光电效应 光子.
光电效应光子
2008-01-21
教学目标
知识目标
（1）知道光电效应现象
（2）知道光子说的内容，会计算光子频率与能量间的关系
（3）会简单地用光子说解释光电效应现象
（4）知道光电效应现象的一些简单应用
能力目标
培养学生分析问题的能力
教学建议
教材分析
分析一：课本中先介绍光电效应现象，再学习光子说，最后用光子说解释光电效应现象产生的原因。本节内容说明光具有粒子性，从而引出量子论的基本知识。
分析二：光电效应有如下特点：①光电效应在极短的时间内完成；②入射光的频率大于金属的极限频率才会发生光电效应现象；③在已经发生光电效应的条件下，逸出的光电子的数量跟入射光的强度成正比；④在已经发生光电效应的条件下，光电子的最大初动能随入射光频率的增大而增大。
教法建议
建议一：对于光电效应现象先要求学生记住光电效应的实验现象，然后运用光子说去解释它，这样可以加深学生的理解。
建议二：学生应该会根据逸出功求发生光电效应的极限频率，但可以不要求运用爱因斯坦光电效应方程进行计算。
教学设计示例
光电效应、光子
教学重点：光电效应现象
教学难点：运用光子说解释光电效应现象
示例：
一、光电效应
1、演示光电效应实验，观察实验现象
2、在光的照射下物体发射光子的现象叫光电效应
3、现象：
（1）光电效应在极短的时间内完成；
（2）入射光的频率大于金属的极限频率才会发生光电效应现象；
（3）在已经发生光电效应的.条件下，逸出光电子的数量跟入射光的强度成正比；
（4）在已经发生光电效应的条件下，光电子最大初动能随入射光频率的增大而增大。
4、学生看书上表格常见金属发生光电效应的极限频率
5、提出问题：为什么会发生3中的现象
二、光子说
1、普朗克的量子说
2、爱因斯坦的光子说
在空间传播的光不是连续的，而是一份份的，每一份叫做光量子，简称光子。
三、用光子说解释光电效应现象
先由学生阅读课本上的解释过程，然后教师提出问题，由学生解释。
四、光电效应方程
1、逸出功
2、爱因斯坦光电效应方程
对一般学生只需简单介绍
对层次较好的学生可以练习简单计算，深入理解方程的意义
例题：用波长200nm的紫外线照射钨的表面，释放出的光电子中最大的动能是2.94eV. 用波长为160nm的紫外线照射钨的表面，释放出来的光电子的最大动能是多少？
五、光电效应的简单应用
六、作业
探究活动
题目：光电效应的应用
组织：分组
：分组利用光电二极管的特性制作小发明
评价：可操作性、创新性、实用性
光电效应光子
光电效应与康普顿效应比较
光电效应与康普顿效应的比较 周嘉夫 （天水师范学院物理与信息科学学院，甘肃天水741001） 摘要: 光电效应和康普顿效应是光的粒子性的两个重要证据，通过对两效应实验规律的比较及产生条件的分析，论述两效应之间存在的本质差异，进一步说明光电效应和康普效应虽然都是光子与原子的作用过程，但产生条件和现象却是根本不同的。 关键词:光电效应康普顿效应光子散射电子自由电子差异能量作用比较 The Comparison of Photoelectric Effect and Konpton Effect Zhou Jiafu ( School of Physics and Information Science, Tianshui Normal university, 741001) Abstract:Photoelectric effect and Compton effect is the particle nature of light are two important evidence. Effect of the two experiments and production of comparative law analysis of the conditions discussed between the two effects of differences in the photoelectric effect and further Compton Effect Although they are both the role of photon and atom, but phenomena arising from the conditions and it is step-by-step with the fundamental. Key words:Scattering, Electron, PhotoelectricEffect, Konpton Effec,Free Electron，Photon，Function，Energy，Comparison
第十三章第三节 光电效应 波粒二象性
第三节光电效应波粒二象性 [学生用书P243]) 一、黑体和黑体辐射 任何物体都具有不断辐射、吸收、发射电磁波的本领．辐射出去的电磁波在各个波段是不同的，也就是具有一定的谱分布．这种谱分布与物体本身的特性及其温度有关，因而被称之为热辐射．为了研究不依赖于物质具体物性的热辐射规律，物理学家们定义了一种理想物体——黑体，以此作为热辐射研究的标准物体． 二、光电效应 1．定义：在光的照射下从物体发射出电子的现象(发射出的电子称为光电子)． 2．产生条件：入射光的频率大于极限频率． 3．光电效应规律 (1)存在着饱和电流：对于一定颜色的光，入射光越强，单位时间内发射的光电子数越多． (2)存在着遏止电压和截止频率：光电子的能量只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发生光电效应． (3)光电效应具有瞬时性：当频率超过截止频率时，无论入射光怎样微弱，几乎在照到金属时立即产生光电流，时间不超过10－9 s. 1.判断正误 (1)我们周围的一切物体都在辐射电磁波．() (2)光子和光电子都是实物粒子．() (3)能否发生光电效应取决于光的强度．() (4)光电效应说明了光具有粒子性，证明光的波动说是错误的．() (5)光电子的最大初动能与入射光的频率有关．() (6)逸出功的大小与入射光无关．() 答案：(1)√(2)×(3)×(4)×(5)√(6)√ 三、光电效应方程 1．基本物理量 (1)光子的能量ε＝hν，其中h＝6.626×10－34 J·s(称为普朗克常量)． (2)逸出功：使电子脱离某种金属所做功的最小值． (3)最大初动能：发生光电效应时，金属表面上的电子吸收光子后克服原子核的引力逸
