光电效应知识总结与复习练习题

量子论初步一、光电效应现象定义：物质在光照条件下释放出电子的现象，叫做光电效应。光电子和光电流：光电效应中释放出来的电子叫光电子，产生的电流叫光电流、规律： 任何一种金属都有一个极限频率，入射光的频率必须大于这个极限频率，才能发生光电效应，低于这个频率不能发生光电效应。 光电子的最大初动能与光的强度无关，只随着入射光频率的增大而增大。 入射光照在金属上时，光电子的发射，几乎是瞬时的。 当入射光的频率大于极限频率时，光电流的强度与入射光电流的强度成正比。光电管：利用光电效应把光信号转化为电信号，动作非常迅速灵敏。1下列对光电效应的解释中正确的是（ ）A金属内每个电子要吸收一个或一个以上的光子，当它积累的能量足够大时，就能溢出金属。 B如果入射光子的能量小于金属表面的电子克服原子核的引力而逸出时所需做得最小功，便不能发生光电效应。 C发生光电效应时，入射光越强，光子的能量就越大，光电子的最大初动能就越大。D由于不同金属的逸出功不相同的，因此使不同金属产生光电效应的入射光的最低频率也不同。2 光电效应实验的装置如图所示，已知紫光频率大于锌板的极限频率，则下列说法中正确的有（ ）A用紫光照射锌板，验电器指针会发生偏转 B 用红色光照射锌板，验电器指针会发生偏转C锌板带的是负电荷 D使验电器发生偏转的是正电荷3在光电管的实验中，发现用一定频率的A单色光照射光电管时，电流表会发生偏转，而用另一频率的B单色光照射时不发生光电效应，那么（ ）A A光的频率大于B光的频率 B光的频率大于A光的频率C 用A光照射光电管时流过电流表G的电流方向是a流向b D 用A光照射光电管时流过电流表的电流方向是b流向a二光子定义：光在空间传播过程中不是连续的，而是一份一份的，每一份叫做一个光子。光子的能量：每个光子的能量E=hv。其中h为普朗克常量，v为光子的频率。三 爱因斯坦的光子说对光电效应的解释存在极限频率：Vo=Wh。瞬时性：光照射在金属上时，电子吸收光子能量不需要积累，吸收能量；立刻增大动能，并逸出表面成为光电子。入射光强度是指单位时间内入射到金属表面上单位面积的总能量。在入射光频率不变的情况下，光强正比于单位时间内照射到金属表面的光子数。4 某种单色光的频率为v，用它照射某种金属时，在逸出的光电子中动能最大值为Ek,则这种金属的逸出功和极限频率分别为（ ）A hv - Ek、v-Ekh B Ek-hv v+ Ekh C hv-Ek v-hEk D Ek-hv v-hEk 5 电子从金属逸出时需要做的功是1.326×1015J,这种金属发生光电效应的极限频率为多少？6用某种单色光照射金属表面时，发生光电效应，现将该单色光的光强减弱，则（ ）A 光电子的最大初动能不变 B 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 D 可能不发生光电效应7 某金属在一束黄光照射下，正好有光电子逸出，下面正确的是（ ）A增大光强而不改变光的频率，光电子的初动能将不变。 B 用一束更大强度的红代替黄光，光电流将增大。C 用强度相同的紫光代替黄光，光电流将增大。 D 用强度较弱的紫光代替黄光，有可能不发生光电效应。四光的波粒二象性光具有波动性：光的干涉现象、衍射现象。光具有粒子性：光电效应、光子说。所以光具有波粒二象性，但这里的波不能看做宏观概念的波，而是一种概率波，这里的粒子也不是红光爱恋中的粒子。1下列各组现象说明光具有波粒二象性的是（ ）A 光的色散和光的干涉 B光的干涉和光的衍射C 泊松亮斑和光电效应 D 光的反射和光电效应2 下列关于波粒二象性的说法中，正确的是（ ）A 有的光是波，有的光是粒子B光子与电子是同一种粒子C 光的波长越长，其波动性越显著，光的波长短，其粒子性越显著D光子说和粒子说是相互对立、互不联系的两种学说。五 玻尔的原子模型玻尔假说： 轨道量子化：原子核外电子的可能轨道是某些分立的数值。 能量状态量子化：原子只能处于与轨道量子化对应不连续的能量状态中，在这些状态中，原子是稳定的。 跃迁假说：原子只能从一种能级向另一种能级跃迁时，吸收或辐射一定频率的光子。能级 原子在各个定态时的能量级称为院子的能级。 氢原子的能级图 基态：在正常情况下，原子处于最低能级，这时原子的状态叫走基态，电子在离核最近的轨道上运动。 激发态：原子吸收能量后从基态跃迁到较高能级，这时原子的状态叫做激发态，电子在离核较远的位置运动。1下列各组现象说明光具有波粒二象性的是（ ）A 光的色散和光的干涉 B光的干涉和光的衍射C 泊松亮斑和光电效应 D 光的反射和光电效应2 下列关于波粒二象性的说法中，正确的是（ ）A 有的光是波，有的光是粒子B光子与电子是同一种粒子C 光的波长越长，其波动性越显著，光的波长短，其粒子性越显著D光子说和粒子说是相互对立、互不联系的两种学说。