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文檔簡介
習題課17.2:光的粒子性復習:
光電效應:當光線照射在金屬表面時,金屬中有電子逸出的現象,稱為光電效應。逸出的電子稱為光電子。光電子定向移動形成的電流叫光電流。一、實驗發現以下規律:●存在著飽和電流△實驗表明:入射光越強,單位時間內發射的光電子數越多;△入射光越強,飽和光電流越大。把電源正負極反接1、同一頻率光照射,不管光強如何,遏止電壓都相同。2、光照頻率越高,遏止電壓越高。●存在著遏止電壓和截止頻率3、光電子的能量只與入射光的頻率有關。入射光的頻率低于截止頻率時不能發生光電效應。●光電效應具有瞬時性△當頻率超過截止頻率時,無論入射光怎樣微弱,幾乎在照到金屬時立即產生光電流。△精確測量表明產生電流的時間不超過10-9
秒,即光電效應幾乎是瞬時的。1.光子說(愛因斯坦于1905年提出)
在空間傳播的光不是連續的而是一份一份的,每一份叫做一個光子,光子的能量跟它的頻率成正比。即:E=hν
,ν表示光的頻率,h叫普朗克常量,h=6.63×10-34焦耳.秒二.愛因斯坦的光電效應方程2.光電效應方程①逸出功:金屬表面上的電子逸出時要克服金屬原子核的引力所做功的最小值。不同金屬,其逸出功不同。有:W0=hν0②光電效應方程:Ek=hν-W0二.愛因斯坦的光電效應方程3.愛因斯坦光電效應方程對實驗結論的解釋Ek=hν-W0ν0EKν-W00●解釋截止頻率●解釋飽和光電流●解釋瞬時性一個電子只能吸收一個光子影響飽和電流、遏制電壓、截止頻率的因素1、只要入射光頻率超過截止頻率,飽和電流的大小只與單位時間內的光子數有關。2、截止頻率只與金屬的逸出功有關,即只與金屬的種類有關。3、遏制電壓與入射光頻率和逸出功有關。歸納{每個光子的能量ε=hν是否發生光電效應照射光強度單位時間照到單位面積上的光子數單位時間內發射的光電子數決定著決定著決定著決定著照射光頻率
飽和光電流強度三、康普頓效應1、光的散射光在介質中與物質微粒相互作用,因而傳播方向發生改變,這種現象叫做光的散射。2、康普頓效應康普頓在做X射線通過物質散射的實驗時,發現散射線中除有與入射波長相同的射線外,還有比入射波長更長的射線,其波長的改變量與散射角有關,而與入射波長和散射物質都無關。首次在實驗上證實了“光子具有動量”的假設四.光子的動量動量.能量是描述粒子的,說明光具有粒子性頻率和波長則是用來描述波的,說明光具有波動性例題1:由密立根實驗(Uc和v的關系)計算普朗克常量遏止電壓-入射光頻率:Uc-ν圖像遏止電壓Uc=0對應的頻率就是截止頻率νcUc-W0/eνc即:Uc—ν圖象是一條斜率為的直線由以上分析可知:根據數據作Uc—ν圖象即可求得遏止電壓Uc=0對應的頻率就是截止頻率νcUc—ν圖象是一條斜率為的直線例2、在演示光電效應的實驗中,原來不帶電的一塊鋅板與靈敏驗電器相連,用弧光燈照射鋅板時,驗電器指針張開一個角度,如圖所示,這時()A.鋅板帶正電,指針帶負電B.鋅板帶正電,指針帶正電C.鋅板帶負電,指針帶正電 D.鋅板帶負電,指針帶負電B例3、三種不同的入射光線甲、乙、丙分別照射在三種不同的金屬a、b、c上,均恰能使金屬中逸出光電子。已知三種光線的波長λ甲>λ乙>λ丙,則()A、用三種入射光照射金屬a,均可發生光電效應B、用三種入射光照射金屬c
,均可發生光電效應C、用入射光甲和乙同時照射金屬c,可能發生光電效應D、用入射光甲照射金屬b,可能發生光電效應A例4、用綠光照射一光電管能產生光電效應,欲使光電子從陰極逸出時的最大初動能增大應()A.改用紅光照射B.增大綠光的強度C.增大光電管上的加速電壓D.改用紫光照射D例5.關于光子說的基本內容有以下幾點,不正確的是()A.在空間傳播的光是不連續的,而是一份一份的,每一份叫一個光子B.光是具有質量、能量和體積的物質微粒子C.光子的能量跟它的頻率成正比D.光子客觀并不存在,而是人為假設的B例6.關于光電效應下述說法中正確的是()A.光電子的最大初動能隨著入射光的強度增大而增大B.只要入射光的強度足夠強,照射時間足夠長,就一定能產生光電效應C.在光電效應中,飽和光電流的大小與入射光的頻率無關D.任何一種金屬都有一個極限頻率,低于這個頻率的光不能發生光電效應D例7、(課本習題2)、在光電效應實驗中 (1)如果入射光的波長確定而強度增加,將產生什么結果?(2)如果入射光頻率增加,將產生什么結果?(1)當入射光頻率高于截止頻率時,光強增加,單位時間發射的光電子數增多;飽和電流增大
當入射光頻率低于截止頻率時,無論光強怎么增加,都不會有光電子發射出來。(2)入射光的頻率增加,發射的光電子最大初動能增加,遏止電壓增加。例8、(課本習題5)、根據圖17.2-2所示研究光電效應的電路,利用能夠產生光電效應的兩種(或多種)已知頻率的光來進行實驗,怎樣測出普朗克常量?根據實驗現象說明實驗步驟和應該測量的物理量,寫出根據本實驗計算普朗克常量的關系式。GVAKR單色光分析:陽極與電源負極相接
陰極與電源正極相接測出兩種不同頻率ν1、ν2光的遏止電壓U1、U2代入公式:
當入射光頻率分別為ν1、ν2時,測出遏止電壓U1、U2,由愛因斯坦光電效應方程可得聯立上兩式,解得其中e為電子的電量,測出U1與U2就可測出普朗克常量實驗步驟:(1)將圖17.2-2電路圖電源正負對調,滑動變阻器滑動觸頭滑至最左邊,用頻率為ν1的光照射,此時電流表中有電流。將滑動
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