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1、17.2光的粒子性习题课,(1)由于光的能量是一份一份的,那么金属中的电子也只能一份一份地吸收光子的能量.如果光的频率低于极限频率,则光子提供给电子的能量不足以克服原子的束缚,就不能发生光电效应。(2)当光的频率高于极限频率时,能量传递给电子以后,电子摆脱束缚要消耗一部分能量,剩余的能量以光电子的动能形式存在.这样光电子的最大初动能=122=h,其中为金属的逸出功,光的频率越高,光电子的最大初动能越大。(3)电子接收能量的过程极其短暂,接收能量后的瞬间即挣脱束缚,所以光电效应的发生也几乎是瞬间的。,光子说对光电效应规律的解释,(4)发生光电效应时,单位时间内逸出的光电子数与光照强度成正比,光照
2、强度越大,意味着单位时间内打在金属上的光子数越多,那么逸出的光电子数目也就越多.爱因斯坦的光电效应方程=h。表示的是发生光电效应时,从金属表面上射出的光子的最大初动能和入射光的频率之间的关系.式中的表示的是该种金属的逸出功,它和这种金属的极限频率c之间的关系为=hc。对于某种金属而言,逸出功和极限频率是确定的.因此,和呈线性关系,如图所示:,光子说对光电效应规律的解释,横轴上的截距的物理含义是光电管阴极材料的极限频率;不同的金属一般不同,正因为每种金属都存在一个极限频率,那么图线必对应如图所示的一段虚线。纵轴上的截距的物理含义是光电管阴极材料的逸出功的负值;不同金属的极限频率不同,对应的金属的
3、逸出功也不相同。斜率的物理含义是普朗克常量，因此对所有的金属而言,在同一坐标系中的图线都是相互平行的。,光子说对光电效应规律的解释,1.光电流与电压的关系图像从图线可看出,同种光照射同种金属板对应的反向遏止电压相同,而饱和光电流随入射光强度增大而增大;从图线可知,对于同种金属,入射光的频率越高,反向遏止电压越大。,利用图像处理光电效应问题,例1.（多选）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等于丙光的截止频率D甲光对应的光电子最大初动
4、能大于丙光的光电子最大初动能,BC,光电流与电压的关系图像,变式.如图为a、b、c三种光在同一光电效应装置中测得的光电流和电压的关系。由a、b、c组成的复色光通过三棱镜时，下述光路图中正确的是（）ABCD,C,光电流与电压的关系图像,2.反向遏止电压与入射光频率的关系该图像的对应函数式为=0，从图像可以直接读出金属的极限频率,由斜率可算出普朗克常量,由纵轴截距可推算出金属的逸出功。,利用图像处理光电效应问题,例2.（多选）美国物理学家密立根利用图甲所示的电路研究金属的遏止电压Uc与入射光频率的关系，描绘出图乙中的图象，由此算出普朗克常量h电子电量用e表示，下列说法正确的是（）A入射光的频率增大
5、，为了测遏止电压，则滑动变阻器的滑片P应向M端移动B由Uc图象可知，这种金属的截止频率为cC增大入射光的强度，光电子的最大初动能也增大D由Uc图象可求普朗克常量表达式为h11,BD,反向遏止电压与入射光频率的关系,3.最大初动能与入射光频率的关系该图像对应的函数式=h,图像与横轴的交点坐标为极限频率,图线是平行的是因为图线的斜率都等于普朗克常量。,利用图像处理光电效应问题,例3.用不同频率的紫外线分别照射钨和锌的表面而发生光电效应，可得到光电子最大初动能Ek随入射光频率变化的Ek图象已知钨的逸出功是3.28eV，锌的逸出功是3.34eV，若将二者的图线画在同一个Ek坐标图中，用实线表示钨，虚线
6、表示锌，则能正确反映这一过程的是图中的哪一个（）ABCD,A,最大初动能与入射光频率的关系,例4.在做光电效应的实验时，某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Ekm与入射光的频率的关系如图所示，由实验图象不可求出（）A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,D,最大初动能与入射光频率的关系,例5.（多选）如图所示是光电效应中光电子的最大初动能Ekm与入射光频率的关系图线，从图中可知（）AEkm与成正比B入射光频率必须大于或等于极限频率C时，才能产生光电效应C对同一种金属而言，Ekm仅与有关DEkm与入射光强度成正比,BC,最大初动能与
7、入射光频率的关系,1.光的散射光在介质中与物质微粒的相互作用使光的传播方向发生改变的现象:叫做光的散射。2.康普顿效应在散射光中,除有与入射波长0相同的成分外,还有波长大于0的成分,这个现象称为康普顿效应。3.光子说对康普顿效应的解释假定x射线的光子与电子发生完全弹性碰撞,这种碰撞跟台球比赛中的两球碰撞很相似.按照爱因斯坦的光子说可知,一个X射线光子不碰撞前碰撞后仅具有能量E=,而且还有动量.如图所示,一个光子与静止的电子发生弹性碰撞,光子把部分能量转移给了电子,能量由减小为,因此频率减小,波长增大,同时,光子还使电子获得一定的动量,这样就圆满地解释了康普顿效应。,康普顿效应,4.光子的动量光子不仅具有能量,还具有动量,根据狭义相对论可知:E=mc2,m=Ec2。光子的能量E=,则光子的动量p=mc=c。根据波长与频率和波速的关系式c=,可知光子的动量为P=。式中h为普朗克常量,为光波的波长.注意:(1)在光的散射中,光子不仅具有能量,也具有动量,在与其他微粒作用过程中遵守能量守恒定律和动量守恒定律。(2)光电效应和康普顿效应都说明光具有粒子性。,康普顿效应,作业,1.先复习今天所讲基础内容完成本节小本；2.预习第三节，完成大本。,