1 用电磁波照射氢原子，使它从能量为E1的基态跃迁能量为E3的激发态上，则该电磁波的频率从为多少？2 要使处于基态的氢原子激发，下列措施可行的是( )A用10.2ev的光子照射 B用11ev的光子照射C用10.2ev的电子碰撞 D用12ev的电子碰撞3 氢原子的能量可用E=E1n*2表示，E1=-13.6ev，某个氢原子由n=4的激发态跃迁到n=1的过程中，可能发生的情况（ ）A能放出5种能量不同的光子 B能放出6种能量不同的光子C其光子的最大能量是12.75ev，最小能量为066ev D其光子的最大能量是13.6ev，最小能量为0.85ev4 用能量为12.3ev的光子去照射一群处于基态的氢原子，受光子照射后，下列关于氢原子的说法中正确的是（ ）A原子能跃迁到n=2的激发态上去 B原子能跃迁到n=3的激发态上去C原子能跃迁到n=4的激发态上去 D原子不能跃迁到其它激发态5按照波尔理论，某原子的电子从能量为E的轨道跃迁到能量为E1的轨道，辐射出波长为F的光，以h为普朗克常量，c为真空中光速，则E1为多少？第二节 光电效应 波粒二象性知识要点（一）基本概念（1）光电效应：金属及其化合物在光（包括不可见光）的照射下，释放电子的现象叫做光电效应。（2）光电子：在光电效应现象中释放出的电子叫做光电子。（3）光电流：在光电效应现象中释放出的光电子在外电路中运动形成的电流叫做光电流。（二）光电效应的规律（斯托列托夫）（1）任何一种金属，都有一个极限频率（又叫红限，以0表示），入射光的频率低于这个频率就不能发生光电效应。（2）光电子的最大初动能（Ekm=）跟入射光的强度无关，只随入射光的频率的增大而增大。（3）从光开始照射，到释放出光电子，整个过程所需时间小于3×10-9s。（4）当发生光电效应时，单位时间、单位面积上发射出的光电子数跟入射光的频率无关，跟入射光的强度成正比。（三）光子说（爱因斯坦）在空间传播的光是不连续的，而是一份一份的，每一份叫做一个光子。每个光子所具有的能量跟它的频率成正比，写作为 或 式中 光的频率； 光的波长； C 光在真空中的速度； h 普朗克恒量，等于6.63×10-34J·S。（四）实验和应用（1）如图13-10所示，紫外线（或弧光灯的弧光中的紫外线）照射表面洁净的锌板，使锌板释放电子，从而使锌板、验电器带正电、验电器的指针发生偏转。（2）光电管。如图13-11所示，光电管是光电效应在技术上的一种应用。它可以把光信号转变为电信号。（五）光的本性的认识（1）光的本性的认识过程。17世纪的两种对立学说：牛顿的微粒说光是实物粒子 惠更斯的波动说光是机械波19世纪的两种学说：麦克斯韦（理论上）、赫兹（实验证实）光是电磁波、光的波动理论。爱因斯坦（光子说）、密立根（实验证实）光是光子、光具有粒子性。（2）光的波粒二象性。光既具有粒子性又具有波动性，两种相互矛盾的性质在光子身上得到了统一。光在传播过程中，主要表现为波动性：大量光子表现出来的是波动性。而当光与物质相互作用时，主要表现为粒子性；少量光子表现出来的是粒子性。疑难分析 1.金属中的电子只能吸收一个光子的能量。从光开始照射，到释放出光电子的过程非常快，所需时间非常短，金属中的电子吸收一个光子的能量后，立即离开金属表面逸出成为光电子.如果这个电子吸引一个光子的能量后不能逸出成为光电子，那么这一能量就迅速耗散到整个金属板中，所以一个电子只能吸收一个光子的能量，而不能把几个光子的能量积累起来。2.任何一种金属，都有一个极限频率。当光照射金属时，电子吸收光子的能量后，首先应克服原子核对它束缚，才可以离开金属表面逸出成为光电子。电子克服金属原子核的引力所做的功，叫做逸出功。不同的金属的逸出功是不同的，所以它们的极限频率也是不同的。逸出功W和极限频率的关系写作： 或3.爱因斯坦的光电效应方程是根据能量守恒定律得出的。金属表面的电子从入射光中吸收一个光子的能量hv时（电子吸收光子能量，不是光子与电子发生碰撞），一部分用于电子从金属表面逸出时所做的逸出功W，另一部分转换为光电子的最大初动能。即 或 由此公式可以看出光电子的最大初动能与入射光的频率是线性关系，而不是成正比。如图13-12所示。其中直线在横轴上的截距就是这种材料的极限频率，而此直线的斜率就是普朗克恒量，OB长度表示材料的逸出功。4.光强的正确概念以及逸出的光电子数与光强的关系。光强一般是指单位时间内入射到单位面积上光子的总能量。若用n表示每秒钟射到每平方米上的光子数，每个光子的能量为hv，则光强可写作： E光强=n·hv(J/s·m2)由公式可以看出光强是由光的频率和光子的发射率两个因素决定的，对同一色光来说，光强相等时，光子数当然相等，光强不等时，也就是说光子数不同。