯坦光量子理论提出约十年后，密立根用实验证实了爱因斯坦的光电效应方程，并精确地测定了普朗克常数。两位物理大师在光电效应等方面的杰出贡献，分别于1921 光电效应和普朗克常量的测定 创建人：系统管理员总分：100 实验目的 了解光电效应的基本规律，学会用光电效应法测普朗克常量；测定并画出光电管的光电特性曲线。 实验仪器 水银灯、滤光片、遮光片、光电管、光电效应参数测试仪。 实验原理 光电效应： 当光照射在物体上时，光子的能量一部分以热的形式被物体吸收，另一部分则转换为物体中一些电子的能量，是部分电子逃逸出物体表面。这种现象称为光电效应。爱因斯坦曾凭借其对光电效应的研究获得诺贝尔奖。在光电效应现象中，光展示其粒子性。 光电效应装置： S为真空光电管。内有电极板，A、K极板分别为阳极和阴极。G为检流计（或灵敏电流表）。无光照时，光电管内部断路，G中没有电流通过。U为电压表，测量光电管端电压。 由于光电管相当于阻值很大的“电阻”，与其相比之下检流计的内阻基本忽略。故检流计采用“内接法”。 用一波长较短（光子能量较大）的单色光束照射阴极板，会逸出光电子。在电源产生的加速电场作用下向A级定向移动，形成光电流。显然，如按照图中连接方式，U越大时，光电流 I 势必越大。于是，我们可以作出光电管的伏安特性曲线，U=I 曲线关系大致如下图： 随着U 的增大，I 逐渐增加到饱和电流值IH 。 另一方面，随着U 的反向增大，当增大到一个遏制电位差Ua 时，I 恰好为零。此时电子的动能在到达A 板时恰好耗尽。 光电子在从阴极逸出时具有初动能2 2 1mv ，当U=Ua 时，此初动能恰好等于其克服电场力所做的功。即： ||2 12 a U e mv = 根据爱因斯坦的假设，每粒光子有能量hv =ε。式中h 为普朗克常量，v 为入射光波频率。 物体表面的电子吸收了这个能量后，一部分消耗在克服物体固有的逸出功A 上，另一部分则转化为电子的动能，让其能够离开物体表面，成为光电子。 于是我们得到爱因斯坦的光电效应方程：A m hv += 2 v 2 1 由此可知，光电子的初动能与入射光频率成线性关系，而与光强度无关。（光强度只对单位时间内逸出物体表面的光电子的个数产生影响） 光电效应的光电阈值： 红限：当入射光频率v 低于某一值0v 时，无论用多强的光照都不会发生光电效应。由光电效应方程易得这个频率h A v /0=，称为红限。 测量普朗克常量的方法： 用光波频率为的单色光照射阴极板，测量其遏制电位差Ua 。 于是有： A U e hv a +=|| 所以： e A v -= e h |U |a 这表明了截止电压|U |a 和光波频率v 成正比。 实验中获得单色光的方法： 使用水银灯发出稳定白光作为光源，再使用不同颜色的滤光片罩在光电管的入光口以得到相应颜色的单色光，还可以使用不同透光度的遮光片罩在水银灯的出光口以得到不同强度的 编号：（）字号 《软件课程设计》报告 班姓学级：名：号： 指导老师： 职称： 计算机科学与技术学院 二〇〇八年月 专业年级： 学生姓名： 任务下达日期： 课程设计日期： 课程设计题目：面向过程 一．需求分析 设计任务：软件课程设计任务书 题目七： 1.将输入的罗马数据化为10进制数。假设罗马数据中只使用如下7 个“基值”字母：M、D、C、L、X、V、I，分别用来表示 1000、500、100、50、10、5、1。如，罗马数据LXXXVII 表示10 进 制的87。 2.将输入的10进制正整数转换为罗马数据。假设罗马数据中只使用 “基值”字母：M、D、C、L、X、V、I，分别用来表示 1000、500、100、50、10、5、1。 主要界面为： 输入1或2可以选择功能。 输出的形式 如上所示：当输入大写或小写的阿拉伯字母时。 程序能计算出十进制。 程序所能达到的功能 测试的数据：当输入mvii罗马数字时输出十进制 1007 当输入十进制数4535 时相应输出MMMMDXXXV。 二．概要设计 程序中主要在开头用了一个死循环来实现功能的不断循环。通过exit函数退出程序。 主程序的流程以及各程序模块之间的层次（调用）关系。 Convert1() Break; >switch(n) Default; 三．详细设计 实现概要设计中定义的数据类型和操作。以增加程序的可读性，关键算法部分 画出程序流程图。 