滬科版選修35 第2章 波和粒子 課件（29張）.pptx

第2章波和粒子 學(xué)案5章末總結(jié) 網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建區(qū) 波和粒子 光的粒子性 能量量子化 黑體與黑體輻射普朗克假設(shè)e 光電效應(yīng) 本質(zhì) 電子光電子 規(guī)律 1 極限頻率 2 遏止電壓 最大動(dòng)能 3 光電流強(qiáng)度 4 瞬時(shí)性 愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程 ekm 吸收光子 光子說(shuō) 光子的能量e h 光具有波粒二象性 康普頓效應(yīng) 光子的能量e 光子的動(dòng)量p h h w h 波和粒子 光的波動(dòng)性 光是一種概率波 粒子的波動(dòng)性 物質(zhì)波波長(zhǎng) 物質(zhì)波也是概率波 不確定關(guān)系 專題整合區(qū) 一 光子能量的計(jì)算 二 光電效應(yīng)規(guī)律及光電效應(yīng)方程 三 圖像在光電效應(yīng)規(guī)律中的應(yīng)用 一 光子能量的計(jì)算 1 一個(gè)光子的能量e h 其中h是普朗克常量 是光的頻率 2 一束光的能量e nh n為光子數(shù)目 3 頻率與波長(zhǎng)的關(guān)系 例1激光器是一個(gè)特殊的光源 它發(fā)出的光便是激光 紅寶石激光器發(fā)射的激光是不連續(xù)的一道一道的閃光 每道閃光稱為一個(gè)光脈沖 現(xiàn)有一紅寶石激光器 發(fā)射功率為1 0 1010w 所發(fā)射的每個(gè)光脈沖持續(xù)的時(shí)間 t為1 0 10 11s 波長(zhǎng)為793 4nm 問(wèn)每列光脈沖的長(zhǎng)度l是多少 其中含有的光子數(shù)n是多少 解析以 t l和c分別表示光脈沖的持續(xù)時(shí)間 長(zhǎng)度和光在真空中的傳播速度 由題意可知l c t 以p和e表示紅寶石激光器發(fā)射的功率和光脈沖的能量 則有 e p t 以 和 表示紅寶石激光的波長(zhǎng)和頻率 則有 因此就得到每個(gè)紅寶石激光光子的能量h 由 式得到該列光脈沖含有的光子數(shù) 將數(shù)據(jù)代入 式 就得到該列光脈沖的長(zhǎng)度 含有的光子數(shù)分別為l 3 0 10 3m 3 0mm n 4 0 1017個(gè) 答案3 0mm4 0 1017個(gè) 返回 1 產(chǎn)生條件 入射光頻率大于被照射金屬的極限頻率 2 入射光頻率 決定每個(gè)光子的能量e h 決定光電子逸出后的最大動(dòng)能 3 入射光強(qiáng)度 決定每秒鐘逸出的光電子數(shù) 決定光電流的大小 4 愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程ekm h w w表示金屬的逸出功 又 0表示金屬的極限頻率 則w h 0 二 光電效應(yīng)規(guī)律及光電效應(yīng)方程 例2關(guān)于光電效應(yīng) 下列說(shuō)法正確的是 a 極限頻率越大的金屬材料逸出功越大b 只要光照射的時(shí)間足夠長(zhǎng) 任何金屬都能產(chǎn)生光電效應(yīng)c 從金屬表面出來(lái)的光電子的最大動(dòng)能越大 這種金屬的逸出功越小d 入射光的光強(qiáng)一定時(shí) 頻率越高 單位時(shí)間內(nèi)逸出的光電子數(shù)就越多 解析由愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程可知ekm h w 所以極限頻率越大 逸出功越大 a正確 低于極限頻率的光 無(wú)論強(qiáng)度多大 照射時(shí)間多長(zhǎng) 都不可能產(chǎn)生光電效應(yīng) b錯(cuò)誤 光電子的最大動(dòng)能還與入射光光子的頻率有關(guān) c錯(cuò)誤 光強(qiáng)i nh 光強(qiáng)一定時(shí) 當(dāng)頻率變大時(shí) 光子數(shù)反而變少 光電子數(shù)變少 d錯(cuò)誤 答案a 例3用波長(zhǎng)為2 0 10 7m的紫外線照射鎢的表面 釋放出來(lái)的光電子中的最大動(dòng)能是4 7 10 19j 由此可知 鎢的極限頻率是 普朗克常量h 6 63 10 34j s 光速c 3 0 108m s 結(jié)果取兩位有效數(shù)字 a 5 5 1014hzb 7 9 1014hzc 9 8 1014hzd 1 2 1015hz 返回 解析由愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程得h ekm w 而金屬的逸出功w h 0 由以上兩式得 鎢的極限頻率為 b項(xiàng)正確 答案b 1 ekm 圖像根據(jù)愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程ekm h w 光電子的最大初動(dòng)能ekm是入射光頻率 的一次函數(shù) 圖像如圖1所示 三 圖像在光電效應(yīng)規(guī)律中的應(yīng)用 圖1 其橫軸截距為金屬的極限頻率 0 縱軸截距是金屬的逸出功的負(fù)值 斜率為普朗克常量h 2 i u圖像光電流強(qiáng)度i隨光電管兩極間電壓u的變化圖像 