篇一：光的粒子性
光的粒子性的导学案
编写:张志香审核:高二物理组时间:3月20日 班级: 姓名: 小组:
【学习目标】
1． 知道光电效应现象,掌握光电效应的实验规律.
2． 理解爱因斯坦的光子说及对光电效应的解释,会用光电效应方程解决一些简单的问题. 【教学重点】光电效应现象及其规律. 【教学难点】对光电效应现象的理解. 【学法指导】自主、合作、交流、讨论
【知识链接】能量量子化 光子能量计算公式
【自主预习】一、阅读“光电效应的实验规律”部分并填空
1、 光电效应：照射到金属表面的光，能使金属中的＿＿＿＿＿从表面逸出的现象。 2、 光电子：光电效应中发射出来的＿＿＿＿＿. 3、 光电效应的实验规律
（1）存在着＿＿＿＿＿ 光电流：在光的颜色不变的情况下，越强，饱和电流越大。这表明
对于一定颜色的光，，入射光越强，单位时间内发射的光电子数越多。 (2)存在着遏止电压和＿＿＿＿＿ 频率:光电子的最大初动能与＿＿＿＿＿有关，而与入射光的强弱无关，当入射光的频率＿＿＿＿＿截止频率时会发生光电效应.
(3)光电效应具有＿＿＿＿＿:光电效应几乎是瞬时发生的,从光照射到产生光电流的时间不超
过10-9.
s.
二、阅读“光电效应解释中的疑难”及“爱因斯坦的光电效应方程”部分并填空 1.逸出功:使电子脱离某种金属所做功的＿＿＿＿＿.
2.光子说:光不仅在发射和吸收时能量是一份一份的,而且光本身就是由一个个不可分割的能量
子组成的,这些能量子被称为＿＿＿＿＿,频率为? 的光的能量子为＿＿＿.
3.爱因斯坦的光电效应方程:
(1)表达式: ＿＿＿＿＿ 或 ＿＿＿＿＿
(2)物理意义:金属中电子吸收一个光子获得的能量是＿＿＿,这些能量一部分用于克服金属的＿＿＿＿＿,剩下的表现为逸出后电子的初动能EK 三、阅读“康普顿效应”部分并填空
1.光的散射:光在介质中与＿＿＿＿ 相互作用,因而传播方向＿＿＿＿＿ ,这种现象叫做光的
散射.
2.康普顿效应:美物理学家康普顿在研究石墨对X射线的散射时,发现在散射的X射线中,除了与
入射波长 相同的成分外,还有波长＿＿＿＿＿?0的成分,这个现象称为康普顿效应.
3.康普顿效应的意义:康普顿效应表明光子除了具有能量之外,还具有动量,深入揭示了光的＿
＿＿＿＿的一面
四、阅读“光子的动量”部分并填空
1.光子的动量的表达式: p=＿＿＿＿＿
2.说明:在康普顿效应中,入射光子与晶体中电子碰撞时,把一部分动量转移给电子,光子的动量
＿＿＿＿＿,因此,有些光子散射后波长＿＿＿＿＿..
【合作探究一】光电效应
问题1:光电子和光子是一回事吗?
问题2:光电子动能和光电子的最大初动能有什么不同?
问题3:光电流的大小和哪些因素有关?
问题4:光的强度和饱和光电流有何联系?
例1:入射光照射到某金属表面上发生光电效应，若入射光的强度减弱，而频率保持不变，那么
( )
A. 从光照至金属表面上到发射出光电子之间的时间间隔将明显增加 B. 逸出的光电子的最大初动能将减小
C. 单位时间内从金属表面逸出的光电子数目将减小 D. 有可能不发生光电效应
变式训练:1. 如图所示，电路中所有元件完好，但光照射到光电管上，灵敏电流计中没有电流
通过，其原因可能是（ ） A.入射光太弱B.入射光波长太长 C.光照时间短 D.电源正负极接反
【合作探究二】光电效应方程及其规律
问题1:对光电效应方程EK?h??WO的理解中应注意哪几个方面?
