1、章末总结一、量子论、光子说、光子能量的计算1量子论德国物理学家普朗克提出：电磁波的发射和吸收是不连续的，是一份一份的，每一份电磁波的能量 h.2光子说爱因斯坦提出：空间传播的光也是不连续的，也是一份一份的，每一份称为一个光子，光子具有的能量与光的频率成正比，即 h，其中 h 为普朗克常量，h6.6310 34 Js.3光的频率与波长的关系： .c例 1 ( 多选)下列对光子的认识，正确的是( )A光子说中的光子就是牛顿在微粒说中所说的微粒B光子说中的光子就是光电效应的光电子C在空间传播的光是不连续的，而是一份一份的，每一份叫做一个光量子，简称光子D光子的能量跟光的频率成正比答案 CD解析 根据
2、光子说，在空间传播的光是不连续的，而是一份一份的，每一份叫做一个光量子，简称光子而牛顿的“微粒说”中的微粒指宏观世界的微小颗粒光电效应中，金属内的电子吸收光子后克服原子核的库仑引力等束缚，逸出金属表面，成为光电子，故A、B 选项错误，C 选项正确；由 h 知，光子能量 与其频率 成正比，故 D 选项正确例 2 激光器是一个特殊 的 光 源 ， 它 发 出 的 光 便 是 激 光 ， 红 宝 石 激 光 器 发 射 的 激 光 是 不 连续 的 一 道 一 道 的 闪 光 ， 每 道闪光称为一个光脉冲，现有一红宝石激光器，发射功率为1.01010W，所发射的每个光脉冲持续的时间 t 为 1.01
3、011 s，波长为 793.4nm.问每列光脉冲的长度 l 是多少？其中含有的光子数 N 是多少？答案 3mm 4.010 17个解析 以 t、l 和 c 分别表示光脉冲的持续时间、长度和光在真空中的传播速度，由题意可知 lc t以 P 和 E 表示红宝石激光器发射的功率和一列光脉冲的能量，则有：EP t以 和 表示红宝石激光器激光的波长和频率，则有 ，c因此得到每个光子的能量 h hc由式得到该列光脉冲含有的光子数N Eh Pthc将数据代入式，就得到该列光脉冲的长度和含有的光子数分别为l310 3 m3mm，N4.0 1017个二、光电效应的规律和光电效应方程1光电效应的实验规律(1)任何
4、一种金属都有一个极限频率，入射光的频率必须大于等于这个极限频率，才能发生光电效应低于极限频率时，无论光照强度多强，都不会发生光电效应(2)发生光电效应时，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)入射光照射到金属上时，光电子的发射几乎是瞬时的，一般不超过 109 s.(4)当入射光的频率高于极限频率时，单位时间内从金属表面逸出的光电子数目与入射光的强度成正比2爱因斯坦光电效应方程 EkhW 0W0表示金属的逸出功， c表示金属的极限频率，则 W0h c.例 3 ( 多选)现用某一光电管进行光电效应实验，当用某一频率的光照射时，有光电流产生下列说法正确的是( )A保持
5、入射光的频率不变，入射光的光强变大，饱和光电流变大B入射光的频率变高，饱和光电流变大C入射光的频率变高，光电子的最大初动能变大D保持入射光的光强不变，不断减小入射光的频率，始终有光电流产生答案 AC解析 在发生光电效应时，饱和光电流大小由光照强度来决定，与频率无关，光照强度越大饱和光电流越大，因此 A 正确，B 错误；根据 EkhW 0可知，对于同一光电管，逸出功 W0不变，当频率变高时，最大初动能 Ek变大，因此 C 正确；由光电效应规律可知，当频率低于极限频率时无论光照强度多大，都不会有光电流产生，因此 D 错误例 4 用不同频率的光分别照射钨和锌，产生光电效应，根据实验可画出光电子的最大
