《2016届高考物理知识总结：第17章《量子论初步》》.docVIP

量子论初步 基础知识 一、光电效应 1．现象：在光（包括不可见光）照射下物体发射出电子的现象叫光电效应现象；所发射的电子叫光电子；光电子定向移动所形成的电流叫光电流。． 2．光电效应规律 （1）任何一种金属都有一个极限频率，入射光必须大于这个极限频率才能产生光电效应． （2）光电子的最大初动能与入射光的强度无关，只随着入射光的频率增大而增大． （3）当入射光的频率大于极限频率时，光电流的强度与入射光的强度成正比． （4）从光照射到产生光电流的时间不超过10—9s，几乎是瞬时产生的． 说明：（1）光电效应规律“光电流的强度与入射光的强度成正比”中“光电流的强度指的是光电流的最大值（亦称饱和值），因为光电流未达到最大值之前，其值大小．不仅与入射光的强度有关，还与光电管两极间的电压有关．只有在光电流达到最大以后才和入射光的强度成正比． （2）这里所说“入射光的强度”，指的是单位时间内入射到金属表面单位面积上的光子的总能量，在入射光频率不变的憎况下，光强正比于单位时间内照射到金属表面上单位面积的光子数．但若换用不同频率的光照射，即使光强相同，单位时间内照射到金属表面单位面积的光子数也不相同，因而从金属表面逸出的光电子数也不相同，形成的光电流也不同． 【例1】某种单色光照射某金属时不能产生光电效应，则下述措施中可能使金属产生光电效应的是 A．延长光照时间散 B．增大光的强度 C．换用波长较短的光照射 D．换用频度较低的光照射 【解析】由发生光电效应的四个条件可知能不能产生光电效应与入射光的频率和金属板的材料有关，当金属一定时，要发生光电效应，就只有增大入射光的频率，也就是入射光的波长变短，所以C选项正确． 说明：（1）光电效应现象是金属中的自由电子吸收了光子的能量后，其动能足以克服金属离子的引力而逃逸出金属表面，成为光电子．不要将光子和光电子看成同一粒子． （2）对一定的金属来说，逸出功是一定的．照射光的频率越大，光子的能量越大，从金属中逸出的光电子的初动能就越大．如果入射粒子的频率较低，它的能量小于金属的逸出功，就不能产生光电效应，这就是存在极限频率的原因． 【例2】．用某种频率的紫外线分别照射铯、锌、铂三种金属，从铯中发射出的光电子的最大初动能是2．9eV，从锌中发射出的光电子的最大初动能是1．4eV，铂没有光电子射出，则对这三种金属逸出功大小的判断，下列结论正确的是（ ） A．铯的逸出功最大，铂的逸出功最小 B．锌的逸出功最大，铂的逸出功最小 C．铂的逸出功最大，铯的逸出功最小 D．铂的逸出功最大，锌的逸出功最小 解析：根据爱因斯坦光电效应方程：?mvm2＝hγ一W．当照射光的频率一定时，光子的能量hγ就是一个定值，在光电效应中的所产生的光电子的最大初动能等于光子的能量减去金属的逸出功．最大初动能越大，说明这种金属的电子逸出功越小，若没有光电子射出，说明光子的能量小于电子的逸出功．因此说铂的逸出功最大，而铯的逸出功最小． 答案：c 三．.康普顿效应 光子在介质中和物质微粒相互作用，可能使得光的传播方向转向任何方向（不是反射），这种现象叫做光的散射。 在研究电子对X射线的散射时发现：有些散射波的波长比入射波的波长略大。康普顿认为这是因为光子不仅有能量，也具有动量。实验结果证明这个设想是正确的。因此康普顿效应也证明了光具有粒子性。 四、光的波粒二象性 干涉、衍射和偏振表明光是一种波；光电效应和康普顿效应表明光是一种粒子；因此现代物理学认为：光具有波粒二象性。 大量光子的传播规律体现为波动性；频率低、波长长的光，其波动性越显著． 3、个别光子的行为体现为粒子性；频率越高、波长越短的光，其粒子性越显著． 4．光在传播过程中往往表现出波动性；在与物质发生作用时往往表现为粒子性；光既具有波动性，又具有粒子性，为说明光的一切行为，只能说光具有波粒二象性． 说明：光的波粒二象性可作如下解释： （1）既不可把光当成宏观观念中的波，也不可把光当成微观观念中的粒子． （2）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性；频率超低的光波动性越明显，频率越高的光粒子性越明显． （3）光在传播过程中往往显示波动性，在与物质作用时往往显示粒子性． （4）由E=hγ，p =h/λ看出，光的波动性和粒子性并不矛盾：表示粒子性的粒子能量和动量的计算式中都含有表示波的特征的物理量——频率γ和波长λ。 （5）由以上两式和波速公式c=λγ还可以得出：E = p c （6）对干涉现象理解： ①对亮条纹的解释：波动说：同频率的两列波到达亮纹处振动情况相同；粒子说：光子到达的几率大的地方。 ②对暗条纹的解释：波动说：同频