光电效应习题(有答案)
黑体辐射和能量子的理解
、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.
⑵能量子的大小：尸h v其中V是电磁波的频率，h称为普朗克常量.h= 6.63X 10「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.光子的能量为尸hv,其中h是普朗克常量，其值为 6.63X 10
一
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
2、关于光的本性，下列说法中不正确的是(
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)
C. X射线 D .无线电波B )
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
对光电效应实验的理解
、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T光子能量大T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T光子数目多T产生的光电子多T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.
、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；
⑵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E km,阴极材料逸出功为W o
当反向电压达到U0= 0.60 V以后，具有最大初动能的光电子达不到阳极，因此eU0 = 由光电效应方程知E km = hb W
彳I- 吩—
由以上—式得E km = 0.6 eV, W0= 1.9 eV.
2、如图所示是光电管的原理图，已知当有波长为?o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0(0> 0)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0( 0< 0)的光照射阴极K时，电路中一定有光电流
C.增加电路中电源电压，电路中光电流一定增大
D ?若将电源极性反接，电路中一定没有光电流产生答案B
c
解析用波长为0的光照射阴极K，电路中有光电流，说明入射光的频率
=0大于金
属的极限频率，换用波长为0的光照射阴极K，因为0> 0,根据v= ￡可知，波长为0
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
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 )
表
A.A光的频率大于B光的频率
B.B光的频率大于A光的频率
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 . 1.9 eV
B . 0.6 eV
C . 2.5 eV
D . 3.1 eV
5、2009年诺贝尔物理学奖得主威拉德
博伊尔和乔治史密斯主要
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. 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
10. 5 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
_（选填“为零”或“不为零”）.（说明：左侧为正极）
4.5 eV 为零 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 由动能定理得eU = E k ；由爱因斯坦光电效应方程有 E k = E — W o ,解得光电管阴
极材料的逸出功为 W 0= 4.5 eV ;若增大入射光的强度，电流计的读数仍为零.
6、（2010 ?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U AK 的关系图象中，正确的是 _____________ .
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 答案 解析
6.0 V ,
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；发生光电
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46）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
U c2，由爱因斯坦光电效应方解析由题图可知，甲、乙两光对应的反向截止电压均为
程E km= h V W0及一eU c2= 0-E km可知甲、乙两光频率相同，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，E kma VE kmb，故选项A错误；对同一光电管，由光电效应方程E km = h v-W，知v< v,由sin C=十知，C a>C b,故选项B正确；由A x= d入及入=：知，频率越小，波
长越长，间距越大，即A x a>A x b，故选项C正确；因V< V,所以通过三棱镜时，b的偏折程
度大，故选项D错误
对光电效应规律的理解
一、基础知识
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.
⑵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.
⑷光电流的强度与入射光的强度成正比.
二、练习
1、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
解析由尸h v= h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 = h v- W o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
电效应的时间一般不超过10-9 s，故C错.
2、用一束紫外线照射某金属时不能产生光电效应，可能使该金属产生光电效应的措施是
(C )
A. 改用频率更小的紫光照射
B ?改用强度更大的原紫外线照射
C.改用X射线照射
D ?延长原紫外线的照射时间
3、关于光电效应，下列说法正确的是( A )
A .极限频率越大的金属材料逸出功越大
B ?只要光照射的时间足够长，任何金属都能产生光电效应
C.从金属表面出来的光电子的最大初动能越大，这种金属的逸出功越小
D .入射光的光强一定时，频率越高，单位时间内逸出的光电子数就越多
4、光电效应的实验结论是：对于某种金属()
A .无论光强多强，只要光的频率小于极限频率就不能产生光电效应
B .无论光的频率多低，只要光照时间足够长就能产生光电效应
C.超过极限频率的入射光强度越弱，所产生的光电子的最大初动能就越小
D .超过极限频率的入射光频率越高，所产生的光电子的最大初动能就越大
答案AD
1 解析根据光电效应规律可知，选项A正确；根据光电效应方程h v= -mv max + W o知，
频率V越高，初动能就越大，选项D正确.
