2018-2019學(xué)年高中物理 第十七章 波粒二象性 17.1-17.2 能量量子化 光的粒子性課件 新人教版選修3-5.ppt

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1、第十七章波粒二象性1能量量子化2光的粒子性,,一、熱輻射1.熱輻射:我們周圍的一切物體都在輻射_______,這種輻射與物體的_____有關(guān)。2.一般材料物體的輻射規(guī)律:輻射電磁波的情況除與_____有關(guān)外,還與_____的種類及_________有關(guān)。,電磁波,溫度,溫度,材料,表面狀況,,二、黑體與黑體輻射1.黑體:指能夠_____吸收入射的各種波長的電磁波而不發(fā)生反射的物體。2.黑體輻射的實(shí)驗(yàn)規(guī)律:黑體輻射電磁波的強(qiáng)度按波長的分布只與黑體的_____有關(guān),如圖所示。,完全,溫度,,3.黑體模型:如圖所示,在一個空腔壁上開一個很小的孔,射入小孔的電磁波在空腔內(nèi)表面會發(fā)生多次_____和__

2、___,最終不能從空腔射出。這個小孔(而非空腔壁)就成了一個_____。黑體是一個_____化的物理模型。,反射,吸收,黑體,理想,,三、能量子1.定義:普朗克認(rèn)為,振動著的帶電微粒的能量只能是某一最小能量值ε的_______,當(dāng)帶電微粒輻射或吸收能量時,也是以這個最小能量值為單位_________地輻射或吸收的,這個不可再分的最小能量值ε叫作________。,整數(shù)倍,一份一份,能量,子,,2.能量子大小:ε=hν,其中ν是電磁波的頻率,h稱為_______常量。h=6.62610-34Js(一般取h=6.6310-34Js)。3.能量的量子化:在微觀世界中能量是_______的,或者說微觀

3、粒子的能量是_____的。,普朗克,量子化,分立,,四、光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)規(guī)律1.光電效應(yīng):照射到金屬表面的光,能使金屬中的_____從表面逸出的現(xiàn)象。2.光電子:光電效應(yīng)中發(fā)射出來的_____。,電子,電子,,3.光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律:(1)存在著_____光電流:在光的顏色不變的情況下,入射光越強(qiáng),飽和電流越大。這表明對于一定顏色的光,入射光越強(qiáng),單位時間內(nèi)發(fā)射的光電子數(shù)越多。(2)存在著遏止電壓和_____頻率:光電子的最大初動能與入射光的頻率有關(guān),而與入射光的強(qiáng)弱無關(guān)。當(dāng)入射光的頻率低于截止頻率時不能發(fā)生光電效應(yīng)。,飽和,截止,,(3)光電效應(yīng)具有_______:光電效應(yīng)幾乎是瞬時發(fā)生的,從光

4、照射到產(chǎn)生光電流的時間不超過10-9s。4.逸出功:使電子脫離某種金屬所做功的_______。不同金屬的逸出功__(A.相同B.不同)。,瞬時性,最小值,B,,五、愛因斯坦的光子說與光電效應(yīng)方程1.光子說:光不僅在發(fā)射和吸收時能量是一份一份的,而且光本身就是由一個個不可分割的能量子組成的,頻率為ν的光的能量子為hν,這些能量子被稱為_____。,光子,,2.愛因斯坦的光電效應(yīng)方程:(1)表達(dá)式:____=Ek+W0或Ek=____-W0。(2)物理意義:金屬中電子吸收一個光子獲得的能量是hν,這些能量一部分用于克服金屬的________,剩下的表現(xiàn)為逸出后電子的初動能Ek。,hν,hν,逸出功