问题2:如图,光电效应中的EKm??图象所表示的意义是什么?从EKm??中可获取哪些信息?
?
问题3:光子说是如何解释光电效应现象的?
例2:用频率为1.00?1015
HZ的紫外线照射钠的表面,释放出来的光电子是最大初动能为1.86eV,求钠发生光电效应的极限频率(普朗克常量为6.63?10
?34
J?S).
变式训练2:已知某金属表面接受波长为?和2?的单色光照射时,释放出光电子的最大初动能分别为30eV和10eV,求能使此种金属表面产生光电效应的入射光的极限波长为多少?
【达标检测】
1．在演示光电效应的实验中，原来不带电的一块锌板与灵敏验电器相连，用弧光灯照射锌板时，验电器的指针张开了一个角度，如图所示，这时 ( )
A. 锌板带正电，指针带负电 B．锌板带正电，指针带正电 C．锌板带负电，指针带负电 D．锌板带负电，指针带正电
2.关于光电效应下述说法中正确的是( )
A.光电子的最大初动能随着入射光的强度增大 而增大
B.只要入射光的强度足够强，照射时间足够长，就一定能产生光电效应 C.在光电效应中，饱和光电流的大小与入射光的频率无关
D.任何一种金属都有一个极限频率，低于这个频率的光不能发生光电效应
3．下表给出了一些金属材料的逸出功。
现用波长为400nm的单色光照射上述材料，能产生光电效应的材料最多有几种(普朗克常量
h=6．6x10—34j·s，光速c=3．0x108
m／s) ( ) A．2种 B．3种 C．4种 D．5种
4.铝的逸出功是4.2eV,现在将波长为200nm的光照射铝的表面,(已知h=6.63×10-34Js)求(1)光电子的最大初动能 (2)遏止电压
(3)求铝的截止频率
【课后小结】
篇二：光的粒子性
1） 对各种金属都存在着极限频率和极限波长，低于极限频率的任何入射光,强度再大、照
射时间再长都不会发生光电效应．
2） 光电子的最大初动能与入射光的强度无关，只随入射光频率的增大而增大．
3） 只要入射光频率高于金属的极限频率，照到金属表面时光电子的发射几乎是瞬时的，
不超过10-9 s．
4） 发生光电效应时，光电流的强度与入射光的强度成正比．
5） 光电效应方程
Ek?hv?Wh?一份光子能量 E?h??hc?pcp??c光的粒子性示例1
用不同频率的紫外线分别照射钨和锌表面而产生光电效应,可得到光电
子的最大初动能Ek随入射光频率ν变化的图线,已知钨的逸出功是3.28
eV,锌的逸出功是3.34 eV,若将两者的图线画在同一坐标系中,实线表示
钨,虚线表示锌,则正确反映这一过程的是下图中的
光的粒子性示例2：如图所示，N为钨板，M为
金属网，它们分别与电池两极相连，各电池的电
动势E和极性已在图中标出，钨的逸出功为4.5
eV，现分别用能量不同的光子照射钨板（各光子
的能量已在图上标出），那么下列图中不能到达金
属网的是
光的粒子性示例3
如图所示，两块平行金属板A、K相距d，其
中K为锌板，受紫外线照射发射出光电子（向
不同方向运动），于是电流表G有示数，若调
节R，逐渐增大板间电压，当电压表示数为U
时电流表恰无示数。打开S，切断电源，在A、
K间加垂直向外的磁场，当磁感应强度为B0
时电流表示数也为零，求电子比荷。
光的粒子性例证之二:康普顿效应
X射线通过物质散射后，有些散射波的波长变
大的现象，叫做康普顿效应。
波动说解释： 散射光的频率、波长应不变
h光子说解释 ： ?????????cos??? 1 ? m与实验事实相符 ec
h?康普顿效应 p?入射光子的动量： c
h??散射光子的动量： p?? cp?mv被碰电子的动量
22由动量守恒： ?h2???h???h2
???2??cos??mv???c??c? 2c????
