(2)光電子的最大初動(dòng)能與入射光的______無(wú)關(guān)，只隨入射光頻率的增大而_____。(3)光電效應(yīng)的發(fā)生幾乎是______的，一般不超過(guò)10－9 s。二、愛(ài)因斯坦的光電效應(yīng)理論1．光子說(shuō)(1)在空間傳播的光是不連續(xù)的，而是一份一份的，每一份叫作一個(gè)光子，光子的能量ε＝_____。(2)普朗克常量：h＝6.63×10－34 J·s。2．愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程(1)表達(dá)式：Ek＝hν－____。
微點(diǎn)判斷　(1)光子和光電子都是實(shí)物粒子。( )(2)只要入射光的強(qiáng)度足夠強(qiáng)，就可以使金屬發(fā)生光電效應(yīng)。( )(3)要想在光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中測(cè)到光電流，入射光子的能量必須大于金屬的逸出功。( )(4)光電子的最大初動(dòng)能與入射光子的頻率成正比。( )(5)光的頻率越高，光的粒子性越明顯，但仍具有波動(dòng)性。( )(6)德國(guó)物理學(xué)家普朗克提出了量子假說(shuō)，成功地解釋了光電效應(yīng)規(guī)律。( )(7)美國(guó)物理學(xué)家康普頓發(fā)現(xiàn)了康普頓效應(yīng)，證實(shí)了光的粒子性。( )
(一) 光電效應(yīng)規(guī)律的理解及應(yīng)用1．與光電效應(yīng)有關(guān)的五組概念對(duì)比(1)光子與光電子：光子指光在空間傳播時(shí)的每一份能量，光子不帶電；光電子是金屬表面受到光照射時(shí)發(fā)射出來(lái)的電子，其本質(zhì)是電子。光子是因，光電子是果。(2)光電子的動(dòng)能與光電子的最大初動(dòng)能：只有金屬表面的電子直接向外飛出時(shí)，只需克服原子核的引力做功的情況，才具有最大初動(dòng)能。(3)光電流和飽和光電流：金屬板飛出的光電子到達(dá)陽(yáng)極，回路中便產(chǎn)生光電流，隨著所加正向電壓的增大，光電流趨于一個(gè)飽和值，這個(gè)飽和值是飽和光電流，在一定的光照條件下，飽和光電流與所加電壓大小無(wú)關(guān)。
(4)入射光強(qiáng)度與光子能量：入射光強(qiáng)度指單位時(shí)間內(nèi)照射到金屬表面單位面積上的總能量，而光子能量E＝hν。(5)光的強(qiáng)度與飽和光電流：頻率相同的光照射金屬產(chǎn)生光電效應(yīng)，入射光越強(qiáng)，飽和光電流越大，但不是簡(jiǎn)單的正比關(guān)系。2．光電效應(yīng)的研究思路(1)兩條線索
(2)兩條對(duì)應(yīng)關(guān)系①入射光強(qiáng)度大→光子數(shù)目多→發(fā)射光電子多→光電流大；②光子頻率高→光子能量大→光電子的最大初動(dòng)能大。3．光電效應(yīng)中三個(gè)重要關(guān)系(1)愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程：Ek＝hν－W0。(2)光電子的最大初動(dòng)能Ek與遏止電壓Uc的關(guān)系：Ek＝eUc。(3)逸出功W0與極限頻率νc的關(guān)系：W0＝ hνc。
[多維訓(xùn)練]1．[光電效應(yīng)的理解]硅光電池是利用光電效應(yīng)原理制成的器件，下列表述正確的是 (　 )A．硅光電池是把光能轉(zhuǎn)化為電能的一種裝置B．硅光電池中吸收了光子能量的電子都能逸出C．逸出的光電子的最大初動(dòng)能與入射光的頻率無(wú)關(guān)D．任意頻率的光照射到硅光電池上都能產(chǎn)生光電效應(yīng)
