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1、1 黑体辐射和能量子的理解 一、基础知识 1、能量子 (1)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整数 倍即能量的辐射或者吸收只能是一份一份的这个不可再分的最小能量值 叫做能量子 (2)能量子的大小： h ，其中 是电磁波的频率，h 称为普朗克常量h6.6310 34 J s. 2、光子说： (1)定义： 爱因斯坦 提出的大胆假设。内容是：空间传播的光的能量是不连续的，是一份一 份的，每一份叫做一个光子光子的能量为 h ，其中 h 是普朗克常量，其值为6.63 10 34 J s. 二、练习 1、下列可以被电场加速的是( B) A光子B光电子CX 射线D无线电波
2、 2、关于光的本性，下列说法中不正确的是（B ） A光电效应反映光的粒子性 B光子的能量由光的强度所决定 C光子的能量与光的频率成正比 D光在空间传播时，是不连续的，是一份一份的，每一份叫做一个光子 2 对光电效应实验的理解 一、基础知识（用光电管研究光电效应的规律） 1、常见电路 (如图所示 ) 2、两条线索 (1)通过频率分析：光子频率高光子能量大 产生光电子的最大初动能大 (2)通过光的强度分析：入射光强度大 光子数目多 产生的光电子多 光电流大 3、遏止电压与截止频率 (1)遏止电压：使光电流减小到零的反向电压Uc. (2)截止频率：能使某种金属发生光电效应的最小频率叫做该种金属的截止
3、频率(又叫极 限频率 )不同的金属对应着不同的极限频率 (3) 逸出功：电子从金属中逸出所需做功的最小值，叫做该金属的逸出功 二、练习 1、如图所示，当开关S 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 0.60 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 (1)求此时光电子的最大初动能的大小； (2)求该阴极材料的逸出功 答案(1)0.6 eV(2)1.9 eV 解析设用光子能量为2.5 eV 的光照射时， 光电子的最大初动能为Ekm，阴极材料逸出 功为 W0 当反向电
4、压达到U00.60 V 以后，具有最大初动能的光电子达不到阳极，因此eU0 Ekm 由光电效应方程知Ekmh W0 3 由以上二式得Ekm0.6 eV， W01.9 eV. 2、如图所示是光电管的原理图，已知当有波长为0的光照到阴 极 K 上时，电路中有光电流，则(说明 :右侧为正极 ) () A若换用波长为1(10)的光照射阴极K 时，电路中一定没 有光电流 B若换用波长为2(20，根据 c 可知，波长为1 的光的频率不一定大于金属的极限频率，因此不一定能发生光电效应现象，A 错误； 同 理可以判断， B 正确； 光电流的大小与入射光的强度有关，在一定频率与强度的光照射 下，光电流与电压之间
5、的关系为：开始时，光电流随电压U 的增加而增大，当U 增大 到一定程度时， 光电流达到饱和值，这时即使再增大U，在单位时间内也不可能有更多 的光电子定向移动，光电流也就不会再增加，即饱和光电流是在一定频率与强度的光照 射下的最大光电流，增大电源电压，若光电流达到饱和值，则光电流也不会增大，C 错 误；将电源极性反接，若光电子的最大初动能大于光电管两极间电场力做的功，电路中 仍有光电流产生，D 错误 3、(双选 )如图所示 , 在研究光电效应的实验中, 发现用一定频率的A 单色光照射光电管时, 电流表指针会发生偏转, 而用另一频率的B 单色光照射时不发生光电效应(AC) A. A 光的频率大于B
6、 光的频率 B. B 光的频率大于A 光的频率 C. 用 A 光照射光电管时流过电流表G 的电流方向是a 流向 b D. 用 A 光照射光电管时流过电流表G 的电流方向是b 流向 a 4 4、 如图所示，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K，调节滑线变阻器，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（A） A1.9 eVB 0.6 eV C2.5 eV D3.1 eV 5、2009 年诺贝尔物理学奖得主威拉德 博伊尔和乔治 史