光电效应 光子
光电效应光子 1．关于光子讲的差不多内容有以下几方面，不正确的是 A．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B．光是具有质量、能量和体积的物质微粒 C．光子的能量跟它的频率有关 D．紫光光子的能量比红光光子的能量大 2．某金属在绿光的照耀下发生了光电效应 A．若增加绿光的照耀强度，则单位时刻内逸出的光电子数目不变 B．若增加绿光的照耀强度，则逸出的光电子最大初动能增加 C．若改用紫光照耀，则逸出的光电子最大初动能增加 D．若改用紫光照耀，则单位时刻内逸出的光电子数目一定增加 3．关于光电效应规律，下面哪些讲法不正确 A．当某种色光照耀金属表面时能产生光电效应，则入射光的频率越高，产生的光电子的最大初动能越大 B．当某种色光照耀金属表面时，能产生光电效应，则入射光的强度越大，产生的光电子数越多 C．对某金属，入射光波长必须小于一极限波长，才能产生光电效应D．同一频率的光照耀不同的金属，如果都能产生光电效应，则逸出功大的金属产生的光电子的最大初动能也越大 4．用下面哪种射线照耀同一种金属最有可能产生光电效应，且逸出的光电子速率最大 A．紫外线B．可见光C．红外线D．伦琴射线 5．关于光电效应的下列事实，波动讲无法讲明的是 A．有时刻不管多强都无法使金属发生光电效应 B．光电子从金属表面逸出，需要给与能量 C．入射光频率大于极限频率时，光电流的大小与入射光强度成正比D．光电子的最大初动能与入射光的频率有关 6．在演示光电效应实验中，原先一带电的一块锌板与灵敏验电器相连，用弧光灯照耀锌板时，验电器的指针就张开一角度，如图所示，这时
A．锌板带正电，指针带负电B．锌板带正电，指针带正电C．锌板带负电，指针带正电D．锌板带负电，指针带负电
爱因斯坦对量子理论的贡献
爱因斯坦对量子理论的贡献 －－量子百年纪念文章 高山 在纪念量子百年“诞辰”的这一时刻，我们有理由回顾一下它的发现者们艰辛探索的历程，这不仅是对他们的一种充满深深敬意和感谢的缅怀，同时也可以使我们从中获得进一步探索的勇气和力量。本文我们将简要介绍爱因斯坦对量子理论的贡献。 1901年发表第一篇科学文章，关于毛细现象 1905年光量子假说 1906年固体比热理论，指出普朗克量子假说的真实物理含义 1909年光的波粒二象性思想 1916年普朗克公式的重新推导，受激辐射理论 1924年玻色-爱因斯坦统计 1925年对德布罗意物质波思想的支持，促使薛定谔建立波动力学 1926年开始探索通过统一场论来表述完备的量子理论 1927年最早注意到量子力学与相对论的不相容性，开始反对玻尔等人的哥本哈根解释 1935年发表EPR文章，利用定域性假设论证量子力学的不完备性 1952年反对玻姆的隐变量理论 爱因斯坦无疑是当代人最熟悉的科学家的名字，他几乎成了科学家的神圣象征。最近，英国《物理世界》杂志评选出有史以来10位最杰出的物理学家，其中名列榜首的就是爱因斯坦。然而，尽管大多数人都知道爱因斯坦创立了相对论，但却并不了解他也曾经对量子理论做过同样，甚至更大的贡献。本文我们将主要介绍爱因斯坦对量子理论的贡献。 量子的真正发现者 1900年，普朗克在对黑体辐射的研究中第一个猜测到量子的存在。这一年的12月14日，普朗克在德国物理学会会议上提出了能量量子化假说，根据这一假说，在光波的发射和吸收过程中，发射体和吸收体的能量变化是不连续的，能量值只能取某个最小能量元的整数倍。然而，在普朗克的分析中，他只是将能量量子化作为一种方便的计算手段，而并没有赋予它真实的物理意义，更没有意识到能量量子化与经典力学及经典电动力学基础的根本背离。 在能量量子化假说提出之后，普朗克本人一直试图利用经典的连续概念来解释辐射能量的不连续性。此时，是爱因斯坦最早认识到普朗克量子假说的非经典特征，即能量的量子化假设与麦克斯韦电磁场理论是不相容的，并将这一假说大胆地应用到物理学的其他领域中，如光电效应（1905），固体比热（1906），光 化学现象(1912)，理想气体的玻色-爱因斯坦统计（1924）等。为此，科学史家 库恩甚至将爱因斯坦，而不是普朗克称为量子的发现者。 此外，爱因斯坦第一个指出了普朗克推导中的逻辑不一致性（1906），即同
大学物理练习题 光电效应 康普顿效应
