光电效应典型习题.ppt课件

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1、光电效应光电效应习题课习题课精华版精华版一一.光电效应现象光电效应现象二二.光电效应规律光电效应规律三三.光子说光子说四四.爱因斯坦光电效应方程爱因斯坦光电效应方程五五、光的波粒二象性、光的波粒二象性例题例题例例1、例例2、例例3、例例4、例例5、例例6例例7、例例8、例例9、例例10、例例11、高考题选高考题选95年年96年上海年上海97年上海年上海792年年98年全国年全国803年江苏年江苏204年广东年广东600年天津年天津00年广东年广东604年天津年天津04年广西年广西604年北京年北京1804年浙江年浙江192005年天津卷年天津卷17光电效应光电效应 一一.光电效应现象光电效应现

2、象二二.光电效应规律光电效应规律1.每种金属都有发生光电效应的极限频率每种金属都有发生光电效应的极限频率2.光电效应的产生几乎是瞬时的光电效应的产生几乎是瞬时的3.光电子的最大初动能光电子的最大初动能Ekm和入射光强度无关和入射光强度无关,只随入射光频率只随入射光频率的增大而增大的增大而增大4.4.单位时间打出的光电子与入射光强度成正比单位时间打出的光电子与入射光强度成正比三三.光子说：在空间传播的光不是连续的，而是一份一光子说：在空间传播的光不是连续的，而是一份一份的份的,每一份叫每一份叫光子光子,光子的能量跟频率成正比光子的能量跟频率成正比E=hh=6.631034J.s普朗克恒量普朗克恒

3、量返回返回四四.爱因斯坦光电效应方程爱因斯坦光电效应方程爱因斯坦光电效应方程的爱因斯坦光电效应方程的图象图象Ek0-W0爱因斯坦光电效应方程是能量守恒定律在爱因斯坦光电效应方程是能量守恒定律在 光电效应现象中的表现形式光电效应现象中的表现形式逸出功和极限频率的关系逸出功和极限频率的关系极限波长和极限频率的关系极限波长和极限频率的关系由由v=f得得返回返回五五、光光的的波波粒粒二二象象性性光的干涉和衍射表明光确实是一种波，光电光的干涉和衍射表明光确实是一种波，光电效应和康普顿效应无可辩驳地证明了光是效应和康普顿效应无可辩驳地证明了光是一种粒子，因此说：光是一种波，同时光一种粒子，因此说：光是一种

4、波，同时光也是一种粒子，光具有波粒二象性也是一种粒子，光具有波粒二象性单个光子表现为粒子性单个光子表现为粒子性大量光子的运动表现为波动性大量光子的运动表现为波动性波长较长、频率较低的光，波动性较显著波长较长、频率较低的光，波动性较显著波长较短、频率较高的光，粒子性较显著波长较短、频率较高的光，粒子性较显著光是一种概率波光是一种概率波一切微观粒子都有波粒二象性一切微观粒子都有波粒二象性返回返回例例在在研研究究光光电电效效应应的的实实验验中中，根根据据测测得得的的数数据据绘绘出出光光电电子子最最大大初初动动能能Ek跟跟照照射射光光频频率率的的关关系系图图象象如如图图所所示示.图图线线的的斜斜率率t

5、g，横横轴轴上上的的截截距距表表示示该该金金属属发发生生光光电电效效应应的的，纵纵轴轴上上的的截截距距的的绝绝对对值值表表示示该该金金属属的的的的大大小小.若若换换用用其其他他金金属属做做同同样样的的实实验验，测测绘绘得得到到的的图图线线与与此此图图的的图图线线相相比比较较相同，相同，不同不同.h极限频率极限频率逸出功逸出功斜率斜率纵横截距纵横截距返回返回Ek0光电效应的规律是：光电效应的规律是：(1)任任何何一一种种金金属属都都有有一一个个_频频率率,入入射射光光的的频频率必须率必须_这个频率这个频率,才能产生光电效应才能产生光电效应;(2)光光电电子子的的最最大大初初动动能能与与无无关关,