5、（双选）光电效应实验中,下列表述正确的是（CD ）
A. 光照时间越长光电流越大
B. 入射光足够强就可以有光电流
C. 遏止电压与入射光的频率有关
D. 入射光频率大于极限频率才能产生光电子
6、入射光照射到某金属表面上发生光电效应，若入射光的强度减弱，而频率保持不变，下
列说法中正确的是（
）
A ?有可能不发生光电效应
B ?从光照射到金属表面上至发射出光电子之间的时间间隔将明显增加
C.逸出的光电子的最大初动能将减小
D ?单位时间内从金属表面逸出的光电子数目将减少
答案D
解析由光电效应方程E k= h V- W o可知，光电子的最大初动能只与入射光的频率有关，
与光强没有关系，但入射光的强度减弱，单位时间内从金属表面逸出的光电子数目将减
少，选项A、C错，D对；光电效应具有瞬时性，B错.
7、入射光照射到某金属表面上发生光电效应，若入射光的强度减弱，而频率保持不变，则
（）
A ?从光照至金属表面上到发射出光电子之间的时间间隔将明显增加
B .逸出的光电子的最大初动能将减小
C.单位时间内从金属表面逸出的光电子数目将减小
D ?有可能不发生光电效应
答案C
解析光电效应瞬时（1O-9 s）发生，与光强无关，A错；能否发生光电效应，只取决于入射光的频率是否大于极限频率，与光强无关，D错；对于某种特定金属，光电子的最大初
动能只与入射光频率有关，入射光频率越大，最大初动能越大，B错；光电子数目多少与入
射光强度有关（可理解为一个光子能打出一个电子）,光强减弱，逸出的电子数目减少，C对.
8、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
答案A
解析光的频率不变，表示光子能量不变，仍会有光电子从该金属表面逸出，逸出的光电子的最大初动能也不变；而减弱光的强度，逸出的光电子数就会减少，选项A正确.
9、（双选）一金属表面，爱绿光照射时发射出电子，受黄光照射时无电子发射?下列有色光
照射到这金属表面上时会引起光电子发射的是（BD ）
A .橙光
B .紫光C.红光 D .蓝光
10、对光电效应的理解正确的是（）
A .金属钠的每个电子可以吸收一个或一个以上的光子，当它积累的动能足够大时，就能逸出金属
B. 如果入射光子的能量小于金属表面的电子克服原子核的引力而逸出时所需做的最小功，便不
能发生光电效应
C. 发生光电效应时，入射光越强，光子的能量就越大，光电子的最大初动能就越大
D .由于不同金属的逸出功是不相同的，因此使不同金属产生光电效应，入射光的最低
频率也不同
答案BD
解析按照爱因斯坦的光子说，光子的能量由光的频率决定，与光强无关，入射光的频率越大，发生光电效应时产生的光电子的最大初动能越大．但要使电子离开金属，须使电子具有足够的动能，而电子增加的动能只能来源于入射光的光子能量，且电子只能吸收一个光子，不能吸收多个光子．电子从金属逸出时只有从金属表面向外逸出的电子克
服原子核的引力所做的功最小．综上所述，选项B、 D 正确．
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
光电效应例题汇总
右图中，锌板带正电，验电器也带正电。 光电效应中，金属板发射出来的电子叫光电子，光电子的定向移动可以形成光电流。 相关知识：电磁波按照频率依次增大（波长依次减小）的顺序排列： 无线电波→红外线→可见光→紫外线→x射线→γ射线 可见光又分为7中颜色：红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫。 光的频率和颜色是对应关系，一个频率对应一种光的颜色。单色光就是单一频率的光。 光照强度：单位时间内照射到单位面积上的光的能量。（光线和接收面垂直时） 通俗讲，光照强度大就是光线密集的意思。房间里开一盏灯时没有开两盏灯光照强度大。 光电效应的规律：（右图为研究光电效应的电路图） 1．光电管中存在饱和电流。当光照强度、光的颜色一定时，光电流随着AK极之间的电压增大而增大，但是当电压增大到一定程度以后，光电流就不再增大了，光电流能达到的最大值叫饱和电流。 控制光的颜色，饱和电流与光照强度有关，光照越强则饱和电流越大。 2．光电管两端存在着遏止电压。当A、K极之间电压为零时，光电流并不为零。当在A、K极加反向电压时，即A极为负极板，K极为正极板时，光电子在两极之间减速运动。反向电压越大，光电流越小，当反向电压达到某一值时，光电流消失，能够使光电流消失的反向电压叫遏止电压，用U C表示。 遏止电压与光照强度无关，只与入射光的频率有关，频率越大则遏止电压越大。 右图中，甲乙丙三种光的频率大小关系？ 甲、乙的光照强度大小关系？ 乙、 3．金属能否发生光电效应取决于入射光的频率，与光照强度和光照时间无关。 当入射光的频率低于某一值时，无论光照多强，时间多长都不会发生光电效应。而这一值叫做截止频率，又叫极限频率，用νc表示。 4．如果入射光的频率超过了截止频率，无论光照强度多么弱，发生光电效应仅需10-9s。 爱因斯坦为了解释光电效应，提出了光子说： 1．在空间传播的光是不连续的，而是一份一份的，每一份叫做一个光子，光子的能量E=hν。ν指光的频率。 2．金属中的自由电子吸收光子能量时，必须是一次只能吸收一个光子，而且不能累计吸收。 3．光子不能再分，自由电子吸收光子时要么是全部吸收，要么不吸收。 4．自由电子吸收光子仅需10-9s。