练习二十一光电效应康普顿效应 一、选择题 1. 已知一单色光照射在钠表面上，测得光电子的最大动能是1.2eV，而钠的红限波长是540nm，那么入射光的波长是 (A) 535nm。 (B) 500nm。 (C) 435nm。 (D) 355nm。 2. 光子能量为0.5MeV的X射线，入射到某种物质上而发生康普顿散射。若反冲电子的动能为0.1MeV，则散射光波长的改变量?λ与入射光波长λ0之比值为 (A) 0.20。 (B) 0.25。 (C) 0.30。 (D) 0.35。 3. 用频率为ν的单色光照射某种金属时，逸出光电子的最大动能为E k，若改用频率为2ν的单色光照射此种金属，则逸出光电子的最大动能为 (A)hν+E k。 (B) 2hν?E k。 (C)hν?E k。 (D)2E k。 4. 下面这此材料的逸出功为：铍，3.9eV；钯， 5.0eV；铯，1.9eV；钨，4.5eV。要制造能在可见光(频率范围为3.9×1014Hz－7.5×1014Hz)下工作的光电管，在这此材料中应选： (A)钨。 (B)钯。 (C)铯。 (D)铍。 5. 光电效应和康普顿效应都包含有电子与光子的相互作用过程。对此过程，在以下几种理解中，正确的是： (A) 光电效应是电子吸收光子的过程，而康普顿效应则是光子和电子的弹性碰撞过程。 (B) 两种效应都相当于电子与光子的弹性碰撞过程。 (C) 两种效应都属于电子吸收光子的过程。 (D) 两种效应都是电子与光子的碰撞，都服从动量守恒定律和能量守恒定律。 6. 一般认为光子有以下性质 (1) 不论在真空中或介质中的光速都是c； (2) 它的静止质量为零； (3) 它的动量为hν/c2； (4) 它的动能就是它的总能量； (5) 它有动量和能量，但没有质量。 以上结论正确的是 (A)(2)(4)。 (B)(3)(4)(5)。 (C)(2)(4)(5)。 (D)(1)(2)(3)。 7. 某种金属在光的照射下产生光电效应，要想使饱和光电流增大以及增大光电子的初动能，应分别增大照射光的
【期末提升】必刷01 光电效应规律的理解-2019-2020学年下学期高二物理人教版期末强化复习必刷题(解析版)
必刷01 光电效应规律的理解 基础知识 一、光电效应及其规律 1.光电效应现象 在光的照射下，金属中的电子从表面逸出的现象，发射出来的电子叫光电子. 2.光电效应的产生条件 入射光的频率大于等于金属的极限频率. 3.光电效应规律 (1)每种金属都有一个极限频率，入射光的频率必须大于等于这个极限频率才能产生光电效应. (2)光电子的最大初动能与入射光的强度无关，只随入射光频率的增大而增大. (3)光电效应的发生几乎是瞬时的，一般不超过10－9 s. (4)当入射光的频率大于极限频率时，饱和光电流的大小与入射光的强度成正比. 二、爱因斯坦光电效应方程 1.光子说：在空间传播的光不是连续的，而是一份一份的，每一份叫做一个光子，光子的能量ε＝hν. 2.逸出功W ：电子从金属中逸出所需做功的最小值. 3.最大初动能：发生光电效应时，金属表面上的电子吸收光子后克服原子核的引力逸出时所具有的动能的最大值. 4.光电效应方程 (1)表达式：hν＝E k ＋W 或E k ＝hν－W .
(2)物理意义：金属表面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W ，剩下的表现为逸出后电子的最大初动能. 三、光的波粒二象性与物质波 1.光的波粒二象性 (1)光的干涉、衍射、偏振现象证明光具有波动性. (2)光电效应说明光具有粒子性. (3)光既具有波动性，又具有粒子性，称为光的波粒二象性. 2.物质波 (1)概率波：光的干涉现象是大量光子的运动遵守波动规律的表现，亮条纹是光子到达概率大的地方，暗条纹是光子到达概率小的地方，因此光波又叫概率波. (2)物质波：任何一个运动着的物体，小到微观粒子，大到宏观物体，都有 一种波与它对应，其波长λ＝h p ，p为运动物体的动量，h为普朗克常量. 典型例题 命题点一光电效应电路和光电效应方程的应用1.四点提醒 (1)能否发生光电效应，不取决于光的强度而取决于光的频率. (2)光电效应中的“光”不是特指可见光，也包括不可见光. (3)逸出功的大小由金属本身决定，与入射光无关. (4)光电子不是光子，而是电子. 2.两条对应关系
第13章 第2课时光电效应 波粒二象性
第2课时 光电效应 波粒二象性 考纲解读 1.知道什么是光电效应，理解光电效应的实验规律.2.会利用光电效应方程计算逸出功、截止频率、最大初动能等物理量.3.知道光的波粒二象性，知道物质波的概念． 1．[黑体辐射和能量子的理解]下列说法正确的是 ( ) A ．一般物体辐射电磁波的情况与温度无关，只与材料的种类及表面情况有关 B ．黑体能完全吸收入射的各种波长的电磁波，不反射 C ．带电微粒辐射和吸收的能量，只能是某一最小能量值的整数倍 D ．普朗克最先提出了能量子的概念 答案 BCD 2．[光电效应规律的理解]关于光电效应的规律，下列说法中正确的是 ( ) A ．只有入射光的波长大于该金属的极限波长，光电效应才能产生 B ．光电子的最大初动能跟入射光强度成正比 C ．发生光电效应的反应时间一般都大于10－7 s D ．发生光电效应时，单位时间内从金属内逸出的光电子数目与入射光强度成正比 答案 D 解析 由ε＝hν＝h c λ 知，当入射光波长小于金属的极限波长时，发生光电效应，故A 错．由E k ＝hν－W 0知，最大初动能由入射光频率决定，与入射光强度无关，故B 错．发生光电效应的反应时间一般不超过10－ 9 s ，故C 错． 3．[光的波粒二象性的理解]下列说法正确的是 ( ) A ．光电效应反映了光的粒子性 B ．大量光子产生的效果往往显示出粒子性，个别光子产生的效果往往显示出波动性 C ．光的干涉、衍射、偏振现象证明了光具有波动性 D ．只有运动着的小物体才有一种波和它相对应，大的物体运动是没有波和它对应的 答案 AC 一、黑体辐射与能量子