6、初动能 Ek随入射光频率 变化的 Ek 图线已知钨的逸出功是 2.84eV，锌的逸出功为3.34eV，若将二者的图线画在同一个 Ek 坐标系中，则正确的图是 ( )答案 A解析 根据光电效应方程 EkhW 0可知，E k 图象的斜率为普朗克常量 h，因此图中两线应平行，故 C、D 错误；图线与横轴的交点表示恰能发生光电效应(光电子动能为零)时的入射光频率即极限频率，由光电效应方程可知，逸出功越大的金属对应的极限频率越高，所以能使金属锌发生光电效应的极限频率较高，所以 A 正确，B 错误三、波粒二象性的理解1光的波粒二象性(1)光的干涉、衍射、偏振现象说明光具有波动性，光电效应现象、康普顿效应则
7、证明光具有粒子性，因此，光具有波粒二象性，对于光子这样的微观粒子只有从波粒二象性出发，才能统一说明光的各种行为(2)大量光子产生的效果显示出光的波动性，少数光子产生的效果显示出粒子性，且随着光的频率的增大，波动性越来越不显著，而粒子性却越来越显著2运动着的实物粒子(如：电子、质子等 )都有一种波与之对应 (物质波的波长 ，频率hp )h3物质波与光波一样都属于概率波概率波的实质：是指粒子在空间分布的概率是受波动规律支配的例 5 ( 多选)波粒二象性是微观世界的基本特征，以下说法正确的有( )A光电效应现象揭示了光的粒子性B热中子束射到晶体上产生衍射图样说明中子具有波动性C黑体辐射的实验规律可用
8、光的波动性解释D动能相等的质子和电子，它们的德布罗意波长也相等答案 AB解析 光电效应说明光的粒子性，所以 A 正确；热中子束在晶体上产生衍射图样，即运动的实物粒子具有波的特性，即说明中子具有波动性，所以 B 正确；黑体辐射的实验规律说明电磁辐射具有量子化，即黑体辐射是不连续的、一份一份的，所以黑体辐射可用光的粒子性解释，所以 C 错误；根据德布罗意波长公式 ，p 22mE k，又质子的质量大于电子hp的质量，所以动能相等的质子和电子，质子的德布罗意波长较短，所以 D 错误.1(光子能量的计算)能引起人的眼睛视觉效应的最小能量为 1018 J，已知可见光的平均波长约为 0.6m，普朗克常量 h
9、6.6310 34 Js，则进入人眼的能量子数至少为( )A1 个 B3 个 C30 个 D300 个答案 B解析 可见光的平均频率 ，能量子的平均能量为 h，引起视觉效应时 EN，联c立可得 N3，B 正确2(波粒二象性的理解)( 多选 )关于光的波粒二象性，下列说法正确的是( )A光的频率越高，光子的能量越大，粒子性越显著B光的波长越长，光的能量越小，波动性越显著C频率高的光子不具有波动性，波长较长的光子不具有粒子性D个别光子产生的效果往往显示粒子性，大量光子产生的效果往往显示波动性答案 ABD解析 光具有波粒二象性，但在不同情况下表现不同，频率越高，波长越短，粒子性越明显，反之波动性越明
10、显，个别光子易显示粒子性，大量光子易显示波动性，故选项A、B、D 正确3(波粒二象性的理解)近年来，数码相机几近家喻户晓，用来衡量数码相机性能的一个非常重要的指标就是像素，1 像素可理解为光子打在光屏上的一个亮点，现知 2000 万像素的数码相机拍出的照片比 200 万像素的数码相机拍出的等大的照片清晰得多，其原因可以理解为( )A光是一种粒子，它和物质的作用是一份一份的B光的波动性是大量光子之间的相互作用引起的C大量光子表现出光具有粒子性D光具有波粒二象性，大量光子表现出光的波动性答案 D4(光电效应规律及应用)(2018江苏单科12C(2)光电效应实验中，用波长为 0的单色光A 照射某金属板时，刚好有光电子从金属表面逸出当波长为 的单色光 B 照射该金属板02时，光电子的最大初动能为_，A、B 两种光子的动量之比为_(已知普朗克常量为 h、光速为 c)答案 12hc0解析 该金属的逸出功 Wh 0h ，波长为 的单色光的频率 ，根据光电效应方程c0 02 2c0得，光电子的最大初动能 EkhWh h ，根据 p ，得 A、B 两光子的动量2c0 c0 hc0 h之比： .pApB 020 12