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光学 经典高考题 （全国卷1）20．某人手持边长为6cm 的正方形平面镜测量身后一棵树的高度。测量时保持镜面与地面垂直，镜子与眼睛的距离为0.4m 。在某位置时，他在镜中恰好能够看到整棵树的像；然后他向前走了6.0 m ，发现用这个镜子长度的5/6就能看到整棵树的像，这棵树的高度约为 A ．5.5m B ．5.0m C ．4.5m D ．4.0m 【答案】B 【解析】如图是恰好看到树时的反射光路，由图中的三角形可得 0.4m 0.4m 6cm 眼睛距镜的距离眼睛距镜的距离 树到镜的距离镜高树高+=，即 0.4m 0.4m .06m 0+= L H 。人离树越远，视野越大，看到树所需镜面越小，同理有0.4m 6m 0.4m .05m 0++= L H ，以上两式解得L =29.6m ，H =4.5m 。 【命题意图与考点定位】平面镜的反射成像，能够正确转化为三角形求解。 （全国卷2）20.频率不同的两束单色光1和2 以相同的入射角从同一点射入一厚玻璃板后，其光路如图所示，下列说法正确的是 A ． 单色光1的波长小于单色光2的波长 B ． 在玻璃中单色光1的传播速度大于单色光2 的传播速度 C ． 单色光1通过玻璃板所需的时间小于单色光2通过玻璃板所需的时间 D ． 单色光1从玻璃到空气的全反射临界角小于单色光2从玻璃到空气的全反射临界角 答案：AD 解析：由折射光路知，1光线的折射率大，频率大，波长小，在介质中的传播速度小，产生全反射的 临界角小，AD 对，B 错。sin sin i n r = ，在玻璃种传播的距离为cos d l r =，传播速度为c v n =，所以光的传播事件为sin 2sin sin cos sin 2l d i d i t v c r r c r ===，1光线的折射角小，所经历的时间长，C 错误。 【命题意图与考点定位】平行玻璃砖的折射综合。 （新课标卷）33.[物理——选修3-4] (1)(5分)如图，一个三棱镜的截面为等腰直角?ABC ，A ∠为直角.此截面所在平面内的光线沿平行于BC 边的方向射到AB 边，进入棱镜后直接射到AC 边上，并刚好能发生全反射.该棱镜材料的折射率为 眼睛 树 的像
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高考物理一轮复习 专题60 光电效应 波粒二象性(练)(含解析)1
专题60 光电效应波粒二象性（练） 1．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．下列说法中正确 ．．的是：（） U I a b A．a光光子的频率大于b光光子的频率，a光的强度小于b光的强度； B．a光光子的频率小于b光光子的频率，a光的强度小于b光的强度； C．如果使b光的强度减半，则在任何电压下，b光产生的光电流强度一定比a光产生的光电流强度小； D．另一个光电管加一定的正向电压，如果a光能使该光电管产生光电流，则b光一定能使该光电管产生光电流。 【答案】D 【名师点睛】要熟练掌握所学公式，明确各个物理量之间的联系．如本题中折射率、临界角、光子能量、最大初动能等都有光的频率有关；对于本题解题的关键是通过图象判定a、b两种单色光谁的频率大，反向截止电压大的则初动能大，初动能大的则频率高，故b光频率高于a 光的．逸出功由金属本身决定。 2．（多选）已知钙和钾的截止频率分别为14 7.7310Hz ?和14 5.4410H ?z，在某种单色光的照射下两种金属均发生光电效应，比较它们表面逸出的具有最大初动能的光电子，钾逸出的光电子具有较大的：（） A．波长 B．频率 C．能量 D．动量 【答案】BCD 【解析】根据爱因斯坦光电效应方程得：E k=hγ-W0，又 W0=hγc；联立得：E k=hγ-hγc，据题钙的截止频率比钾的截止频率大，由上式可知：从钾表面逸出的光电子最大初动能较大，