1．黑体与黑体辐射 (1)黑体：是指能够完全吸收入射的各种波长的电磁波而不发生反射的物体． (2)黑体辐射的实验规律 ①一般材料的物体，辐射的电磁波除与温度有关外，还与材料的种类及表面状况有关． ②黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关． a．随着温度的升高，各种波长的辐射强度都增加． b．随着温度的升高，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动． 2．能量子 (1)定义：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ε叫做能量子． (2)能量子的大小：ε＝hν，其中ν是电磁波的频率，h称为普朗克常量．h＝6.63×10－34 J·s. 二、光电效应 1．光电效应现象 光电效应：在光的照射下金属中的电子从金属表面逸出的现象，叫做光电效应，发射出来的电子叫做光电子． 2．光电效应规律 (1)每种金属都有一个极限频率． (2)光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)光照射到金属表面时，光电子的发射几乎是瞬时的． (4)光电流的强度与入射光的强度成正比． 3．爱因斯坦光电效应方程 (1)光子说：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ε＝hν，其中h是普朗克常量，其值为6.63×10－34 J·s. (2)光电效应方程：E k＝hν－W0. 其中hν为入射光的能量，E k为光电子的最大初动能，W0是金属的逸出功． 4．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U c. (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． 三、光的波粒二象性与物质波 1．光的波粒二象性
光电效应
光电效应 光的干涉、衍射现象表明光具有波动性，光电效应表明光具有粒子性。关于光的波动性和粒子性并存的性质，称之为波粒二象性。一切涉及到普朗克常数的物理现象皆为量子现象。因此，普朗克常数是一个十分重要的物理常数。 实验目的 1．通过实验了解光的量子性。 2．利用爱因斯坦方程，测定普朗克常数。 实验原理及方法 金属表面在光照射下释放电子的现象称为光电效应。光的波动性无法解释光电效应。1905年爱因斯坦提出了光量子假说，成功地解释了光电效应。他认为光束是由能量E =hv 的光量子聚集而成，h 是普朗克常数，ν是光频率。在光与金属相互作用时，光子带着能量hv 穿过金属表面，金属中电子吸收光子能量后，一部分用于克服逸出金属表面所需的能量E 0（逸出功W ），剩余的能量(hv —W ?)成为光电子的初动能 212 m hv W υ=- （1） 式中m 是电子的质量，υ是光电子逸出金属表面时的初速度。这就是著名的爱因斯坦光电效应方程。 由于金属中电子的能量具有一定的分布，不同能量的电子吸收光子的概率也不相同，以及电子在向金属表面运动过程中能量损失也不尽相一致等原因，故逸出光电子的动能具有一定的分布。从金属中逸出时不因碰撞而损失能量时的光电子的动能，就是光电子的最大初动能。 式（1）表明只有ν≥0W v h =时，才能使光电子逸出金属表面。0v 称为截止频率，它取决于金属材料的逸出功。不同材料有不同的截止频率。一般碱金属的逸出功较低，故常用于光效应实验。 实验线路如图1所示，单色光从光电管的窗口入射到阴极K 上，从K 发射光电子向阳极A 运动，在外电路形成光电流。若在阳极上加一相对于阴极为正的电压，在光电管内形成加速电场，光电流随正向电压的增大而迅速增加，直至所产生的光电子全部到达阳极。此时光电流达到饱和。如果在阳极上加一相对于阴极为负的反向电压U ，则在光电管中形成一个阻止光电子运动到阳极的电场。因而，使从阴极逸出的光电子中只有那些动能221mv 大于eU 的光电子才能运动到阳极而被收集。逐渐增大反向电压U ，就会阻止更多的光电子到达阳极，使光电流逐渐减小。当反向电压达到使具有最大初动能的光电子也被阻止，即
光电效应光子
§ 21.1 光电效应光子 1 ?关于光子说的基本内容有以下几方面，不正确的是 A ?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 B ?光是具有质量、能量和体积的物质微粒 C ?光子的能量跟它的频率有关 D ?紫光光子的能量比红光光子的能量大 2 ?某金属在绿光的照射下发生了光电效应 A ?若增加绿光的照射强度，则单位时间内逸出的光电子数目不变 B ?若增加绿光的照射强度，则逸出的光电子最大初动能增加 C ?若改用紫光照射，则逸出的光电子最大初动能增加 D ?若改用紫光照射，则单位时间内逸出的光电子数目一定增加 3.关于光电效应规律，下面哪些说法不正确 A .当某种色光照射金属表面时能产生光电效应，则入射光的频率越高，产生的光电子的最大初动能越大 B .当某种色光照射金属表面时，能产生光电效应，则入射光的强度越大，产生的光电子数越多 C ?对某金属，入射光波长必须小于一极限波长，才能产生光电效应 D ?同一频率的光照射不同的金属，如果都能产生光电效应，则逸出功大的金属产生的光电子的最大初动能也越大 4?用下面哪种射线照射同一种金属最有可能产生光电效应，且逸出的光电子速率最大 A .紫外线 B .可见光 C .红外线 D .伦琴射线 5?关于光电效应的下列事实，波动说无法解释的是 A ?有时光无论多强都无法使金属发生光电效应 B ?光电子从金属表面逸出，需要给与能量 C .入射光频率大于极限频率时，光电流的大小与入射光强度成正比 D .光电子的最大初动能与入射光的频率有关 6.在演示光电效应实验中，原来一带电的一块锌板与灵敏验电器相连，用弧光灯照射锌板时，验电器的指针就张开一角度，如图所示，这时 A ?锌板带正电，指针带负电 B .锌板带正电，指针带正电 C ?锌板带负电，指针带正电 D ?锌板带负电，指针带负电
光电效应与光的波粒二象性.pdf