6、只只随着随着的增大而增大的增大而增大;(1)(3)入入射射光光照照射射到到金金属属上上时时,光光电电子子的的发发射射几几乎乎是是_,一般不超过一般不超过_;(4)产产生生光光电电效效应应时时,光光电电流流的的强强度度与与成成正比正比.极限极限大于大于入射光的强度入射光的强度入射光频率入射光频率瞬时的瞬时的10-9秒秒入射光的强度入射光的强度例例1返回返回4、在演示光电效应的实验中，原来不带电的、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，验电器的指针就张开一个角度，这时板时，验电器的指针就张开一个角度，这时()A锌板带正

7、电，指针带负电锌板带正电，指针带负电B锌板带正电，指针带正电锌板带正电，指针带正电C锌板带负电，指针带正电锌板带负电，指针带正电D锌板带负电，指针带负电锌板带负电，指针带负电B95年全国高考年全国高考返回返回96年上海高考年上海高考当某种单色光照射到金属表面时，当某种单色光照射到金属表面时，金属表面有光电子逸出如果光的强度减弱，频率不金属表面有光电子逸出如果光的强度减弱，频率不变，则：变，则：()A光的强度减弱到某一最低数值时，就没有光电子光的强度减弱到某一最低数值时，就没有光电子逸出逸出B单位时间内逸出的光电子数减少单位时间内逸出的光电子数减少C逸出光电子的最大初动能减小逸出光电子的最大初动

8、能减小D单位时间内逸出的光电子数和光电子的最大初动单位时间内逸出的光电子数和光电子的最大初动能都要减小能都要减小B6、红、橙、黄、绿四种单色光中，光子能量最小的、红、橙、黄、绿四种单色光中，光子能量最小的是：（是：（96年全国高考题年全国高考题）()A红光红光B橙光橙光C黄光黄光D绿光绿光A返回返回97年上海高考年上海高考7、关于光的本性，早期有牛顿、关于光的本性，早期有牛顿的微粒说和惠更斯的的微粒说和惠更斯的，后来又有麦克斯韦，后来又有麦克斯韦的电磁说本世纪初，为解释的电磁说本世纪初，为解释现象，爱现象，爱因斯坦提出了光子说因斯坦提出了光子说波动说波动说光电效应光电效应97年上海高考年上海高

9、考如图所示，一静电计与锌板相连，在如图所示，一静电计与锌板相连，在A处处用一紫外灯照射锌板，关灯后，指针保持一定偏角用一紫外灯照射锌板，关灯后，指针保持一定偏角（1）现用一带负电的金属小球与锌板接触，则静电计）现用一带负电的金属小球与锌板接触，则静电计指针偏角将指针偏角将_（填增大、减小或不变）；（填增大、减小或不变）；（2）使静电计指针回到零，再用相同强度的钠灯发出）使静电计指针回到零，再用相同强度的钠灯发出的黄光照射锌板，静电计指针无偏转那么，若改用的黄光照射锌板，静电计指针无偏转那么，若改用强度更大的红外线灯照射锌板，可观察到静电计指针强度更大的红外线灯照射锌板，可观察到静电计指针_（填

10、有或无）偏转（填有或无）偏转减小减小无无返回返回8.已知铯的极限频率为已知铯的极限频率为4.5451014赫，钠的赫，钠的极限频率为极限频率为6.0001014赫，银的为赫，银的为1.153/1015赫，赫，铂的为铂的为1.5291015赫。当用波长为赫。当用波长为0.375微米的微米的光照射它们时，可发生光电效应的是光照射它们时，可发生光电效应的是_。f=c/=3108/0.375106=81014Hz铯铯、钠、钠92年全国高考题年全国高考题返回返回98年全国高考题年全国高考题8、一细束平行光经玻璃三棱镜折射后分解、一细束平行光经玻璃三棱镜折射后分解为互相分离的三束光，分别照射到相同的金为互

11、相分离的三束光，分别照射到相同的金属板属板a，b，c上，如图所示已知金属板上，如图所示已知金属板b有有光电子放出，则可知光电子放出，则可知()A板板a一定不放出光电子一定不放出光电子B板板a一定放出光电子一定放出光电子C板板c一定不放出光电子一定不放出光电子D板板c一定放出光电子一定放出光电子Dacb返回返回2用用某某种种单单色色光光照照射射某某种种金金属属表表面面，发发生生光光电电效效应，现将该单色光的光强减弱，则（应，现将该单色光的光强减弱，则（）A光电子的最大初动能不变光电子的最大初动能不变B光电子的最大初动能减少光电子的最大初动能减少C单位时间内产生的光电子数减少单位时间内产生的光电子