由2 k P mE =，可知钾光电子的动量较大，根据 h P λ= 可知，波长较小，则频率较大．故A 错误，BCD正确．故选BCD． 【名师点睛】解决本题的关键要掌握光电效应方程E k=hγ-W0，明确光电子的动量与动能的关 系、物质波的波长与动量的关系 h P λ= ． 3．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，b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】C 【名师点睛】要熟练掌握所学公式，明确各个物理量之间的联系．如本题中折射率、临界角、光子能量、最大初动能等都有光的频率有关。 4．某光电管的阴极是用金属钾制成的，它的逸出功为2．21 eV，用波长为2．5×10- 7 m的紫外线照射阴极，已知真空中的光速为3．0×108 m/s，元电荷为1．6×10-19 C，普朗克常量为6．63×10-34 J·s。则钾的极限频率是Hz，该光电管发射的光电子的最大初动能是J。（保留二位有效数字） 【答案】5．3×1014 ，4．4×10-19 【解析】（1）根据据逸出功W0=hγ0，得： 19 14 034 2.21 1.610 5.310 6.6310 W Hz h γ - - ?? ===? ? ； （2）根据光电效应方程：E k=hγ-W0…①
初中光学经典例题
1．如图所示，在“探究平面镜成像特点”的实验中，下列说法正确的是（） A．为了便于观察，该实验最好在较暗的环境中进行 B．B如果将蜡烛A向玻璃板靠近，像的大小会变大 C．移去后面的蜡烛B，并在原位置上放一光屏，发现光屏上能成正立的像 D．保持A、B两支蜡烛的位置不变，多次改变玻璃板的位置，发现B始终能与A的像重合 【答案】A 【解析】A、在比较明亮的环境中，很多物体都在射出光线，干扰人的视线，在较黑暗的环境中，蜡烛是最亮的，蜡烛射向平面镜的光线最多，反射光线最多，进入人眼的光线最多，感觉蜡烛的像最亮．所以最比较黑暗的环境中进行实验，故本选项正确．B、平面镜成像大小跟物体大小有关，与物体到平面镜的距离无关，蜡烛A向玻璃板靠近，像的大小不会变化． 故本选项错误． C、因为光屏只能接收实像，不能接收虚像，所以移去后面的蜡烛B，并在原位置上放一光屏，不能发现光屏上能成正立的像．故本选项错误． D、如果多次改变玻璃板的位置，玻璃板前后移动，则像距物距不相等，所以会发现B 始终不能与A的像完全重合，故本选项说法错误． 故选A 2．如图所示，人透过透镜所观察到的烛焰的像是（） A．实像，这个像能用光屏承接 B．实像，这个像不能用光屏承接 C．虚像，这个像能用光屏承接 D．虚像，这个像不能用光屏承接 【答案】D 【解析】解：图示的像是一个正立的放大的像，根据凸透镜成像的规律可知，此时是物距小于一倍焦距时的成像情况．当物距小于一倍焦距时，物体成的像是虚像，根据虚像的形成过程可知，它不是由实际光线会聚而成，而是由光线的反向延长线会聚而成的，所以不能成在光屏上． 综上分析，故选D 3．乙同学把刚买的矿泉水随手放在科学书上，发现“学”字变大（如图），产生这一现象的原因是（）
(完整版)光电效应练习题(含答案)
光电效应规律和光电效应方程 一、选择题 1．下列关于光电效应实验结论的说法正确的是() A．对于某种金属，无论光强多强，只要光的频率小于极限频率就不能产生光电效应 B．对于某种金属，无论光的频率多低，只要光照时间足够长就能产生光电效应 C．对于某种金属，超过极限频率的入射光强度越大，所产生的光电子的最大初动能就越大 D．对于某种金属，发生光电效应所产生的光电子，最大初动能与入射光的频率成正比 【解析】选A. 发生光电效应的条件是入射光的频率大于金属的极限频率，与入射光的强度、光照时间无关，所以光的频率小于极限频率就不能产生光电效应，故A正确，B错误．根据光电效应方程E k＝hν－W0，可知入射光的频率大于极限频率时，频率越高，光电子的最大初动能越大，与入射光强度无关，故C错误．根据光电效应方程E k＝hν－W0，可知光电子的最大初动能与入射光的频率是一次函数关系，故D错误． 2．在光电效应实验中，用频率为ν的光照射光电管阴极，发生了光电效应，下列说法正确的是() A．增大入射光的强度，光电流增大 B．减小入射光的强度，光电效应现象消失 C．改用频率小于ν的光照射，一定不发生光电效应 D．改用频率大于ν的光照射，光电子的最大初动能变大 【解析】选AD.增大入射光强度，单位时间内照射到单位面积的光电子数增加，则光电流将增大，故选项A正确；光电效应是否发生取决于照射光的频率，而与照射强度无关，故选项B错误；用频率为ν的光照射光电管阴极，发生光电效应，用频率较小的光照射时，若光的频率仍大于极限频率，则仍会发生光电效应，选项C错误；根据hν－W0＝ 2 1 mv2可知，增加照射光频率，光电子的最大初动能也增大，故选项D正确． 3．在演示光电效应的实验中，原来不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了一个角度，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 【解析】选B.弧光灯照射锌板发生光电效应，锌板上有电子逸出，锌板带正电，验电器指针也带正电，故B正确 4．关于光电效应有如下几种叙述，其中叙述正确的是() A．金属的逸出功与入射光的频率成正比 s