光电效应与光的波粒二象性 说明：本试卷分为第Ⅰ、Ⅱ卷两部分，请将第Ⅰ卷选择题的答案填入题后括号内，第Ⅱ 卷可在各题后直接作答.共100分，考试时间90分钟. 第Ⅰ卷（选择题共40分） 一、本题共10小题，每小题4分，共40分.在每小题给出的四个选项中，有的小题只有 一个选项正确，有的小题有多个选项正确.全部选对的得4分，选不全的得2分，有选错或不 答的得0分. 1.下列关于光电效应的说法正确的是 （ ） A.若某材料的逸出功是W ，则它的极限频率h W v =0 B.光电子的初速度和照射光的频率成正比 C.光电子的最大初动能和照射光的频率成正比 D.光电子的最大初动能随照射光频率的增大而增大 解析：由光电效应方程k E =hv -W 知，B 、C 错误，D 正确.若k E =0，得极限频率0v =h W ,故A 正确. 答案AD 2.在下列各组所说的两个现象中，都表现出光具有粒子性的是 （ ） A.光的折射现象、偏振现象 B.光的反射现象、干涉现象 C.光的衍射现象、色散现象 D.光电效应现象、康普顿效应 解析：本题考查光的性质. 干涉、衍射、偏振都是光的波动性的表现，只有光电效应现象和康普顿效应都是光的粒 子性的表现，D 正确. 答案D 3.关于光的波粒二象性的理解正确的是 （ ） A.大量光子的效果往往表现出波动性，个别光子的行为往往表现出粒子性 B.光在传播时是波，而与物质相互作用时就转变成粒子 C.高频光是粒子，低频光是波 D.波粒二象性是光的根本属性，有时它的波动性显著，有时它的粒子性显著 解析：根据光的波粒二象性知，A 、D 正确，B 、C 错误. 答案AD 4.当具有 5.0 eV 能量的光子照射到某金属表面后，从金属表面逸出的电子具有最大的初 动能是1.5 eV.为了使这种金属产生光电效应，入射光的最低能量为 （ ） A.1.5 eV B.3.5 eV C.5.0 eV D.6.5 eV 解析：本题考查光电效应方程及逸出功. 由W hv E k ?= 得W =hv -k E =5.0 eV-1.5 eV=3.5 eV 则入射光的最低能量为h min v =W =3.5 eV
光电效应测普朗克常量实验报告
三、实验原理 1.光电效应 当一定频率的光照射到某些金属表面上时，可以使电子从金属表面逸出，这种现象称为光电效应。所产生的电子，称为光电子。光电效应是光的经典电磁理论所不能解释的。当金属中的电子吸收一个频率为v的光子时，便获得这光子的全部能量hv，如果这能量大于电子摆脱金属表面的约束所需要的脱出功W，电子就会从金属中逸出。按照能量守恒原理有： （1） 上式称为爱因斯坦方程，其中m和m 是光电子的质量和最大速度，是光电子逸出表面后所具有的最大动能。它说明光子能量hv小于W时，电子不能逸出金属表面，因而没有光电效应产生；产生光电效应的入射光最低频率v0=W/h，称为光电效应的极限频率（又称红限）。不同的金属材料有不同的脱出功，因而υ0也是不同的。由（1）式可见，入射到金属表面的光频率越高，逸出的电子动能必然也越大，所以即使阴极不加电压也会有光电子落入阳极而形成光电流，甚至阳极电位比阴极电位低时也会有光电子落到阳极，直至阳极电位低于某一数值时，所有光电子都不能到达阳极，光电流才为零。这个相对于阴极为负值的阳极 电位被称为光电效应的截止电压。 显然，有 （2） 代入（1）式，即有 （3） 由上式可知，若光电子能量，则不能产生光电子。产生光电效应的最低频率是 ，通常称为光电效应的截止频率。不同材料有不同的逸出功，因而也不同。由于光 的强弱决定于光量子的数量，所以光电流与入射光的强度成正比。又因为一个电子只能吸收一个光子的能量，所以光电子获得的能量与光强无关，只与光子ν的频率成正比，，将（3）式改写为 （4） 上式表明，截止电压是入射光频率ν的线性函数，如图2，当入射光的频率时， 截止电压，没有光电子逸出。图中的直线的斜率是一个正的常数： （5）
高中物理第四章波粒二象性光电效应与光量子假说导学案教科选修
2 光电效应与光量子假说 [目标定位] 1.知道光电效应现象，能说出光电效应的实验规律.2.能用爱因斯坦光电效应方程对光电效应作出解释，会用光电效应方程解决一些简单的问题. 一、光电效应 1．光电效应：照射到金属表面的光，能使金属中的电子从表面逸出的现象． 2．光电子：光电效应中发射出来的电子． 3．光电效应的实验规律 (1)对于给定的光电阴极材料，都存在一个截止频率ν0，只有超过截止频率ν0的光，才能引起光电效应． (2)光电流的大小由光强决定，光强愈大，光电流愈大． (3)光电子的最大初动能与入射光的频率成线性关系． (4)光电效应具有瞬时性：光电效应中产生电流的时间不超过10－9 s. 想一想 紫外线灯照射锌板，为什么与锌板相连的验电器指针张开一个角度？ 答案 紫外线灯照射锌板，发生光电效应现象，锌板上的电子飞出锌板，使锌板带正电，与锌板相连的验电器也会因而带正电，使得验电器指针张开一个角度． 二、爱因斯坦的光电效应方程 1．光子说：光本身就是由一个个不可分割的能量子组成的，这些能量子被称为光子，频率为ν的光的能量子为hν. 2．爱因斯坦光电效应方程的表达式：hν＝12mv 2 ＋A.其中A 为电子从金属内逸出表面时所需做的功． 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hν是入射光子的能量，逸出功A 是光子飞出金属表面消耗的能量，12mv 2 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． 预习完成后，请把你疑惑的问题记录在下面的表格中 问题1 问题2 问题3 一、光电效应现象 1．光电效应的实质：光现象――→转化为 电现象． 2．光电效应中的光包括不可见光和可见光． 3．光电子：光电效应中发射出来的光电子，其本质还是电子．
第一节 光量子起源
