光的粒子性

【考纲要求】

说明：相比10年，新考试说明中删去了康普顿效应

【知识要点】

1．光电效应

概念：在光(包括不可见光)的照射下，从物体发射        的现象叫做光电效应。

2．光电效应的实验规律

（1）存在遏止电压

如图所示，光线经石英窗照在阴极上，便有电子逸出----光电子。

光电子在电场作用下形成光电流。

概念：遏止电压

将换向开关反接，电场反向，则光电子离开阴极后将受反向电场阻碍作用。

当 K、A 间加反向电压，光电子克服电场力作功，当电压达到某一值 Uc 时，光电流恰为0。 Uc称遏止电压。

根据动能定理，有

 

实验表明，无论光的强弱如何，遏止电压都是一样的。光的频率改变时，遏止电压也会改变，这表明光电子的能量只与入射光的频率有关，而与入射光的强弱无关。

（2） 光电流与光强的关系：

饱和光电流强度与入射光强度成正比。

（3） 截止频率νc ----极限频率

对于每种金属材料，都相应的有一确定的截止频率νc 。

当入射光频率ν>νc 时，电子才能逸出金属表面；

当入射光频率ν <νc时，无论光强多大也无电子逸出金属表面。

（4）光电效应是瞬时的。从光开始照射到光电子逸出所需时间<10-9s。

3．光电效应解释中的疑难

经典理论无法解释光电效应的实验结果。

经典理论认为，按照经典电磁理论，入射光的光强越大，光波的电场强度的振幅也越大，作用在金属中电子上的力也就越大，光电子逸出的能量也应该越大。也就是说，光电子的能量应该随着光强度的增加而增大，不应该与入射光的频率有关，更不应该有什么截止频率。

光电效应实验表明：饱和电流不仅与光强有关而且与频率有关，光电子初动能也与频率有关。只要频率高于极限频率，即使光强很弱也有光电流；频率低于极限频率时，无论光强再大也没有光电流。

光电效应具有瞬时性。而经典认为光能量分布在波面上，吸收能量要时间，即需能量的积累过程。

为了解释光电效应，爱因斯坦在能量子假说的基础上提出光子理论，提出了光量子假设。

4．爱因斯坦的光量子假设

（1）内容

光不仅在发射和吸收时以能量为hν的微粒形式出现，而且在空间传播时也是如此。也就是说，频率为ν的光是由大量能量为 E =hν的光子组成的粒子流，这些光子沿光的传播方向以光速 c 运动。

（2）爱因斯坦光电效应方程

在光电效应中金属中的电子吸收了光子的能量，一部分消耗在电子逸出功 W ₀，另一部分变为光电子逸出后的动能 E _k 。由能量守恒可得出：

W₀为电子逸出金属表面所需做的功，称为逸出功

W_k为光电子的最大初动能。

（3）爱因斯坦对光电效应的解释：

①光强大，光子数多，释放的光电子也多，所以光电流也大。

②电子只要吸收一个光子就可以从金属表面逸出，所以不需时间的累积。    

③从方程可以看出光电子初动能和照射光的频率成线性关系

④从光电效应方程中，当初动能为零时，可得极限频率：

爱因斯坦光子假说圆满解释了光电效应，但当时并未被物理学家们广泛承认，因为它完全违背了光的波动理论。

5．光电效应理论的验证

美国物理学家密立根，花了十年时间做了“光电效应”实验，结果在1915年证实了爱因斯坦光电效应方程，h 的值与理论值完全一致，又一次证明了“光量子”理论的正确。

由于爱因斯坦提出的光子假说成功地说明了光电效应的实验规律，荣获1921年诺贝尔物理学奖。

密立根由于研究基本电荷和光电效应，特别是通过著名的油滴实验，证明电荷有最小单位。获得1923年诺贝尔物理学奖。

6．光电效应在近代技术中的应用

（1）光控继电器

可以用于自动控制，自动计数、自动报警、自动跟踪等。

（2）光电倍增管

可对微弱光线进行放大，可使光电流放大10⁵~10⁸倍，灵敏度高，用在工程、天文、科研、军事等方面。

【巩固练习】

1．光照射到金属表面上，能使金属中的_________从表面逸出，这种现象称之为______________，逸出的电子也叫____________，使电子脱离金属表面所做的功的最小值叫____________，这种现象说明光具有____________性。

2．经典的电磁理论只能解释光是一种，它有____________、____________等波特有的现象，但它不能解释光电效应。爱因斯坦对光电效应的解释是：光本身就是由一个一个不可分割的____________组成的，每一个光的能量子被称为一个____________，这就是爱因斯坦的_________说。

3．爱因斯坦认为，在光电效应中，金属中的电子吸收一个频率为ν的光子获得的能量是_________，这些能量中的一部分用来克服金属的____________，剩下的表现为逸出的光电子的____________，用公式表示为____________________，这就是著名的爱因斯坦光电效应方程。

4．在演示光电效应的实验中，原来不带电的一块锌板与灵敏验电器相连，用弧光灯照射锌板时，验电器指针张开一个角度，如图所示，这时                  (       )

A．锌板带正电，指针带负电

B．锌板带正电，指针带正电

C．锌板带负电，指针带正电      

D．锌板带负电，指针带负电

5．对于任何一种金属，必须满足下列哪种条件，才能发生光电效应       (       )

A．入射光的强度大于某一极限强度

B．入射光的波长大于某一极限波长

C．入射光照射时间大于某一极限时间

D．入射光的频率大于某一极限频率

6．某种频率的光射到金属表面上时，金属表面有电子逸出，若光的频率不变而强度减弱，那么下述结论中正确的是                                          (       )

