高中物理鲁科版选修3-5第5章波与粒子--练习及答案

第五章 波与粒子 第1节 光电效应 第2节康普顿效应 一、光电效应 (1) 光电效应现象：在物理学中，在光的照射下电了从物体表面逸出的现象. (2) 光电效应的实验规律 ① 发生的条件：每一种金属对应一种光的最小频率，又称极限频率.只有当光的频率大于 或等于这个最小频率时，才会产生光电效应.当光的频率小于这个最小频率时，即使增加光 的强度或照射时间，也不能产生光电效应. ② 与光的强度的关系：产生光电效应时，光的强度越大，单位时间内逸出的电子数越多. ③ 发生光电效应所需的时间：从光照射到金属表面至产生光电效应的时间间隔很短，通常 可在10-9_s内发生光电效应. (3) 光了说：看似连续的光实际上是由个数有限、分立于空间各点的光了组成的，每一个 光了的能量为/7V.光在发射和吸收时能量是一份一份的. (4) 光电效应方程 ① 表达式：hv=W+^inv~. ② 物理意义：金属中电子吸收一个光子获得的能量是hv,这些能量一部分用于从金属表 面逸出时做功，剩下的表现为电子逸出后的最大初动能. (5) 光电效应的应用 ① 光电开关.②光电成像.③光电池. 二、康普顿效应及光的波粒二象性 (1) 康普顿效应 X射线在石墨上散射时，发现部分散射光的波长变长，波长改变的多少与散射角有关.这 种现象称为康普顿效应. (2) 康普顿的理论 当光子与电子相互作用时，既遵守能量守恒定律.又遵守动量守恒定律,在碰撞中光子将 能量所的一部分传递给了虫壬，光子能量减少，波长变长. (3) 康普顿效应的意义 康普顿效应表明光子除了具有能量之外，还具有动量，深入揭示了光的粒子性的一面. (4) 光电效应与康普顿效应 当波长较短的X射线或y射线入射时，产生康普顿效应;当波长较长的可见光或紫外光 入射时，主要产生光电效应. (5) 光的波粒二象性 ① 光的本性：光子既有粒子的特征,又有波的特征，即光具有波粒二象性. ② 光是一种电磁波. ③ 当光的波长较长时，光在传播过程中波动性明显；当光的波长较短时，光子与粒子相互 作用时，粒了性明显. 1. 入射光照射到某金属表面上发生光电效应，若入射光的强度减弱，而频率保持不变， 那么() A. 从光照射金属表面到发射出光电子之间的时间间隔将明显增加 B. 逸出的光电子的最大初动能将减小 C. 单位时间内从金属表面逸出的光电子数目将减少 D. 有可能不发生光电效应 2. 用不同频率的紫外线分别照射鸨和锌的表面而产生光电效应，可得到光电子最大初动 能瓜随入射频率v变化的瓦一v图象，已知鸨的逸出功是3.28 eV，锌的逸出功是3.34 eV, 若将二者的图线画在同一个Ek—v坐标系中，如图所示中用实线表示鸨、虚线表示锌，则正 确反映这一过程的是（） 3. 康普顿效应证实了光子不仅具有能量，也具有动量.入射光和电子的作用可以看成弹 性碰撞，则当光子与电子碰撞时，光子的一些能量转移给了电子，如图5 — 1一2给出了光子 与静止电子碰撞后，电子的运动方向，则碰撞过程中动量（选填“守恒”或“不守 恒”），能量（选填“守恒“或“不守恒”）,碰后光子可能沿（选填“1”、“2” 或“3”）方向运动，并且波长（选填“不变”、“变小”或“变长”）. 碰后 hv 普 碰前 当光子与电子碰撞时，光子的一些能量转移给 碰撞后的波长为矿则碰撞过程中（） 【答案】守恒守恒1变长 4. 科学研究证明，光子有能量也有动量， T电子.假设光子与电子碰撞前的波长为人， A. 能量守恒，动量守恒，且人=人 B. 能量不守恒，动量不守恒，且人=/ C. 能量守恒，动量守恒，且人r 5. （多选）关于光的波粒二象性，下列说法中正确的是（） 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. 光的波粒二象性否定了光的电磁说 6. 对光的认识，下列说法不正确的是（） A. 个别光子的行为表现为粒子性，大量光子的行为表现为波动性 B. 光的波动性是光子本身的一种属性，不是光子之间的相互作用引起的 C. 光表现出波动性时，就不具有粒子性了，光表现出粒子性时，就不具有波动性了 D. 光的波粒二象性应理解为：在某些场合下光的波动性表现明显，在某些场合下，光的 粒子性表现明显 7. 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Ey与入射光频率v的关系如图所示，其中V。为极 限频率.从图中可以确定的是.（填选项前的字母） A. 逸出功与v有关 B. %与入射光强度成正比 C. 当v