主函数的流程图如右图示： Switch() Cin>>n Convert1() Break; Case1: Case2:; Convert2(); Break; Default; Exit(1); While(1) Main() Return 0; Main->jiemina->while(1)- Convert2() Break; Exit() （2）光电效应的基本规律 2012-4-3 命题人：邓老师 学号________. 姓名________. 第Ⅰ卷（选择题） 一．选择题 （请将你认为正确的答案代号填在Ⅱ卷的答题栏中，本题共25小题） 1. 已知某单色光的波长为λ,在真空中的传播速度为c,普朗克常量为h,则该电磁波辐射的能量子的值为（ ） A.hcλ B. c h λ C. λ h D. λhc 2. 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,由实验图像可求出（ ） A.该金属的逸出功 B.该金属的极限频率 C.单位时间内逸出的光电子数 D.普朗克恒量 3. 某金属在一束绿光的照射下发生了光电效应（ ） A.若增加绿光的照射强度,则单位时间内逸出的光电子数不变 B.若增加绿光的照射强度,则逸出的光电子最大初动能增加 C.若改用紫光照射,则逸出的光电子的最大初动能增加 D.若改用紫光照射,则单位时间内逸出的光电子数目一定增加 4. 下列说法正确的是（ ） A.光的干涉现象说明光具有粒子性,能发生光电效应现象说明光有波动性 B.电磁波谱中波长最长的γ射线,波长最短的是无线电波 C.光子具有波粒二象性,实物粒子只具有粒子性,不具有波动性 D.通常说光波是一种概率波,意思是光子在空间分布的概率是受波动规律支配的 5. 表1给出了各色光在真空中的波长和频率，表2给出了几种金属的极限频率υ0和极限波长λ0，请你判断下列说法正确的是（ ） 表1 A.用黄光和绿光照射金属钾表面时都能发生光电效应 B.用绿光照射钾发射出的某光电子P 与用紫光照射钾发射出的某光电子Q 相比，P 的动能一定小于Q 的动 能 C.黄光能使表中的4种金属发生光电效应 D.用蓝光照射铯和钾时，发射出光电子的最大初动能分别为E k 1和E k2，E k 1一定大于E k 2 6. 一束细平行光经过玻璃三棱镜后分解为互相分离的三束光(如图所示),分别照射到相同的金属板a 、b 、c 上,如图所示,已知金属板b 有光电子放出,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 7. 某单色光从真空射入某介质时（ ） A.波长变长,速度变小,光量子能量变小 B.波长变长,速度变大,光量子能量不变 C.波长变短,速度变小,光量子能量不变 D.波长变短,速度变小,光量子能量变大 8. 分别用波长为λ和 34 λ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 c b 光电效应测普朗克常量 姓名：梁智健 学院：材料成型及控制工程166班 学号：5901216163 台号：22 时间：2017-10-16 实验教室：309 【实验目的】 1、验证爱因斯坦光电效应方程，并测定普朗克常量h。 2、了解光电效应规律，加深对光的量子性的理解。 3、学会用作图法处理数据。 4、研究光电管的伏安特性及光电特性。 【实验仪器】 1.光电效应测定仪 2.光电管暗箱 3.汞灯灯箱以及汞灯电源箱。 【实验原理】 1、当光照射在物体上时，光的能量只有部分以热的形式被 物体所吸收，而另一部分则转换 为物体中某些电子的能量，使这 些电子逸出物体表面，这种现象 称为光电效应。在光电效应这一 现象中，光显示出它的粒子性， 所以深入观察光电效应现象，对 认识光的本性具有极其重要的意 义。普朗克常数h是1900年普朗克 为了解决黑体辐射能量分布时提 出的“能量子”假设中的一个普 适常数，是基本作用量子，也是粗略地判断一个物理体系是否需要用量子力学来描述的依据。 1905年爱因斯坦为了解释光电效应现象，提出了“光量子”假设，即频率为v 的光子其能量为h v ?。当电子吸收了光子能量h v ?之后，一部分消耗与电子的逸出功W ，另一部分转换为电子的动能212 m v ?，即爱因斯坦光电效应方程 212m hv mv W =+(1) 2、光电效应的实验示意图如图1所示，图中GD 是光电管， K 是光电管阴极，A 为光电管阳 极，G 为微电流计，V 为电压表， E 为电源，R 为滑线变阻器，调 节R 可以得到实验所需要的加 速电位差AK U 。不同的电压AK U ，回路中有不同的电流I 与之对 应，则可以描绘出如图2所示的 AK U -I 伏安特性曲线。 （1）饱和电流的强度与光强成 正比 加速电压AK U 越大，电流I 越大，当AK U 增加到一定值后，电流达到最大值H I ，H I 称为饱和电流，而且H I 的大小只与光强成正比。 （2）遏制电压的大小与照射光的频率成正比 如图3所示，电源E 反向连接，即当加速电压AK U 变为负值时，电流I 会迅速较少，当加速电压AK U 负到一定值Ua 时，电流0I =，这个电压Ua 叫做遏制电压，4所示。 212 a mv e U =?(2) 数据库应用系统开发指导书 实验1：需求分析------大学生选课管理系统 1．实验内容说明： ?教务处的管理人员录入全校的课程基本信息和本学期的课程授课教师、地点、时间； ?在学生入学的时候，学院的管理人员录入学生基本信息； ?学生每学期自己上网登录系统选课，选课成功后信息存入数据库中，学生自己可以查询选课的情况； ?学生选课不成功的情况有： ?所选课程的先修课还没有记录，系统提示“缺先修课，选课失败”； ?本学期所选课程的上课时间有冲突，系统提示“上课时间有冲突，选课失败”； ?学生一学期所选课程的学分最多不能超18学分 ?学生可以注销所选课程。 ?学院管理员可以查询学生前几学期的选课信息、可以查询课程基本信息、学生基本信息； ?当学生退学时，由教务处的管理人注销学生基本信息； ?如果开课之后，学生要求退课，则由教务处的工作人员为学生注销所选课程； ?允许学生休学，教务处为休学的退学做学籍冻结处理；复学后为其办理解冻处理； ?每学期教务处为学生办理学期注册手续；没有办理学期注册的学生不能选课； ?学期末，学院工作人员负责录入学生的成绩。 2．实验目的 1）通过本实验使学生掌握结构化需求分析的方法、过程和相应的文档内容与格式。特别是熟悉数据流程图、数据字典和IPO图三个核心技术的应用。 3．实验学时： 4学时 4．实验步骤 1）结合实验内容说明，对现有的学生选课系统进行必要的调研，了解基本的工作流程、软件功能、数据需求和界面风格。 2）分析实验内容说明和调研结果，画出系统的数据流程图。 3）编写系统的数据字典。 4）用IPO图描述系统的处理过程。 5）画出系统ER图。 5．实验结果 实验结果包括： 一份需求分析说明书，至少包括以下内容： 试验名称:光电效应法测普朗克常量h 实验目的:是了解光电效应的基本规律。并用光电效应方法测量普朗克常量和测定光电管的 光电特性曲线。 实验原理 光电效应实验原理如图8.2.1-1所示。其中S 为真空光电管，K 为阴极，A 为阳极。当无光照射阴极时，由于阳极与阴极是断路，所以检流计G 中无电流流过，当用一波长比较短的单色光照射到阴极K 上时，形成光电流，光电流随加速电位差U 变化的伏安特性曲线如图8.2.1-2所示。 1． 光电流与入射光强度的关系 光电流随加速电位差U 的增加而增加，加速电位差增加到一定量值后，光电流达到饱和值和值I H ，饱和电流与光强成正比，而与入射光的频率无关。当U= U A -U K 变成负值时，光电流迅速减小。实验指出，有一个遏止电位差U a 存在，当电位差达到这个值时，光电流为零。 2． 光电子的初动能与入射频率之间的关系 当U=U a 时，光电子不再能达到A 极，光电流为零。所以电子的初动能等于它克服电场力作用的功。即 a eU mv =2 2 1 （1） 根据爱因斯坦关于光的本性的假设，每一光子的能量为hv =ε，其中h 为普朗克常量，ν为光波的频率。所以不同频率的光波对应光子的能量不同。光电子吸收了光子的能量h ν之后，一部分消耗于克服电子的逸出功A ，另一部分转换为电子动能。由能量守恒定律可知 A mv hv += 22 1 （2） 式（2）称为爱因斯坦光电效应方程。 3． 光电效应有光电存在 实验指出，当光的频率0v v <时，不论用多强的光照射到物质都不会产生光电效应，根据式（2）， h A v = 0，ν0称为红限。 爱因斯坦光电效应方程同时提供了测普朗克常量的一种方法：由式（1）和（2）可得： A U e hv +=0，当用不同频率（ν1，ν2，ν3，…，νn ）的单色光分别做光源时，就有 A U e hv +=11 A U e hv +=22 ………… A U e hv n n += 任意联立其中两个方程就可得到 j i j i v v U U e h --= )( （3） 由此若测定了两个不同频率的单色光所对应的遏止电位差即可算出普朗克常量h ，也可由ν-U 直线的斜率求出h 。 