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人教版高中物理选修3-5学案：第十七章 章末
1．一个光子的能量ε＝hν，其中h是普朗克常量，ν是光的频率． 2．一束光的能量E＝nhν，n为光子数目．
3．频率与波长的关系：ν＝.
例1 激光器是一个特殊的光源，它发出的光便是激光，红宝石激光器发射的激光是不连续的一道一道的闪光，每道闪光称为一个光脉冲，现有一红宝石激光器，发射功率为1.0×1010 W，所发射的每个光脉冲持续的时间Δt为1.0×10－11 s，波长为 793.4 nm.问每列光脉冲的长度l是多少？其中含有的光子数n是多少？
(普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s，光速c＝3.0×108 m/s)
解析 以Δt、l和c分别表示光脉冲的持续时间、长度和光在真空中的传播速度， 由题意可知
l＝cΔt ①
以P和E表示红宝石激光器发射的功率和一列光脉冲的能量， 则有：E＝PΔt
②
以λ和ν表示红宝石激光器激光的波长和频率，则有ν＝，因此就得到每个光子的能量
hν＝ ③
由②③式就得到该列光脉冲含有的光子数
n＝＝ ④
将数据代入①④式，就得到该列光脉冲的长度、含有的光子数分别为l＝3×10－3 m＝3 mm、n≈4.0×1017个． 答案 3 mm 4.0×1017个
永定元年，周文育等败于沌口，为王琳所获。琳乘胜将略南中诸郡，遣猛与李孝钦等将兵攻豫章，进逼周迪，军败，为迪斩执。寻遁归王琳。王琳败，还朝。天嘉二年，授通直散骑常侍、永阳太守。迁安成王府司马。光大元年，授壮武将军、庐陵内史。太建初，迁武毅将军、始兴平南府长史，领长沙内史。
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二、光电效应的规律和光电效应方程
有关光电效应的问题主要是两个方面，一是关于光电效应现象的判断，另一个就是运用光电效应方程进行简单的计算．解题的关键在于掌握光电效应规律，明确各概念之间的决定关系．即有：
例2 用波长为2.0×10－7 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4.7×10－19 J．由此可知，钨的极限频率是(普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s，光速c＝3.0×108 m/s)( ) A．5.5×1014 Hz C．9.8×1014 Hz
B．7.9×1014 Hz D．1.2×1015 Hz
解析 由爱因斯坦光电效应方程得h＝Ek＋W0，而金属的逸出功W0＝hνc，由以上两式得，钨的极限频率为：νc＝－≈7.9×1014 Hz，B项正确． 答案 B
针对训练 关于光电效应，以下说法正确的是( ) A．光电子的最大初动能与入射光的频率成正比 B．光电子的最大初动能越大，形成的光电流越强
C．能否产生光电效应现象，取决于入射光光子的能量是否大于金属的逸出功 D．用频率是ν1的绿光照射某金属发生了光电效应，改用频率是ν2的黄光照射该金属一定不发生光电效应 答案 C
解析 由光电效应方程知，光电子的最大初动能随入射光频率的增大而增大，但不是成正比关系，A错．光电流的强度与入射光的强度成正比，与光电子的
永定元年，周文育等败于沌口，为王琳所获。琳乘胜将略南中诸郡，遣猛与李孝钦等将兵攻豫章，进逼周迪，军败，为迪斩执。寻遁归王琳。王琳败，还朝。天嘉二年，授通直散骑常侍、永阳太守。迁安成王府司马。光大元年，授壮武将军、庐陵内史。太建初，迁武毅将军、始兴平南府长史，领长沙内史。
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最大初动能无关，B错．用频率是ν1的绿光照射某金属发生了光电效应，改用频率是ν2的黄光照射该金属不一定不发生光电效应，能发生光电效应的条件是入射光光子的能量要大于金属的逸出功，D错，C对． 三、波粒二象性的理解 1．光的波粒二象性
(1)光的干涉、衍射、偏振说明光具有波动性，光电效应现象、康普顿效应则证明光具有粒子性，因此，光具有波粒二象性，对于光子这样的微观粒子只有从波粒二象性出发，才能统一说明光的各种行为．
(2)大量光子产生的效果显示出光的波动性，少数光子产生的效果显示出粒子性，且随着光的频率的增大，波动性越来越不显著，而粒子性却越来越显著． 2．实物粒子(如：电子、质子等)都有一种波与之对应(物质波的波长λ＝，频率ν＝)．
3．物质波与光波一样都属于概率波．概率波的实质：是指粒子在空间分布的概率是受波动规律支配的．
例3 关于光的波粒二象性的说法中，正确的是( ) A．一束传播的光，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，光波和机械波是同样的一种波 C．能量越大的光子其波动性越显著
D．光是一种波，同时也是一种粒子，光子说并未否定电磁说，在光子能量ε＝hν中，频率ν仍表示的是波的特性
解析 光是一种波、同时也是一种粒子，光具有波粒二象性，A错误；当光和
永定元年，周文育等败于沌口，为王琳所获。琳乘胜将略南中诸郡，遣猛与李孝钦等将兵攻豫章，进逼周迪，军败，为迪斩执。寻遁归王琳。王琳败，还朝。天嘉二年，授通直散骑常侍、永阳太守。迁安成王府司马。光大元年，授壮武将军、庐陵内史。太建初，迁武毅将军、始兴平南府长史，领长沙内史。
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物质作用时，是“一份一份”的，表现出粒子性，光的干涉、衍射又说明光是一种波，光既不同于宏观的粒子，也不同于宏观的波，无论频率高低，光都具有波粒二象性，B错误；能量越大的光子，波长越短，粒子性越强，C错误；光具有波粒二象性，光的波动性与粒子性不是独立的，由公式ε＝hν可以看出二者是有联系的．光的粒子性并没有否定光的波动性，D正确． 答案 D
1．能引起人的眼睛视觉效应的最小能量为10－18 J，已知可见光的平均波长约为0.6 μm，普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s，则进入人眼的能量子数至少为( ) A．1个 C．30个 答案 B
解析 可见光的平均频率ν＝，能量子的平均能量为ε＝hν，引起视觉效应时E＝nε，联立可得n≈3，B正确．
2．(多选)光电效应的实验结论是：对于某种金属( )
A．无论光强多强，只要光的频率小于极限频率就不能产生光电效应 B．无论光的频率多低，只要光照时间足够长就能产生光电效应
C．频率超过极限频率的入射光，光照强度越弱，所产生的光电子的最大初动能就越小
D．频率超过极限频率的入射光，频率越高，所产生的光电子的最大初动能就越大
永定元年，周文育等败于沌口，为王琳所获。琳乘胜将略南中诸郡，遣猛与李孝钦等将兵攻豫章，进逼周迪，军败，为迪斩执。寻遁归王琳。王琳败，还朝。天嘉二年，授通直散骑常侍、永阳太守。迁安成王府司马。光大元年，授壮武将军、庐陵内史。太建初，迁武毅将军、始兴平南府长史，领长沙内史。
B．3个 D．300个
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