18届高考物理一轮复习专题光电效应波粒二象性导学案2
光电效应波粒二象性 知识梳理 知识点一、光电效应 1．定义 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．研究光电效应的电路图(如图1)： 图1 其中A是阳极。K是阴极。 4．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这个极限频率才能产生光电效应。低于这个频率的光不能产生光电效应。 (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10－9s。 (4)当入射光的频率大于极限频率时，饱和光电流的强度与入射光的强度成正比。 知识点二、爱因斯坦光电效应方程 1．光子说 在空间传播的光是不连续的，而是一份一份的，每一份叫做一个光的能量子，简称光子，光子的能量ε＝hν。其中h＝6.63×10－34J·s。(称为普朗克常量) 2．逸出功W0 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出时所具有的动能的最大值。
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。 5．爱因斯坦光电效应方程 (1)表达式：E k ＝h ν－W 0。 (2)物理意义：金属表面的电子吸收一个光子获得的能量是h ν，这些能量的一部分用 来克服金属的逸出功W 0，剩下的表现为逸出后光电子的最大初动能E k ＝12m e v 2。 知识点三、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。 考点精练 考点一 光电效应现象和光电效应方程的应用 1．对光电效应的四点提醒 (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 (1)光强大→光子数目多→发射光电子多→光电流大；
光学典型例题
图5 Ｏ Ａ Ｂ Ｐ 图4 例1：已知水的折射率为34 ，光在真空中传播速度为3×108m/s ，则：光在水中的传播速度为______m/s ；光从水 中射向空气时发生全反射现象的临界角为____。 例2：一束复色可见光射到置于空气中的平板玻璃上，穿过玻璃后从下表面射出，变为a 、b 两束平行单色光，如图2，对于两束单色光来说（ ） A ．玻璃对a 光的折射率较大 B ．a 光在玻璃中传播的速度较大 C ．b 光每个光子的能量较大 D ．b 光的波长较大 例3：假设地球表面不存在大气层，那么人们观察到日出时刻与实际存在大气层的情况相比（ ） A ．将提前 B ．将延后 C ．在某些地区将提前，在另一些地区将延后 D ．不变 例4：如图4，只含黄光和紫光的复色光束PO ，沿半径方向射入空气中的玻璃半圆柱内，被 分成两光束，OA 和OB 沿如图所示的方向射出，则： Ａ．O Ａ为黄色，OB 为紫色 Ｂ．OA 为紫色，OB 为黄色 Ｃ．OA 为黄色，OB 为复色 Ｄ．ＯA 为紫色，ＯB 为复色 例5、如图5，一玻璃棱镜的横截面是等腰△abc ，其中ac 面是镀银的。现有一光线垂直于 ab 面入射，在棱镜内经过两次反射后垂直于bc 面射出。则 ( ) （A ）∠a=30°∠b=75° （B ）∠a=32°∠b=74° （C ）∠a=34°∠b=73° （D ）∠a=36°∠b=72° 例6：一个大游泳池，池底是水平面，池水深1.2m ，有一直杆竖直立于池底，浸入水中部分 杆是全长的一半，当太阳光以与水平方向成37O 角射在水面上时，测得杆在池底的影长为2.5m ，求水的折射率. 例7、图中M 是竖直放置的平面镜，镜离地面的距离可调节。甲、乙二人站在镜前，乙离镜的距离为甲离镜的距离的2倍，如图所示。二人略错开，以便甲能看到乙的像。以l 表示镜的长度，h 表示乙的身高，为使甲能看到镜中乙的全身像，l 的最小值为 （ ） A ．h 43 B ．h 21 C ．h 31 D ．h 例8：如图，一玻璃柱体的横截面为半圆形，细的单色光束从空气射向柱体的O 点（半圆的圆心），产生反射光束1和透射光束2，已知玻璃折射率为3，入射解为45°（相应的折射角为24°），现保持入射光不变，将半圆柱绕通过O 点垂直于图面的轴线顺时针转过15°，如图中虚线所示，则 （ ） A ．光束1转过15° B ．光束1转过30° C ．光束2转过的角度小于15° D ．光束 2 转过的角度大于15° 图2
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
光电效应习题(有答案)..