因此，用光电效应方法测量普朗克常量的关键在于获得单色光、测得光电管的伏安特性曲线和确定遏止电位差值。 实验内容 通过实验了解光电效应的基本规律，并用光电效应法测量普朗克常量。 1． 在577.0nm 、546.1nm 、435.8nm 、404.7nm 四种单色光下分别测出光电管的伏安特性曲线，并根据此曲线确定遏止电位差值，计算普朗克常量h 。 本实验所用仪器有：光电管、单色仪（或滤波片）、水银灯、检流计（或微电流计）、直流电源、直流电压计等. j i j i v v U U e h --= )(,求斜率,得到普朗克常量h. 入射光波长λ/nm 365nm 数据结构课程设计实验报告 设计题目：一 单位员工通讯录管理系统 一、题目要求 为某个单位建立一个员工通讯录管理系统，可以方便查询每一个员工的办公室电话、手机号、及电子邮箱。其功能包括通讯录链表的建立、员工通讯信息的查询、修改、插入与删除、以及整个通讯录表的输出。 二、概要设计 本程序通过建立通讯录链表，对员工信息进行记录，并建立一个系统的联系。 三、主要代码及分析 这里面关于链表的主要的操作有插入，查询，删除。则这里只列出这几项的主代码。 1、通过建立通讯录结构体，对信息进行存储，建立链表，建立信息之间 的联系。 typedef struct { }DataType;结构体来存储通讯录中的基本信息 typedef struct node { DataType data; /*结点的数据域*/ struct node *next; /*结点的指针域*/ }ListNode,*LinkList; 2、信息插入操作，将信息查到链表的后面。 void ListInsert(LinkList list){ //信息插入 ListNode *w; w=list->next; while(w->next!=NULL) { w=w->next; } ListNode *u=new ListNode; u->next=NULL; cout<<"员工编号：";cin>>u->data.num; cout<<"员工姓名：";cin>>u->https://www.doczj.com/doc/c54581814.html,; cout<<"手机号码：";cin>>u->data.call; cout<<"员工邮箱：";cin>>u->data.email; cout<<"办公室电话号码：";cin>>u->data.phone; w->next=u;w=w->next; } 一、选题的依据、意义和理论或实际应用方面的价值 光电效应和康普顿效应是光学课程最主要的内容之一，在大学本科层次的光学教学中的光学教学中，我们对光的反射、折射现象和成像规律已比较熟悉。但对光的波动性、干涉和衍射现象，还是比较生疏的，理论解释也比较困难，光与物质相互作用的光电效应和康普顿效应更抽象，因此，不易讲解，我们在理解过程中存在一些概念的错误和混淆。光的本质是电磁波，它具有波动的性质。近代物理又证明，光除了具有波动性之外还具有另一方面的性质，即粒子性。光具有粒子性，最好的例证就是著名的“光电效应”和“康普顿效应”。光电效应与康普顿效应研究的都是光子与电子之间的相互作用，都是光具有粒子性的体现，但两者存在重要的不同。光电效应是指电子在光的作用下从金属表面发射出来的现象. 我们把逸出来的电子称为光电子. 而康普顿效应是指在X 射线的散射现象中, 发现散射谱线中除了波长和原射线相同的成分以外, 还有一些波长较长的成分, 两者差值的大小随散射角的大小而改变, 其间有确定关系的这种波长改变的散射. 上述两种效应都牵涉到光子和个别电子的相互作用,用简单的波动理论是是很难解释这些微观世界的相互作用, 这必须用量子概念来解释. 还可以从光的粒子性出发, 谈谈对光电效应和康普顿效应的不同。所以科学家将光信号（或电能）转变成电信号（或电能）的器件叫光电器件。现已有光敏管、光敏电阻、光敏二极管、光敏三极管、光敏组件、色敏器件、光敏可控硅器件、光耦合器、光电池等光电器件。这些器件已被广泛应用于生产、生活、军事等领域。 二、本课题在国内外的研究现状 光电效应是当光照在金属中时，金属里的表面有电子逸出的现象。而康普顿效应是让光波射入石墨，石墨中的价电子对光进行散射，然而散射光比入射光波长略大，这是由于光子和电子碰撞时将一部分能量转移给电子。这样，光的能量减小，波长便增加。而且如果将光子当做实物粒子的话，计算结果与实验结果符合。这便证明了光子也具有动量。