12、数减少D可能不发生光电效应可能不发生光电效应AC03年江苏高考年江苏高考2返回返回某种金属在单色光照射下发射出光电子，这光电子的最大初动能()A随照射光强度的增大而增大B随照射光频率的增大而增大C随照射光波长的增大而增大D与照射光的照射时间无关答案：BD2004年广东高考年广东高考6分分别别用用波波长长为为和和的的单单色色光光照照射射同同一一金金属属板板,发发出出的的光光电电子子的的最最大大初初动动能能之之比比为为1:2,以以h表表示示普普朗朗克克常常量量,c表表示示真真空空中中的的光光速速,则则此此金属板的逸出功为金属板的逸出功为（）ABCDB返回返回已知金属铯的逸出功为已知金属铯的逸出功为

13、1.9eV，在光电效应实，在光电效应实验中，要使铯表面发出的光电子的最大动能为验中，要使铯表面发出的光电子的最大动能为1.0eV，入射光的波长应为，入射光的波长应为m。解：解：根据爱因斯坦光电效应方程根据爱因斯坦光电效应方程E=h-W4.310-7m2000年天津、江西高考试题年天津、江西高考试题返回返回20人人眼眼对对绿绿光光最最为为敏敏感感。正正常常人人的的眼眼睛睛接接收收到到波波长长为为530nm的的绿绿光光时时，只只要要每每秒秒有有6个个绿绿光光的的光光子子射射入入瞳瞳孔孔，眼眼睛睛就就能能察察觉觉。普普朗朗克克常常量量为为6.6310-34JS，光光速速为为3108m/s，则则人人眼

14、眼能能察察觉觉到到绿绿光光时时所所接接收收到到的最小功率是的最小功率是（）A2.31018WB3.81019WC71048WD1.21048W2004年天津年天津20 A返回返回2004年广西高考年广西高考6、氦氦氖激光器发出波长为氖激光器发出波长为633nm的激光，当激光器的激光，当激光器的输出功率为的输出功率为1mW时，每秒发出的光子数为时，每秒发出的光子数为（）A2.21015B3.21015C2.21014D3.21014解：每个光子的能量为解：每个光子的能量为E1=hc/=6.6310-34310863310-9=3.1410-19J由题意由题意nE1=Ptn=Pt/E1=10-3/

15、3.1410-19=3.21015B04年上海年上海9、在光电效应实验中在光电效应实验中,如果实验仪器及线路完好如果实验仪器及线路完好,当光照射到光电管上时当光照射到光电管上时,灵敏电流计中没有电流通过灵敏电流计中没有电流通过,可可能的原因是：能的原因是：。入射光波长太大（或反向电压太大）入射光波长太大（或反向电压太大）返回返回已知一束可见光已知一束可见光a是由是由m、n、p三种三种单色光组成的。检测发现三种单色光中，单色光组成的。检测发现三种单色光中，n、p两种色两种色光的频率都大于光的频率都大于m色光；色光；n色光能使某金属发生光电效色光能使某金属发生光电效应，而应，而p色光不能使该金属发

16、生光电效应。那么，光束色光不能使该金属发生光电效应。那么，光束a通过三棱镜的情况是通过三棱镜的情况是（）2004年北京年北京18 AanmpampnapmnamnpA.B.C.D.返回返回19下表给出了一些金属材料的逸出功。下表给出了一些金属材料的逸出功。现现用用波波长长为为400nm的的单单色色光光照照射射上上述述材材料料，能能产产生生光光电效应的材料最多有几种？（电效应的材料最多有几种？（）(普普朗朗克克常常量量h=6.610-34Js，光光速速c=3.00108m/s)A2种种B3种种C4种种D5种种2004年浙江年浙江19材料材料铯铯钙钙镁镁铍铍钛钛逸出功逸出功(10-19J)3.04

