高中物理之光的粒子性知識(shí)點(diǎn)

高中物理之光的粒子知識(shí)點(diǎn)光電效應(yīng)現(xiàn)象當(dāng)光線照射在金屬表時(shí)，金屬中有電子逸出的現(xiàn)象，稱為光電效應(yīng)。逸出的電稱為光電子。光電子定向移動(dòng)形成的電流叫光電流。光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律1.存飽和電流光照不變，增大UAK，表電流達(dá)到某一值后不再增，即達(dá)到飽和值。因?yàn)檎諚l件一定時(shí)，發(fā)射電子數(shù)目一定。實(shí)驗(yàn)表明：入射光越，飽和電流越大，單位時(shí)間內(nèi)發(fā)射的光電子數(shù)越多。2.存遏止電壓和截止頻率U=0時(shí)，I≠，因?yàn)樽佑谐跛俣确聪螂妷?，如圖所示：光電子所受電場(chǎng)方向與光電子速度方向相反，光電子做減速運(yùn)動(dòng)。若,則I=0式中為遏止電壓遏電壓Uc使光電流減小到零的反電壓光電效應(yīng)伏安特性曲實(shí)驗(yàn)表明：對(duì)于一定色（頻率）的光,

無(wú)論光的強(qiáng)弱如何，遏止電壓是一樣。光的頻率ν變時(shí)，遏止電壓也會(huì)改變。光電子的最大初動(dòng)能與入射光的頻率有關(guān)，與入射光的強(qiáng)弱無(wú)關(guān)。止頻率：對(duì)于每種金屬，都有相應(yīng)確定的截止頻率νc。當(dāng)入射光頻率ν當(dāng)入射光頻率ν

>νc時(shí)電子才能逸出金屬表面；<νc時(shí)光強(qiáng)多大也無(wú)電子逸出屬表面。3.具瞬時(shí)性實(shí)驗(yàn)結(jié)果：即使入射的強(qiáng)度非常微弱，只要入射光頻率大于被照金屬的極限頻，電流表指針也幾乎是隨著入射光照射就立即偏轉(zhuǎn)。更精確的研究推知子發(fā)射所經(jīng)過(guò)的時(shí)間不超過(guò)10-9秒（這個(gè)現(xiàn)象一般稱作光電子的瞬時(shí)發(fā)射勒納德等人通過(guò)實(shí)驗(yàn)出以下結(jié)論對(duì)于任何一種金屬，有一個(gè)極限頻率，入射光的頻率必須大于這個(gè)極限頻率才能發(fā)生光電效應(yīng)，低于這個(gè)頻率就不能發(fā)生光電效應(yīng)；當(dāng)入射光的頻率大于限頻率時(shí)，入射光越強(qiáng)，飽和電流越大；光電子的最大初動(dòng)能入射光的強(qiáng)度無(wú)關(guān)，只隨著入射光的頻率增大而增大；入射光照到金屬上時(shí)光電子的發(fā)射幾乎是瞬時(shí)的，一般不超過(guò)10-9。逸出功W0：電子脫離某種金屬所做功的最小值，叫這種金屬的逸出功。光越強(qiáng)，逸出的電子越多，光電流也就越大。按照光的電磁理論，可以得到以結(jié)論①光越強(qiáng)，光電子的動(dòng)能應(yīng)該越大，所以遏止電壓應(yīng)與光的強(qiáng)弱有關(guān)。實(shí)驗(yàn)表明：對(duì)于一定色（頻率）的光,

無(wú)論光的強(qiáng)弱如何，遏止電壓是一樣。不管光的頻率如何，要光足夠強(qiáng)，電子都可獲得足夠能量從而逸出表面，不存在截止頻率。如果光很弱，按經(jīng)典磁理論估算，電子需幾分鐘到十幾分鐘的時(shí)間才能獲得出表面所需的能量，這個(gè)時(shí)間遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于10-9s以上三個(gè)結(jié)論都與實(shí)結(jié)果相矛盾的，所以無(wú)法用經(jīng)典的波動(dòng)理論來(lái)解釋光電效。愛(ài)因斯坦的光量子假光不僅在發(fā)射和吸收以能量為h

