高中物理光的粒子性课件.ppt

1、光的粒子性要点疑点考点课 前 热 身能力思维方法延伸拓展要点疑点考点一、光电效应 1.光电效应：物体在光的照射下释放出电子的现象叫光电效应.在光电效应中物体释放出的电子叫光电子.光电子定向移动形成的电流叫光电流.要点疑点考点2.光电效应的规律.对于任何一种金属，都有一个极限频率，入射光的频率必须大于这个极限频率，才能发生光电效应，低于这个频率就不能发生光电效应；光电子的最大初动能与入射光的强度无关，只随着入射光的频率增大而增大；入射光照到金属上时，光电子的发射几乎是瞬时的，一般不超过10-9秒；当入射光的频率大于极限频率时，光电流的强度与入射光的强度成正比.要点疑点考点二、光子说 1.光子说：

2、空间传播的光不是连续的，是一份一份的，每一份叫一个光子，每个光子的能量E=h 0(其中h=6.6310-34Js，称做普朗克常量).爱因斯坦就是因为提出了光子说及对光电效应的研究而获得诺贝尔物理学奖的.要点疑点考点2.光子说对光电效应的解释.光子照射到金属上时，某个电子吸收光子的能量后动能变大，若电子的动能增大到足以克服原子核的引力时，便飞出金属表面，成为光电子.光子的能量和频率有关，金属的逸出功是一定的，光子的能量必须大于逸出功才能发生光电效应，这就是每一种金属都存在一个极限频率的原因；要点疑点考点 光照射到金属上时，电子吸收光子能量不需要积累，吸收能量立刻增大动能，如果光子的能量大于逸出功

3、，则电子就会逸出金属表面成为光电子；电子吸收光子能量后，从金属表面逸出，其中金属表面电子克服逸出功飞出金属表面后具有最大初动能，根据能量守恒，应是：1/2mvmax2=h-W，该方程为爱因斯坦光电效应方程，显然最大初动能和入射光子频率有关，但不是成正比；光强越大，单位时间内入射光子数越多，因此在单位时间内从金属中逸出的光电子数越多，且成正比；课 前 热 身1.某单色光照射某金属时不能产生光电效应，则下述措施中可能使该金属产生光电效应的是(C)A.延长光照时间B.增大光的强度C.换用波长较短的光照射D.换用频率较低的光照射课 前 热 身2.关于光子说的基本内容有以下几点，不正确的 是(B)A.在

4、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子C.光子的能量跟它的频率成正比D.光子客观并不存在，而是人为假设的课 前 热 身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一个角度，如图16-2-1所示，图16-2-1课 前 热 身这时(B)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，指针带负电课 前 热 身 4.能引起人的视觉感应的最小能量为10-18J，已知可见光的平均波长约为0.6m，则进入人眼的光子数至少为 3 个，恰能引起人眼的

5、感觉.能力思维方法【例1】关于光电效应下述说法中正确的是(D)A.光电子的最大初动能随着入射光的强度增大 而增大B.只要入射光的强度足够强，照射时间足够长，就一定能产生光电效应C.在光电效应中，饱和光电流的大小与入射光 的频率无关D.任何一种金属都有一个极限频率，低于这个 频率的光不能发生光电效应能力思维方法【解析】可根据光电效应的四条规律进行分析光电子的最大初动能是随着入射光的频率的增大而增大，与光强无关，A错；而光电效应产生的条件是入射光的频率大于或等于金属的极限频率，B错；在答案C中，当入射光的频率大于极限频率的前提下，饱和电流与光强成正比，若入射光强度一定时，入射光的光子数便取决于光子

6、的能量了，光强一定时光子的能量越大，则单位时间内的光子数就越少，单位时间内入射光子数少，则打出的光电子数就少，饱和光电流就越小了，所以在光强一定时，入射光的频率越大，则饱和光电流越小，本题答案D.能力思维方法【例2】氢氖激光器发射的波是波长为6328埃的单色光，试计算这种光的一个光子能量为多少?若该激光器的发光功率18mW，则每秒钟发射多少个光子?能力思维方法【解析】光子的能量：E=h，或E=hc/，知道光子的波长就可计算每个光子的能量.而每秒钟发出的光的总能量应当为每秒内的光子数与每个光子能量的乘积.根据光子说，E=hc/=3.1410-19J=1.96eV，因为发光功率等于光子的总能量与时

7、间的比值，所以单位时间内发射的光子数为：n=Pt/E=5.751016个.能力思维方法【例3】一束细平行光经玻璃三棱镜折射后分解为互相分离的三束光，分别照射到相同的金属板a、b、c上，如图16-2-2所示.已知金属板b有光电子逸出，图16-2-2能力思维方法则可知(D)A.板a一定不放出光电子B.板a一定放出光电子C.板c一定不放出光电子D.板c一定放出光电子能力思维方法【解析】该题有考查综合分析能力的作用.学生要会融汇贯通，首先根据三棱镜对复色光起的色散作用及其规律，即偏折角越大的光的频率越高，其次要知道发生光电效应的条件，即入射光的频率大于极限频率.由题中可分析得，b金属板有光电子放出，则

8、照射到c的光频率更高，c金属板一定有光电子放出，而a金属板是否发生光电效应，不能确定，综上所述，答案为：D.能力思维方法【解题回顾】把几何光学与物理光学结合起来考查学生综合能力是每年高考的热点之一，请们注意这方面练习.延伸拓展【例4】某广播电台发射功率为10kW，在空气中波长为187.5m的电磁波，试求：(1)该电台每秒钟从天线发射多少个光子?(2)若发射的光子向四面八方视为均匀的，求在离天线2.5km处，直径为2m的环状天线每秒接收的光子个数.接收功率为多大?延伸拓展【解析】本题一是考查能量守恒问题，二是考查光子与光子能量问题，三是几何知识在物理学中的运用.(1)每个光子的能量：E=h=hc/=1.0610-27J，则每秒钟电台发射上述波长的光子数为：N=Pt/E=1031(个/秒).延伸拓展 (2)设环状天线每秒接收光子数为n个，以电台发射天线为球心，则半径为R的球面积S=4R2；而环状天线的面积S=r2，所以 n=r2/(4R2)N=41023个；接收功率:P=r2/(4R2)P总=410-4W.解此题之后，应当清楚地知道为什么离发射台越远，电磁波的信号就越弱的原因了.