17、.35.96.26.6解：照射光的能量为解：照射光的能量为hc/=4.9510-19J当照射光的能量大于逸出功即当照射光的能量大于逸出功即能产生光电效应。能产生光电效应。A返回返回光电效应方程的应用例2紫光的波长为4 000 A，金属钠的逸出功为3.51019 J，求：(1)每个紫光光子的能量为多大？(2)若用该紫光照射金属钠时，产生的光电子的最大初动能是多大？(1 A1010 m)答案(1)5.01019 J(2)1.51019 J1如图2是某金属在光的照射下产生的光电子的最大初动能Ek与入射光频率的关系图象由图象可知()图图2答案：答案：ABC3研究光电效应规律的实验装置如图3所示，用频率

18、为的光照射光电管阴极K时，有光电子产生由于光电管K、A间加的是反向电压，光电子从阴极K发射后将向阳极A做减速运动光电流i由图中电流计G测出，反向电压U由电压表V测出当电流计的示数恰好为零时，电压表的示数称为反向截止电压U0，在下列表示光电效应实验规律的图象中，错误的是()图图3解析：由光电效应规律可知，光电流的强度与光强成正比，光照射到金属上时，光电子的发射是瞬时的，不需要时间积累，故A、D图象正确；从金属中打出的光电子，在反向电压作用下做减速运动，随着反向电压的增大，到达阳极的光电子数减少，故C图象正确；由光电效应方程可知：hh0Ek，而eU0Ek，所以有hh0eU0，由此可知，B图象错误答

19、案：B17某光电管的阴极是用金属钾制成的，它的逸出功某光电管的阴极是用金属钾制成的，它的逸出功为为2.21eV，用波长为，用波长为2.510-7m的紫外线照射阴极，已知的紫外线照射阴极，已知真空中光速为真空中光速为3.0108m/s，元电荷为，元电荷为1.610-19C，普朗克，普朗克常量为常量为6.6310-34J s，求得钾的极限频率和该光电管发，求得钾的极限频率和该光电管发射的光电子的最大动能应分别是（射的光电子的最大动能应分别是（）A5.31014HZ，2.2JB5.31014HZ，4.410-19JC3.31033HZ，2.2JD3.31033HZ，4.410-19J2005年天津卷

20、年天津卷17.B解：解：W=2.211.610-19=3.5410-19J=h00=W/h=3.5410-19/6.6310-34=5.31014HZhc/=6.6310-343.0108/2.510-7=7.9610-19JEKm=hc/W=7.9610-19-3.5410-19=4.4210-19J返回返回例例3、从太阳到达地球的光流强度，在垂直于光的、从太阳到达地球的光流强度，在垂直于光的传播方向上是传播方向上是1.4103W/m2，如果把太阳光看成是平，如果把太阳光看成是平均频率为均频率为51014Hz的单色光，在垂直于太阳光的地的单色光，在垂直于太阳光的地球表面的球表面的1cm2的面

21、积上，每秒接收到的光子数有多的面积上，每秒接收到的光子数有多少个？少个？解解：每秒钟太阳光照到地球上：每秒钟太阳光照到地球上1cm2的能量为的能量为E=1.4103110-4=0.14J每个光子的能量为每个光子的能量为E1=h=6.6310-3451014=3.310-19Jn=E/E1=0.14/3.310-19=4.21017个个返回返回例例4、有一小灯泡的规格为有一小灯泡的规格为“6V、0.3A”，正常工作时大约有正常工作时大约有6%的电能转变为可见光，的电能转变为可见光，试估算每一秒钟释放出来的可见光的光子数。试估算每一秒钟释放出来的可见光的光子数。解：解：一秒钟消耗电能一秒钟消耗电能

22、W=Pt=UIt=1.8J一秒钟转变成的可见光能一秒钟转变成的可见光能E=0.061.8=0.108J每个光子的能量为每个光子的能量为E1=h E=nh 可见光的频率粗略取可见光的频率粗略取=51014Hzn=Eh=0.108(6.63103451014)=31017返回返回例例5在在绿绿色色植植物物光光合合作作用用下下，每每放放出出1mol的的O2，植植物物储储存存451.5kJ能能量量，绿绿色色植植物物能能量量转转化化效效率率（即即植植物物储储存存的的能能量量与与植植物物吸吸收收光光的的能能量量之之比比）约约50%，则绿色植物每放出则绿色植物每放出1mol的的O2要吸收要吸收个波长为个波长

