《高中物理 第2章 波和粒子學案 滬科版選修35》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《高中物理 第2章 波和粒子學案 滬科版選修35（6頁珍藏版）》請在裝配圖網上搜索。
1、第2章 波和粒子一、光子能量的計算1一個光子的能量Eh，其中h是普朗克常量，是光的頻率2一束光的能量Enh，n為光子數目3頻率與波長的關系：.例1激光器是一個特殊的光源，它發(fā)出的光便是激光，紅寶石激光器發(fā)射的激光是不連續(xù)的一道一道的閃光，每道閃光稱為一個光脈沖，現(xiàn)有一紅寶石激光器，發(fā)射功率為1.01010 W，所發(fā)射的每個光脈沖持續(xù)的時間t為1.01011 s，波長為793.4 nm.問每列光脈沖的長度l是多少？其中含有的光子數n是多少？解析以t、l和c分別表示光脈沖的持續(xù)時間、長度和光在真空中的傳播速度，由題意可知lct以P和E表示紅寶石激光器發(fā)射的功率和光脈沖的能量，則有：EPt以和表示紅
2、寶石激光的波長和頻率，則有，因此就得到每個紅寶石激光光子的能量h由式得到該列光脈沖含有的光子數n將數據代入式，就得到該列光脈沖的長度，含有的光子數分別為l3.0103 m3.0 mm，n4.01017個答案3.0 mm4.01017個二、光電效應規(guī)律及光電效應方程1產生條件：入射光頻率大于被照射金屬的極限頻率2入射光頻率決定每個光子的能量Eh決定光電子逸出后的最大動能3入射光強度決定每秒鐘逸出的光電子數決定光電流的大小4愛因斯坦光電效應方程EkmhW.W表示金屬的逸出功，又0表示金屬的極限頻率，則Wh0.例2關于光電效應，下列說法正確的是()A極限頻率越大的金屬材料逸出功越大B只要光照射的時間
3、足夠長，任何金屬都能產生光電效應C從金屬表面出來的光電子的最大動能越大，這種金屬的逸出功越小D入射光的光強一定時，頻率越高，單位時間內逸出的光電子數就越多解析由愛因斯坦光電效應方程可知EkmhW，所以極限頻率越大，逸出功越大，A正確低于極限頻率的光，無論強度多大，照射時間多長，都不可能產生光電效應，B錯誤光電子的最大動能還與入射光光子的頻率有關，C錯誤光強Inh，光強一定時，當頻率變大時，光子數反而變少，光電子數變少，D錯誤答案A例3用波長為2.0107 m的紫外線照射鎢的表面，釋放出來的光電子中的最大動能是4.71019 J由此可知，鎢的極限頻率是(普朗克常量h6.631034 Js，光速c
4、3.0108 m/s，結果取兩位有效數字)()A5.51014 Hz B7.91014 HzC9.81014 Hz D1.21015 Hz解析由愛因斯坦光電效應方程得hEkmW，而金屬的逸出功Wh0，由以上兩式得，鎢的極限頻率為：07.91014 Hz，B項正確答案B三、圖像在光電效應規(guī)律中的應用1Ekm圖像根據愛因斯坦光電效應方程EkmhW，光電子的最大初動能Ekm是入射光頻率的一次函數，圖像如圖1所示圖1其橫軸截距為金屬的極限頻率0，縱軸截距是金屬的逸出功的負值；斜率為普朗克常量h.2IU圖像光電流強度I隨光電管兩極間電壓U的變化圖像圖2中Im為飽和光電流，U0為遏止電壓利用meveU0可
5、得光電子的最大動能圖2例4用不同頻率的紫外線分別照射鎢和鋅的表面而產生光電效應，可得到光電子的最大動能Ekm隨入射光頻率變化的Ekm圖像已知鎢的逸出功是3.28 eV，鋅的逸出功是3.34 eV，若將二者的圖線畫在同一個坐標圖中，以實線表示鎢，虛線表示鋅，如圖所示，則正確反映這一過程的圖像是()解析根據EkmhW知，圖像斜率代表普朗克常量h，所以兩條線應平行；橫軸截距代表了極限頻率0，0，因此鋅的0大些答案A例5在光電效應實驗中，飛飛同學用同一光電管在不同實驗條件下得到了三條光電流與電壓之間的關系曲線(甲光、乙光、丙光)，如圖3所示則可判斷出()圖3A甲光的頻率大于乙光的頻率B乙光的波長大于丙
6、光的波長C乙光對應的極限頻率大于丙光的極限頻率D甲光對應的光電子最大動能大于丙光的光電子最大動能解析由題圖可知，甲、乙兩光對應的反向截止電壓均為U02，由愛因斯坦光電效應方程EkmhW及eU020Ekm可知甲、乙兩光頻率相同，且均小于丙光頻率，選項A、C均錯；甲光頻率小，則甲光對應的光電子最大動能小于丙光的光電子最大動能，選項D錯誤；乙光頻率小于丙光頻率，故乙光的波長大于丙光的波長，選項B正確答案B1下列有關光的說法中正確的是()A光電效應表明在一定條件下，光子可以轉化為電子B大量光子易表現(xiàn)出波動性，少量光子易表現(xiàn)出粒子性C光有時是波，有時是粒子D康普頓效應表明光子和電子、質子等實物粒子一樣也
7、具有能量和動量答案BD2能引起人的眼睛視覺效應的最小能量為1018 J，已知可見光的平均波長約為0.6 m，普朗克常量h6.631034 Js，則進入人眼的能量子數至少為()A1個 B3個 C30個 D300個答案B解析可見光的平均頻率，能量子的平均能量為Eh，引起視覺效應時EnnE，聯(lián)立可得n3，B正確3根據不確定關系xpx，判斷下列說法正確的是()A采取辦法提高測量x精度時，px的精度下降B采取辦法提高測量x精度時，px的精度上升Cx與px測量精度與測量儀器及測量方法是否完備有關Dx與px測量精度與測量儀器及測量方法是否完備無關答案AD解析不確定關系表明無論采用什么方法試圖確定坐標和相應動
8、量中的一個，必然引起另一個較大的不確定性，這樣的結果與測量儀器及測量方法是否完備無關，無論怎樣改善測量儀器和測量方法，都不可能逾越不確定關系所給出的限度故A、D正確圖44.利用光電管研究光電效應實驗如圖4所示，用極限頻率為0的可見光照射陰極K，電流表中有電流通過，則()A用紫外線照射，電流表中不一定有電流通過B用紫外線照射，電流表中一定有電流通過C用頻率為0的可見光照射K，當滑動變阻器的滑動觸頭移到C端，電流表中一定無電流通過D用頻率為0的可見光照射K，當滑動變阻器的滑動觸頭向B端滑動時，電流表示數可能不變答案BD解析紫外線的頻率大于可見光的頻率，故一定能產生光電效應故A錯，B對；盡管P滑到C
9、端但仍有少量電子能從金屬板逸出到達陽極A，即有微弱電流，故C錯當光電流強度達到飽和時，既使增加正向電壓光電流也不再增大，D對5已知金屬鈉產生光電效應的極限頻率是6.001014 Hz(1)求金屬鈉的電子逸出功；(2)如果用某種單色光照射金屬鈉，發(fā)射的光電子的最大初動能是1.14 eV，求這種單色光的波長答案(1)2.49 eV(2)3.42107 m解析(1)Wh06.6310346.001014 J3.981019 J2.49 eV.(2)由愛因斯坦光電效應方程hWEkm，得hWEkm(2.491.14) eV3.63 eV，所以 m3.42107 m.6EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F375
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