对不同色光来说，尽管他们的光强相等，但由于频率不同，每个光子的能量不同，单位时间内入射到单位面积上的光子数也就不同。并且和频率成反比关系。由下面关系可以看出：因为 E1=E2 n1hv1=n2hv2 所以 n1:n2=v2:v1某单色光使某一金属逸出光电子，是因为大量光子射到金属表布时，所谓“万箭齐发、一箭中的”，按统计规律，金属表面的电子能吸收光子的能量而逸出的光电子数目与入射的光子数成正比。若使这一单色光的强度增大一倍，由于其频率不变，发射的光子数也就增大一倍，那么逸出的光电子数也必然增多一倍。从这个意义上说，单位时间、单位面积上发射出的光电子数跟入射光频率无关，跟入射光强度成正比。5.光波和机械波的比较。机械波：其频率由振源决定，在媒质中传播的速度由媒质的物理性质决定，在真空中不能传播。当机械波从一种媒质进入另一种媒质中传播时，频率不变，波速改变波长也相应改变，即 光波：其频率决定于光源，可以在真空中传播，且各种频率的光在真空中传播的速度相同，均为c=3.00×108m/s。但是光在媒质中的传播速度不仅与媒质的性质有关，而且与光的频率有关。在同一媒质中，频率越高的光，传播的速度越小。例题解析 1.某金属在一束绿光照射下，正好有电子逸出，在下述情况下逸出电子的多少和光电子的最大初动会发生什么变化？（1）增大光强而不改变光的频率；（2）用一束强度更大的红光代替绿光；（3）用强度相同的紫光代替绿光解：题目说正好有电子逸出，就是说绿光的频率正好等于这金属的极限频率。即v绿=v0（1）增大光强而不改变光的频率，就意味着单位时间内入射到单位面积上的光子数增大，而每个光子的能量不变，因此逸出的光电子的初动能不变，而逸出的光电子数增多。（2）虽然红光的强度更大，这仅仅意味着单位时间内入射到单位面积上的光子数增加得更多，但是每个红光的光子频率小于绿光的频率，也就是小于这一金属的极限频率，不能发生光电效应，故而无兴电子逸出。（3）紫光光子的能量大于绿光光子的能量，这两束光的强度相同，意味着单位时间内入射到单位面积上紫光的光子数小于绿光的光子数，因此金属表面逸出的光电子数减少，而逸出的光电子的最大初动能将增大。2.在演示光电效应的实验中，把某种金属板连在验电器上。第一次用弧光灯直接照射金属板，验电器的指针就张开了一个角度。第二次，在弧光灯和金属板之间，插入一块普通玻璃板，再用弧光灯照射，验电器的指针不张开。由此可以判定，使金属板产生光电效应的是弧光中的（A）无线电波成分 （B）红外光成分 （C）可见光成分 （D）紫外光成分解：用弧光灯照射金属板，金属板产生光电效尖，放出电子而带正电，验电器和金属相连也带正电，张开一个角度。可见光能透过普通的玻璃板而紫外线却不能通过，在实验中弧光灯和金属板间插入普通玻璃后便不产生光电效应，说明可见光的频率小于该金属的极限频率。因而我们可以判定：第一次产生光电效应的是弧光中比可见光频率高的光。无线电波和红外光的频率均小于可见光的频率，而紫外光的频率高于可见光的频率，故而只能选 （D）。3.阳光垂直照射地面时，地面上1m2接收到的可见光功率为1.4×103W。若可见光的平均波长取=5.0×10-7m,则每秒钟每平方厘米的地面上接收到的可见光的光子数是多少？解：1m2=1×104cm2可见光的功率P乘上照射时间t即为可见光的能量，而此能量就是N个光子的能量的聚合。故得 故 3.5×1017(个)4.图13-13为一光电管的工作电路。指出图中直流电源的极性，并说明理由。设使此光电管产生光电效应的入射光的最大波长为，则能使此光电管工作的入射光子的最小能量为多少？解：电源a为正极，b为负极。因为K极（阴极）与电源负极相连才能作为发射光电子的阴极。波长最大，即频率最小。能使光电管工作的入射光子的最小能量为 5.功率为25W的白炽灯泡，发光时有5%的电能转化为光能，试估算这只灯泡正常发光时，每秒钟释放的可见光的光子数目的数量级为多少？解：当电流通过白炽灯泡的灯丝，灯丝温度升高由发红而到白炽，把电能转化为内能，升高温度，从而放出热量；同时，灯丝白炽发光，把电能转化为光能释放光电子，且仅占总能量的5%。可见光是由频率不同的红橙黄绿青蓝紫七种单色光组成，在估算中取其中的频率中间值，即为黄光的频率v=5×1014Hz总电能为P·t,而光能为P·t·故 P·t·=N·h·v得=3.8×1018（个）每秒钟释放的可见光的光子数目的数量级为1018个。6.根据光电管的工作原理，设计“光电计数装置”，用于统计进入展览会的参观者人数，画出简单的电路图。解：工作原理示意图见图13-14。简单电路图见图13-15。