光電效應(yīng)典型習(xí)題課件

光電效應(yīng)典型習(xí)題光電效應(yīng)典型習(xí)題光電效應(yīng)典型習(xí)題一.光電效應(yīng)現(xiàn)象二.光電效應(yīng)規(guī)律三.光子說四.愛因斯坦光電效應(yīng)方程五、光的波粒二象性例題例1、例2、例3、例4、例5、例6例7、例8、例9、例10、例11、高考題選95年96年上海97年上海792年98年全國803年江蘇204年廣東600年天津00年廣東604年天津04年廣西604年北京1804年浙江192005年天津卷17光電效應(yīng)一.光電效應(yīng)現(xiàn)象二.光電效應(yīng)規(guī)律三.光子說四.愛因斯坦光電效應(yīng)方程五、光的波粒二象性例題例1、例2、例3、例4、例5、例6

例7、例8、例9、例10、例11、高考題選

95年

96年上海

97年上海7

92年

98年全國8

03年江蘇2

04年廣東6

00年天津

00年廣東6

04年天津

04年廣西6

04年北京18

04年浙江192005年天津卷17光電效應(yīng)

一.光電效應(yīng)現(xiàn)象二.光電效應(yīng)規(guī)律1.每種金屬都有發(fā)生光電效應(yīng)的極限頻率2.光電效應(yīng)的產(chǎn)生幾乎是瞬時(shí)的3.光電子的最大初動(dòng)能Ekm和入射光強(qiáng)度無關(guān),

只隨入射光頻率γ的增大而增大4.

單位時(shí)間打出的光電子與入射光強(qiáng)度成正比三.光子說：在空間傳播的光不是連續(xù)的，而是一份一份的,每一份叫光子,光子的能量跟頻率成正比

E=hγh=6.63×10–34J.s——普朗克恒量返回四.愛因斯坦光電效應(yīng)方程愛因斯坦光電效應(yīng)方程的圖象Ekαν0-Wν0愛因斯坦光電效應(yīng)方程是能量守恒定律在光電效應(yīng)現(xiàn)象中的表現(xiàn)形式逸出功和極限頻率的關(guān)系極限波長和極限頻率的關(guān)系由v=λf得返回五、光的波粒二象性光的干涉和衍射表明光確實(shí)是一種波，光電效應(yīng)和康普頓效應(yīng)無可辯駁地證明了光是一種粒子，因此說：光是一種波，同時(shí)光也是一種粒子，光具有波粒二象性?單個(gè)光子表現(xiàn)為粒子性?大量光子的運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)為波動(dòng)性?波長較長、頻率較低的光，波動(dòng)性較顯著?波長較短、頻率較高的光，粒子性較顯著?光是一種概率波?一切微觀粒子都有波粒二象性返回例在研究光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)中，根據(jù)測得的數(shù)據(jù)繪出光電子最大初動(dòng)能Ek跟照射光頻率ν的關(guān)系圖象如圖所示.圖線的斜率tgα＝

，橫軸上的截距表示該金屬發(fā)生光電效應(yīng)的

，縱軸上的截距的絕對(duì)值表示該金屬的

的大小.若換用其他金屬做同樣的實(shí)驗(yàn)，測繪得到的圖線與此圖的圖線相比較

相同，

不同.h極限頻率逸出功斜率縱橫截距返回Ekαν0光電效應(yīng)的規(guī)律是：任何一種金屬都有一個(gè)________頻率,入射光的頻率必須________這個(gè)頻率,才能產(chǎn)生光電效應(yīng);(2)光電子的最大初動(dòng)能與

無關(guān),只隨著

的增大而增大;(3)入射光照射到金屬上時(shí),光電子的發(fā)射幾乎是________,一般不超過________;(4)產(chǎn)生光電效應(yīng)時(shí),光電流的強(qiáng)度與