23、为的光子，的光子，（普朗克常量（普朗克常量），），阿伏加德罗常量阿伏加德罗常量解：解：每放出每放出1mol的的O2储存能量为储存能量为451.5103/N(J)每放出每放出1mol的的O2要吸收能量为要吸收能量为E=2451.5103/N(J）=1.510-18J一个光子的能量为一个光子的能量为E1=hc/=310-19Jn=E/E1=5(个）个）5返回返回例例6、某某金金属属用用频频率率为为v2的的光光照照射射时时产产生生的的光光电电子子的的最最大大初初动动能能是是用用频频率率为为v1的的光光照照射射产产生生的的光光电电子子的的 最最 大大 初初 动动 能能 的的 2倍倍，则则 这这 种种

24、金金 属属 的的 逸逸 出出 功功 W 解：解：返回返回例例7、已已知知某某金金属属表表面面接接受受波波长长为为和和2的的单单色色光光照照射射时时,释释放放出出的的光光电电子子的的最最大大初初动动能能分分别别为为30eV和和10eV,则则能能使使此此金金属属表表面面产产生生光光电电效效应应的的入入射射光光的的极极限波长是限波长是.解：由光电效应方程解：由光电效应方程EK1=hc/-W=30eV（1）EK2=hc/2-W=10eV（2）由极限波长的定义由极限波长的定义0=hc/0-W（3）解得解得W=10eVhc/=40eV0=44返回返回例例8、用用光光子子能能量量为为4.5eV的的光光照照射

25、射某某金金属属,从从该该金金属属表表面面逸逸出出的的电电子子最最大大初初动动能能为为2.0eV.这这种种金金属属的的电电子子逸逸出出功功为为_,能能使使这这种种金金属属产产生生光光电电效效应应的的光光的的极极限限频频率率为为_.如如果果以以光光子子能能量量8.0eV的的光光照照射射该该金金属属,则则逸逸出出的的电电子子的的最最大大初初动动能是能是_.解：解：W=h-EK=4.5-2.0=2.5eV0=W/h=2.51.610-19/6.6310-34=61014HzEK1=h1-W=8-2.5=5.5eV2.5eV61014Hz5.5eV返回返回例例9、已知每秒钟从太阳已知每秒钟从太阳射到地球

26、上垂直于太阳光的每平射到地球上垂直于太阳光的每平方米截面上的辐射能为方米截面上的辐射能为1.4103J，其中可见光约占，其中可见光约占45%。设可见光的波长均为。设可见光的波长均为0.55m，太阳向各个方向的辐射，太阳向各个方向的辐射是均匀的，太阳与地球间距离为是均匀的，太阳与地球间距离为1.51011m，则太阳每，则太阳每秒秒辐射出的可见光的光子数大约为辐射出的可见光的光子数大约为。（只要求二位有效数字）（只要求二位有效数字）解解：太阳每秒辐射出来的能量太阳每秒辐射出来的能量 E=4R21.4103J=43.14(1.51011)21.4103=41026J根据题意有，根据题意有，E45%=

27、nhc/n=E45%/hc=410260.450.5510-66.610-343108=4.910444.91044返回返回返回返回例例10、在在光光电电效效应应实实验验中中，当当用用光光子子能能量量E3.1eV的的单单色色光光照照射射阴阴极极K时时，(如如图图)，产产生生少少量量电电流流.若若K极极接接正正，A极极接接负负，当当两两极极间间电电压压为为0.9V时时，光光电电流流恰恰好好截截止止.那那么么当当A极极接接正正，K极极接接负负，电电压压仍仍为为0.9V的的时时光光电电子子到到达达A极极的的最最大大动动能能Ek2eV，此此金属的逸出功金属的逸出功WeV.解解：打出的光电子具有初动能，