知识拓宽 （一）德布罗意波法国物理学家德布罗意，在光的波粒二象性启发下大胆推想，“波粒共存的观念可以推广到所有粒子”。从而提出假设，一切微观实物粒了和光子一样都有波粒二象性。对于运动的粒子性质用能量E和动量P来表征，至于波的性质则用频率v和波长来描述。德布罗意指出：质量为m和速度为v的运动粒子的波长等于普朗克恒量h跟粒子动量mv的比，这个关系叫德布罗意公式，即 当时，由于实验条件限制，没有足够精密的仪器观察运动的微观粒子的非常短的波长。后来科学家们设计用晶体做光栅，从而观察到电子射线通过晶体（铝箔）的衍射图样，也同样观察到质子、中子、原子、分子射线的衍射图样（如图13-16(a)所示），并计算出它们的波长符合德布罗意公式。这就证明了一切运动的微观粒子都具有波粒二象性，于是人们把这种波叫德布罗意波或物质波。（二）物质波是一种几率波光的波粒二象性让我们认识到原是电磁波的光具有粒子性；物质波又让我们明确原来认为是粒子的电子、原子、分子也具有波动性，但是这种物质波既不是机械波也不是电磁波，而是一种几率波。机械波是周期性的振动在媒质内的传播；电磁波是周期性变化的电磁场的传播；而物质是表明大量微观粒子运动规律的几率波，按统计规律，也就是说物质波在某一地方的强度跟在该处找到它所代表的粒子的几率成正比。电子射线通过晶体光栅的几率示意图如图13-16(b)所示。电子、质子、原子等微观粒子和光子一样都具有波粒二象性，但是他们还是有很基本的区别的，光子没有静质量，而电子、质子、原子等都有静质量；光子运动的速度在真空中永远是c，而电子、质子等都可以有低于光速c的各种运动速度。例如：已知电子的电量是1.6×10-19C,质量是0.91×10-30kg，经过200V电势差加速，加速后电子波的波长为多大？解：经过电场加速后电子获得的动能： =3.2×10-17J电子的速度为 由德布罗意公式电子波的波长为 练习题 一、选择题1.在可见光中，哪种色光的光子能量最大？ （ ）（A）红光 （B）紫光 （C）蓝光 （D）黄光2.爱因斯坦认为光在传播过程中是不连续的，而是一份一份的，每一份的能量为（ ）（A）hv(h为普朗克恒量，v为光的频率) （B）1Ev（C）6.63×10-34J （D）0.1WeV3.光子的能量 （ ）（A）跟它的波长成正比 （B）跟光的速度成正比。（C）跟它的频率成正比 （D）跟光的速度的平方成正比。4.关于光束的强度、光束的能量及光子的能量的关系正确的说法是 （ ）（A）光强增大，光束能量也增大，光子能量也增大（B）光强减弱，光束能量也减弱，光子能量不变（C）光的波长越长，光束能量也越大，光子能量也越大（D）光的波长越短，光束能量也越大，光子能量也越小5.光电效应必须满足的条件是 （ ）（A）入射光强度大于某一极限强度 （B）入射光波长大于某一极限波长（C）入射光时间大于某一极限时间 （D）入射光频率大于某一极限频率6.关于光电效应中光电子的最大初动能的正确说法是 （ ）（A）是从金属飞出的光电子所具有的（B）是从金属表面直接飞出的光电子所具有的（C）是从金属飞出的光电子的初动能都是最大初动能（D）用同一强度不同频率的光照射同一金属飞出的光电子的最大初动能相同7.用相同强度、相同频率的两束紫外线分别照射两种不同金属表面，产生光电效应时，其中不正确说法是 （ ）（A）两束光的光子能量相同 （B）在单位时间里逸出的电子数相同（C）两金属逸出的光电子最大初动能相同 （D）从两金属表面几乎同时逸出光电子8.当光照射某金属表面时有电子逸出，如果该光的强度减弱到某一最低值时，则（ ）（A）没有电子逸出 （B）逸出的光电子数减少（C）逸出的光电子的初动能减少 （D）逸出的光电子数和初动能都减少9.用单色光照射某一金属表面产生光电效应，第一次光线垂直入射金属表面，第二次光线倾斜入射金属表面，两次照射中，单位时间从金属表面逸出的光电子数相比较 （ ）（A）第一次多于第二次 （B）第一次少于第二次 （C）两次相同 （D）条件不足，无法比较10.用频率为v1的单色光照金属A,用频率为v2的单色光照金属B,都产生了光电子,且从A逸出的光电子的最大初动能大于从B逸出的最大初动能,则: ( )（A）v1一定大于v2 （B）v1一定小于v2 （C）v1一定等于v2 （D）上述都有可能11.某光电管的阴极用金属钠做成，当用蓝光或紫光照射时，都有光电流产生。如果用相同强度的蓝光或紫光照射时，它们产生的光电流（最大值）分别为I1，I2:I1和I2的大小相比较是 （ ）（A）I1<I2 （B）I1=I2 （C）I1>I2 （D）条件不足无法比较12.下列说法正确的是 （ ）（A）光子就像宏观现象中的微粒 （B）光子说否定了光的电磁说（C）光电效应证明了光具有波动性 （D）双缝干涉现象证明了光具有波动性13.