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1、,高中物理选修3-5粤教版,第二节 光子,目标定位 1.知道普朗克提出的能量子假说.2.知道爱因斯坦 的光子说，知道光子能量的表达式.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 1假说内容：物体热辐射所发出的电磁波的能量是_，只能是最小能量值h的_ 2能量量子：_称为一个能量量子，其中是辐射频率，h是一个常量，称为普朗克常量，h6.631034 Js. 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_和_的实验现象 4量子化现象：在微观世界里，物理量只能取一些分立值的现象,不连续的,整数倍,h,辐射,吸收,二、光子假说 1内容：光不仅在发射和吸收时能量
2、是一份一份的，而且光本身就是由一个个不可分割的_组成的，这些能量子被称为_，频率为的光的能量子为_ 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W0：电子从金属中逸出所需要的克服束缚而消耗的能量的最小值，叫做金属的逸出功,能量子,光子,h,光电效应,想一想 怎样从能量守恒角度理解爱因斯坦光电效应方程？ 答案 爱因斯坦光电效应方程中的h是入射光子的能量，逸出功W0是光子飞出金属表面消耗的能量，Ek是光子的最大初动能，因此爱因斯坦光电效应方程符合能量的转化与守恒定律 四、对光电效应的解释 1对极限频率的解释 金属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
3、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，金属内部的电子都不能被激发而逃逸出来因此光电效应的条件是光子的能量h,一个,小于,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,大于,等于,极限频率,频率,光强度,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由光子的能量确定光电子的动能：光照射到金属表面时，光子的能量全部被电子吸收，电子吸收了光子的能量，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
4、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，才具有最大初动能光电子的初动能小于或等于光电子的最大初动能,3光子的能量与入射光的强度的关系：光子的能量即每个光子的能量，其值为Eh(为光子的频率)，其大小由光的频率决定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 A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？(h6.631034 Js) 答案 3.141019 J 5.731016个,借题发挥 光能量子Eh，
5、光能是光子能量的整数倍，即E总nnh. 普朗克量子化理论，认为电磁波的能量是量子化的、不连续的，总能量是能量子的整数倍，即E总n，其中h，因此，只要知道电磁波的频率即可解答光是一种电磁波，光能量子简称光子其能量值是光能量的最小单位，h，其中为光的频率，通常结合c，确定的值,针对训练1 对应于3.41019 J的能量子，其电磁辐射的频率和波长各是多少？它是什么颜色的光？(h6.631034 Js) 答案 5.131014 Hz 5.85107 m 黄色,二、光电效应方程的理解与应用 1光电效应方程EkhW0的理解 (1)式中的Ek是光电子的最大初动能，就某个光电子而言，其离开金属时剩余动能大小可
6、以是0Ek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h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W0，则电子离开金属表面时动能最大为Ek，根据能量守恒定 律可知：EkhW0.,(3)光电效应方程包含了产生光电效应的条件 (4)Ekm曲线 如图221所示是光电子最大初动能Ekm 随入射光频率的变化曲线这里，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221,2光子说对光电效应的解释 (1)由爱因斯坦光电效应方程可以看出，光电子的最大初动能Ek和入射光的频率
7、有关，且成线性关系，而与光的强弱无关只有当hW0时，才有光电子逸出 (2)金属电子一次性吸收光子的全部能量，不需要积累能量的时间，所以光电流几乎是瞬时产生的 (3)光较强时，包含的光子数较多，照射金属时产生的光电子较多，所以饱和电流较大,【例2】 (单选)如图222所示，当电 键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 零合上电键，调节滑动变阻器，发 现当电压表读数小于0.60 V时，电流 表读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 由此可知阴极材料的逸出功为( ) A1.9 eV B0.6 eV C2.5 eV D3.1 eV 答案
8、 A,图222,解析 由题意知光电子的最大初动能为EkeU00.60 eV，所以根据光电效应方程EkhW0可得 W0hEk(2.50.6)eV1.9 eV,针对训练2 (双选)如图223所示是某金 属在光的照射下，光电子最大初动能Ek 与入射光频率的关系图象，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h0 C入射光的频率为0时，产生的光电子的最大初动能为E D入射光的频率为20时，产生的光电子的最大初动能为 2E 答案 AB,图223,解析 题中图象反映了光电子的最大初动能Ek与入射光频率的关系，根据爱因斯坦光电效应方程EkhW0，知当入射光的频率恰为该金属的极限频率0时，光电子的最大初动能Ek0，此时有h0W0，即该金属的逸出功等于h0，选项B正确；根据图线的物理意义，有W0E，故选项A正确，而选项C、D错误.,再见,