5、W0,,六、康普頓效應(yīng)和光子的動量1.光的散射:光在介質(zhì)中與_________相互作用,因而傳播方向_________,這種現(xiàn)象叫作光的散射。,物質(zhì)微粒,發(fā)生改變,,2.康普頓效應(yīng):美國物理學(xué)家康普頓在研究石墨對X射線的散射時,發(fā)現(xiàn)在散射的X射線中,除了與入射波長λ0相同的成分外,還有波長_____λ0的成分,這個現(xiàn)象稱為康普頓效應(yīng)。3.康普頓效應(yīng)的意義:康普頓效應(yīng)表明光子除了具有能量之外,還具有動量,深入揭示了光的_______的一面。,大于,粒子性,,4.光子的動量:(1)表達(dá)式:p=__。(2)說明:在康普頓效應(yīng)中,入射光子與晶體中電子碰撞時,把一部分動量轉(zhuǎn)移給電子,光子的動量變小。因此

6、,有些光子散射后波長_____。,變大,,【預(yù)習(xí)診斷】1.請判斷下列說法的正誤。(1)只有高溫物體才能輻射電磁波。()(2)能吸收各種電磁波而不反射電磁波的物體叫黑體。()(3)微觀粒子的能量只能是能量子的整數(shù)倍。(),,(4)任何頻率的光照射到金屬表面都可以發(fā)生光電效應(yīng)。()(5)金屬表面是否發(fā)生光電效應(yīng)與入射光的強(qiáng)弱有關(guān)。()(6)“光子”就是“光電子”的簡稱。(),,(7)光電子的最大初動能與入射光的頻率成正比。()(8)光子的動量與波長成反比。(),,提示:(1)。任何物體都可以輻射電磁波。(2)√。根據(jù)黑體定義判斷正確。(3)√。微觀粒子的能量是分立的。(4)。要發(fā)生光電效應(yīng),入射光

7、的頻率要大于金屬的極限頻率。(5)。金屬表面是否發(fā)生光電效應(yīng)與入射光的頻率有關(guān),與強(qiáng)度無關(guān)。,,(6)。光子是空間傳播的一份一份的能量,是不帶電的;光電子是光電效應(yīng)中發(fā)射出來的電子。(7)。光電子的最大初動能與入射光的頻率成線性關(guān)系,不是正比關(guān)系。(8)√。根據(jù)p=判斷正確。,,2.白天的天空各處都是亮的,是大氣分子對太陽光散射的結(jié)果。假設(shè)一個運(yùn)動的光子和一個靜止的自由電子碰撞以后,電子向某一個方向運(yùn)動,光子沿另一方向散射出去,則這個散射光子跟原來的光子相比()A.頻率變大B.頻率不變C.光子能量變大D.波長變長,,【解析】選D。運(yùn)動的光子和一個靜止的自由電子碰撞時,既遵守能量守恒,又遵守動量

8、守恒。碰撞中光子將能量hν的一部分傳遞給了電子,光子的能量減少,波長變長,頻率減小,D選項(xiàng)正確。,,3.(多選)下列說法正確的是()A.黑體輻射電磁波的強(qiáng)度按波長的分布只與黑體的溫度有關(guān)B.光電效應(yīng)揭示了光的粒子性C.波長是架起粒子性與波動性的橋梁D.愛因斯坦首先發(fā)現(xiàn)了光電效應(yīng),,【解析】選A、B。根據(jù)黑體輻射實(shí)驗(yàn)的規(guī)律可知:黑體輻射電磁波的強(qiáng)度按波長的分布只與黑體的溫度有關(guān),故A正確。愛因斯坦的光子說成功解釋了光電效應(yīng),光電效應(yīng)說明光具有粒子性,故B正確。波長是描述波動的物理量,故C錯誤。赫茲等人首先發(fā)現(xiàn)了光電效應(yīng),愛因斯坦發(fā)現(xiàn)了光電效應(yīng)的規(guī)律,并成功解釋了光電效應(yīng),故D錯誤。故選A、B。,