解析：硅光電池是把光能轉(zhuǎn)化為電能的裝置，A正確；硅光電池中吸收了光子能量大于逸出功的電子才能逸出，B錯(cuò)誤；在發(fā)生光電效應(yīng)的情況下，入射光的頻率越高，逸出的光電子的最大初動(dòng)能越大，C錯(cuò)誤；只有大于極限頻率的入射光照到硅光電池上才能產(chǎn)生光電效應(yīng)，D錯(cuò)誤。答案：A　
2．[光電效應(yīng)規(guī)律的研究](多選)利用光電管研究光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)電路圖如圖所示，用頻率為ν的可見(jiàn)光照射陰極K，電流表中有電流通過(guò)，則 (　 )A．改用紫外線照射陰極K，電流表中沒(méi)有電流通過(guò)B．只增加該可見(jiàn)光的強(qiáng)度，電流表中通過(guò)的電流將變大C．若將滑動(dòng)變阻器的滑片滑到A端，電流表中一定無(wú)電流通過(guò)D．若將滑動(dòng)變阻器的滑片向B端滑動(dòng)，電流表示數(shù)可能不變
解析：由題意知，該可見(jiàn)光的頻率大于或等于陰極材料的極限頻率，紫外線的頻率大于可見(jiàn)光的頻率，故用紫外線照射陰極K，也一定能發(fā)生光電效應(yīng)，電流表中有電流通過(guò)，A錯(cuò)誤；只增加可見(jiàn)光的強(qiáng)度，單位時(shí)間內(nèi)逸出金屬表面的光電子數(shù)增多，電流表中通過(guò)的電流將變大，B正確；滑動(dòng)變阻器的滑片滑到A端，光電管兩端的電壓為零，但光電子有初動(dòng)能，故電流表中仍有電流通過(guò)，C錯(cuò)誤；滑動(dòng)變阻器的滑片向B端滑動(dòng)時(shí)，若電流已達(dá)到飽和光電流，則電流表示數(shù)可能不變，D正確。答案：BD　
3．[極限頻率的求解]用波長(zhǎng)為300 nm的光照射鋅板，電子逸出鋅板表面的最大初動(dòng)能為1.28×10－19 J。已知普朗克常量為6.63×10－34 J·s，真空中的光速為3.00×108 m·s－1。能使鋅產(chǎn)生光電效應(yīng)的單色光的最低頻率約為 (　 )A．1×1014 Hz　　　　　B．8×1014 HzC．2×1015 Hz D．8×1015 Hz
(二) 光電效應(yīng)的圖像及應(yīng)用光電效應(yīng)四類圖像對(duì)比
2．[Uc-ν圖像]用金屬銣為陰極的光電管，觀測(cè)光電效應(yīng)現(xiàn)象，實(shí)驗(yàn)裝置示意圖如圖甲所示，實(shí)驗(yàn)中測(cè)得銣的遏止電壓Uc與入射光頻率ν之間的關(guān)系如圖乙所示，圖線與橫軸交點(diǎn)的橫坐標(biāo)為5.15×1014 Hz。已知普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s。則下列說(shuō)法中正確的是 (　 )
A．欲測(cè)遏止電壓，應(yīng)選擇電源左端為正極B．當(dāng)電源左端為正極時(shí)，滑動(dòng)變阻器的滑片向右滑動(dòng)，電流表的示數(shù)持續(xù)增大C．增大照射光的強(qiáng)度，產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能一定增大D．如果實(shí)驗(yàn)中入射光的頻率ν＝7.00×1014 Hz，則產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能Ek＝1.2×10－19 J解析：用題圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置測(cè)量銣的遏止電壓Uc與入射光頻率ν，光電管左端是陽(yáng)極，則電源左端為負(fù)極，A錯(cuò)誤；當(dāng)電源左端為正極時(shí)，將滑動(dòng)變阻器的滑片向右滑動(dòng)的過(guò)程中，剛開(kāi)始電壓增大，光電流增大，當(dāng)光電流達(dá)到飽和值，不再增大，即電流表讀數(shù)的變化是先增大，后不變，B錯(cuò)誤；光電子的最大初動(dòng)能與入射光的頻率和金屬的逸出功有關(guān)，