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. ⑵能量子的大小：￡= h v ,其中v是电磁波的频率，h称为 普朗克常量.h = 6.63 x 10 -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 V，其中h是普朗克常量，其值为6.63 x 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C. X射线 D.无线电波 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 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. ⑵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. ⑶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 (2)1.9 解析设用光子能量为2.5的光照射时，光电子的最大初动 能为，阴极材料逸出功为W 当反向电压达到U0= 0.60 V以后，具有最大初动能的光电 子达不到阳极，因此0 = 由光电效应方程知=h V -W 由以上二式得=0.6 , W J= 1.9 .
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任课教师学科物理授课时间 学生年级备注 教学内容：光学综合复习 一、教学目标 1、光的传播 2、反射定律 3、投射与透镜 4、凸透镜成像 5、近视与远视矫正 二、教学重点 平面镜成像、凸透镜成像实验。 三、教学难点 凸透镜成像 教学过程 1、下列说法不正确的是（） A．只有红色的物体才会发出红外线B．红外线具有热效应 C．紫外线最显著的性质是它能使荧光物质发光D．过量的紫外线照射对人体有害 2、如右图所示， A 为信号源， B 为接收器， A、B 间有一真空区域。当信号源 A 分别发射出次声波、可见光、红外线和紫外线信号时，接收器 B 不能接收到的信号是：（） A．可见光B．红外线 C．次声波D．紫外线 3、红外线和紫外线的应用非常广泛。下列仪器中，属于利用紫外线工作的是（） A．电视遥控器B．医用“B超”机C．验钞机D．夜视仪 4、下列关于图中所示光学现象的描述或解释正确的是： A．图甲中，小孔成的是倒立的虚像，是光的直线传播的应用 B．图乙中，人配戴的凹透镜可以矫正近视眼，是利用了凹透镜的会聚的作用
C．图丙中，太阳光通过三棱镜会分解成红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七色光 D．图丁中，漫反射的光线杂乱无章不遵循光的反射定律 5、如图所示，对下列光学现象的描述或解释，正确的是( ) A．“手影”是由光的折射形成的B．“海市蜃楼”是由光的反射形成的 C．小女孩在平而镜中看到的是自己的虚像D．在漫反射中，不是每条光线都遵循光的反射定律 6、如图所示是十字路口处安装的监控摄像头，它可以拍下违 章行驶的汽车照片， A、 B 是一辆汽车经过十字路口时， 先后拍下的两张照片，下列说法正确的是（） A．摄像头成像的原理与电影放映机原理相同 B．可以看出汽车此时是靠近摄像头 C．照片中车的外表很清晰，但几乎看不见车内的人，这是因为车内没有光 D．夜晚，为了帮助司机开车看清仪表，车内的灯应亮着 7、下列有关光现象的解释，错误的是（） A．小孔成像是光的折射现象 B．雨后彩虹是太阳光传播中被空气中的水滴色散而产生的 C．在太阳光下我们看到红色的玫瑰花是因为它反射太阳光中的红色光 D．电视机遥控器是通过发出红外线实现电视机遥控的 8、下列关于光现象的描述中，正确的是() A．立竿见影是由于光的反射形成的 B．“潭清疑水浅”与“池水映明月”的形成原因是一样的 C．初三学生李凡照毕业照时成的像与平时照镜子所成的像都是实像 D．雨过天晴后天空中出现的彩虹是光的色散现象
