康普顿效应及其解释
第二节 光子
第三节 康普顿效应及其解释
1．能量子
(1)定义：普朗克认为，带电微粒辐射或者吸收能量时，只能辐射或吸收某个最小能量值的________．即：能量的辐射或者吸收只能是____________．这个不可再分的最小能量值叫做________．
(2)能量子大小为hν，其中ν是谐振子的振动频率，h称为________常量．h＝________________J·s.
(3)能量的量子化
在微观世界中微观粒子的能量是________的，或者说微观粒子的能量是______的．这种现象叫能量的量子化．
2．光的能量是不连续的，而是____________的，每一份叫做一个光子，一个光子的能量为________．这就是爱因斯坦的光子说．
3．要使物体内部的电子脱离离子的束缚而逸出表面，必须要对内部电子做一定的功，这个功称为________．在光电效应中，金属中的电子吸收一个光子获得的能量是hν，这些能量的一部分用来克服金属的________，剩下的表现为逸出的光电子的____________，公式表示为____________________．
4．康普顿效应
(1)用X射线照射物体时，散射出来的X射线的波长会________，这种现象称为康普顿效应．
(2)光电效应表明光子具有________，康普顿效应表明光子还具有________，两种效应深入地揭示了光的________性的一面．
(3)光子的动量p＝__________.在康普顿效应中，由于入射光子与物体中电子的碰撞，光子的动量______，因此波长______．
【概念规律练】
知识点一 能量子
1．已知某种单色光的波长为λ，在真空中光速为c，普朗克常量为h，则电磁波辐射的能量子ε的值为( )
cA．hλ
cC.hλ hB.λ D．以上均不正确
2．神光“Ⅱ”装置是我国规模最大，国际上为数不多的高功率固体激光系统，利用它可获得能量为2 400 J、波长λ为0.35 μm的紫外激光，已知普朗克常量h＝6.63×10－34J·s，则该紫外激光所含光子数为( )
A．2.1×1021个
C．2.1×1015个 B．4.2×1021个 D．4.2×1015个
知识点二 爱因斯坦光电效应方程
3．下表给出了一些金属材料的逸出功.
现用波长为400 nm的单色光照射上述材料，能产生光电效应的材料最多有几种(普朗克常量h＝6.6×10－34 J·s，光速c＝3.0×108 m/s)( )
A．2种 B．3种 C．4种 D．5种
4．某种单色光的频率为ν，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是( )
A．hν－Ek，ν－
C．hν＋Ek，ν－Ek hEk h B．Ek－hν，ν＋．Ek＋hν，ν＋h Ekh Ek
知识点三 光子说对光电效应的解释
5．(双选)对光电效应的理解正确的是( )
A．金属内的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，就能逸出
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的最小功，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是不相同的，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
6．(双选)已知能使某金属产生光电效应的极限频率为ν0，则( )
A．当用频率为2ν0的单色光照射该金属时，一定能产生光电子
B．当用频率为2ν0的单色光照射该金属时，所产生的光电子的最大初动能为hν0
C．当入射光的频率ν大于ν0时，若ν增大，则逸出功增大
D．当入射光的频率ν大于ν0时，若ν增大一倍，则光电子的最大初动能也增大一倍
【方法技巧练】
一、利用光电效应进行有关计算
7．已知金属铯的逸出功为1.9 eV，在光电效应实验中，要使铯表面发出光电子的最大初动能为1.0 eV，入射光的波长应为____________ m.
二、康普顿效应的分析
8．白天的天空各处都是亮的，是大气分子对太阳光散射的结果．美国物理学家康普顿由于在这方面的研究而荣获了1927年的诺贝尔物理学奖．假设一个运动的光子和一个静止的自由电子碰撞以后，电子向某一个方向运动，光子沿另一方向散射出去，则这个散射光子跟原来的光子相比( )
A．频率变大 B．速度变小
D．波长变长 C．光子能量变大
9．康普顿效应证实了光子不仅具有能量，也具有动量．图1给出了光子与静止电子碰撞后，电子的运动方向，则碰后光子可能沿方向________运动，并且波长________(填“不变”、“变短”或“变长”
)
图
1
1．红、橙、黄、绿四种单色光中，光子能量最小的是( )
A．红光 B．橙光 C．黄光 D．绿光
2．单色光从真空射入玻璃时，它的( )
A．波长变长，速度变小，光量子能量变小
B．波长变短，速度变大，光量子能量变大
C．波长变长，速度变大，光量子能量不变
D．波长变短，速度变小，光量子能量不变
3．关于光电效应，下列说法正确的是( )
A．极限频率越大的金属材料逸出功越大
B．只要光照射的时间足够长，任何金属都产生光电效应
C．从金属表面出来的光电子的最大初动能越大，这种金属的逸出功越小
D．入射光的光强一定时，频率越高，单位时间内逸出的光电子数就越多
4．(双选)一束绿光照射某金属发生了光电效应，则下列说法正确的是( )
A．若增加绿光的照射强度，则逸出的光电子数增加
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，则可能不会发生光电效应
D．若改用紫光照射，则逸出的光电子的最大初动能增加
5．(双选)关于康普顿效应，下列论述中正确的是( )
A．光子有能量，但没有动量
B．光子没有能量，但有动量
C．光子是光的能量的最小单位
D．光子和电子相遇而碰撞时，若光子的部分能量转移给电子，则光子的波长要变长
6．(双选)下列关于光电效应的说法正确的是( )
WA．若某材料的逸出功是W，则它的极限频率ν0＝h
B．光电子的初速度和照射光的频率成正比
C．光电子的最大初动能和照射光的频率成正比
D．光电子的最大初动能随照射光频率的增大而增大
7．(双选)用两束频率相同、强度不同的紫外线分别照射两同种金属的表面，
均能产生光电效应，那么( )
A．两束光的光子能量相同
B．两种情况下逸出的光电子个数相同
C．两种情况下逸出的光电子的最大初动能相同
D．两种情况下逸出的光电子的最大初动能不同
8．频率为ν的光照射某种金属材料，产生光电子的最大初动能为Ek，若以频率为2ν的光照射同一金属材料，则光电子的最大初动能是( )
A．2 Ek
B．Ek＋hν D．Ek＋2hν C．Ek－hν
9．在做光电效应的实验时，某金属被光照射发生了光电效应，实验测得光电子的最大初动能Ek与入射光的频率ν的关系如图2所示．由实际图线不能求出(
)
图2
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．科学研究证明，光子有能量也有动量，当光子与电子碰撞时，光子的一些能量转移给了电子．假设光子与电子碰撞前的波长为λ，碰撞后的波长为λ′，则碰撞过程中( )
A．能量守恒，动量守恒，且λ＝λ′
B．能量不守恒，动量不守恒，且λ＝λ′
C．能量守恒，动量守恒，且λ
D．能量守恒，动量守恒，且λ>λ′
11.已知金属铯的极限波长为0.66 μm.用0.5 μm的光照射铯金属表面发射光电子的最大初动能为多少焦耳？铯金属的逸出功为多少焦耳？