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高考物理知识点：光电效应方程

在高中复习阶段，大家一定要多练习题，掌握考题的规律，掌握常考的知识，这样有助于提高大家的分数。编辑老师为大家整理了20xx高三重点物理知识点，供大家参考。

光电效应中，金属中的电子在飞出金属表面时要克服原子核对它的吸引而做功。某种金属中的不同电子，脱离这种金属所需的功不一样，使电子脱离某种金属所做的功的最小值，叫做这种金属的逸出功。

如果入射光子的能量hν大于逸出功W，那么有些光电子在脱离金属表面后还有剩余的能量，也就是说有些光电子具有一定的动能。因为不同的电子脱离某种金属所需的功不一样，所以它们就吸收了光子的能量并从这种金属逸出之后剩余的动能也不一样。由于逸出功W指从原子键结中移出一个电子所需的最小能量，所以如果用Ek表示动能最大的光电子所具有的动能，那么就有下面的关系式Ek=hν-W(其中，h表示普朗克常量，ν表示入射光的频率)，这个关系式通常叫做爱因斯坦光电效应方程。即：光子能量=移出一个电子所需的能量(逸出功)+被发射的电子的动能。
最大初动能
发生光电效应时，电子克服金属原子核的引力逸出时，具有的动能大小不同。金属表面上的电子吸收光子后逸出时动能的最大值，称为最大初动能。

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高考物理知识点：光电效应

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高考物理知识点：光电效应

光照射到金属上，引起物质的电性质发生变化。这类光变致电的现象被人们统称为光电效应(Photoelectriceffect)。光电效应分为光电子发射、光电导效应和阻挡层光电效应，又称光生伏特效应。前一种现象发生在物体表面，又称外光电效应。后两种现象发生在物体内部，称为内光电效应。赫兹于1887年发现光电效应，爱因斯坦第一个成功的解释了光电效应(金属表面在光辐照作用下发射电子的效应，发射出来的电子叫做光电子)。光波长小于某一临界值时方能发射电子，即极限波长，对应的光的频率叫做极限频率。临界值取决于金属材料，而发射电子的能量取决于光的波长而与光强度无关，这一点无法用光的波动性解释。还有一点与光的波动性相矛盾，即光电效应的瞬时性，按波动性理论，如果入射光较弱，照射的时间要长一些，金属中的电子才能积累住足够的能量，飞出金属表面。可事实是，只要光的频率高于金属的极限频率，光的亮度无论强弱，光子的产生都几乎是瞬时的，不超过十的负九次方秒。正确的解释是光必定是由与波长有关的严格规定的能量单位(即光子或光量子)所组成。
光电效应里电子的射出方向不是完全定向的，只是大部分都垂直于金属表面射出，与光照方向无关。光是电磁波，但是光是高频震荡的正交电磁场，振幅很小，不会对电子射出方向产生影响。
光电效应说明了光具有粒子性。相对应的，光具有波动性最典型的例子就是光的干涉和衍射。
只要光的频率超过某一极限频率，受光照射的金属表面立即就会逸出光电子，发生光电效应。当在金属外面加一个闭合电路，加上正向电源，这些逸出的光电子全部到达阳极便形成所谓的光电流。在入射光一定时，增大光电管两极的正向电压，提高光电子的动能，光电流会随之增大。但光电流不会无限增大，要受到光电子数量的约束，有一个最大值，这个值就是饱和电流。所以，当入射光强度增大时，根据光子假设，入射光的强度(即单位时间内通过单位垂直面积的光能)决定于单位时间里通过单位垂直面积的光子数，单位时间里通过金属表面的光子数也就增多，于是，光子与金属中的电子碰撞次数也增多，因而单位时间里从金属表面逸出的光电子也增多，饱和电流也随之增大。

高考物理知识点速查复习光电效应、能级、原子物理

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光电效应
光量子（光子）：E=hν
实验结论光子说的解释
1、每种金属都有一个极限频率入射光的频率必须大于这个频率才能产生光电效应电子从金属表面逸出，首先须克服金属原子核的引力做功（逸出功W），要使入射光子的能量不小于W，对应频率即是极限频率。