成正比.極限大于入射光的強(qiáng)度入射光頻率瞬時(shí)的10-9秒入射光的強(qiáng)度例1返回4、在演示光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)中，原來不帶電的一塊鋅板與靈敏驗(yàn)電器相連．用弧光燈照射鋅板時(shí)，驗(yàn)電器的指針就張開一個(gè)角度，這時(shí)

()A．鋅板帶正電，指針帶負(fù)電B．鋅板帶正電，指針帶正電C．鋅板帶負(fù)電，指針帶正電D．鋅板帶負(fù)電，指針帶負(fù)電B95年全國高考返回96年上海高考當(dāng)某種單色光照射到金屬表面時(shí)，金屬表面有光電子逸出．如果光的強(qiáng)度減弱，頻率不變，則：()A．光的強(qiáng)度減弱到某一最低數(shù)值時(shí)，就沒有光電子逸出B．單位時(shí)間內(nèi)逸出的光電子數(shù)減少C．逸出光電子的最大初動(dòng)能減小D．單位時(shí)間內(nèi)逸出的光電子數(shù)和光電子的最大初動(dòng)能都要減小B6、紅、橙、黃、綠四種單色光中，光子能量最小的是：（96年全國高考題）()A．紅光B．橙光C．黃光D．綠光A返回97年上海高考

7、關(guān)于光的本性，早期有牛頓的微粒說和惠更斯的

，后來又有麥克斯韋的電磁說．本世紀(jì)初，為解釋

現(xiàn)象，愛因斯坦提出了光子說．波動(dòng)說光電效應(yīng)97年上海高考如圖所示，一靜電計(jì)與鋅板相連，在A處用一紫外燈照射鋅板，關(guān)燈后，指針保持一定偏角．（1）現(xiàn)用一帶負(fù)電的金屬小球與鋅板接觸，則靜電計(jì)指針偏角將______（填增大、減小或不變）；（2）使靜電計(jì)指針回到零，再用相同強(qiáng)度的鈉燈發(fā)出的黃光照射鋅板，靜電計(jì)指針無偏轉(zhuǎn)．那么，若改用強(qiáng)度更大的紅外線燈照射鋅板，可觀察到靜電計(jì)指針______（填有或無）偏轉(zhuǎn)．減小無返回

8.已知銫的極限頻率為4.545×1014赫，鈉的極限頻率為6.000×1014赫，銀的為1.153/1015赫，鉑的為1.529×1015赫。當(dāng)用波長為0.375微米的光照射它們時(shí)，可發(fā)生光電效應(yīng)的是

______。f=c/λ=3×108/0.375×10–6=8×1014Hz銫、鈉92年全國高考題返回98年全國高考題8、一細(xì)束平行光經(jīng)玻璃三棱鏡折射后分解為互相分離的三束光，分別照射到相同的金屬板a，b，c上，如圖所示．已知金屬板b有光電子放出，則可知

()A．板a一定不放出光電子B．板a一定放出光電子C．板c一定不放出光電子D．板c一定放出光電子Dacb返回2．用某種單色光照射某種金屬表面，發(fā)生光電效應(yīng)，現(xiàn)將該單色光的光強(qiáng)減弱，則（） A．光電子的最大初動(dòng)能不變 B．光電子的最大初動(dòng)能減少 C．單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的光電子數(shù)減少 D．可能不發(fā)生光電效應(yīng)AC03年江蘇高考2返回某種金屬在單色光照射下發(fā)射出光電子，這光電子的最大初動(dòng)能()A．隨照射光強(qiáng)度的增大而增大B．隨照射光頻率的增大而增大C．隨照射光波長的增大而增大D．與照射光的照射時(shí)間無關(guān)答案：BD2004年廣東高考6分別用波長為λ和的單色光照射同一金屬板,發(fā)出的光電子的最大初動(dòng)能之比為1:2,以h表示普朗克常量,c表示真空中的光速,則此金屬板的逸出功為 （）