即证明了光的粒子性。两个实验都证明了光的粒子性，下面谈谈光电效应与康普顿效应的区别。 1、观察到的条件不同； 2、对光量子能量的吸收程度不同； 3、能量与动量守恒方式不同； 光不仅具有波动性, 也具有粒子性. 同时我们也可以发现, 质量守恒定律，动量守恒定律、能的转化和守恒定律同样适用于微观物质间的相互作用。 三、课题研究的内容及拟采取的方法 1，光电效应 （1）概念 （2）光电效应的实验规律 2，康普顿效应 （1）概念 （2）康普顿效应实验规律 3，光的波动性不能解释光电效应和康普顿效应 4，用光子理论可以完美的解释光电效应和康普顿效应的本质 （1）观察到的条件不同； （2）对光量子能量的吸收程度不同； （3）能量与动量守恒方式不同； 5，光电效应和康普顿效应的联系与区别 6，光电效应和康普顿效应中的能量守恒与动量守恒 7，发生光电效应与康普顿效应的概率 方法：实验，查书，找资料 光电效应 实验目的： (1)了解光电效应的规律，加深对光的量子性的理解 (2)测量普朗克常量h。 实验仪器： ZKY-GD-4 光电效应实验仪 1 微电流放大器 2 光电管工作电源 3 光电管 4 滤色片 5 汞灯 实验原理： 原理图如右图所示：入射光照射到光电管阴极K上，产生 的光电子在电场的作用下向阳极A迁移形成光电流。改变外加 电压V AK，测量出光电流I的大小，即可得出光电管得伏安特性曲线。 1）对于某一频率，光电效应I-V AK关系如图所示。从图中 可见，对于一定频率，有一电压V0，当V AK≤V0时，电流为0， 这个电压V0叫做截止电压。 2)当V AK≥V0后，电流I迅速增大，然后趋于饱和，饱和光电流IM的大小与入射光的强度成正比。 3）对于不同频率的光来说，其截止频率的数值不同，如右图： 4) 对于截止频率V0与频率的关系图如下所示。V0与成正比关系。当入射光的频率低于某极限值时，不论发光强度如何大、照射时间如何长，都没有光电流产生。 5）光电流效应是瞬时效应。即使光电流的发光强度非常微弱，只要频率大于，在开始照射后立即就要光电子产生，所经过的时间之多为10-9s的数量级。 实验内容及测量： 1 将4mm的光阑及365nm的滤光片祖昂在光电管暗箱光输入口上，打开汞灯遮光盖。从低到高调节电压（绝对值减小），观察电流值的变化，寻找电流为零时对应的V AK值，以其绝对值作为该波长对应的值，测量数据如下： 波长/nm365577 频率 / 截止电压/V 频率和截止电压的变化关系如图所示： 由图可知：直线的方程是:y= 所以: h/e=× , 当y=0，即时，，即该金属的 截止频率为。也就是说，如果入射光如果频率低于上值时，不管光强多大 也不能产生光电流；频率高于上值，就可以产生光电流。 根据线性回归理论： 可得：k=，与EXCEL给出的直线斜率相同。 我们知道普朗克常量, 所以，相对误差： 2 测量光电管的伏安特性曲线 1）用的滤色片和4mm的光阑 实验数据如下表所示： 4mm光阑 I-V AK的关系 V AK I V AK I V AK I V AK I V AK I V AK I 需求分析和概要设计实验报告 一．实验目的 1. 理解结构化分析和设计的软件工程范型； 2. 能运用常用的工具建立简单系统的分析模型和设计模型。 二．实验内容 图书管理系统的分析和设计。主要完成借书、还书、图书预定、图书查阅和图书管理等功能。要求建立系统的需求模型：DFD(data flow diagram)。 功能需求描述： 1. 借阅者可以通过网络查询书籍信息和预定书籍。 2. 借阅者能够借阅书籍和还书。 3. 图书管理员能够处理借阅者的借阅和还书请求，以及处理预定图书。三．实验结果 1.图书管理员处理借书第一层 图书管理员处理借书第二层 2.图书管理员处理还书第一层 3.图书管理员处理预定图书第一层 图书管理员处理预定图书第二层 四．实验分析 在本次实验中，我主要画出了图书管理员处理借书、还书以及预定图书的数据流程图。这是一个我们都很熟悉的环境，因此我们分析起来相对的会容易些，思路也会更加的清晰，在这个系统中，通过稍加细致的分析，我们可以了解到： 1. 图书管理员处理借书的时候，其主要过程是，先扫描读者信息，确认读者的合法性。接着，处理读者欲借阅的书。再接着，处理借书过程，同时修改读者和图书的有关信息。最后，系统将有关的信息反馈给我们的读者。 2. 图书管理员处理还书的时候，其过程相对的简单一些，只需直接处理读者欲还的书。同时修改读者和图书的有关信息。