與入射光的強(qiáng)度無(wú)關(guān)，C錯(cuò)誤；根據(jù)題圖乙可知，銣的截止頻率νc＝5.15×1014 Hz，根據(jù)hνc＝W0，該金屬的逸出功大小W0＝6.63×10－34×5.15×1014 J≈3.41×10－19 J，根據(jù)光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W0，當(dāng)入射光的頻率為ν＝7.00×1014 Hz時(shí)，則最大初動(dòng)能為Ek＝6.63×10－34×7.0×1014 J－3.41×10－19 J≈1.2×10－19 J，D正確。答案：D
3．[同頻率入射光的I-U圖像]紅外測(cè)溫儀的原理是：任何物體的溫度在高于絕對(duì)零度(－273 ℃)時(shí)都會(huì)向外發(fā)出紅外線，額溫槍通過(guò)紅外線照射到溫度傳感器，發(fā)生光電效應(yīng)，將光信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，計(jì)算出溫度數(shù)據(jù)。已知人的體溫正常時(shí)能輻射波長(zhǎng)為10 μm 的紅外線，如圖甲所示，用該紅外線照射光電管的陰極K時(shí)，電路中有光電流產(chǎn)生，實(shí)驗(yàn)得到的電流隨電壓變化的圖像如圖乙所示，已知h＝6.63×10－34 J·s，e＝1.6×10－19 C，則 (　 )
A．波長(zhǎng)為10 μm的紅外線在真空中的頻率為3×1014 HzB．將圖甲的電源反接，一定不會(huì)產(chǎn)生電信號(hào)C．由圖乙數(shù)據(jù)可知，該光電管的陰極金屬逸出功約為0.1 eVD．若人體溫度升高，則輻射紅外線的強(qiáng)度減弱，光電管轉(zhuǎn)換成的光電流減小
4．[不同頻率入射光的I-U圖像比較]用如圖甲所示的電路研究光電效應(yīng)中光電流與照射光的強(qiáng)弱、頻率等物理量的關(guān)系。圖中A、K兩極間的電壓大小可調(diào)，電源的正負(fù)極也可以對(duì)調(diào)，分別用a、b、c三束單色光照射，調(diào)節(jié)A、K間的電壓U，得到光電流I與電壓U的關(guān)系如圖乙所示，由圖可知 (　 )A．單色光a和c的頻率相同，且a光更弱些，b光頻率最大B．單色光a和c的頻率相同，且a光更強(qiáng)些，b光頻率最大C．單色光a和c的頻率相同，且a光更弱些，b光頻率最小D．單色光a和c的頻率不同，且a光更強(qiáng)些，b光頻率最小
解析：a、c兩單色光照射后遏止電壓相同，根據(jù)Ek＝eUc，可知產(chǎn)生的光電子最大初動(dòng)能相等，則a、c兩單色光的頻率相等，光子能量相等，由于a光的飽和光電流較大，則a光的強(qiáng)度較大，單色光b照射后遏止電壓較大，根據(jù)Ek＝eUc，可知b光照射后產(chǎn)生的光電子最大初動(dòng)能較大，根據(jù)光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W0得，b光的頻率大于a光的頻率，故A、C、D錯(cuò)誤，B正確。答案：B　