A． B．

C． D．B返回已知金屬銫的逸出功為1.9eV，在光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，要使銫表面發(fā)出的光電子的最大動(dòng)能為1.0eV，入射光的波長應(yīng)為

m。解：根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程E=h?-W4.3×10-7m2000年天津、江西高考試題返回

20．人眼對(duì)綠光最為敏感。正常人的眼睛接收到波長為530nm的綠光時(shí)，只要每秒有6個(gè)綠光的光子射入瞳孔，眼睛就能察覺。普朗克常量為6.63×10-34J·S，光速為3×108m/s，則人眼能察覺到綠光時(shí)所接收到的最小功率是 （）A．2.3×10－18WB．3.8×10－19W C．7×10－48W D．1.2×10－48W2004年天津20A返回2004年廣西高考6、氦—氖激光器發(fā)出波長為633nm的激光，當(dāng)激光器的輸出功率為1mW時(shí)，每秒發(fā)出的光子數(shù)為（）

A．2.2×1015 B．3.2×1015

C．2.2×1014 D．3.2×1014解：每個(gè)光子的能量為E1=hc/λ=6.63×10-34×3×108／633×10-9

=3.14×10-19J由題意nE1=Pt∴n=Pt/E1=10-3/3.14×10-19=3.2×1015

B04年上海9、在光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中,如果實(shí)驗(yàn)儀器及線路完好,當(dāng)光照射到光電管上時(shí),靈敏電流計(jì)中沒有電流通過,可能的原因是：

。入射光波長太大（或反向電壓太大）返回已知一束可見光a是由m、n、p三種單色光組成的。檢測發(fā)現(xiàn)三種單色光中，n、p兩種色光的頻率都大于m色光；n色光能使某金屬發(fā)生光電效應(yīng)，而p色光不能使該金屬發(fā)生光電效應(yīng)。那么，光束a通過三棱鏡的情況是 （）2004年北京18AanmpampnapmnamnpA.B.C.D.返回19．下表給出了一些金屬材料的逸出功。

現(xiàn)用波長為400nm的單色光照射上述材料，能產(chǎn)生光電效應(yīng)的材料最多有幾種？（）(普朗克常量h=6.6×10-34J·s，光速c=3.00×108m/s) A．2種B．3種C．4種D．5種2004年浙江19解：照射光的能量為hc/λ=4.95×10-19J當(dāng)照射光的能量大于逸出功即能產(chǎn)生光電效應(yīng)。A返回

光電效應(yīng)方程的應(yīng)用[例2]紫光的波長為4000A，金屬鈉的逸出功為3.5×1019J，求：(1)每個(gè)紫光光子的能量為多大？(2)若用該紫光照射金屬鈉時(shí)，產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能是多大？(1A＝10－10m)[答案]

(1)5.0×10－19J(2)1.5×10－19J1．如圖2是某金屬在光的照射下產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能Ek與入射光頻率ν的關(guān)系圖象．由圖象可知()圖2答案：ABC3．研究光電效應(yīng)規(guī)律的實(shí)驗(yàn)裝置如圖3所示，用頻率為ν的光照射光電管陰極K時(shí)，有光電子產(chǎn)生．由于光電管K、A間加的是反向電壓，光電子從陰極K發(fā)射后將向陽極A做減速運(yùn)動(dòng)．光電流i由圖中電流計(jì)G測出，反向電壓U由電壓表V測出．當(dāng)電流計(jì)的示數(shù)恰好為零時(shí)，電壓表的示數(shù)稱為反向截止電壓U0，在下列表示光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)規(guī)律的圖象中，錯(cuò)誤的是()圖3解析：由光電效應(yīng)規(guī)律可知，光電流的強(qiáng)度與光強(qiáng)成正比，光照射到金屬上時(shí)，光電子的發(fā)射是瞬時(shí)的，不需要時(shí)間積累，故A、D圖象正確；從金屬中打出的光電子，在反向電壓作用下做減速運(yùn)動(dòng)，隨著反向電壓的增大，到達(dá)陽極的光電子數(shù)減少，故C圖象正確；由光電效應(yīng)方程可知：hν＝hν0＋Ek，而eU0＝Ek，所以有hν＝hν0＋eU0，由此可知，B圖象錯(cuò)誤．答案：B17．某光電管的陰極是用金屬鉀制成的，它的逸出功為2.21eV，用波長為2.5×10-7m的紫外線照射陰極，已知真空中光速為3.0×108m/s，元電荷為1.6×10-19C，普朗克常量為6.63×10-34Js，求得鉀的極限頻率和該光電管發(fā)射的光電子的最大動(dòng)能應(yīng)分別是（）A．5.3×1014HZ，2.2JB．5.3×1014HZ，4.4×10-19JC．3.3×1033HZ，2.2JD．3.3×1033HZ，4.4×10-19J2005年天津卷17.B解：W=2.21×1.6×10-19=3.54×10-19J=hν0