最后，系统将有关的信息反馈给我们的读者。 3. 图书管理员处理图书预定的时候，其主要过程是，先扫描读者信息，确认读者的合法性。接着，处理读者欲预定的书。再接着，处理预定图书过程，同时修改读者和图书的有关信息。最后，系统将有关的信息反馈给我们的读者。 在对这样的过程进行了分析后，再画数据流程图也就显得容易很多了。 通过本次的实验，我对数据流程图的重要性有了更加深刻的认识，数据流程图在我们设计系统过程中所扮演的角色是多么的重要，试想，如果一个系统在设计的过程中，不使用图的方式，而是将其用文字语言进行描述，这会是一个怎么样的情景。图的作用就是使我们对知识的理解非常的形象，易懂。一个非常复杂的问题，若是通过图形的方式向我们展示的话，会收到意想不到的结果。 光电效应与康普顿效应 专业：机械设计制造及其自动化学号：5901108267 姓名：李庆 摘要 本文对光电效应和康普顿效应进行了简单介绍，分别对光电效应和日康普顿效应的基本原理和其实验类推法进行了简单的概述，介绍了爱因斯坦光电方程和用X 射线投射石墨实验。同时本文对光电效应和康普顿效应的相同之处和不同之处进行了分析。两者的物理本质相同，但是两者观测的条件和对光量子能量的吸收程度不同，两者在过程中产生的粒子也不同。 关键词：光电效应；康普顿效应；爱因斯坦光电方程；光电子；散射 Photoelectric effect and Compton effect Abstract This article has carried on the simple introduction to the photoelectric effect and the Compton effect respectively, of the photoelectric effect and Compton effect on the basic principles and its experimental analogy method a simple overview describes the Einstein photoelectric equation and use X-ray projection of graphite experiments. And on the photoelectric effect and Compton effect of the similarities and differences were analyzed. The physical nature of both the same, but the two observation conditions and the optical absorption of quantum energy in varying degrees, both in the process produced particles are also different. Keyword:photoelectric effect; Compton effect; Einstein's photoelectric equation; optoelectronics; scattering 一、光电效应和氢原子光谱 知识点一：光电效应现象 1.光电效应的实验规律 (1)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，低于这个极限频率则不能发生光电效应． (2)光电子的最大初动能与入射光的强度无关，其随入射光频率的增大而增大． (3)大于极限频率的光照射金属时，光电流强度(反映单位时间发射出的光电子数的多少)与入射光强度成正比． (4)金属受到光照，光电子的发射一般不超过10－9 _s. 2．光子说 爱因斯坦提出：空间传播的光不是连续的，而是一份一份的，每一份称为一个光子，光 子具有的能量与光的频率成正比，即：ε＝hν，其中h ＝6.63×10－34 J·s. 3．光电效应方程 (1)表达式：hν＝E k ＋W 0或E k ＝hν－W 0. (2)物理意义：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 克服金属的逸出功W 0，剩下的表现为逸出后电子的最大初动能E k ＝12 mv 2 . 知识点二： α粒子散射实验与核式结构模型 1.卢瑟福的α粒子散射实验装置(如图13－2－1所示) 2．实验现象 绝大多数α粒子穿过金箔后，基本上仍沿原来的方向前进，但少数α粒子发生了大角度偏转，极少数α粒子甚至被撞了回来．