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第1、2节 量子概念的诞生 光电效应与光的量子说
(对应学生用书页码P53)
一、黑体与黑体辐射 1．热辐射
周围的一切物体都在辐射电磁波，这种辐射与物体的温度有关，所以叫做热辐射。 2．黑体
是指能够完全吸收入射的各种波长的电磁波而不发生反射的物体。 3．黑体辐射的实验图线 (1)图线如图4-1-1所示。
图4-1-1
(2)两类公式：
①维恩公式：短波部分与实验相符。 ②瑞利公式：长波部分与实验相符。 二、普朗克提出的能量子概念 1．量子化假设
黑体的空腔壁由大量带电谐振子组成，其能量只能是某一最小能量值ε的整数倍，并以这个最小能量值为单位一份一份地辐射或吸收能量。
2．能量子
(1)定义：不可再分的最小能量值ε。
(2)关系式：ε＝hν，ν是电磁波频率；h是普朗克常量，
h＝6.63×10－34_J·s。
三、光电效应
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1．光电效应
在光的照射下物体发射电子的现象，叫做光电效应，发射出来的电子叫做光电子。 实质：光现象转化为电现象。 2．实验规律
实验规律之一：在光照条件不变的情况下，随着所加电压增大，光电流趋于一个饱和值，也就是说，在电流较小时，电流随着电压的增大而增大；但当电流增大到一定值之后，即使电压再增大，电流也不会增大了。(如图4-1-2所示)
图4-1-2
实验规律之二：对光电管加反向电压，光电流可以减小到零，使光电流恰好减小为零的反向电压称为遏止电压。不同频率的光照射金属产生光电效应，遏止电压是不同的。
实验规律之三：使金属恰好产生光电效应的光的频率称为截止频率或极限频率，当入射光的频率大于截止频率时，无论入射光怎样微弱，立刻就能产生光电效应。
[提别提醒]
(1)光电效应中的光可以是不可见光。 (2)光电效应的实质：光现象转化为电现象。 三、光电效应方程 1．光子说
光不仅具有波动性，还有粒子性，爱因斯坦把能量子概念推广到光电效应中，提出光量子概念，简称光子。
2．光电效应方程
1
(1)表达式：hν＝mv2＋W。
2
(2)物理意义：金属中电子吸收一个光子获得的能量是hν，这些能量一部分用于克服金属的逸出功W，剩下的表现为逸出后电子的最大初动能。
[特别提醒]
(1)光的波动说无法解释光电效应现象。
(2)密立根测出了 h的值，从而给光的量子说以有力的支持。
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(对应学生用书页码P54)
对光子能量与光强的理解 光子能量是指一个光子具有的能量，在数值上光子能量E＝hν。 光强是指在垂直于光的传播方向上，每平方米面积1 s内获得的能量，它等于在垂直光传播方向上每平方米面积1 s内通过的所有光子的能量和。
光子能量大并不意味着光强大，同样光强大也不等于光子能量大。当入射光频率一定时，光强才与光子数成正比。光强一定时，频率越高的光，在垂直于光传播方向上每平方米面积上1 s内通过的光子数越少。
1．氦—氖激光器发出波长为633 nm的激光，当激光器的输出功率为1 mW时，每秒发出的能量子数为( )
A．2.2×1015个 B．3.2×1015个 C．2.2×1014个 D．3.2×1014个
c解析：选B 一个能量子ε＝hν＝h
λ激光器功率为1 mW时，每秒发出的光子数为：
Pt1×10－3×1n＝＝个
ε6.63×10－34×3×108/633×10－9
≈3.2×1015个。
对光电效应现象的理解 1.任何一种金属都有一个截止频率或极限频率ν0，入射光的频率必须大于ν0才能发生光电效应。
2．光电子的最大初动能与入射光的强度无关，只随入射光频率的增大而增大。 3．光电效应的发生是瞬时的，不超过10－9 s。
4．发生光电效应时，入射光越强，饱和光电流越大，逸出的光电子数越多，逸出电子的数目与入射光的强度成正比。
解释光电效应时，应从以下两点进行把握：
(1)照射光频率决定着是否发生光电效应以及光电子的最大初动能；
(2)能够发生光电效应的前提下，照射光强度决定着单位时间内发射出来的光电子数。
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高中物理第四章波粒二象性第节量子概念的诞生光电效应与光的量子说教学案教科版选修3