9、知識點(diǎn)一黑體和黑體輻射探究導(dǎo)入:很多地方用紅外熱像儀監(jiān)測人的體溫,只要被測者從儀器前走過,便可知道他的體溫是多少,你知道其中的道理嗎?,,提示:根據(jù)熱輻射規(guī)律可知,人的體溫的高低,直接決定了這個人輻射的紅外線的頻率和強(qiáng)度。通過監(jiān)測被測者輻射的紅外線的情況就知道這個人的體溫。,,【歸納總結(jié)】1.對黑體的理解:絕對的黑體實(shí)際上是不存在的,但可以用某裝置近似地代替。如圖所示,如果在一個空腔壁上開一個小孔,那么射入小孔的電磁波在空腔內(nèi)表面會發(fā)生多次反射和吸收,最終不能從空腔射出,這個小孔就成了一個絕對黑體。,,2.一般物體與黑體的比較:,,3.黑體輻射的實(shí)驗(yàn)規(guī)律:(1)溫度一定時,黑體輻射強(qiáng)度隨波長的

10、分布有一個極大值。(2)隨著溫度的升高①各種波長的輻射強(qiáng)度都有增加;,,②輻射強(qiáng)度的極大值向波長較短的方向移動。如圖所示。,【典例探究】考查角度1熱輻射與黑體輻射【典例1】(多選)下列敘述正確的是()A.一切物體都在輻射電磁波B.一般物體輻射電磁波的情況只與溫度有關(guān)C.黑體輻射電磁波的強(qiáng)度按波長的分布只與黑體溫度有關(guān)D.黑體能夠完全吸收入射的各種波長的電磁波,,【解析】選A、C、D。根據(jù)熱輻射定義知A對;根據(jù)熱輻射和黑體輻射的特點(diǎn)知一般物體輻射電磁波的情況除與溫度有關(guān)外,還與材料種類和表面狀況有關(guān),而黑體輻射電磁波的強(qiáng)度按波長的分布只與黑體溫度有關(guān),B錯、C對;根據(jù)黑體定義知D對。故選A、C、

11、D。,,考查角度2黑體輻射的規(guī)律【典例2】(多選)(2017石家莊高二檢測)熱輻射是指所有物體在一定的溫度下都要向外輻射電磁波的現(xiàn)象,輻射強(qiáng)度是指垂直于電磁波傳播方向上的單位面積上單位時間內(nèi)所接收到的輻射能量。在研究某一黑體熱輻射時,得到了四種溫度下黑體熱輻射的強(qiáng)度與波長的關(guān)系如圖。圖中橫軸λ表示電磁波的波長,縱軸表示某,,種波長電磁波的輻射強(qiáng)度,則由輻射強(qiáng)度圖線可知,同一黑體在不同溫度下(),,A.向外輻射同一波長的電磁波的輻射強(qiáng)度相同B.輻射強(qiáng)度的極大值隨溫度升高而向短波方向移動C.向外輻射的電磁波的總能量隨溫度升高而減小D.向外輻射的電磁波的波長范圍是相同的,,【解析】選B、D。從圖中可

12、以看出,溫度越高,向外輻射同一波長的電磁波的輻射強(qiáng)度越大,故A錯誤;從圖中可以看出,輻射強(qiáng)度的極大值隨溫度升高而向短波方向移動,故B正確;從圖中可以看出,輻射的各個波長的部分的輻射強(qiáng)度均變大,故向外輻射的電磁波的總能量隨溫度升高而增強(qiáng),故C錯誤;從圖中可以看出,黑體可以輻射出任何頻率的電磁波,故向外輻射的電磁波的波長范圍是相同的,故D正確。故選B、D。,,【過關(guān)訓(xùn)練】1.關(guān)于黑體的認(rèn)識,下列說法正確的是()A.黑體只吸收電磁波,不反射電磁波,看上去是黑的B.黑體輻射電磁波的強(qiáng)度按波長的分布除與溫度有關(guān)外,還與材料的種類及表面狀況有關(guān),,C.黑體輻射電磁波的強(qiáng)度按波長的分布只與溫度有關(guān),與材料的

