高中物理的重点让五角场新王牌来帮你解析Word格式.docx
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引起视觉
化学作用杀菌
荧光效应
贯穿作用强
贯穿本领最强
能量大
应用
无线电技术
加热遥感热
照明摄影
感光技术
医用透视
检查探测
工业探伤
医用治疗
频率
小—————————————————————→大
同一介质中速度
大—————————————————————→小
(3)光的波长、频率和光速的关系式为:
c=λν。
在真空中,不同色光的光速相同;
在介质中,不同色光的光速不同。
同一种色光在不同介质中传播时,颜色和频率均不变,而波速和波长却因介质不同而改变。
二、光的学说的发展历史:
在研究光的本性的历史上,具有代表性的学说有四种:
(1)微粒说——代表人物是牛顿。
认为光是一种弹性的小球。
(2)波动说——代表人物是惠更斯。
认为光是一种弹性机械波。
(3)电磁说——代表人物是麦克斯韦。
麦克斯韦根据电磁场理论得到的电磁波的速度与实际测得的光速相同,认为光是电磁波。
(4)光子说——代表人物是爱因斯坦。
爱因斯坦为解释光电效应现象,提出光在空间传播不是连续的,而是一份一份的,每一份叫做一个光子,每个光子具有能量E=hν。
三、光电效应
(1)现象:
金属表面在在一定频率光的照射下发射出电子的现象称为光电效应,所发射出的电子称为光电子。
光电子在回路中定向移动形成的电流叫光电流。
(2)规律:
a.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,低于极限频率的入射光,无论光的强度多大,照射时间多长,都不能产生光电效应;
b.光电子的最大初动能与入射光强度无关,只随入射光频率的增大而增大
c.从入射光照射到光电子发射几乎是瞬时的,一般不超过10﹣9s;
d.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。
(3)光子说:
1905年,爱因斯坦在普朗克量子理论的启发下提出了在空间传播的光也不是连续的,而是一份一份的,每一份叫做一个光量子,简称光子,每个光子的能量为E=h,其中,h为普朗克常数,为光的频率。
爱因斯坦光电效应方程:
Ek=h-W
W:
逸出功,即从金属表面直接飞出的光电子克服正电荷引力所做的功.
Ek:
光电子的最大初动能.
(4)由Ek-ν图象(如图1)可以得到的信息
1.极限频率:
图线与ν轴交点的横坐标νc.
2.逸出功:
图线与Ek轴交点的纵坐标的值E=W0.
3.普朗克常量:
图线的斜率k=h.
光强→光子数目多→发射光电子多→光电流大;
光子频率高→光子能量大→产生光电子的最大初动能大.
问题:
如何测量光电子最大初动能Ek?
【例】
(1)研究光电效应的电路如左图所示。
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。
下列右图光电流I与A、K之间的电压UAK的关系图象中,正确的是______。
(2)钠金属中的电子吸收光子的能量,从金属表面逸出,这就是光电
子。
光电子从金属表面逸出的过程中,其动能的大小________________________________(选填“增大”、“减小”或“不变”),原因是_________________________________________________。
【变式探究】爱因斯坦因提出了光量子概念并成功地解释光电效应的规律而获得1921年诺贝尔物理学奖.某种金属逸出光电子的最大初动能Ekm与入射光频率ν的关系如图所示,其中ν0为极限频率.从图中可以确定的是( )
A.逸出功与ν有关
B.Ekm与入射光强度成正比
C.当ν<
ν0时,会逸出光电子
D.图中直线的斜率与普朗克常量有关
四、光的波粒二象性、物质波
用很弱的光做双缝实验,通过不同的曝光时间记录现象如图所示:
曝光时间最短→曝光时间较长→曝光时间最长
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.两者不是孤立的,而是有机的统一体,其表现规律为:
(1)个别光子的作用效果往往表现为粒子性;
大量光子的作用效果往往表现为波动性.
(2)频率越低波动性越显著,越容易看到光的干涉和衍射现象;
频率越高粒子性越显著,越不容易看到光的干涉和衍射现象,贯穿本领越强.
4.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.
5.物质波:
任何一个运动的物体,小到电子,大到太阳,都有一种波与它对应。
一切微观粒子都具有波粒二象性。
课堂训练
题型一:
发生光电效应的条件分析
1.光电效应实验的装置如图所示,则下面说法中正确的是()
A.用紫外光照射锌板,验电器指针会发生偏转
B.用红色光照射锌板,验电器指针会发生偏转
C.锌板带的是负电荷
D.使验电器指针发生偏转的是正电荷
2.在右图所示的光电管的实验中,发现用一定频率的A单色光照射光电管式,电流表指针会发生偏转,而用另一频率的B单色光照射时不发生光电效应,那么()
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
C.用A光照射光电管时流过电流表G的电流方向是a流向b
D.用A光照射光电管时流过电流表G的电流方向是b流向a
3.已知能使某金属产生光电效应的极限频率为ν0()
A.当用频率为2ν0的单色光照射该金属时,一定能产生光电子
B.当用频率为2ν0的单色光照射该金属时,所产生的光电子的最大初动能为hν0
C.照射光的频率ν大于ν0时,若ν增大,则逸出功增大
D.照射光的频率ν大于ν0时,若ν增大一倍,则光电子的最大初动能也增大一倍
4.研究光电效应规律的装置如图所示,以频率为ν的光照射光电管阴极K时,有光电子产生,由于光电管K、A间加的是反向电压,光电子从阴极K发射后将向阳极A作减速运动。
光电流i由图中电流计G测出,反向电压U由电压表V测出。
当电流计示数为零时,电压表的示数称为反向截止电压U0。
在下列表示光电效应实验规律的图像中,错误的是()
5.光电效应的实验结论是:
对于某种金属()(多选)
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
题型二:
如何计算光子的数量
1.利用光电管产生光电流的电路如图所示.电源的正极应接在端(填“a”或“b”);
若电流表读数为8μA,则每秒从光电管阴极发射的光电子至少是个(已知电子电量为l.6×
10-19C)
2.(黄浦、嘉定二模)激光在真空中传播速度为c,进入某种均匀介质时,传播速度变为真空中的
,则激光在此均匀介质中的波长变为在真空中波长的_________倍;
某激光光源的发光功率为P,发射激光的波长为λ,该激光进入上述介质时由于反射,入射能量减少了10%,该激光在这种介质中形成的光束横截面积为S,则在垂直于光束传播方向的截面内,单位时间内通过单位面积的光子个数为__________。
(已知普朗克常量为h)
3.一个光源发出一束截面积为10cm2的平行光束,光源消耗功率为P=0.75w,其中1%转化为光能,光的波长为0.6μm。
问:
(1)在光束垂直照射的物体表面上1cm2上1s内接收到的光子数有多少?