第一章 激光基本原理 本章介绍激光最基本的原理，包括光量子的起源和激光的基本物理过程和基本特性。 第一节 光量子起源 光量子也称为光子（photon ），和牛顿力学质点概念类似，光子具有能量和 动量方面的特性，其含义是频率为ν、传播矢量为k 单色光波，其能量和动量是 某一个值的整数倍，能量最小值正比于光频率，动量最小值正比于波矢： k p h ==νε （1.1-1） 其中π2/,/10626.634h s J h =?=- ，称为普朗克（Planck ）常数。但光量子和牛顿力学的粒子有本质区别。牛顿力学的粒子被理解为一个体积为零的质点；光量子有区别于牛顿力学的、多方面的量子力学特性，例如能量不连续、测不准特性、非局域特性等特点。 在量子力学建立之前，已经建立了麦克斯韦方程组的电磁场理论。光波已经普遍被认为是频率很高的电磁波，其性质和微波以及其它电磁波是一样的，都满足麦克斯韦方程组。按照麦克斯韦方程组，电磁波的能量密度只与电场和磁场振幅有关： 20202 121H E W με+= （1.1-2） 光子能量和麦克斯韦方程组所导出能量密度差别很大，什么原因使人们愿意接受光量子概念而放弃电磁场理论呢？ 本节将介绍导致光量子概念的最早三个实验：黑体辐射、光电效应和康普顿散射。 1.1.1 黑体辐射 所谓黑体（Blank body ）是一种假想的物体，这种物体能够完全吸收所有波长电磁辐射。现实中并不存在这样的物体，相对于黑体，其它物体称为灰体（grey body ）。但可以构造一种结构，在一定程度上模拟黑体。这种结构如图（1－1）所示，是壁上开一个小孔的空心腔体。当波长远小于小孔口径的电磁波入射到空腔中时，在腔壁上多次反射后几乎全部被腔体吸收，再次从小孔反射出腔体的几率非常小。所以这样一个空腔黑体近似为黑体。设想这样一个装置置于环境中，由于周围都有环境光， 因此不断会有光从小孔入射进入腔体，这样腔体吸收环境光能量会越来越多，腔体的温度就会越来越高。这种情况有点像夏天停在室外的汽车，太阳光不断从车窗透过玻璃进入车内，使车内温度高得烫人。但是，根据热力学原理，腔体内温度最终应该和环境温度一致。因此为了保持能量平衡，
光电效应与康普顿效应的区别
一、选题的依据、意义和理论或实际应用方面的价值 光电效应和康普顿效应是光学课程最主要的内容之一，在大学本科层次的光学教学中的光学教学中，我们对光的反射、折射现象和成像规律已比较熟悉。但对光的波动性、干涉和衍射现象，还是比较生疏的，理论解释也比较困难，光与物质相互作用的光电效应和康普顿效应更抽象，因此，不易讲解，我们在理解过程中存在一些概念的错误和混淆。光的本质是电磁波，它具有波动的性质。近代物理又证明，光除了具有波动性之外还具有另一方面的性质，即粒子性。光具有粒子性，最好的例证就是著名的“光电效应”和“康普顿效应”。光电效应与康普顿效应研究的都是光子与电子之间的相互作用，都是光具有粒子性的体现，但两者存在重要的不同。光电效应是指电子在光的作用下从金属表面发射出来的现象. 我们把逸出来的电子称为光电子. 而康普顿效应是指在X 射线的散射现象中, 发现散射谱线中除了波长和原射线相同的成分以外, 还有一些波长较长的成分, 两者差值的大小随散射角的大小而改变, 其间有确定关系的这种波长改变的散射. 上述两种效应都牵涉到光子和个别电子的相互作用,用简单的波动理论是是很难解释这些微观世界的相互作用, 这必须用量子概念来解释. 还可以从光的粒子性出发, 谈谈对光电效应和康普顿效应的不同。所以科学家将光信号（或电能）转变成电信号（或电能）的器件叫光电器件。现已有光敏管、光敏电阻、光敏二极管、光敏三极管、光敏组件、色敏器件、光敏可控硅器件、光耦合器、光电池等光电器件。这些器件已被广泛应用于生产、生活、军事等领域。 二、本课题在国内外的研究现状 光电效应是当光照在金属中时，金属里的表面有电子逸出的现象。而康普顿效应是让光波射入石墨，石墨中的价电子对光进行散射，然而散射光比入射光波长略大，这是由于光子和电子碰撞时将一部分能量转移给电子。这样，光的能量减小，波长便增加。而且如果将光子当做实物粒子的话，计算结果与实验结果符合。这便证明了光子也具有动量。即证明了光的粒子性。两个实验都证明了光的粒子性，下面谈谈光电效应与康普顿效应的区别。 1、观察到的条件不同； 2、对光量子能量的吸收程度不同； 3、能量与动量守恒方式不同； 光不仅具有波动性, 也具有粒子性. 同时我们也可以发现, 质量守恒定律，动量守恒定律、能的转化和守恒定律同样适用于微观物质间的相互作用。 三、课题研究的内容及拟采取的方法 1，光电效应 （1）概念 （2）光电效应的实验规律 2，康普顿效应 （1）概念 （2）康普顿效应实验规律 3，光的波动性不能解释光电效应和康普顿效应 4，用光子理论可以完美的解释光电效应和康普顿效应的本质 （1）观察到的条件不同； （2）对光量子能量的吸收程度不同； （3）能量与动量守恒方式不同； 5，光电效应和康普顿效应的联系与区别 6，光电效应和康普顿效应中的能量守恒与动量守恒 7，发生光电效应与康普顿效应的概率 方法：实验，查书，找资料
光电效应与康普顿效应