光的波动说无法解释的现象是 （ ）（A）光的衍射 （B）光电效应（C）光的色散 （D）光的干涉14.关于光的波粒二象性，下列说法错误的是 （ ）（A）频率越高，越易显示出其粒子性 （B）一个光子既是粒子又是一种波（C）大量光子产生的效果往往显示出波动性 （D）在光的干涉条纹中，明条纹是光子到达机会多的地方15.光的波粒二象性的物理意义是 （ ）（A）光的波粒二象性是相互矛盾，不能统一的（B）光的波动性与机械波、光的粒子性与质点都是相同的（C）由于光具有波粒二象性，我们无法只用其中一种性质去说明光的一切行为（D）大量光子只能显示出波动性，少数光子只能显示出粒子性二、填空题1.在 照射下，金属 的现象叫做光电效应。2.为了解释光电效应的规律，爱因斯坦提出，在空间传播光不是连续的，而是 的，每一份叫做一个 ，它的能量等于 。3.光电效应的规律是说：在单位时间里从极板K发射出的光电子数跟 成正比；光电子的最大初动能与 无关，只随着 而增大；入射光的频率必须 才能产生光电效应， 于这个 的光，无论 如何，照射 多长，也不能产生光电效应。4.用紫光照射锌，由于紫光的波长 于锌的 波长，因此 光电效应；如果用一凸透镜将紫光会聚后射到锌上，则 发生光电效应。（紫=4×10-7m，0锌=3.82×10-7m）5.波长是0.001m的伦琴射线的光子能量为 J；波长是0.5m的绿光的光子能量为 J。6.在研究光电效应的实验中，测得数据绘出Ekm-v的函数图象，如图13-17所示，则图线的tga= ，横坐标上的截距表示该金属发生光电效应的 ，纵轴上截距的绝对值表示金属 的大小。若换用其他金属做同样的实验，测绘得到的图线将与之 ，但纵、横截距都 ，说明各金属的极限频率v0和逸出功W不相同。7.两束平行单色光甲和乙，从空气进入水中，发生折射，如科13-18所示。入射角i甲=i乙，折射角甲>乙，则两束光在水中的传播速度是v甲 v乙，在水中的波长是甲 乙；频率是v甲 v乙；光子的能量是E甲 E乙。参考答案 一、选择题1.(B); 2.(A); 3.(C); 4.(B); 5.(D); 6.(B); 7.(C); 8.(B); 9.(C); 10.(D); 11.(C); 12.(D); 13.(B); 14.(B); 15.(C)二、填空题 1.光，释放电子； 2.一份一份，光子，hv；3.入射光的强度，入射光的强度，入射光的频率的增大，大于该金属的极限频率，低，极限频率，光强，时间；4.大于，极限，不能产生，仍不能；5.1.99×10-16J，3.98×10-19J；6.普朗克恒量h，极限频率v0，逸出功W，平行，不同；7.大于，大于，小于，小于光电效应、光的波粒二象性练习题 一、选择题 1当用一束紫外线照射装在原不带电的验电器金属球上的锌板时，发生了光电效应，这时发生的现象是A验电器内的金属箔带正电B有电子从锌板上飞出来C有正离子从锌板上飞出来D锌板吸收空气中的正离子2一束绿光照射某金属发生了光电效应，对此，以下说法中正确的是A若增加绿光的照射强度，则单位时间内逸出的光电子数目不变B若增加绿光的照射强度，则逸出的光电子最大初动能增加C若改用紫光照射，则逸出光电子的最大初动能增加D若改用紫光照射，则单位时间内逸出的光电子数目一定增加3在光电效应实验中，如果需要增大光电子到达阳极时的速度，可采用哪种方法？A增加光照时间B增大入射光的波长C增大入射光的强度D增大入射光频率4介质中某光子的能量是E，波长是，则此介质的折射率是AE/h BE/ch Cch/E Dh/E5光在真空中的波长为，速度为c，普朗克常量h，现让光以入射角i由真空射入水中，折射角为r，则Ari D每个光子在水中能量为hc/6光电效应的四条规律中，波动说仅能解释的一条规律是A入射光的频率必须大于或等于被照金属的极限频率才能产生光电效应B发生光电效应时，光电流的强度与人射光的强度成正比C光电子的最大初动能随入射光频率的增大而增大D光电效应发生的时间极短，一般不超过10-9s7三种不同的入射光A、B、C分别射在三种不同的金属a、b、c表面，均恰能使金属中逸出光电子，若三种入射光的波长ABC，则A用入射光A照射金属b和c，金属b和c均可发出光电效应现象B用入射光A和B照射金属c，金属c可发生光电效应现象C用入射光C照射金属a与b，金属a、b均可发生光电效应现象D用入射光B和C照射金属a，均可使金属a发生光电效应现象8下列关于光子的说法中，正确的是A在空间传播的光不是连续的，而是一份一份的，每一份叫做一个光子B光子的能量由光强决定，光强大，每份光子的能量一定大C光子的能量由光频率决定，其能量与它的频率成正比 