的微粒形式出現(xiàn)，而且在空間傳播時(shí)也是此。也就是說(shuō)，頻率為ν

的光是由大量能量為

ε

=hν

的光子組成的粒子流成的些光子沿光的傳播方向以速運(yùn)動(dòng)。2.愛(ài)斯坦光電效應(yīng)方程在光電效應(yīng)中金屬中電子吸收了光子的能量，一部分消耗在電子逸出功W0一分變?yōu)楣怆娮右莩龊蟮膭?dòng)能Ek。由能量守恒可得出：W0電子逸出金屬表面所需做的功稱為逸出Ek為光電子的最大初動(dòng)能。3.光效應(yīng)理論的驗(yàn)證美國(guó)物理學(xué)家密立根了年時(shí)間做光電效應(yīng)驗(yàn)，結(jié)果在1915年證實(shí)了愛(ài)因斯坦方程h的值與理論值完全一致，又一次證明了光量子”理論的正確。光電效應(yīng)在近代技術(shù)的應(yīng)用1.光繼電器2.光倍增管光的散射光在介質(zhì)中與物質(zhì)微相互作用，光的傳播方向發(fā)生改變的現(xiàn)象叫做光的散射。康普頓效應(yīng)在散射線中，除有與射波長(zhǎng)相同的射線外，還有波長(zhǎng)比入射波長(zhǎng)更長(zhǎng)的射線，們把這種波長(zhǎng)變化的現(xiàn)象叫做康普頓效應(yīng)。光子說(shuō)對(duì)康普頓效應(yīng)解釋假定射光子與電子發(fā)生完全彈性碰，這種碰撞跟臺(tái)球比賽中的兩球碰撞很似，按照愛(ài)因斯坦的光子說(shuō)，一個(gè)射線光子不僅具有能E=hν且還有量圖7所示，這個(gè)光子與靜止的電發(fā)生彈性斜碰，光子把部分能量轉(zhuǎn)移給了電子，能量由ν減小為hν此率減小，波長(zhǎng)增大，同時(shí)，光子還使子獲得一定的動(dòng)量，這樣就圓滿地解釋了康普頓效應(yīng)。光子的動(dòng)量光子的動(dòng)量為：習(xí)題演練1.光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)的裝置如圖示，則下面說(shuō)法中正確的是（）用紫外光照射鋅板，電器指針會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)用綠色光照射鋅板，電器指針會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)鋅板帶的是負(fù)電荷使驗(yàn)電器指針發(fā)生偏的是正電荷2.入光照射到某金屬表面發(fā)生光電效應(yīng)入射光的強(qiáng)度減弱，而頻率保持變，那么（）從光照至金屬表面上發(fā)射出光電子之間的時(shí)間間隔將明顯增加。逸出的光電子的最大動(dòng)能將減小單位時(shí)間內(nèi)從金屬表逸出的光電子數(shù)目將減小有可能不發(fā)生光電效習(xí)題解析1.AD將擦得很亮的鋅板連驗(yàn)電器，用弧光燈照射鋅板（弧光燈發(fā)出紫外線器針張開(kāi)一個(gè)角度說(shuō)明鋅板帶了電，進(jìn)一步研究表明鋅板正電，這說(shuō)明在紫外光的照射下，鋅板中有一部分自由電從表面飛出來(lái)，鋅板中缺少電子，于是帶正電，、選項(xiàng)正確，綠光不使鋅板發(fā)生光電效應(yīng)。2.C發(fā)生光電效應(yīng)幾乎是時(shí)的A項(xiàng)錯(cuò)光強(qiáng)度減，說(shuō)明單位時(shí)間內(nèi)的入光子數(shù)目減??；頻率不變，