13、種類及表面狀況無關(guān)D.如果在一個空腔壁上開一個很小的孔,射入小孔的電磁波在空腔內(nèi)表面經(jīng)多次反射和吸收,最終不能從小孔射出,這個空腔就成了一個黑體,,【解析】選C。黑體自身輻射電磁波,不一定是黑的,故A錯;黑體輻射電磁波的強(qiáng)度按波長的分布只與黑體的溫度有關(guān),故B錯、C對;小孔只吸收電磁波,不反射電磁波,因此是小孔成了一個黑體,而不是空腔成了黑體,故D錯。故選C。,,2.(2018焦作高二檢測)下列描繪兩種溫度下黑體輻射強(qiáng)度與波長關(guān)系的圖中,符合黑體輻射實(shí)驗(yàn)規(guī)律的是(),,【解析】選A。黑體輻射以電磁輻射的形式向外輻射能量,溫度越高,輻射越強(qiáng)越大,故B、D錯誤。黑體輻射的波長分布情況也隨溫度而變,

14、如溫度較低時,主要以不可見的紅外光進(jìn)行輻射,在500℃以至更高的溫度時,則順次發(fā)射可見光以至紫外輻射。即溫度越高,輻射的電磁波的波長越短,故C錯誤,A正確。故選A。,【補(bǔ)償訓(xùn)練】1.關(guān)于熱輻射的認(rèn)識,下列說法中正確的是()A.熱的物體向外輻射電磁波,冷的物體只吸收電磁波B.溫度越高,物體輻射的電磁波越強(qiáng)C.輻射強(qiáng)度按波長的分布情況只與物體的溫度有關(guān),與材料種類及表面狀況無關(guān)D.常溫下我們看到的物體的顏色就是物體輻射電磁波的顏色,,【解析】選B。一切物體都不停地向外輻射電磁波,且溫度越高,輻射的電磁波越強(qiáng),A錯誤,B正確;選項(xiàng)C是黑體輻射的特性,C錯誤;常溫下看到的物體的顏色是反射光的顏色,D錯

15、誤。,,2.如圖所示為t1、t2溫度時的黑體輻射強(qiáng)度與波長的關(guān)系,則兩溫度的關(guān)系為()A.t1=t2B.t1>t2C.t1

16、,在1900年進(jìn)行了大膽的假設(shè):振動著的帶電微粒的能量值只能是某一最小能量值ε的整數(shù)倍,其輻射或吸收能量時,也是能量值ε的整數(shù)倍,這個不可再分的最小能量值ε叫作能量的量子化。,【歸納總結(jié)】1.能量子和量子數(shù):振動著的帶電微粒的能量只能是某一最小能量值ε的整數(shù)倍,E=nε,當(dāng)帶電微粒輻射或吸收能量時,也是以這個最小能量值為單位一份一份地輻射或吸收,這個不可再分的最小能量值ε叫作能量子,n就是量子數(shù)。就是說輻射或吸收能量時以這個最小能量值為單位一份,,一份地輻射或吸收,即只能從某一狀態(tài)“飛躍”地過渡到另一狀態(tài),而不可能停留在不符合這些能量的任何一個中間狀態(tài)。2.能量子的能量公式:ε=hν,其中ν是

17、電磁波的頻率,h稱為普朗克常量。h=6.62610-34Js。,,3.能量子假說的意義:(1)普朗克的能量子假說,使人類對微觀世界的本質(zhì)有了全新的認(rèn)識,對現(xiàn)代物理學(xué)的發(fā)展產(chǎn)生了革命性的影響。(2)普朗克常量h是自然界最基本的常量之一,它體現(xiàn)了微觀世界的基本特征,架起了電磁波的波動性與粒子性的橋梁。,,4.光電效應(yīng)的五組概念:(1)光子與光電子:光子指光在空間傳播時的每一份能量,光子不帶電;光電子是金屬表面受到光照射時發(fā)射出來的電子,其本質(zhì)是電子,光子是光電效應(yīng)的因,光電子是果。,,(2)光電子的初動能與光電子的最大初動能。①光照射到金屬表面時,光子的能量全部被電子吸收,電子吸收了光子的能量,可

