第15单元：光的粒子性、光电效应VIP免费

第15单元：光电效应、光的波粒二象性一、黄金知识点：1、光电效应；2、光子说；3、光电管；4、光的波粒二象性；二、要点大揭密：（一）光电效应：1、光电效应：在光（包括不可见光）的照射下从物体发射出电子的现象称为光电效应。2、光电效应的规律：（1）任何一种金属都有一个极限频率υ0，入射光的频率必须大于υ0，才能产生光电效应；（2）光电子的最大初动能与入射光的强度无关，只随入射光的频率增大而增大；（3）入射光照射到光电子发射几乎是瞬时的；（4）发生光电效应时，光电流的强度与入射光强度成正比。3、波动说对光电效应解释的困难：（1）金属中的自由电子，由于受到带正电的原子核的吸引，必须从外部获得足够的能量才能从金属中逸出。按照波动理论，光的能量是由光的强度决定的，而光的强度又是由光波的振幅决定的，跟频率无关，因此无论光的频率如何，只要光的强度足够大或照射时间足够长，都能够使电子获得足够的能量产生光电效应。然而这跟实验结果是直接矛盾的。极限频率的存在，即频率低于某一数值的光不论强度如何都不能产生光电效应，这是波动理论不能解释的。（2）波动理论也不能解释光电子的最大初动能只与光的频率有关而与光的强度无关。（3）产生光电效应的时间之短，也跟波动理论相矛盾，一束很弱的光波照射到物体上时，它的能量分布到大量的原子上，怎么可能在极短的时间内把足够的能量集中到一个电子上面使它从物体中飞出来呢？（二）光子说：1、光子说：在空间传播的光是不连续的，而是一份一份的，每一份叫一个光子，光子的能量E=hυ（h为普朗克常量）2、光子说可以完全解释光电效应：3、逸出功（W）：金属表面上的电子逸出时要克服金属原子核的吸引力而做的功。（三）光电效应方程：=h－W1、光电效应方程的理解：（1）光电效应的意义：一个光子能量h被金属内的一个电子所吸收，一部分能量用于克服引力做功（逸出功），另一部分能量就是光电子的最大初动能。（2）只有当h≥W时，才能产生光电效应，极限频率0可由公式：h0=W，即0=W/h求出。对于某一给定的金属材料而言，逸出功W是一定值；对于不同的金属，W的值不同。故对不同的金属，入射光的极限频率也不同。（3）真空中的光速C=，所以=，由此可得出入射光的极限波长为=。当入射光的波长≤0时才能发生光电效应。（4）当入射光的频率大于极限频率时，由公式=h－W知，打出的光电子的最大初动能只随入射光的频率增大而增大，是线形关系，但不成正比。2、描述光电效应的图象：光电子的最大初动能与入射光的频率的关系如图所示：（1）光电子的最大初动能随入射光的频率变化的图象是一条不过原点的直线。（2）图线在横坐标上的截距表示该金属的极限频率。（3）图线的斜率为=h，即它表示普朗克常量h。（四）光电管：1、光电管：一种可以把光信号转变为电信号的器件；2、应用：光电自动控制，有声电影还声、光纤通信等。（五）光的波粒二象性：1、光的干涉、衍射等现象无可争辩的表明光具有波动性，而光电效应又无可争辩的表明光具有粒子性，对于宏观世界来说，波动性和粒子性是相互矛盾的、对立的，没有任何宏观物体同时具有这两种特性。但对于微观世界来说，两者却是统一的，这可以从以下两个式子看出：光子的能量E=hν，光子的动量P=。这两个式子中的能量E动量P是反映粒子性的物理量，而两个式子中的频率、波长λ是反映波动性的物理量，就通过这两个关系式，把光的波动性和粒子性定量的联系起来了，按照现在的观点，光同时具有这两种特性，也就是说，光既是波（是电磁波的一种），又是粒子，只有这样才能解释所有的光学现象。2、光的波动性和粒子性是统一的，只不过在不同的情况下某一方面的性质比较突出而已，一般说来，大量光子所产生的效果往往显示出波动性，个别光子产生的效果往往显示出粒子性，比如光的干涉实验中，如果使光流减弱到光子只能一个一个地通过狭缝，曝光时间又很短，这种情况，底片上只出现一些无规则分布的点子，这些点子是光子打在底片上形成的，表现出了光的粒子性，如果曝光时间足够长，有大量的光子通过狭缝，底片上就出现了规则的干涉条纹。明条纹就是光子到达多的区域，暗条...