(三) 對(duì)波粒二象性、物質(zhì)波的理解 [題點(diǎn)全練通]1．[粒子性與康普頓效應(yīng)]實(shí)驗(yàn)表明：光子與速度不太大的電子碰撞發(fā)生散射時(shí)，光的波長(zhǎng)會(huì)變長(zhǎng)或者不變，這種現(xiàn)象叫康普頓散射，該過(guò)程遵循能量守恒定律和動(dòng)量守恒定律。如果電子具有足夠大的初速度，以至于在散射過(guò)程中有能量從電子轉(zhuǎn)移到光子，則該散射被稱為逆康普頓散射，這一現(xiàn)象已被實(shí)驗(yàn)證實(shí)。關(guān)于上述逆康普頓散射，下列說(shuō)法正確的是 (　 )A．相對(duì)于散射前的入射光，散射光在介質(zhì)中的傳播速度變大B．若散射前的入射光照射某金屬表面時(shí)能發(fā)生光電效應(yīng)，則散射光照射該金屬時(shí)，光電子的最大初動(dòng)能將變大C．散射后電子的速度一定變大D．散射后電子的能量一定變大
解析：光在介質(zhì)中的傳播速度只與介質(zhì)本身有關(guān)，而與其他因素?zé)o關(guān)，散射前后的介質(zhì)不變，所以散射光在介質(zhì)中的傳播速度保持不變，故A錯(cuò)誤；根據(jù)題意，在逆康普頓散射中，能量從電子轉(zhuǎn)移到光子，所以，散射后電子的速度和能量變小，光子的能量變大，光子的頻率變大，故C、D錯(cuò)誤；根據(jù)愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W0可知，h和W0為定值，ν越大，E越大，因此若散射前的入射光照射某金屬表面時(shí)能發(fā)生光電效應(yīng)，則散射光照射該金屬時(shí)，光電子的最大初動(dòng)能將變大，故B正確。答案：B　
2．[粒子性與波動(dòng)性的理解]用很弱的光做雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，把入射光減弱到可以認(rèn)為光源和感光膠片之間不可能同時(shí)有兩個(gè)光子存在，如圖所示是不同數(shù)量的光子照射到感光膠片上得到的照片。這些照片說(shuō)明(　 )A．光只有粒子性沒(méi)有波動(dòng)性B．光只有波動(dòng)性沒(méi)有粒子性C．少量光子的運(yùn)動(dòng)顯示波動(dòng)性，大量光子的運(yùn)動(dòng)顯示粒子性D．少量光子的運(yùn)動(dòng)顯示粒子性，大量光子的運(yùn)動(dòng)顯示波動(dòng)性解析：光具有波粒二象性，這些照片說(shuō)明少量光子的運(yùn)動(dòng)顯示粒子性，大量光子的運(yùn)動(dòng)顯示波動(dòng)性，故D正確。
3．[波粒二象性的理解](多選)關(guān)于光的波粒二象性，正確的說(shuō)法是 (　 )A．光的頻率越高，光子的能量越大，粒子性越顯著B(niǎo)．光的波長(zhǎng)越長(zhǎng)，光的能量越小，波動(dòng)性越顯著C．頻率高的光子不具有波動(dòng)性，波長(zhǎng)較長(zhǎng)的光子不具有粒子性D．個(gè)別光子產(chǎn)生的效果往往顯示粒子性，大量光子產(chǎn)生的效果往往顯示波動(dòng)性解析：光具有波粒二象性，但在不同情況下表現(xiàn)不同，頻率越高，波長(zhǎng)越短，粒子性越強(qiáng)，反之波動(dòng)性明顯，個(gè)別光子易顯示粒子性，大量光子顯示波動(dòng)性，A、B、D正確。答案：ABD
4．[德布羅意波長(zhǎng)的計(jì)算]已知普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s，電子的質(zhì)量為9.11×10－31 kg，一個(gè)電子和一滴直徑約為4 μm的油滴具有相同動(dòng)能，則電子與油滴的德布羅意波長(zhǎng)之比的數(shù)量級(jí)為 (　 )A．10－8 B．106 C．108 D．1016
[要點(diǎn)自悟明]1．對(duì)光的波粒二象性的理解

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