28、若：打出的光电子具有初动能，若A、K间加上反向电间加上反向电压时，电场力做负功，当压时，电场力做负功，当EK=eU反反光电流恰好截止光电流恰好截止.EK1=0.9eV由由EK1=E-W逸出功逸出功W=E-EK1=2.2eV若若A、K间加上正向电压时，电场力做正功，光电子间加上正向电压时，电场力做正功，光电子到达到达A极的最大动能为：极的最大动能为：Ek2EK1+eU=0.9+0.9=1.8eV1.82.2返回返回例例11、图图(a)所所示示为为光光电电效效应应实实验验电电路路图图.在在某某一一定定强强度度，一一定定频频率率的的色色光光照照射射下下，调调节节电电位位器器可可得得到到不不同同电电压

29、压与与电电流流曲曲线线如如图图(b)所所示示.若若改改变变照照射射光光频频率率可可得得到到图图(c)所所示示光光电电子子最最大大初初动动能能与与照照射射光光频频率率的的关关系系曲曲线线.当当用用波波长长为为510-7m的的光光照照射射时时，已已知知截截止止电电压压Uc-0.38V.试求：试求：(1)光电子的最大初动能；光电子的最大初动能；(2)阴极材料的逸出功；阴极材料的逸出功；(3)阴极材料的极限频率阴极材料的极限频率.(b)Ek00UIUC(c)解：解：入射光子的能量为入射光子的能量为hc/=6.6310-343108/510-7=3.9810-19J=2.49eV(1)EK=-eUc=0

30、.38eV=6.0810-20J(2)W=hc/-EK=2.49-0.38=2.11eV(3)0=W/h=2.111.610-19/6.6310-34=5.11014Hz返回返回3爱因斯坦因提出了光量子概念并成功地解释光电效应的规律而获得1921年诺贝尔物理学奖某种金属逸出光电子的最大初动能Ekm与入射光频率的关系如图所示，其中0为极限频率，从图中可以确定的是()A逸出功与有关BEkm与入射光强度成正比C当0时，会逸出光电子D图中直线的斜率与普朗克常量有关5用波长为2.0107 m的紫外线照射钨的表面，释放出来的光电子中最大的动能是4.71019 J由此可知，钨的极限频率是(普朗克常量h6.6

31、31034 Js，光速c3.0108 m/s，结果取两位有效数字)()A5.51014HzB7.91014HzC9.81014Hz D1.21015Hz6关于光电效应，下列说法正确的是()A极限频率越大的金属材料逸出功越大B只要光照射的时间足够长，任何金属都能产生光电效应C从金属表面出来的光电子的最大初动能越大，这种金属的逸出功越小D入射光的光强一定时，频率越高，单位时间内逸出的光电子数就越多7(双选双选)已知能使某金属产生光电效应的极限频率为0，则()A当用频率为20的单色光照射该金属时，一定能产生光电子B当用频率为20的单色光照射该金属时，所产生的光电子的最大初动能为h0C当照射光的频率大

32、于0时，若增大，则逸出功增大D当照射光的频率大于0时，若增大一倍，则光电子的最大初动能也增大一倍8频率为的光照射某金属时，产生光电子的最大初动能为Ekm.改用频率为2的光照射同一金属，所产生光电子的最大初动能为(h为普朗克常量)()AEkmhB2EkmC.Ekmh D.Ekm2h9.(双选双选)光电效应实验中,下列表述正确的是()A.光照时间越长光电流越大B.入射光足够强就可以有光电流C.遏止电压与入射光的频率有关D.入射光频率大于极限频率才能产生光电子9.(双选双选)光电效应实验中,下列表述正确的是()A.光照时间越长光电流越大B.入射光足够强就可以有光电流C.遏止电压与入射光的频率有关D.入射光频率大于极限频率才能产生光电子8频率为的光照射某金属时，产生光电子的最大初动能为Ekm.改用频率为2的光照射同一金属，所产生光电子的最大初动能为(h为普朗克常量)()AEkmhB2EkmC.Ekmh D.Ekm2h9.(双选双选)光电效应实验中,下列表述正确的是()A.光照时间越长光电流越大B.入射光足够强就可以有光电流C.遏止电压与入射光的频率有关D.入射光频率大于极限频率才能产生光电子