高中物理 第十七章 波粒二象性 2 光的粒子性学案 新人教版选修3-5-新人教版高二选修3-5物理学案VIP免费

2光的粒子性一、光电效应的实验规律照射到金属表面的光，能使金属中的电子从表面逸出，这种现象称为光电效应现象．逸出的电子又称为光电子．1．实验规律之一——存在饱和电流在光照条件不变的情况下，随着所加电压的增大，光电流存在一个饱和值．也就是在电流较小时随着电压的增大而增大，当电流增大到一定值之后，即使电压再增大，电流也不会增大了．实验表明入射光越强，单位时间内发射的光电子数越多．2．实验规律之二——存在着遏止电压和截止频率对光电管加反向电压，光电流可以减小到零，使光电流恰好减小为零的反向电压称为遏止电压．不同频率的光照射金属产生的光电效应，遏止电压是不同的．遏止电压与光电子的初速度存在的关系：mev＝eUc.当入射光的频率减小到某一数值νc时，即使不加反向电压，也没有光电流产生，表明没有光电子了，νc称为截止频率．实验表明：光电子的能量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，不能发生光电效应．3．实验规律之三——光电效应具有瞬时性当入射光的频率超过截止频率时，无论入射光强度怎么样，立刻就能产生光电效应．精确测量表明，产生光电流的时间不超过10－9s.将锌板与验电器连在一起，然后用紫外线灯照射锌板，会发现一个奇妙的现象，验电器的指针发生了偏转，这一现象说明锌板在紫外线照射下带电了．为什么会这样呢？提示：这一现象就是著名的光电效应现象，进一步的研究表明，在光照的情况下，从锌板上有电子逸出，锌板带上了正电荷．二、爱因斯坦的光电效应方程1．光子说光不仅在发射和吸收时能量是一份一份的，是不连续的，而且光本身就是由一个个不可分割的能量子组成的，频率为ν的光的能量子为hν，每一个光的能量子被称为一个光子，这就是爱因斯坦的光子说．2．爱因斯坦光电效应方程在光电效应中，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W0，剩下的表现为逸出的光电子的初动能Ek，公式表示为Ek＝hν－W0.3．爱因斯坦解释光电效应(1)光电子的初动能与入射光的频率有关，与光强无关．只有hν>W0时，才有光电子逸出，νc＝就是光电效应的截止频率．(2)电子一次性吸收光子的全部能量，不需要积累能量的时间，光电流几乎是瞬时的．(3)光强较大时，包含的光子数较多，照射金属时产生的光电子较多，因而饱和电流较大．光电效应中的“光”是否特指可见光？提示：光电效应中的“光”不是特指可见光，也包括不可见光．三、康普顿效应和光子的动量1．光的散射光在介质中与物体微粒的相互作用，使光的传播方向发生改变的现象．2．康普顿效应在光的散射中，除了与入射波长相同的成分外，还有波长更长的成分．3．康普顿效应的意义康普顿效应表明光子除了具有能量之外，还具有动量，深入揭示了光的粒子性的一面．4．光子的动量根据爱因斯坦狭义相对论中的质能方程E＝mc2和光子说ε＝hν，每个光子的质量是m＝，按照动量的定义，每个光子的动量是p＝或p＝.综上所述，光子具有能量、质量、动量，表现出了粒子所有的特征，因此光子是粒子．考点一光电效应的实验规律1．光电效应如图所示，用紫外线灯照射锌板，与锌板相连的验电器就带正电，即锌板也带正电，这说明锌板在光的照射下发射了电子．(1)定义：在光的照射下物体的电子逸出的现象，叫做光电效应，逸出的电子叫做光电子．(2)光电效应的实验电路实验电路如图所示，阴极K和阳极A是密封在真空玻璃管中的两个电极，K在受到光照时能够发射光电子，电源加在K与A之间，其电压通过分压电路可调，正负极可以对调．电源按图示极性连接时，阳极A吸收阴极K发射的光电子，在电路中形成光电流，电流表可测量光电流．2．光电效应的实验规律(1)实验结果①饱和电流在入射光的强度与频率不变的情况下，I－U的实验曲线如图所示．曲线表明，当加速电压U增加到一定值时，光电流达到饱和值Im.这是因为单位时间内从阴极K逸出的光电子全部到达阳极A.若单位时间内从阴极K上逸出的光电子数目为n，则饱和电流Im＝ne.式中e为一个电子的电荷量，另一方面，当电压U减小到零，并开始反向时，光电流并没有降为零，这就表明从阴极K逸出的...