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
光电子技术习题
1. 一氦氖激光器，发射波长为6.3287 10-?m 的激光束，辐射量为5mW ，光束的发散角为 310-?，求此激光束的光通量及发光强度。又此激光器输出光束的截面（即放电毛细管 的截面）直径为1mm ，求其亮度。 解：波长的光的视见函数值为=)(λV ，W lm K m /683=则其激光束的光通量为： e m v V K Φ??=Φ)(λ=683??238.05310-?=lm 1弧度 = 1单位弧长/1单位半径, 1立体角=以该弧长为直径的圆面积/1单位半径的值的平方，则光束的发散角为3 10-?时的立体角为 24 απ = Ω= 23)100.1(4 -??π =610-? 发光强度为： cd I v v 610035.1?=Ω Φ= 亮度为： 2cos r I A I L v v v πθ=?= =212/10m cd ? 2．已知氦氖激光器输出的激光束束腰半径为0.5mm ，波长为，在离束腰100mm 处放置一个倒置的伽利略望远系统对激光束进行准直与扩束，伽利略望远系统的目镜焦距 mm f e 10-='，物镜焦距mm f o 100=' ，试求经伽利略望远系统变换后激光束束腰大小、位 置、激光束的发散角和准直倍率。 解：已知束腰半径010.5w mm =，632.8nm λ=，束腰到目镜的距离为1100z mm = ∴可以求得目镜前主平面上的截面半径 2 10.50.502w w mm === 波阵曲面的曲率半径： 22 0122116 1 3.140.5(1())100(+())=-15488.857mm 100632.810 w R z z πλ-?=+=-?-??1 Q '' 11111R R f -= ∴将115488.857mm R =-，'10f mm =-带入得'1R ： ''111111115488.85710 R R f =+=+--
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
光学中考经典试题
教学内容：光学综合复习 一、教学目标 1、光的传播 2、反射定律 3、投射与透镜 4、凸透镜成像 5、近视与远视矫正 二、教学重点 平面镜成像、凸透镜成像实验。 三、 教学难点 凸透镜成像 教学过程 1、下列说法不正确的是（ ） A ．只有红色的物体才会发出红外线 B ．红外线具有热效应 C ．紫外线最显著的性质是它能使荧光物质发光 D ．过量的紫外线照射对人体有害 2、如右图所示，A 为信号源，B 为接收器，A 、B 间有一真空区域。当信号源A 分别发射出次声波、可见光、红外线和紫外线信号时，接收器B 不能接收到的信号是：（ ） A ．可见光 B ．红外线 C ．次声波 D ．紫外线 3、红外线和紫外线的应用非常广泛。下列仪器中，属于利用紫外线工作的是（ ） A ．电视遥控器 B ．医用“B 超”机 C ．验钞机 D ．夜视仪 4、下列关于图中所示光学现象的描述或解释正确的是： A ．图甲中，小孔成的是倒立的虚像，是光的直线传播的应用 B ．图乙中，人配戴的凹透镜可以矫正近视眼，是利用了凹透镜的会聚的作用
C．图丙中，太阳光通过三棱镜会分解成红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七色光 D．图丁中，漫反射的光线杂乱无章不遵循光的反射定律 5、如图所示，对下列光学现象的描述或解释，正确的是( ) A．“手影”是由光的折射形成的B．“海市蜃楼”是由光的反射形成的 C．小女孩在平而镜中看到的是自己的虚像D．在漫反射中，不是每条光线都遵循光的反射定律6、如图所示是十字路口处安装的监控摄像头，它可以拍下 违章行驶的汽车照片，A、B是一辆汽车经过十字路口时， 先后拍下的两张照片，下列说法正确的是（） A．摄像头成像的原理与电影放映机原理相同 B．可以看出汽车此时是靠近摄像头 C．照片中车的外表很清晰，但几乎看不见车内的人，这是因为车内没有光 D．夜晚，为了帮助司机开车看清仪表，车内的灯应亮着 7、下列有关光现象的解释，错误的是（） A．小孔成像是光的折射现象 B．雨后彩虹是太阳光传播中被空气中的水滴色散而产生的 C．在太阳光下我们看到红色的玫瑰花是因为它反射太阳光中的红色光 D．电视机遥控器是通过发出红外线实现电视机遥控的 8、下列关于光现象的描述中，正确的是( ) A．立竿见影是由于光的反射形成的 B．“潭清疑水浅”与“池水映明月”的形成原因是一样的 C．初三学生李凡照毕业照时成的像与平时照镜子所成的像都是实像 D．雨过天晴后天空中出现的彩虹是光的色散现象