18、能向各個方向運(yùn)動,需克服原子核和其他原子的阻礙而損失一部分能量,剩余部分為光電子的初動能。,,②只有金屬表面的電子直接向外飛出時,只需克服原子核的引力做功,才具有最大初動能。光電子的初動能小于或等于光電子的最大初動能。,,(3)光子的能量與入射光的強(qiáng)度:光子的能量即每個光子的能量,其值為ε=hν(ν為光子的頻率),其大小由光的頻率決定。入射光的強(qiáng)度指單位時間內(nèi)照射到金屬表面單位面積上的總能量,入射光的強(qiáng)度等于單位時間內(nèi)光子能量hν與入射光子數(shù)n的乘積。即光強(qiáng)等于nhν。,,(4)光電流和飽和光電流:金屬板飛出的光電子到達(dá)陽極,回路中便產(chǎn)生光電流,隨著所加正向電壓的增大,光電流趨于一個飽和值,這

19、個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關(guān)。,,(5)光的強(qiáng)度與飽和光電流:飽和光電流與入射光強(qiáng)度成正比的規(guī)律是對頻率相同的光照射金屬產(chǎn)生光電效應(yīng)而言的。對于不同頻率的光,由于每個光子的能量不同,飽和光電流與入射光強(qiáng)度之間沒有簡單的正比關(guān)系。,,【典例探究】考查角度1能量量子化【典例1】能引起人的眼睛視覺效應(yīng)的最小能量為10-18J,已知可見光的平均波長為0.6μm,普朗克常數(shù)h=6.6310-34Js,恰能引起人眼的感覺,進(jìn)入人眼的光子數(shù)至少為()A.1個B.3個C.30個D.300個,,【解析】選B。每個光子的能量為E0=h,能引起人的眼睛視覺效應(yīng)的最小能量E為

20、10-18J,由E=nE0得能引起人眼的感覺,進(jìn)入人眼的光子數(shù)至少為n=個=3個。故選B。,,考查角度2光電效應(yīng)【典例2】(多選)(2016全國卷Ⅰ改編)現(xiàn)用某一光電管進(jìn)行光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn),當(dāng)用某一頻率的光入射時,有光電流產(chǎn)生。下列說法正確的是()A.保持入射光的頻率不變,入射光的光強(qiáng)變大,飽和光電流變大B.入射光的頻率變高,飽和光電流變大,,C.入射光的頻率變高,光電子的最大初動能變大D.保持入射光的光強(qiáng)不變,不斷減小入射光的頻率,始終有光電流產(chǎn)生,,【解析】選A、C。保持入射光的頻率不變,入射光的光強(qiáng)變大,單位時間內(nèi)光電子變多,飽和光電流變大,A對;據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程=hν-W0可知,入射

21、光的頻率變高,光電子的最大初動能變大,飽和光電流不變,B錯、C對;當(dāng)hν0,亦即hν>W0,ν>=νc,而νc=恰好是光電效應(yīng)的截止頻率。,,(4)Ek-ν曲線。如圖所示是光電子最大初動能Ek隨入射光頻率ν的變化曲線。這里,橫軸上的截距是截止頻率或極限頻率;縱軸上的截距是逸出功的負(fù)值;斜率為普朗克常量。,,2.光電效應(yīng)規(guī)律中的兩條線索、兩個關(guān)系:(1)兩條線索:,,(2)兩個關(guān)系:光強(qiáng)→光子數(shù)目多→發(fā)射光電子多→光電流大;光子頻率高→光子能量大→產(chǎn)生光電子的最大初動能大。,,【典例探究】考查角度1光電效應(yīng)規(guī)律的應(yīng)用【典例1】（多選）（2017全國卷Ⅲ）在光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，分別用頻率為νa、νb的