D光子可以被电场加速9下列关于光的波粒二象性的说法中，正确的是A有的光是波，有的光是粒子 B光子与电子是同样的一种粒子C光的波长越长，其波动性越显著，波长越短，其粒子性越显著D大量光子产生的效果往往显示粒子性10下列说法不正确的是A光是一种电磁波 B光是一种概率波 C光子相当于高速运动的质点 D光的直线传播只是宏观近似规律二、填空题 11光电管是一种把_信号转换成_信号的器件，它主要用于自动化装置及_等技术装置里12用频率为 的光照射金属表面所产生的光电子垂直进入磁感强度为B的匀强磁场中作匀速圆周运动时，其最大半径为R，电子质量为m，电量为e，则金属表面光电子的逸出功为_13能使金属钠产生光电效应的单色光的极限频率是6.0×1014Hz根据能量守恒，用频率是7.0×1014Hz的紫光照射金属钠，产生光电子的最大初动能是_J14在水中波长为400nm的光子的能量为_J，已知水的折射率为1.33，普朗克常量h=6.63×10-34J·s三、计算题 15金属钠产生光电效应的极限频率是6.0×1014Hz根据能量转化和守恒守律，计算用波长0.40m的单色光照射金属钠时，产生的光电子的最大初动能是多大？光电效应、光的波粒二象性练习题答案 一、选择题 1AB 2C 3D 4C 5BD6B 7CD 8AC 9C 10C二、填空题 11光，电，有声电影、无线电传真12h -B2e2R2/2m136.63×10-20143.73×10-19三、计算题 150.99×10-19J第一节 光电效应 光子【基础知识训练】1. 如图21-1-1，用弧光灯照射锌板，验电器指针张开，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，指针带正电D 锌板带负电，指针带负电2关于光电效应的产生，下列说法正确的是： A只要光足够强，就能从金属表面打出电子 B只要光照射时间足够长，就能从金属表面打出电子 C只要光的频率足够高，就能从金属表面打出电子 D光线越弱，打出光电子的时间就越长3下列观点不正确的是： A电磁波的发射和吸收不是连续的，而是一份一份的 B在空间传播的光不是连续的，而是一份一份的 C每个光子的能量只决定于光子的频率 D同种颜色的光的强弱不同是因为光子的能量不同4金属中的电子吸收光子后，如果能克服_,成为光电子;但不同的金属这种束缚程度不同,电子逃逸出来所需要吸收光子的能量不同,所以不同的金属要发生光电效应就存在一个_5光电效应方程E=hµ W，其中E指飞出电子的_,h=_,W为_.【能力技巧训练】6用绿光照射光电管，产生了光电效应，欲使光电子逸出时的最大初动能增大，下列作法可取的是： A改用红光照射 B. 增大绿光的强度 C改用紫光照射 D. 增大光电管上的加速电压7某金属极限波长为0.5um，要使该金属发生光电效应，照射光子的最小能量为_ev.8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为30ev和10ev，求该金属的极限波长？【探究创新训练】9. 如图21-1-1是某金属发生光电效应时最大动能与入射光的频率的关系图，由图象可求出 A该金属的极限频率和极限波长 B普朗克常量 C该金属的逸出功D单位时间内逸出的光电子数10. 在绿色植物光和作用中，每放出一个氧分子要吸收8个波长为6.88×10m的光子，同时放出1mol氧气，植物储存469J的能量，绿色植物能量转换效率为多少？第二节 光的波粒二象性【基础知识训练】1. 对于光的波粒二象性的说法中，下列说法中，正确的是A 有的光是波，有的光是粒子B 光子和电子是同样一种粒子，光波和机械波同样是一种波C 光的波动性是由于光子间的相互作用而形成D 光是一种波同时也是一种粒子2下列现象中说明光有粒子性的有 A. 光的干涉 B. 光的衍射 C光电效应 D. 康普顿效应3. 下列说法正确的是 A光的频率越高，衍射现象越容易看到 B光的频率越高粒子性越显著 C大量光子产生的效果往往显示波动性 D让光子一个一个通过狭缝，每个光子都会在相同轨道上作匀速直线运动4光具有波粒二象性，个别光子往往表现出_性，大量光子表现出_,高频光子表现出_, 低频光子易表现出_,光在传播过程中显示_,光与物质发生作用时_5. 光的波动说的实验基础是_,光子说的实验基础是_,现在人们对光的本性的认识是_【能力技巧训练】6. 下列说法正确的是 A光的粒子性说明每个光子就象一个极小的球体 B光是波，与机械波相似 C在光的干涉条纹中，明条纹是光子到达概率大的地方 D波动性和粒子性在宏观领域是对立的，在微观领域是可以统一的 7按红外线.紫外线.伦琴射线.的顺序比较A穿透能力由弱到强 B越来越不易发生衍射 C波动性越来越明显 D粒子性由弱到强. 