由能量守恒： mec2?h??h???mc2由电子质量与速度的相对论关系： m? h?1
?cos??mec?????????
例5：频率为v
射光光子数目为n，平面镜的反射率为r，光对平面镜的入射角为θ．试求：⑴光对平面镜的压力；⑵光作用在平面镜上的切向力．
?解：单位时间单位面积上入射光能量为： n?h
nh?则入射光法向动量： pn?cos?反射光法向动量 c
rnh? ??pncos? crn??t?h?n??t?h?nh?cos??cos?F?由动量定理，压力F有 F??t??1?r?cos?ccc同理，切向力T为
n??t?h?rn??t?h? T??t?sin??sin? cc
nh? T??1?r?sin? c
小试身手题12：在康普顿散射实验中，静止的电子被能量等于一个电子静止质量对应能量的光子轰击．对于散射的光子和反冲的电子有相同大小的动量的情况，确定它们之间的夹角，并求反冲电子的速度． h?m0c2解：入射光子的动量 p?
被碰电子的动量
散射光子的动量 h?? p???mvc
2mvcos??m由动量守恒：
由能量守恒： 2m0c2?mvc?由电子质量与速度的相对论关系： m? cp?mv?c?m0cv?3c52??2cos?12?96.43
小试身手题11：光照射到物体上将产生光压，设想利用太阳的光压将物体送到太阳系以外的空间去．当然这只有当太阳对物体的光压超过了太阳对物体的引力才行．现如果用一种密度为1 g/cm3的物质作成的平板，它的刚性足够大，则它将能够被太阳光的压力送出太阳系．试估算这种平板的厚度应小于多少？取大气层外太阳的能量密度P0=1.4×103 J/m2·s，日地距离为1.5×1011 m．
光的粒子性示例4：如图所示，在真空中有一个折射率为n（n＞n0，n0为真空的折射率）、半径为R的质地均匀的小球．频率为ν的细激光束在真空中沿直线BC传播，直线BC与小球球心O的距离为l（l＜r），光束于小球表面的C点经折射进入小球（小球成为光传播的媒质），并于小球表面的D点又经折射进入真空．设激光束的频率在上述两次折射过程中保持不变．求在两次折射过程中激光束中一个光子对小球作用的平均力的大小．
光的粒子性示例5：
如图所示，一透明玻璃半球半径为R，质量为m，折射率为n，半球外介质折射率为1．一单色平行环形激光束沿竖直方向向上均匀射向半球平表面的正中央部分，激光束的圆环半径δ远小于R，玻璃半球和激光束均以z轴为对称轴．玻璃半球不吸收任何激光，玻璃球表面已经光学涂料处理，因而入射光及出射光在平面与球面的反射可不计，激光在光学涂料中的光程也可忽略．求为平衡玻璃半球的重力所需的激光功率P．
光的波粒二象性：光的波动性意指光是表明大量光子运动规律的一种概率波
光在与物质作用中表现出粒子性
一般说来，大量光子产生的效果往往显示出波动性，个别光子产生的效果往往显示出粒子
h性 ??物质波(德布罗意波)： p
例6、电子显微镜的电子波长为0.0164 nm,试估算所需电子动能的最小值 及加速电压． 解：由德布罗意波波长与动量的关系,电子的动量
h6.63?10?34
p??kg.m/s?4?10?23kg?m/s?9 ?0.0164?10
2?23则电子的动能 24?10pE??eV?5500eV k?31?192m2?9.11?10?1.6?10
可知加速电压为： 5500V
不确定关系
宏观物体与微观粒子的行为方式
宏观物体运动的位置和动量是可确定的,可由现在预知未来.
微观粒子的行为是统计的,是一种概率,具有可以量化的不确定性.
位置不确定量与速率不确定量 h?x??v?x m时间不确定量与能量不确定量
不确定关系： Dsin????h
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h ?x??vx?m ?x??p?h???t??E?hx
篇三：光的粒子性
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