7、密斯主要 成就是发明了电荷耦合器件(CCD) 图象传感器他们的发明利用了 爱因斯坦的光电效应原理如图 3所示电路可研究光电效应规律图 中标有 A 和 K 的为光电管，其中K 为阴极， A 为阳极理想电流 计可检测通过光电管的电流，理想电压表用来指示光电管两端的电 压现接通电源，用光子能量为105 eV 的光照射阴极K，电流 计中有示数；若将滑动变阻器的滑片P 缓慢向右滑动，电流计的读数逐渐减小，当滑 至某一位置时电流计的读数恰好为零，读出此时电压表的示数为6.0 V；现保持滑片P 位置不变， 光电管阴极材料的逸出功为_，若增大入射光的强度，电流计的读数 _(选填“为零”或“不为零”)(说明 :
8、左侧为正极 ) 答案4.5 eV为零 解析根据当滑至某一位置时电流计的读数恰好为零，读出此时电压表的示数为U 6.0 V，由动能定理得eUEk；由爱因斯坦光电效应方程有EkEW0，解得光电管阴 极材料的逸出功为W0 4.5 eV；若增大入射光的强度，电流计的读数仍为零 6、(2010 江苏单科 12C(1) 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UAK的关系图象中，正确的是_ 解析由于光的频率相同，所以对应的反向截止电压相同，选项A、B 错误；发生光
9、电 5 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，所以选项C 正确， D 错误 答案C 7、(2010 浙江理综 16)在光电效应实验中，飞飞同学用同一光电管在不同实验条件下得到了 三条光电流与电压之间的关系曲线(甲光、乙光、丙光)，如图所示则可判断出() A甲光的频率大于乙光的频率 B乙光的波长大于丙光的波长 C乙光对应的截止频率大于丙光的截止频率 D 甲光对应的光电子最大初动能大于丙光的光电子最大初 动能 答案B 解析由题图可知，甲、乙两光对应的反向截止电压均为Uc2，由爱因斯坦光电效应方 程 Ekmh W0及 eUc20Ekm可知甲、 乙两光频率
10、相同，且均小于丙光频率，选项 A、C 均错；甲光频率小，则甲光对应的光电子最大初动能小于丙光对应的光电子最大 初动能， 选项 D 错误；乙光频率小于丙光频率，故乙光的波长大于丙光的波长，选项 B 正确 8、(2010 天津理综 8)用同一光电管研究a、b 两种单色光产生的 光电效应，得到光电流I 与光电管两极间所加电压U 的关系如 图所示则这两种光() A照射该光电管时a 光使其逸出的光电子最大初动能大 B从同种玻璃射入空气发生全反射时，a 光的临界角大 C通过同一装置发生双缝干涉，a 光的相邻条纹间距大 D通过同一玻璃三棱镜时，a 光的偏折程度大 答案BC 解析由题图知， EkmaCb，故选
11、项 B 正确；由 x l d 及 c 知，频率越小，波 长越长，间距越大，即 xa xb，故选项 C 正确；因 anb，频 率 ab，因此 a 光照射金属时恰能逸出光电子，b 光照射时则不能逸出光电子，选项 B 错误根据临界角公式sin C1 n知两束光的临界角 Ca|E5 E2|，故选项 D 正确 13 Ek 图象的考查 一、基础知识 1、 爱因斯坦光电效应方程 Ekh W0 h ：光电子的能量 W0：逸出功， 即从金属表面直接飞出的光电子克服正电荷引力所做的功 Ek：光电子的最大初动能 2、由 Ek 图象 (如图 1)可以得到的信息 (1)极限频率：图线与 轴交点的横坐标c. (2)逸出功
12、：图线与Ek轴交点的纵坐标的值 EW0. (3)普朗克常量：图线的斜率kh. 二、练习 1、如图是某金属在光的照射下产生的光电子的最大初动能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hc C入射光的频率为2c时，产生的光电子的最大初动能为 E D入射光的频率为 c 2 时，产生的光电子的最大初动能为 E 2 答案ABC 解析由题图并结合Ek h W0得， Ekh E，故逸出功 W0E，故选项A 对；当 Ek 0 时， c，故 Ehc，故选项 B 对； 2c时，可得出EkE，故选项 C 对；当入射 光的频率为 c 2 时，不发生光电效应，故选项D
13、错 2、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(直 线与横轴的交点坐标为4.27，与纵轴交点坐标为0.5)由图可知() A该金属的截止频率为4.2710 14 Hz B该金属的截止频率为5.510 14 Hz 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 14 解析图线在横轴上的截距为截止频率，A 正确， B 错误；由光电效应方程Ekh W0可 知 图 线 的 斜 率 为 普 朗 克 常 量 ， C正 确 ； 金 属 的 逸 出 功 为W0 hc 6.6310 34 4.271014 1.6 10 19 eV1.77 eV，D 错误 答案AC