8橙光在水中传播速度为2.25×10m/s,在水中的波长是4500A，橙光在空气中的波长是_A,它的一个光子的能量是_。 【探究创新训练】9. A.B两种色光分别垂直水面并射向池底，经历时间T>T,那么两种光子的能量关系是 A. E>E B. E<E C. E=E D. 不能确定10. 100W的单色光源发光效率为5，发射的光波长为5.9×10m, 求该光源1秒发射的光子数？第三节 能级1. 电子绕核作圆周运动，按经典物理学观点推断，下列说法错误的是A这要发射电磁波，电磁波的频率是连续的 B电子轨道半径应逐渐减小C原子应该是不稳定的 D辐射电磁波的频率只是某些确定的值2关于原子的能量状态下列说法正确的是 A原子各状态对应能量是不连续的 B原子电离后的能量总和大于处于其他状态的原子的能量 C能量最低的状态叫基态，这种状态下原子最稳定 D能量最低的状态叫激发态，这种状态下原子最稳定3关于光子的发射与吸收，下列说法正确的是 A原子从较高能量状态跃迁到较低能量状态时发射光子 B原子从较低能量状态跃迁到较高能量状态时发射光子 C原子发射光子能量等于两个原子状态的能量差 D原子一般吸收能量等于两个能级差值的那些光子4一群处于n4激发态的氢原子，跃迁时可能发出的谱线有_条，其中最长的波长为_，最短的波长为_.5. 氢原子的电子由外层轨道跃迁到内层轨道，原子的能量将_,电子的动能将_。【能力技巧训练】6处于基态的氢原子，下列能量可以被吸收的是 A13.6eV B. 10.2eV C12.29eV D. 3.4eV7氢原子的基态能量是13.6eV，氢原子光谱中，波长最短的光波波长为_.8. 氢原子由n3的可能轨道跃迁到n2的可能轨道时，辐射的光子波长是多少？【探究创新训练】9一束激光的功率为0.1w，其频率与氢原子的电子由第三轨道跃迁到第二轨道时发出光的频率相等，则此激光束每米内的光子数是多少？10氢原子中，已知电子质量为m，电量为e，第一轨道半径为r，求电子在不同轨道运动时的线速度、周期、动能、电势能。第四节 物质波.不确定关系【基础知识训练】1. 关于物质波下列说法不正确的是A 实体物质是没有波动性的B 场类物质既有波动性又有粒子性C 实体物质也有波动性的，只是波长太小，不易表现出来而已D 物质波就是概率波2. 下列说法正确的是A 电子的衍射实验证实物质波的假设是正确的B 牛顿定律适用于一切实物粒子的运动C X光的衍射实验证实物质波的假设是正确的D 光子和实物粒子在空间分布的概率是受波动规律支配的3. 下列理解正确的是A 氢原子的电子运行轨道实质上是电子出现概率大的地方B 我们能用确定的坐标描述电子在原子中的位置C 在微观领域，不可能同时准确第知道粒子的位置和动量D 由于微观粒子的轨迹无法描述，所以微观粒子运动规律是无法认识的4. 法国物理学家_首先提出了物质波，物质波是_5. 质量5t的汽车，当它以20m/s的速度运动时，其德布罗意波长为_.【能力技巧训练】6. 电视机中电子的加速电压为20000v，求电子击中荧光屏的德布罗意波长是多少？7. 一个质子的动能是9.1ev，如果一个电子的德布罗意波长和该质子的德布罗意波长相等，求该电子的动能？【探究创新训练】8. 质量为10g的子弹以300m/s的速度在空中飞行，其德布罗意波长是多少？为什么我们无法观察出其波动性？此过程中子弹的波动性是否表现在子弹的上下或左右颤动前进中，为什么？第二十章 光的波动性 第二十一章 量子论初步检测题一、选择题1. 薄膜干涉条纹产生的原因是 （ ） A薄膜内的反射光线和折射光线相互叠加 B同一束光线经薄膜前后两表面反射后相互叠加 C入射光线和从薄膜反射回来的光线叠加 D明条纹是波峰和波峰叠加而成，暗条纹是波谷与波谷叠加而成2关于衍射下列说法正确的是 （ ） A衍射花样的明暗条纹是光干涉的结果 B双缝干涉中也存在光的衍射现象 C影的存在是一个与衍射现象相矛盾的客观实际 D一切波都可以产生衍射3一束平行光，通过双缝后，在屏上得到明暗相间的条纹，则 （ ） A. 相邻明条纹和暗条纹的间距不等 B将双缝中某一缝挡住，屏上条纹将消失而出现一条亮线 C将双缝中某一缝挡住，屏上出现间距不等的明暗条纹 D将双缝中某一缝挡住，则屏上的条纹与原来一样，只是亮度减半4一种电磁波入射到半径为1m的孔上，可发生明显衍射现象，这种波属于电磁波谱的区域是（ ） A射线 B. 可见光 C. 无线电波 D. 紫外线5将两个偏振片紧靠在一起，放在一盏灯的前面，眼睛通过偏振片看到的光很弱。如果将其中一个偏振片旋转180，在旋转过程中会观察到 （ ） A. 