(2)沿光传播方向上1m长的光束内有多少个光子?
【作业】
1.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()
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
2.根据爱因斯坦光子说,光子能量E等于(h为普朗克常量,c、为真空中的光速和波长)()
(A)
(B)
(C)h(D)
3.用某单色光照射金属表面,金属表面有光电子飞出。
下列说法正确的是()
A.若照射光的频率减小,则可能不再有光电子飞出
B.若照射光的频率减小,则单位时间飞出的光电子数目可能会减少
C.若照射光的强度减弱,则光电子飞出的时间可能会变短
D.若照射光的强度减弱,则可能不再有光电子飞出
4.现有a、b、c三束色光,其波长λa>λb>λc。
用b光照射某种金属时,恰能发生光电效应。
若分别用a光束和c光束照射该金属,则可以断定()
A.a光束照射时,不能发生光电效应
B.c光束照射时,不能发生光电效应
C.a光束照射时,释放的光电子数目多
D.c光束照射时,释放的光电子的最大初动能最小
5.关于电磁波的应用,下列说法正确的是()
A.γ射线可用于纸币防伪鉴别工作
B.紫外线用于加热和烘干
C.X射线可用于机场检查箱内的物品
D.微波可用于测量钢板厚度
6.图中为X射线管的结构示意图,E为灯丝电源。
要使射线管发出X射线,须在K、A两电极间加上几万伏的直流高压,则()
A.高压电源正极应接在P点,X射线从K极发出
B.高压电源正极应接在P点,X射线从A极发出
C.高压电源正极应接在Q点,X射线从K极发出
D.高压电源正极应接在Q点,X射线从A极发出
7.在演示光电效应的实验中,把某种金属板连在验电器上,第一次,用弧光灯直接照射金属板,验电器的指针就张开一个角度。
第二次,在弧光灯和金属板之间,插入一块普通玻璃板,再用弧光灯照射,验电器指针不张开。
由此可以判定,使金属板产生光电效应的是弧光中的()
A.可见光成份B.红外光成份
C.紫外光成份D.无线电波成份
8.关于光的波粒二象性下列理解正确的是()
A.当光子静止时有粒子性,光子传播时有波动性
B.光是一种宏观粒子,但它按波的方式传播
C.光子在空间各点出现的可能性大小(概率)可以用波动规律来描述
D.大量光子出现的时候表现为粒子性,个别光子出现的时候表现为波动性
9.根据爱因斯坦的“光子说”可知()
A.“光子说”本质就是牛顿的“微粒说”
B.光的波长越大,光子的能量越小
C.一束单色光的能量可以连续变化
D.只有光子数很多时,光才具有粒子性
10.无线电广播中某波段的波长范围为187~560m,为了避免邻台干扰,两个相邻电台的频率至少相差104Hz,则在此波段中,最多能容纳的电台数约()
A.560个B.100个C.187个D.20个
11.用绿光照射光电管的阴极时,电流表有一定的读数。
若改用强度大一倍的紫光照射阴极,将出现()
(A)电流表读数为零
(B)电流表读数增大
(C)逸出光电子的最大初动能减小
(D)逸出光电子的最大初动
能增大
12.用极微弱的可见光做双缝干涉实验,随着时间的增加,在屏上先后出现如图(a)、(b)、(c)所示的图像,则()(多选)
A.图像(a)表明光具有粒子性
B.图像(c)表明光具有波动性
C.用紫外光观察不到类似的图像
D.实验表明光是一种概率波
13.在光电效应实验中,如果实验仪器及线路完好,当光照射到光电管上时,灵敏电流计中没有电流通过,可能的原因是:
_______________________________________________。
14.一灯泡的电功率为P,若消耗的电能看成以波长为λ的光波均匀地向周围辐射,设光在空气的传播速度近似为真空中的光速c.则这种光波光子的能量为__________,在距离灯泡d处垂直于光的传播方向S面积上,单位时间内通过的光子数目为__________.
15.人们发现光电效应具瞬时性和对各种金属都存在极限频率,请问谁提出了何种学说很好地解释了上述规律?
已知锌的逸出功为3.34eV,用某单色光紫外线照射锌板时,逸出光电子的最大速度为106m/s,求该紫外线的波长λ(电子质量me=9.11×
10-31Kg,普朗克常量h=6.63×
10-34J·
S,1eV=1.60×
10-19J)
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