圖2中im為飽和光電流 u0為遏止電壓 利用可得光電子的最大動(dòng)能 圖2 例4用不同頻率的紫外線分別照射鎢和鋅的表面而產(chǎn)生光電效應(yīng) 可得到光電子的最大動(dòng)能ekm隨入射光頻率 變化的ekm 圖像 已知鎢的逸出功是3 28ev 鋅的逸出功是3 34ev 若將二者的圖線畫(huà)在同一個(gè)坐標(biāo)圖中 以實(shí)線表示鎢 虛線表示鋅 如圖所示 則正確反映這一過(guò)程的圖像是 解析根據(jù)ekm h w知 圖像斜率代表普朗克常量h 所以兩條線應(yīng)平行 橫軸截距代表了極限頻率 0 0 因此鋅的 0大些 答案a 例5在光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中 飛飛同學(xué)用同一光電管在不同實(shí)驗(yàn)條件下得到了三條光電流與電壓之間的關(guān)系曲線 甲光 乙光 丙光 如圖3所示 則可判斷出 圖3 a 甲光的頻率大于乙光的頻率b 乙光的波長(zhǎng)大于丙光的波長(zhǎng)c 乙光對(duì)應(yīng)的極限頻率大于丙光的極限頻率d 甲光對(duì)應(yīng)的光電子最大動(dòng)能大于丙光的光電子最大動(dòng)能 解析由題圖可知 甲 乙兩光對(duì)應(yīng)的反向截止電壓均為u02 由愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程ekm h w及 eu02 0 ekm可知甲 乙兩光頻率相同 且均小于丙光頻率 選項(xiàng)a c均錯(cuò) 甲光頻率小 則甲光對(duì)應(yīng)的光電子最大動(dòng)能小于丙光的光電子最大動(dòng)能 選項(xiàng)d錯(cuò)誤 乙光頻率小于丙光頻率 故乙光的波長(zhǎng)大于丙光的波長(zhǎng) 選項(xiàng)b正確 答案b 返回 自我檢測(cè)區(qū) 1 2 3 4 5 1 下列有關(guān)光的說(shuō)法中正確的是 a 光電效應(yīng)表明在一定條件下 光子可以轉(zhuǎn)化為電子b 大量光子易表現(xiàn)出波動(dòng)性 少量光子易表現(xiàn)出粒子性c 光有時(shí)是波 有時(shí)是粒子d 康普頓效應(yīng)表明光子和電子 質(zhì)子等實(shí)物粒子一樣也具有能量和動(dòng)量 bd 1 2 3 4 5 2 能引起人的眼睛視覺(jué)效應(yīng)的最小能量為10 18j 已知可見(jiàn)光的平均波長(zhǎng)約為0 6 m 普朗克常量h 6 63 10 34j s 則進(jìn)入人眼的能量子數(shù)至少為 a 1個(gè)b 3個(gè)c 30個(gè)d 300個(gè) 解析可見(jiàn)光的平均頻率 能量子的平均能量為e h 引起視覺(jué)效應(yīng)時(shí)en ne 聯(lián)立可得n 3 b正確 b 1 2 3 4 5 3 根據(jù)不確定關(guān)系 x px 判斷下列說(shuō)法正確的是 a 采取辦法提高測(cè)量 x精度時(shí) px的精度下降b 采取辦法提高測(cè)量 x精度時(shí) px的精度上升c x與 px測(cè)量精度與測(cè)量?jī)x器及測(cè)量方法是否完備有關(guān)d x與 px測(cè)量精度與測(cè)量?jī)x器及測(cè)量方法是否完備無(wú)關(guān) 1 2 3 4 5 解析不確定關(guān)系表明無(wú)論采用什么方法試圖確定坐標(biāo)和相應(yīng)動(dòng)量中的一個(gè) 必然引起另一個(gè)較大的不確定性 這樣的結(jié)果與測(cè)量?jī)x器及測(cè)量方法是否完備無(wú)關(guān) 無(wú)論怎樣改善測(cè)量?jī)x器和測(cè)量方法 都不可能逾越不確定關(guān)系所給出的限度 故a d正確 答案ad 1 2 3 4 5 4 利用光電管研究光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)如圖4所示 用極限頻率為 0的可見(jiàn)光照射陰極k 電流表中有電流通過(guò) 則 a 用紫外線照射 電流表中不一定有電流通過(guò)b 用紫外線照射 電流表中一定有電流通過(guò)c 用頻率為 0的可見(jiàn)光照射k 當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭移到c端 電流表中一定無(wú)電流通過(guò)d 用頻率為 0的可見(jiàn)光照射k 當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭向b端滑動(dòng)時(shí) 電流表示數(shù)可能不變 圖4 1 2 3 4 5 解析紫外線的頻率大于可見(jiàn)光的頻率 故一定能產(chǎn)生光電效應(yīng) 故a錯(cuò) b對(duì) 盡管p滑到c端但仍有少量電子能從金屬板逸出到達(dá)陽(yáng)極a 即有微弱電流 故c錯(cuò) 當(dāng)光電流強(qiáng)度達(dá)到飽和時(shí) 既使增加正向電壓光電流也不再增大 d對(duì) 答案bd 1 2 3 4 5 5 已知金屬鈉產(chǎn)生光電效應(yīng)的極限頻率是6 00 1014hz 1 求金屬鈉的電子逸出功 解析w h 0 6 63 10 34 6 00 1014j