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
研究生复试光学经典问题
1. 2.光电效应方程是什么?物理意义？什么是内光电效应？什么是外光电效应？什么是红移现象？ 答：E k =hν –W（v是频率，w是溢出功） 物理意义：如果入射光子的能量hν大于逸出功W，那么有些光电子在脱离金属表面后还有剩余的能量，也就是说有些光电子具有一定的动能。因为不同的电子脱离某种金属所需的功不一样，所以它们就吸收了光子的能量并从这种金属逸出之后剩余的动能也不一样。由于逸出功W 指从原子键结中移出一个电子所需的最小能量，所以如果用Ek 表示动能最大的光电子所具有的动能，那么就有下面的关系式Ek =hν - W （其中，h表示普朗克常量，ν表示入射光的频率），这个关系式通常叫做爱因斯坦光电效应方程。即：光子能量 = 移出一个电子所需的能量（逸出功）+ 被发射的电子的动能。 内光电效应：内光电效应是光电效应的一种，主要由于光量子作用，引发物质电化学性质变化。内光电效应又可分为光电导效应和光生伏特效应 外光电效应：外光电效应是指物质吸收光子并激发出自由电子的行为。当金属表面在特定的光辐照作用下，金属会吸收光子并发射电子，发射出来的电子叫做光电子。光的波长需小于某一临界值（相等于光的频率高于某一临界值）时方能发射电子，其临界值即极限频率和极限波长。临界值取决于金属材料，而发射电子的能量取决于光的波长而非光的强度，这一点无法用光的波动性解释。还有一点与光的波动性相矛盾，即光电效应的瞬时性，按波动性理论，如果入射光较弱，照射的时间要长一些，金属中的电子才能积累住足够的能量，飞出金属表面。可事实是，只要光的频率高于金属的极限频率，光的亮度无论强弱，电子的产生都几乎是瞬时的，不超过十的负九次方秒。正确的解释是光必定是由与波长有关的严格规定的能量单位(即光子或光量子)所组成。这种解释为爱因斯坦所提出。光电效应由德国物理学家赫兹于1887年发现，对发展量子理论及波粒二象性起了根本性的作用。 红移：所谓红移，最初是针对机械波而言的，即一个相对于观察者运动着的物体离的越远发出的声音越浑厚（波长比较长），相反离的越近发出的声音越尖细（波长比较短） 蓝移：蓝移（blue shift）也称蓝位移，与红移相对。在光化学中，蓝移也非正式地指浅色效应。 蓝移是一个移动的发射源在向观测者接近时，所发射的电磁波(例如光波)频率会向电磁频谱的蓝色端移动(也就是波长缩短)的现象。 这种波长改变的现象在相互间有移动现象的参考坐标系中就是一般所说的多普勒位移或是多普勒效应。 3,当两个物点刚能分辨时，其对透镜中心的张角成最小分辨角，由上图可知，它正好与艾里斑对透镜中心的张角相等，即有对某种光学仪器而言，一个物点通过其成的象斑应越小，其分辨率才越高，因此对挂 股俄一起的分辨率定义为最小分辨角的倒数，即有。为提高分辨率，可怎么控制。 答：按几何光学，物体上的一个发光点经透镜成像后得到的应是一个几何像点。而由于光的波动性，一个物点经透镜后在象平面上得到的是一个一几何像点像点为中心的衍斑。如果另一个物点也经过这个透镜成像，则在像平面上产生另一个衍射圆斑。当两个物点相距较远时，两个像斑也相距较远，此时物点是可以分辨的，若两个物点相距很近，以致两个象斑重叠而混为一体，此时两个物点就不能再分辨了。什么情况下两个像斑刚好能被分辨呢？瑞利提出了一个判据：当一个艾里斑的边缘与另一个艾里斑的中心正好重合时，此时对应的两个物点刚好能被人眼或光学仪器所分辨，这个判据称为瑞利判据。 为提高分辨率，可减小波长，增大D（出瞳直径）,可浸入油浸,增大数值孔径.