光电效应与康普顿效应 专业：机械设计制造及其自动化学号：5901108267 姓名：李庆 摘要 本文对光电效应和康普顿效应进行了简单介绍，分别对光电效应和日康普顿效应的基本原理和其实验类推法进行了简单的概述，介绍了爱因斯坦光电方程和用X 射线投射石墨实验。同时本文对光电效应和康普顿效应的相同之处和不同之处进行了分析。两者的物理本质相同，但是两者观测的条件和对光量子能量的吸收程度不同，两者在过程中产生的粒子也不同。 关键词：光电效应；康普顿效应；爱因斯坦光电方程；光电子；散射 Photoelectric effect and Compton effect Abstract This article has carried on the simple introduction to the photoelectric effect and the Compton effect respectively, of the photoelectric effect and Compton effect on the basic principles and its experimental analogy method a simple overview describes the Einstein photoelectric equation and use X-ray projection of graphite experiments. And on the photoelectric effect and Compton effect of the similarities and differences were analyzed. The physical nature of both the same, but the two observation conditions and the optical absorption of quantum energy in varying degrees, both in the process produced particles are also different. Keyword:photoelectric effect; Compton effect; Einstein's photoelectric equation; optoelectronics; scattering
2020届高三物理一轮复习第13章第3课时光电效应波粒二象性导学案(无答案)
第3课时光电效应波粒二象性 【考纲解读】1.知道什么是光电效应，理解光电效应的实验规律2会利用光电效应方程计算逸出功、截止频率、最大初动能等物理量3知道光的波粒二象性，知道物质波的概念. 【知识要点】’ 考点一光电效应的实验规律 1. 光电效应 在光的照射下金属中的电子从金属表面逸出的现象，叫做光电效应，发射出来的电子叫做 2. 实验规律 (1) 每种金属都有一个 (2) 光子的最大初动能与入射光的 _无关，只随入射光的 _增大而增大. (3) 光照射到金属表面时，光电子的发射几乎是—的. (4) 光电流的强度与入射光的____ 成正比. 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U C. (2) 截止频率：能使某种金属发生光电效应的_____ 频率叫做该种金属的截止频率(又叫极限频率).不同的金属对应着不同的极限频率. ⑶逸出功：电子从金属中逸出所需做功的 ________ ，叫做该金属的逸出功. 考点二光电效应方程和E—v图象 1. 光子说 爱因斯坦提出：空间传播的光不是连续的，而是一份一份的，每一份称为一个光子, 光子具有的能量与光的频率成正比，即：&= h v，其中h= 6.63 X 10—34 J ? s. 2. 光电效应方程 (1) 表达式：h v =丘+ W或丘=h v—vy. (2) 物理意义：金属中的电子吸收一个光子获得的能量是h v,这些能量的一部分用
1 2 来克服金属的逸出功W,剩下的表现为逸出后电子的最大初动能E k= qmv. 3. 由E<—v图象(如图)可以得到的信息 (1)极限频率：图线与V轴交点的横坐标V C. ⑵逸出功：图线与E k轴交点的纵坐标的绝对值E= W. ⑶普朗克常量：图线的斜率k = h. 考点三光的波粒二象性、物质波 1. 光的波粒二象性 (1) 光的干涉、衍射、偏振现象证明光具有波动性. (2) 光电效应说明光具有___ 性. (3) 光既具有波动性，又具有粒子性，称为光的________ 性. 2. 物质波 (1) 概率波 光的干涉现象是大量光子的运动遵守波动规律的表现，亮条纹是光子到达概率 的地方，暗条纹是光子到达概率 ____ 的地方，因此光波又叫概率波. (2) 物质波 任何一个运动着的物体，小到微观粒子大到宏观物体都有一种波与它对应，其波长入=-，p为运动物体的动量，h为普朗克常量. P 【典型例题】 例1.用一束紫外线照射某金属时不能产生光电效应，可金属发生光电效应的措施是() A. 改用频率更小的紫外线照射 B. 改用X射线照射 C?改用强度更大的原紫外线照射 D.延长原紫外线的照射时间 例2.爱因斯坦提出了光量子概念并成功地解释了光电效应能使该的规律
光电效应
一．对光电效应实验规律，方程以及图像的考查 1.光电效应现象 光电效应：在光的照射下金属中的电子从金属表面逸出的现象，叫做光电效应，发射出来的电子叫做. 2.光电效应规律 (1)每种金属都有一个. (2)光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)光照射到金属表面时，光电子的发射几乎是的. (4)光电流的强度与入射光的成正比. (1)光子说：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ε＝hν，其中h是普朗克常量，其值为6.63×10－34 J·s. (2)光电效应方程：. 其中hν为入射光的能量，E k为光电子的最大初动能，W0是金属的逸出功. 4.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U c. (2)截止频率：能使某种金属发生光电效应的频率叫做该种金属的截止频率(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，叫做该金属的逸出功. 