ν0=W/h=3.54×10-19/6.63×10-34=5.3×1014HZhc/λ=6.63×10-34×3.0×108/2.5×10-7=7.96×10-19JEKm=hc/λ–W=7.96×10-19-3.54×10-19=4.42×10-19J返回

例3、從太陽到達(dá)地球的光流強(qiáng)度，在垂直于光的傳播方向上是1.4×103W/m2，如果把太陽光看成是平均頻率為5×1014Hz的單色光，在垂直于太陽光的地球表面的1cm2的面積上，每秒接收到的光子數(shù)有多少個(gè)？解：每秒鐘太陽光照到地球上1cm2的能量為E=1.4×103×1×10-4=0.14J每個(gè)光子的能量為E1=hγ=6.63×10-34×5×1014

=3.3×10-19J

∴n=E/E1=0.14/3.3×10-19=4.2×1017個(gè)返回例4、有一小燈泡的規(guī)格為“6V、0.3A”，正常工作時(shí)大約有6%的電能轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢姽?，試估算每一秒鐘釋放出來的可見光的光子?shù)。解：一秒鐘消耗電能W=Pt=UIt=1.8J一秒鐘轉(zhuǎn)變成的可見光能E=0.06×1.8=0.108J每個(gè)光子的能量為E1=hγE=nhγ可見光的頻率粗略取γ=5×1014Hzn=E／hγ

=0.108／(6.63×10–34×5×1014)

=3×1017返回例5在綠色植物光合作用下，每放出1mol的O2，植物儲(chǔ)存451.5kJ能量，綠色植物能量轉(zhuǎn)化效率（即植物儲(chǔ)存的能量與植物吸收光的能量之比）約50%，則綠色植物每放出1mol的O2要吸收

個(gè)波長為的光子，（普朗克常量），阿伏加德羅常量解：每放出1mol的O2儲(chǔ)存能量為451.5×103/N(J)每放出1mol的O2要吸收能量為E=2×451.5×103/N(J）=1.5×10-18J一個(gè)光子的能量為E1=hc/λ=3×10-19Jn=E/E1=5(個(gè)）5返回

例6、某金屬用頻率為v2

的光照射時(shí)產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能是用頻率為v1的光照射產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能的2倍，則這種金屬的逸出功W＝

．解：返回例7、已知某金屬表面接受波長為λ和2λ的單色光照射時(shí),釋放出的光電子的最大初動(dòng)能分別為30eV和10eV,則能使此金屬表面產(chǎn)生光電效應(yīng)的入射光的極限波長是

λ.解：由光電效應(yīng)方程EK1=hc/λ-W=30eV（1）EK2=hc/2λ-W=10eV（2）由極限波長的定義0=hc/λ0-W（3）解得W=10eVhc/λ=40eVλ0=4λ4返回