如图13－2－2所示． α粒子散射实验的分析图 3．原子的核式结构模型 在原子中心有一个很小的核，原子全部的正电荷和几乎全部质量都集中在核里，带负电的电子在核外空间绕核旋转． 知识点三：氢原子光谱和玻尔理论 1.光谱 (1)光谱：用光栅或棱镜可以把光按波长展开，获得光的波长(频率)和强度分布的记录，即光谱． (2)光谱分类 有些光谱是一条条的亮线，这样的光谱叫做线状谱． 有的光谱是连在一起的光带，这样的光谱叫做连续谱． (3)氢原子光谱的实验规律． 巴耳末线系是氢原子光谱在可见光区的谱线，其波长公式1λ＝R (122－1 n 2)(n ＝3,4,5，…)， R 是里德伯常量，R ＝1.10×107 m －1，n 为量子数． 光电效应 实验目得： (1)了解光电效应得规律，加深对光得量子性得理解 (2)测量普朗克常量h。 实验仪器： ZKY-GD-4 光电效应实验仪 1 微电流放大器 2 光电管工作电源 3 光电管 4 滤色片 5 汞灯 实验原理： 原理图如右图所示：入射光照射到光电管阴极K上，产生 得光电子在电场得作用下向阳极A迁移形成光电流。改变外加 电压V AK，测量出光电流I得大小，即可得出光电管得伏安特 性曲线。 1）对于某一频率，光电效应I-V AK关系如图所示。从图 中可见，对于一定频率，有一电压V0，当V AK≤V0时，电流为 0，这个电压V0叫做截止电压。 2)当V AK≥V0后，电流I迅速增大，然后趋于饱与，饱与 光电流IM得大小与入射光得强度成正比。 3）对于不同频率得光来说，其截止频率得数值不同，如右图： 4) 对于截止频率V0与频率得关系图如下所示。V0与成正比关系。当入射光得频率 低于某极限值时，不论发光强度如何大、照射 时间如何长，都没有光电流产生。 5）光电流效应就是瞬时效应。即使 光电流 得发光强度非常微弱，只要频率大于，在开始照射后立即就要光电子产生，所经过得时间之多为10-9s得数量级。 实验内容及测量： 1 将4mm得光阑及365nm得滤光片祖昂在光电管暗箱光输入口上，打开汞灯遮光盖。从低到高调节电压（绝对值减小），观察电流值得变化，寻找电流为零时对应得V AK值，以其绝对值作为该波长对应得值，测量数据如下： 波长/nm 365 404、7 435、8 546、1 577 频率8、214 7、408 6、897 5、49 5、196 / 截止电压/V 1、679 1、335 1、107 0、557 0、434 频率与截止电压得变化关系如图所示： 由图可知：直线得方程就是:y=0、4098x-1、6988 所以: h/e=0、4098×, 当y=0，即时，，即该金属得截 止频率为。也就就是说，如果入射光如果频率低于上值时，不管光强多大 也不能产生光电流；频率高于上值，就可以产生光电流。 根据线性回归理论： 可得：k=0、40975，与EXCEL给出得直线斜率相同。 我们知道普朗克常量, 所以，相对误差： 2 测量光电管得伏安特性曲线 1）用435、8nm得滤色片与4mm得光阑 实验数据如下表所示： 435、8nm 4mm光阑 I-V AK得关系 V AK I V AK I V AK I V AK I V AK I V AK I 0、040 1、9 0、858 4、2 2、300 9、3 6、600 19、5 12、000 27、3 22、000 35、8 0、089 2、1 0、935 4、4 2、500 10 6、800 19、9 12、500 27、7 22、700 36、2 0、151 2、3 1、096 4、9 2、700 10、6 7、200 20、5 13、000 28、3 24、100 37 0、211 2、4 1、208 5、3 2、900 11、1 7、800 21、5 14、200 29、4 25、700 37、9 0、340 2、7 1、325 5、6 3、200 12 8、700 23 15、000 30、1 26、800 38、3 0、395 2、9 1、468 6、1 3、800 13、9 9、100 23、6 16、100 31、1 27、500 38、7 0、470 3、1 1、637 6、7 4、200 14、8 9、800 24、6 16、600 31、6 29、500 39、5光电效应与康普顿效应比较
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