22、單色光a、b照射到同種金屬上，測得相應(yīng)的遏止電壓分別為Ua和Ub、光電子的最大初動能分別為Eka和Ekb。h為普朗克常量。下列說法正確的是（）,,A．若νa＞νb，則一定有Ua＜UbB.若νa＞νb，則一定有Eka＞EkbC.若Ua＜Ub，則一定有Eka＜EkbD.若νa＞νb，則一定有hνa-Eka＞hνb-Ekb,,【解析】選B、C。由愛因斯坦光電效應(yīng)方程hν=Ekm+W0，由動能定理可得Ekm=eU，故當(dāng)νa＞νb時，Ua＞Ub，Eka＞Ekb，故A錯誤，B正確；若Ua＜Ub，則一定有Eka＜Ekb，故C正確；由光電效應(yīng)方程可得：金屬的逸出功W0=hνa-Eka=hνb-Ekb，故D錯誤

23、。,,考查角度2光電效應(yīng)方程的應(yīng)用【典例2】(2015全國卷Ⅰ)在某次光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中,得到的遏止電壓Uc與入射光的頻率ν的關(guān)系如圖所示,若該直線的斜率和截距分別為k和b,電子電荷量的絕對值為e,則普朗克常量可表示為________,所用材料的逸出功可表示為____________。,【解析】由題意可得eUc==hν-W,變形為Uc=-,結(jié)合圖象可知=k,=-b,所以h=ek,W=-eb。答案:ek-eb,【過關(guān)訓(xùn)練】(2016江蘇高考)幾種金屬的逸出功W0:,用一束可見光照射上述金屬的表面,請通過計算說明哪些能發(fā)生光電效應(yīng)。已知該可見光的波長范圍為4.010-7～7.610-7m,普朗克常數(shù)h

24、=6.6310-34Js。,【解析】光子的能量E=,取λ=4.010-7m,則E≈5.010-19J,根據(jù)E>W0判斷,鈉、鉀、銣能發(fā)生光電效應(yīng)。答案:鈉、鉀、銣能發(fā)生光電效應(yīng),【補(bǔ)償訓(xùn)練】1.(多選)(2018上饒高二檢測)關(guān)于光電效應(yīng),下列幾種表述正確的是()A.用不可見光照射金屬一定比用可見光照射同種金屬產(chǎn)生的光電子的最大初動能要大B.對于任何一種金屬都存在一個“最大波長”,入射光的波長必須小于這個波長,才能產(chǎn)生光電效應(yīng),C.金屬電子的逸出功與入射光的頻率成正比D.光電流的強(qiáng)度與入射光的強(qiáng)度有關(guān),【解析】選B、D。不可見光的頻率不一定比可見光的頻率大,所以產(chǎn)生的光電子的初動能不一定大,故

25、A錯誤;當(dāng)入射光的頻率大于金屬的極限頻率時,即入射光的波長小于極限波長時,發(fā)生光電效應(yīng),故B正確;根據(jù)光電效應(yīng)方程知Ekm=hν-W0=eU,知U=,遏止電壓與入射光的頻率成一次函數(shù)關(guān)系,不是成正比,故C錯誤;光的強(qiáng)度影響單位時間內(nèi)發(fā)出光電子的數(shù)目,即影響光電流的大小,故D正確。故選B、D。,2.(多選)一單色光照到某金屬表面時,有光電子從金屬表面逸出,下列說法中正確的是()A.只增大入射光的頻率,金屬逸出功將減小B.只延長入射光照射時間,光電子的最大初動能將不變C.只增大入射光的頻率,光電子的最大初動能將增大D.只增大入射光的頻率,光電子逸出所經(jīng)歷的時間將縮短,,【解析】選B、C。金屬的逸出