灯光逐渐增强，然后又逐渐减弱 B灯光逐渐增强，然后又逐渐减弱到零 C灯光逐渐增强，没有减弱现象 D灯光逐渐增强，再减弱，然后又增强到最亮6对于激光的认识，下列说法正确的是 （）A普通光源发出的光都是激光 B激光是自然界普遍存在的一种光 C激光是一种人工产生的相干光 D激光已经深入到我们生活的各个方面7下面说法正确的是 （ ） A光子射到金属表面时，可能有电子发出 B光子射到金属表面时，一定有电子发出 C电子轰击金属表面，可能有光子发出 D电子轰击金属表面，一定有光子发出8氢原子核外一个电子从一个轨道跃迁到另一轨道时，可能发生的现象是 （ ） A发出光子，电子动能减少，原子势能增加 B发出光子，电子动能增加，原子势能减少 C吸收光子，电子动能减少，原子势能增加 D吸收光子，电子动能增加，原子势能减少9关于光电效应，下列说法正确的是 （ ） A动能最大的光电子的动能与入射光的频率成正比 B光电子的动能越大，光电子形成的电流越大 C光子本身所具有的能量取决于光子本身的频率 D用频率为的绿光照射某金属发生了光电效应，改用频率为的红光照射时一定不能发生光电效应10关于电磁波的应用，下列说法正确的是 （ ） A医院里常用X射线对手术室进行消毒 B工业上利用射线检查金属内部有无沙眼 C利用红外线遥感技术在卫星上监测森林火情 D利用紫外线烘干谷物11. 已知氢原子的基态能量为13.6ev，当一群处于量子数n3的激发态的氢原子发生跃迁时，可能辐射光子的能量为 （ ） A. 1.5ev B. 12.09ev C. 1.89ev,12.09ev D. 1.89ev,10.2ev,12.09ev12如红光在水中的波长与绿光在真空中的波长相等，水对红光的折射率为4/3，则红光与绿光的频率之比是 （ ） A3/4 B.4/3 C大于1 D.无法确定二填空题13功率为40W的普通灯泡正常发光时有5的电能转化为可见光能，则一秒内释放的可见光的光子数约为_个（取一位有效数字）14地面附近一颗质量为m的人造卫星，其德布罗意波长为_;一个处于基态的氢原子核外电子的德布罗意波长为_。（地球半径R，重力加速度g，基态电子轨道半径r，电子质量m）15用波长为5000A的光，照射某金属恰好产生光电效应，用波长4000A的光照射时，逸出光电子的最大速率为_16下列技术中利用的光学原理分别是 （ ） A光学元件表面涂氟化镁薄膜是利用_。 B光导纤维是利用_。 C三棱境分光是利用_。17大额钞票上有用荧光物质印刷的文字，在可见光下用肉眼看不见，但用_照射时，就能清晰地看到文字18一个激光器能发出4.74×10HZ的红光，则它在真空中波长是_.进入折射率为的透明介质后这束激光的波长为_,波速为_三、实验题19如图2是双缝干涉实验装置示意图。图3是用红光和紫光在同一装置做实验得到的干涉图样，a、b分别表示中央明条纹。回答下列问题：1>.双缝的作用是_2>.甲、乙分别是_光和_光四、计算题20. 用波长为0.51µm的绿光经双缝在屏上得到干涉条纹，测得相邻两明条纹间距为0.55mm，在水中用红光做上述实验，测得相邻两明条纹间距也为0.55mm，如水的折射率为4/3.求此红光的频率。21对一定金属用不同频率光照射时，光电子的最大初动能不同，使具有该动能的电子速度减为零所需要的减速电压不同，如图1所示，试根据图中数据计算谱朗克衡量h和该金属的逸出功。22如图4为测定光电管电流的简图，光电管能将光信号转化为电信号，现在光电管中加正向电压。1>在图中标出电源和电流表的正负极2>入射光应照在_极上3>若电流表读数为10µA，则每秒从光电管阴极发射的光电子至少是多少个？量子论初步参考答案与提示第一节 光电效应 光子1.B; 2.C; 3.D; 4.金属内正电荷引力逃逸出来，极限频率；5.最大初动能，6.63×10JS;逸出功； 6.C； 7.2.49ev； 8. 4； 9.A.B.C; 10. 34%第二节 光的波粒二象性.1. D; 2.C.D; 3.B.C; 4.粒子、波动性、粒子性、波动性、波动性、粒子性5. 干涉、衍射、光电效应、光有波粒二象性；6.C.D；7.A.B.D; 8.6000A.2.1ev9.A；10. 1.5×10个第三节 能级1. D; 2.A.B.C; 3.A.C.D;4. 6,1.88×10m,9.75×10m；5.减小，增大；6.A,B; 7.914A；8. 6.58×10m； 9. 1.1×10个 ； 10. V；T，E，E（E-）第四节 物质波 不确定关系1. A；2. A.D; 3.A,C; 4.德布罗意，概率； 5. 6.63×10m； 6. 8.69×10nm； 7. E1.67×10ev，（要P=P,则E=E）; 8. =2.21×10,无法观察其波动性，不是表现为这种现象，因为德布罗意是一种概率波，不是宏观波，不表现为粒子做曲线运动