1.1905年是爱因斯坦的“奇迹”之年，这一年他先后发表了三篇具有划时代意义的论文，其中关于光量子的理论成功的解释了光电效应现象.关于光电效应，下列说法正确的是（AD ） A.当入射光的频率低于极限频率时，不能发生光电效应 B.光电子的最大初动能与入射光的频率成正比 C.光电子的最大初动能与入射光的强度成正比 D.某单色光照射一金属时不发生光电效应，改用波长较短的光照射该金属可能发生光电效 应 2.用光照射某种金属，有光电子从金属表面逸出，如果光的频率不变，而减弱光的强度则 A.逸出的光电子数减少，光电子的最大初动能不变 B.逸出的光电子数减少，光电子的最大初动能减小 C.逸出的光电子数不变，光电子的最大初动能减小 D.光的强度减弱到某一数值，就没有光电子逸出了 3.关于光电效应的规律，下列说法中正确的是(D) A.只有入射光的波长大于该金属的极限波长，光电效应才能产生 B.光电子的最大初动能跟入射光强度成正比
光电效应的三个疑点辨析 5
光电效应的三个疑点辨析 一、光电效应方程中为什么不考虑电子热运动能量人教版《物理选修3-5》“表1 几种金属的逸出功和极限频率”下有一段文字：“若电子吸收的能量与原有的热运动能量之和超过逸出功，电子就从表面逸出”，但是在第33页介绍的爱因斯坦光电效应方程中，却没有电子热运动能量这一项，而只考虑了电子吸收的光子的能量。课文前后矛盾吗？或者说电子热运动能量在光电效应中需要考虑吗？ 其实，课本第32页右下角有一个旁批：“常温下金属中电子的热运动能量约为4×10-2eV，比产生光电效应的光子能量hv（约75eV）小得多，可以忽略”，已经对上述疑问进行了很好的解释。常温下，金属中电子热运动的速率的数量级为10-5m/s，很容易计算得知电子热运动动能的数量级为10-2eV，而通常光电效应所需光子最小能量（逸出功）的数量级为100~101eV，远大于电子热运动动能，因此，常温下的确不需要考虑电子热运动能量。 不过，当金属的温度很高时（通以强电流），比
如高达1000摄氏度以上时（钨丝工作温度为2500K），电子热运动的动能就会增大到超过逸出功，从而从金属表面逸出，形成所谓热电子。这就是热电子枪的工作基础。 二、光电效应与康普顿效应有什么区别 1、电子状态的区别 在光电效应中，电子处于束缚状态，需要考虑金属对电子的束缚作用（逸出功），但是康普顿效应中明显没有考虑金属对电子的束缚作用，而是把电子当做静止的自由电子。那么，为什么会存在这个区别呢？ 其实，光电效应中，光源采用的是普通光源或者紫外光光源，光子能量的数量级在100~101eV内，这和电子逸出金属表面所需要的能量在一个数量级，因此，必须考虑金属对电子的束缚作用。但是，康普顿效应中，所用光源为X射线源，X射线光子能量达104eV数量级，远大于金属的逸出功和电子热运动能量，因此完全不必考虑金属对电子的束缚作用和电子的热运动能量，而可以把金属外层电子当做自由电子来处理。 2、光子能量可以分割吗 人教版《物理选修3-5》2010年4月第3版第
第1节 量子概念的诞生 第2节 光电效应与光量子假说
第1节量子概念的诞生 第2节光电效应与光量子假说 学习目标核心提炼 1.了解黑体辐射及能量子概念，知道黑体辐射的实 验规律。 3个概念——黑体黑体辐 射能量子 4个光电效应规律——截止 频率光强与光电流的关系 最大初动能与入射光频率的 关系瞬时性 1个光电效应方程——hν＝ 1 2 m v2＋A 2.知道普朗克提出的能量子假说。 3.了解光电效应及其实验规律，感受以实验为基础 的科学研究方法。 4.知道光电效应方程及其意义，感受科学家在面对 科学疑难时的创新精神。 一、热辐射、黑体与黑体辐射 1.热辐射：我们周围的一切物体都在以电磁波的形式向外辐射能量，辐射强度随波长的分布与物体的温度有关。 2.黑体：能够全部吸收外来电磁波而不发生反射的物体。 3.一般材料物体的辐射规律：辐射电磁波的情况除与温度有关外，还与材料的种类及表面状况有关。 4.黑体辐射：加热腔体，黑体表面就向外辐射电磁波的现象。 思考判断 (1)只有高温物体才能辐射电磁波。() (2)能吸收各种电磁波而不反射电磁波的物体叫黑体。() (3)温度越高，黑体辐射电磁波的强度越大。()
答案(1)×(2)√(3)√ 二、能量子 1.定义：普朗克认为，振动着的带电微粒的能量只能是某一最小能量值ε的整数倍，这个不可再分的最小能量值ε叫作能量子。 2.能量子大小：ε＝hν，其中ν是电磁波的频率，h称为普朗克常数。h＝6.626×10－34 J·s(一般取h＝6.63×10－34 J·s)。 3.能量子提出的意义：打破了一切自然过程都是连续变化的经典看法，第一次向人们展示了自然界的非连续特性。 思考判断 (1)微观粒子的能量只能是能量子的整数倍。() (2)能量子的能量不是任意的，其大小与电磁波的频率成正比。() 答案(1)√(2)√ 三、光电效应 1.光电效应：当光照射在金属表面上时，金属中的电子吸收光的能量而逸出金属表面的现象。 2.光电子：光电效应中发射出来的电子。 3.光电效应的四个特征 (1)发生条件：对于给定的光电阴极材料，都存在一个截止频率ν0，只有超过截止频率ν0的光，才能引起光电效应。 (2)光电流的大小：由光强决定，光强愈大，光电流愈大。 (3)光电子的最大初动能：与入射光的频率成线性关系。 (4)光电效应具有瞬时性：光电效应中产生电流的时间不超过10－9s。 思考判断 (1)任何频率的光照射到金属表面都可以发生光电效应。() (2)金属表面是否发生光电效应与入射光的强弱有关。() (3)入射光照射到金属表面上时，光电子几乎是瞬时发射的。() 答案(1)×(2)×(3)√ 四、爱因斯坦的光子说与光电效应方程