A．光的强度减弱到某一数值时，就没有电子逸出

B．逸出的电子数减少

C．逸出的电子数和最大初动能都减小

D．逸出的电子最大初动能不变

7．用两束频率相同，强度不同的紫外线去照射两种不同金属，都能产生光电效应，则(       )

A．因入射光频率相同，产生光电子的最大初动能必相同

B．用强度大的紫外线照射时，所产生的光电子的初速度一定大

C．从极限波长较长的金属中飞出的光电子的初速度一定大

D．由强度大的紫外线所照射的金属，单位时间内产生的光电子数目一定多

8．用某一频率的绿光照射某金属时恰好能产生光电效应，则改用强度相同的蓝光和紫光分别照射该金属，下列说法正确的是                                  (       )

A．用蓝光照射时，光电子的最大初动能比用紫光照射时小

B．用蓝光和紫光照射时，在相同时间内逸出的电子数相同

C．用蓝光照射时，在同样时间内逸出的电子数目较多

D．用紫光照射时，在同样时间内逸出的电子数目较多

9．关于光电效应的说法中，正确的有                                   (       )

A．要使光电效应发生，入射光子的能量必须大于原子的电离能

B．极限频率的存在，可以表明电子对光子的吸收是一对一的

C．增大入射光子的能量，光电子的最大初动能必随着增大

D．电子对光子的吸收不存在能量的积累过程

10．已知铯的极限频率为4.55×10¹⁴Hz，钠的极限频率为6.00×10¹⁴Hz，银的极限频率为1.15×10¹⁵Hz，铂的极限频率为1.53×10¹⁵Hz，当用波长为0.375μm的光照射它们时，可发生光电效应的是                                                   (       )

A．铯               B．钠             C．银              D．铂

11．某种金属的逸出功是1.25eV，为了使它发生光电效应，照射光的频率至少应为多少？或用可见光照射它，能否发生光电效应？

12．某金属在一束黄光照射下，刚好有电子逸出（即用频率小于黄光的光照射就没有电子逸出）。在下述情况下，电子的最大初动能及逸出的电子数目会发生什么变化？（1）增大光强而不改变光的频率；（2）用一束强度更大的红光代替黄光；（3）用强度相同的紫光代替黄光。

1、电子，光电效应，光电子，逸出功，粒子   2、干涉，衍射，能量子，光子，光子   3、hν，逸出功，初动能，hν＝W＋E_k  4、B   5、D   6、BD   7、CD   8、AB   9、AC   10、AB   11、3×10¹⁴Hz，可以          12、（1）最大初动能不变，光电子数目增加（2）无光电子逸出（3）最大初动能增大，光电子数目不变

第二篇：水的电离和溶液的酸碱性知识点总结

水的电离和溶液的酸碱性

一、水的电离

1． 水是一种极弱的电解质，水的电离是永恒存在的。只要是水溶液，不要忽略H⁺和

OH ^–的同时存在，注意不是大量共存。

（1）水分子能够发生电离，存在有电离平衡：

H₂O+H₂O  H₃O⁺＋ OH ^–                    简写为   H₂O  H⁺＋ OH ^–

（2）水分子发生电离后产生的离子分别是H₃O⁺ 和OH ^–

（3）发生电离的水分子所占比例很小

根据水的电离平衡，写出相应的平衡常数表达式

应有K_电离＝  

室温时，1L纯水中（即55.56mol/L）测得只有1×10^-7molH₂O发生电离，电离前后H₂O的物质的量几乎不变，故c(H₂O)可视为常数，上式可表示为：c(H⁺)·c(OH ^–)＝K_电离·c(H₂O)

K_电离与常数c(H₂O)的积叫做水的离子积常数，用K_W 表示

2．水的离子积

一定温度下，无论是稀酸、稀碱或盐溶液中

室温时K_W＝c(H⁺)·c(OH ^–) =1×10^-14

水的电离是个吸热过程，故温度升高，水的K_W增大。同样K_W只与温度有关。

归纳：

①电离常数是表示弱电解质电离趋势的物理量。K值越大，电离趋势越大。

②一种弱电解质的电离常数只与温度有关，而与该弱电解质的浓度无关。

③电离常数随温度升高而增大。室温范围温度对电离常数影响较小，可忽略

④水的离子积不仅适用于纯水，也适用于酸、碱、盐稀溶液

⑤任何溶液中由水电离的c(H⁺)与c(OH ^–)总是相等的

3．影响水的电离平衡的因素：酸、碱、水解盐等。

二、溶液的酸碱性和pH

1． 

常温pH=7（中性）    pH＜7 （酸性）    pH＞7（碱性）

2．pH测定方法：pH试纸、酸碱指示剂、pH计

3．溶液pH的计算方法

（1）酸溶液： n (H⁺)→c(H⁺)→pH

（2）碱溶液：n(OH ^–) → c(OH ^–) →c(H⁺)=1×10^-14/ c(OH ^–) →pH

（3）酸碱混合：

pH=7   n (H⁺)= n(OH ^–)

pH＞7  n (H⁺)＜n(OH ^–)   c(OH ^–)= n(OH ^–) - n (H⁺)/V_混合液→c(H⁺)→pH

pH＜7  n (H⁺)＞ n(OH ^–)  c(H⁺)= n (H⁺)- n(OH ^–) /V_混合液→pH

4．特例。。。

三、溶液的pH与c(H⁺)变化关系

pH增大1个单位，c(H⁺)减小10倍；pH减小1个单位，c(H⁺)增大10倍；pH改变n个单位，c(H⁺)就改变10ⁿ倍。