量子論初步-光電效應(yīng)光的波粒二象性

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1、量子論初步-光電效應(yīng) 光的波粒二象性 要點一 光電效應(yīng)與光子說 1.某金屬在一黃光照射下,正好有電子逸出,下述說法中,哪種是正確的 ( ) A.增大光強,而不改變光的頻率,光電子的最大初動能將不變 B.用一束更大強度的紅光代替黃光,仍能發(fā)生光電效應(yīng) C.用強度相同的紫光代替黃光,光電流強度將不變 D.用強度較弱的紫光代替黃光,有可能不發(fā)生光電效應(yīng) 答案 A 要點二 光的波粒二象性 2.物理學(xué)家做了一個有趣的實驗:在光屏處放上照相用的底片.若減弱光的強度,使光子只能一個一個地通過狹縫.實驗結(jié)果表明,如果曝光時間不太長,底片只

2、能出現(xiàn)一些不規(guī)則的點子;如果曝光時間足夠長,底片上就會出現(xiàn)規(guī)則的干涉條紋.對這個實驗結(jié)果有下列認識,其中正確的是 ( ) A.曝光時間不太長時,底片上只能出現(xiàn)一些不規(guī)則的點子,表現(xiàn)出光的波動性 B.單個光子通過雙縫后的落點可以預(yù)測 C.只有大量光子的行為才能表現(xiàn)出光的粒子性 D.干涉條紋中明亮的部分是光子到達機會較多的地方 答案 D 題型1 對光電效應(yīng)規(guī)律的理解 【例1】關(guān)于光電效應(yīng),下列說法正確的是 ( ) A.光電子的最大初動能與入射光的頻率成正比 B.光電子的動

3、能越大,光電子形成的電流強度就越大 C.用不可見光照射金屬一定比用可見光照射同種金屬產(chǎn)生的光電子的初動能要大 D.對于任何一種金屬都存在一個“最大波長”,入射光的波長必須小于這個波長,才能產(chǎn)生光電 效應(yīng) 答案 D 題型2 光電效應(yīng)方程的應(yīng)用 【例2】如圖所示,一光電管的陰極用極限波長為0的鈉制成.用波長為λ的紫外線照射陰極,光電管陽極A和陰極K之間的電勢差為U,光電流的飽和值為I. （1）求每秒由K極發(fā)射的電子數(shù). （2）求電子到達A極時的最大動能.（普朗克常量為h,電子的電荷量為e）? 答案 （1） 題型3 “光子說”的應(yīng)用 【例3】根據(jù)量子理論,光子的

4、能量E和動量p之間的關(guān)系式為E=pc,其中c表示光速,由于光子有動量,照到物體表面的光子被物體吸收或反射時都會對物體產(chǎn)生壓強,這就是“光壓”,用I表示. （1）一臺二氧化碳氣體激光器發(fā)出的激光,功率為P0,射出光束的橫截面積為S,當(dāng)它垂直照射到一物體表面并被物體全部反射時,激光對物體表面的壓力F=2p·N,其中p表示光子的動量,N表示單位時間內(nèi)激光器射出的光子數(shù),試用P0和S表示該束激光對物體產(chǎn)生的光壓I. （2）有人設(shè)想在宇宙探測中用光作為動力推動探測器加速,探測器上安裝有面積極大、反射率極高的薄膜,并讓它正對太陽,已知太陽光照射薄膜對每1 m2面積上的輻射功率為1.35 kW,探測器和

5、薄膜的總質(zhì)量為M=100 kg,薄膜面積為4×104 m2,求此時探測器的加速度大小（不考慮萬有引力等其他的力）? 答案 （1）I= （2）3.6×10-3 m/s2 題型4 光電結(jié)合問題 【例4】波長為=0.17μm的紫外線照射至金屬筒上能使其發(fā)射光電子,光電子在磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中,做最大半徑為r的勻速圓周運動時,已知r·B=5.6×10-6 T·m,光電子質(zhì)量m=9.1×10-31 kg,電荷量e=1.6×10-19 C.求: （1）光電子的最大動能. （2）金屬筒的逸出功. 答案 （1）4.41×10-19 J （2）7.3×10-19J

6、 1.在演示光電效應(yīng)的實驗中,原來不帶電的一塊鋅板與靈敏靜電計相連,用弧光燈照射鋅板時,靜電計的指針張開一個角度,如圖所示,這時 （ ） A.鋅板帶正電,指針帶負電 B.鋅板帶正電,指針帶正電 C.鋅板帶負電,指針帶正電 D.鋅板帶負電,指針帶負電 答案 B 2. 2003年全世界物理學(xué)家評選出“十大最美物理實驗”,排名第一的為1961年物理學(xué)家利用“托馬斯·楊”的雙縫干涉實驗裝置,進行的電子干涉的實驗.從輻射源輻射出的電子束經(jīng)兩靠近的狹縫后在顯微鏡的熒光屏上出現(xiàn)了干涉條紋(如圖所示),該實驗說明

7、 ( ) A.光具有波動性 B.光具有波粒二象性 C.微觀粒子也具有波動性 D.微觀粒子也是一種電磁波 答案 C 3.（2009·濟寧模擬）人們發(fā)現(xiàn)光電效應(yīng)具有瞬時性和對各種金屬都存在極限頻率的規(guī)律.請問誰提出了何種學(xué)說很好地解釋了上述規(guī)律?已知鋅的逸出功為3.34 eV,用某單色紫外線照射鋅板時,逸出光電子的最大速度為106 m/s,求該紫外線的波長λ.（電子質(zhì)量me=9.11×10-31 kg,普朗克常量h=6.64×10-34 J·s,1 eV=1.60×10-19 J） 答案 2.01×10-7 m 4.科學(xué)家設(shè)想未來的宇航事業(yè)中利用太陽帆板來加速星際飛船.“神舟”五號載人飛船在軌道上運行期間,成功實施了飛船上太陽帆板的展開試驗.設(shè)該飛船所在地每秒每單位面積（m2）接收的光子數(shù)為n,光子平均波長為λ,太陽帆板面積為S,反射率為100%,光子動量p=.設(shè)太陽光垂直射到太陽帆板上,飛船的總質(zhì)量為m,求飛船加速度的表達式.若太陽帆板是黑色的,飛船加速度又為 多少？ 答案