例8、用光子能量為4.5eV的光照射某金屬,從該金屬表面逸出的電子最大初動(dòng)能為2.0eV.這種金屬的電子逸出功為________,能使這種金屬產(chǎn)生光電效應(yīng)的光的極限頻率為________.如果以光子能量8.0eV的光照射該金屬,則逸出的電子的最大初動(dòng)能是____________.解：W=hν-EK=4.5-2.0=2.5eVν0=W/h=2.5×1.6×10-19/6.63×10-34=6×1014HzEK1=hν1-W=8-2.5=5.5eV2.5eV6×1014Hz5.5eV返回例9、已知每秒鐘從太陽射到地球上垂直于太陽光的每平方米截面上的輻射能為1.4×103J，其中可見光約占45%。設(shè)可見光的波長均為0.55μm，太陽向各個(gè)方向的輻射是均勻的，太陽與地球間距離為1.5×1011m，則太陽每秒輻射出的可見光的光子數(shù)大約為

。

（只要求二位有效數(shù)字）解：太陽每秒輻射出來的能量E=4πR2

×

1.4×103J=4×3.14×(1.5×1011)2×1.4×103=4×1026J根據(jù)題意有，E×45%=n×hc/λ∴n=E×45%×λ/hc=[4×1026×0.45×0.55×10-6]／6.6×10-34×3×108=4.9×10444.9×1044返回返回例10、在光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)用光子能量E＝3.1eV的單色光照射陰極K時(shí)，(如圖)，產(chǎn)生少量電流.若K極接正，A極接負(fù)，當(dāng)兩極間電壓為0.9V時(shí)，光電流恰好截止.那么當(dāng)A極接正，K極接負(fù)，電壓仍為0.9V的時(shí)光電子到達(dá)A極的最大動(dòng)能Ek2＝

eV，此金屬的逸出功W＝

eV.解：打出的光電子具有初動(dòng)能，若A、K間加上反向電壓時(shí)，電場力做負(fù)功，當(dāng)EK=eU反光電流恰好截止.∴EK1=0.9eV由EK1=E-W∴逸出功W=E-EK1=2.2eV若A、K間加上正向電壓時(shí)，電場力做正功，光電子到達(dá)A極的最大動(dòng)能為：Ek2＝EK1+eU=0.9+0.9=1.8eV1.82.2返回例11、圖(a)所示為光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)電路圖.在某一定強(qiáng)度，一定頻率的色光照射下，調(diào)節(jié)電位器可得到不同電壓與電流曲線如圖(b)所示.若改變照射光頻率ν可得到圖(c)所示光電子最大初動(dòng)能與照射光頻率的關(guān)系曲線.當(dāng)用波長為5×10-7m的光照射時(shí)，已知截止電壓Uc＝-0.38V.試求：(1)光電子的最大初動(dòng)能；(2)陰極材料的逸出功；(3)陰極材料的極限頻率.(b)Ekαν00UIUC(c)解：入射光子的能量為hc/λ=6.63×10-34×3×108/5×10-7=3.98×10-19J=2.49eV(1)EK=-eUc=0.38eV=6.08×10-20J(2)W=hc/λ-EK=2.49-0.38=2.11eV(3)γ0=W/h=2.11×1.6×10-19/6.63×10-34

=5.1×1014Hz返回3．愛因斯坦因提出了光量子概念并成功地解釋光電效應(yīng)的規(guī)律而獲得1921年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)．某種金屬逸出光電子的最大初動(dòng)能Ekm與入射光頻率ν的關(guān)系如圖所示，其中ν0為極限頻率，從圖中可以確定的是()A．逸出功與ν有關(guān)B．Ekm與入射光強(qiáng)度成正比C．當(dāng)ν＜ν0時(shí)，會(huì)逸出光電子D．圖中直線的斜率與普朗克常量有關(guān)5．用波長為2.0×10－7m的紫外線照射鎢的表面，釋放出來的光電子中最大的動(dòng)能是4.7×10－19J．由此可知，鎢的極限頻率是(普