26、功由金屬本身的構(gòu)成決定,與入射光的頻率無關(guān),選項(xiàng)A錯誤;根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程Ek=hν-W0可知,當(dāng)金屬的極限頻率確定時,光電子的最大初動能取決于入射光的頻率,與光照強(qiáng)度、照射時間、光子數(shù)目無關(guān),選項(xiàng)B、C正確,D錯誤。,知識點(diǎn)四光子說對康普頓效應(yīng)的解釋探究導(dǎo)入:太陽光從小孔射入室內(nèi)時,我們從側(cè)面可以看到這束光;白天的天空各處都是亮的;宇航員在太空中會發(fā)現(xiàn)盡管太陽光耀眼刺目,其他方向的天空卻是黑的,為什么?,提示:在地球上存在著大氣,太陽光經(jīng)微粒散射后傳向各個方向,而在太空中的真空環(huán)境下光不散射只向前傳播。,【歸納總結(jié)】(1)假定X射線光子與電子發(fā)生彈性碰撞。光子和電子相碰撞時,光子有一部

27、分能量傳給電子,散射光子的能量減少,于是散射光的波長大于入射光的波長。(2)康普頓效應(yīng)進(jìn)一步揭示了光的粒子性,也再次證明了愛因斯坦光子說的正確性。,,(3)在光的散射中,光子在與其他微粒作用過程中遵循能量守恒定律和動量守恒定律。,【典例探究】考查角度1光子的動量【典例1】科學(xué)研究證明,光子有能量也有動量,當(dāng)光子與電子碰撞時,光子的一些能量轉(zhuǎn)移給了電子。假設(shè)光子與電子碰撞前的波長為λ,碰撞后的波長為λ′,則碰撞過程中(),A.能量守恒,動量守恒,且λ=λ′B.能量不守恒,動量不守恒,且λ=λ′C.能量守恒,動量守恒,且λλ′,【解析】選C。能量守恒和動量守恒是自然界的普遍規(guī)律,適用于宏觀世界也適

28、用于微觀世界。光子與電子碰撞時遵循這兩個守恒規(guī)律。光子與電子碰撞前光子的能量E=hν=h,當(dāng)光子與電子碰撞時,光子的一些能量轉(zhuǎn)移給了電子,光子的能量E′=hν′=h,由E>E′,可知λν′,再由c=λ1ν=λ2ν′,得到λ1<λ2,B錯誤,C、D正確。,【拓展例題】考查內(nèi)容:光電效應(yīng)與圖象綜合性問題【典例示范】在圖甲所示的裝置中,K為一個金屬板,A為一個金屬電極,都密封在真空玻璃管中,單色光可通過玻璃殼照在K上,E為可調(diào)直流電源。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),當(dāng)用某種頻率的單色光照射K時,K會發(fā)出電子(光電效應(yīng)),這時,即使A、K間的電壓等于零,回路中也有電流,當(dāng)A的電勢低于K時,電流仍不為零,A的電勢比K低得越

29、多,,電流越小,當(dāng)A比K的電勢低到某一值Uc(遏止電壓)時,電流消失。當(dāng)改變照射光的頻率ν時,遏止電壓Uc也將隨之改變。如果某次實(shí)驗(yàn)我們測出的一系列數(shù)據(jù)如圖乙所示,若知道電子的電荷量e,則根據(jù)圖象可求出該金屬的極限頻率為多少?該金屬的逸出功W0為多少?普朗克常量h為多少?,,【解析】由題圖可知,數(shù)據(jù)對應(yīng)的點(diǎn)幾乎落在一條直線上,直線與ν軸的交點(diǎn)ν0即為該金屬的極限頻率。因此當(dāng)照射光的頻率為ν0時,遏止電壓Uc=0,說明在此頻率下,金屬板剛好發(fā)生光電效應(yīng)。設(shè)光電子的最大初動能為Ek,根據(jù)光電效應(yīng)方程有hν=W0+Ek,當(dāng)A比K的電勢低到某一值Uc時,電流消失,光電子的最大初動能全部用來克服電場力做功,由動能定理有eUc=Ek聯(lián)立以上兩式可得由上式可知,Uc-ν圖象斜率k=,在Uc軸上的截距為-。而由圖可得,截距為-Uc。,解得h=,W0=eUc。答案:ν0eUc,