2、光电子的最大初动能与入射光的强度无关，只随入射光的频率增大而增大电子吸收光子能量后，只有直接从金属表面飞出的光电子，才具有最大初动能即：

3、入射光照射到金属板上时光电子的发射机率是瞬时的，一般不会超过10-9S光照射金属时，电子吸收一个光子（形成光电子）的能量后，动能立即增大，不需要积累能量的过程。
4、当入射光的频率大于极限频率时，光电流强度与入射光强度成正比当入射光的频率大于极限频率时，入射光越强，单位时间内入射到金属表面的光子数越多，产生的光电子数越多，射出的光电子作定向移动时形成的光电流越大。
（1）产生光电效应的条件：①ν≥ν极；②hν≥W
（2）发生光电效应后，入射光的强度与产生的光电流成正比。
（3）光电效应方程,W=hν极；
（4）光电管的应用
能级
一、核式结构模型与经典物理的矛盾
（1）根据经典物理的观点推断：①在轨道上运动的电子带有电荷，运动中要辐射电磁波。②电子损失能量，它的轨道半径会变小，最终落到原子核上。
③由于电子轨道的变化是连续的，辐射的电磁波的频率也会连续变化。
事实上：①原子是稳定的；②辐射的电磁波频率也只是某些确定值。
二、玻尔理论
①轨道量子化：电子绕核运动的轨道半径只能是某些分立的数值。对应的氢原子的轨道半径为：rn=n2r1(n=1,2,3,…………)，r1=0.53×10-10m。
②能量状态量子化：原子只能处于一系列不连续的能量状态中，这些状态的能量值叫能级，能量最低的状态叫基态，其它状态叫激发态。原子处于称为定态的能量状态时,虽然电子做加速运动,但并不向外辐射能量.
氢原子的各能量值为：
③跃迁假说：原子从一种定态跃迁到另一种定态要辐射（或吸收）一定频率的光子，即：hν=Em-En
三、光子的发射和吸收
（1）原子处于基态时最稳定，处于较高能级时会自发地向低能级跃迁，经过一次或几次跃迁到达基态，跃迁时以光子的形式放出能量。
（2）原子在始末两个能级Em和En（mn）间跃迁时发射光子的频率为ν，其大小可由下式决定：hν=Em-En。
（3）如果原子吸收一定频率的光子，原子得到能量后则从低能级向高能级跃迁。
（4）原子处于第n能级时，可能观测到的不同波长种类N为：
考点分析：
考点：波尔理论：定态假设；轨道假设；跃迁假设。
考点：hν=Em-En
考点：原子处于第n能级时，可能观测到的不同波长种类N为：
考点：原子的能量包括电子的动能和电势能（电势能为电子和原子共有）即：原子的能量En=EKn+EPn.轨道越低，电子的动能越大，但势能更小，原子的能量变小。
电子的动能：，r越小，EK越大。
原子物理
一、原子的核式结构
二、天然放射现象、衰变
衰变次数的计算方法：根据质量数的变化计算α次数，其次数n=质量数的变化量/4；根据电荷数的变化，计算β衰变次数。中子数的变化量=2×α衰变次数+β衰变次数。
三、半衰期的计算
半衰期计算公式:；m为剩余质量；mO为原有质量；t为衰变时间；τ为半衰期。
四、核反应方程
五、核能的计算
核反应释放的核能：ΔE=Δmc2或ΔE=Δm×931.5Mev

20xx高考物理知识点总结：光电效应的意义

20xx高考物理知识点总结：光电效应的意义

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光电效应现象是赫兹在做证实麦克斯韦的电磁理论的火花放电实验时偶然发现的，而这一现象却成了突破麦克斯韦电磁理论的一个重要证据。
爱因斯坦在研究光电效应时给出的光量子解释不仅推广了普朗克的量子理论，证明波粒二象性不只是能量才具有，光辐射本身也是量子化的，同时为唯物辩证法的对立统一规律提供了自然科学证据，具有不可估量的哲学意义。这一理论还为波尔的原子理论和德布罗意物质波理论奠定了基础。
密立根的定量实验研究不仅从实验角度为光量子理论进行了证明，同时也为波尔原子理论提供了证据。
1921年，爱因斯坦因建立光量子理论并成功解释了光电效应而获得诺贝尔物理学奖。
1922年，玻尔原子理论也因密立根证实了光量子理论而获得了实验支持，从而获得了诺贝尔物理学奖。
1923年，密立根“因测量基本电荷和研究光电效应”获诺贝尔物理学奖。
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20xx高考物理知识点总结：光电效应的应用

20xx高考物理知识点总结：光电效应的应用

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制造光电倍增管
光电倍增管能将一次次闪光转换成一个个放大了的电脉冲，然后送到电子线路去，记录下来。算式在以爱因斯坦方式量化分析光电效应时使用以下算式：光子能量=移出一个电子所需的能量+被发射的电子的动能代数形式：hf=φ+Emφ=hf0Em=(1/2)mv^2其中h是普朗克常数，h=6.63×10^-34J·s，f是入射光子的频率，φ是功函数，从原子键结中移出一个电子所需的最小能量，f0是光电效应发生的阀值频率，Em是被射出的电子的最大动能，m是被发射电子的静止质量，v是被发射电子的速度，注：如果光子的能量(hf)不大于功函数(φ)，就不会有电子射出。功函数有时又以W标记。这个算式与观察不符时(即没有射出电子或电子动能小于预期)，可能是因为系统没有完全的效率，某些能量变成热能或辐射而失去了。
光控制电器
利用光电管制成的光控制电器，可以用于自动控制，如自动计数、自动报警、自动跟踪等等，右上图是光控继电器的示意图，它的工作原理是：当光照在光电管上时，光电管电路中产生电光流，经过放大器放大，使电磁铁M磁化，而把衔铁N吸住，当光电管上没有光照时，光电管电路中没有电流，电磁铁M就自动控制，利用光电效应还可测量一些转动物体的转速。
光电倍增管
利用光电效应还可以制造多种光电器件，如光电倍增管、电视摄像管、光电管、电光度计等，这里介绍一下光电倍增管。这种管子可以测量非常微弱的光。右下图是光电倍增管的大致结构，它的管内除有一个阴极K和一个阳极A外，还有若干个倍增电极K1、K2、K3、K4、K5等。使用时不但要在阴极和阳极之间加上电压，各倍增电极也要加上电压，使阴极电势最低，各个倍增电极的电势依次升高，阳极电势最高，这样，相邻两个电极之间都有加速电场，当阴极受到光的照射时，就发射光电子，并在加速电场的作用下，以较大的动能撞击到第一个倍增电极上，光电子能从这个倍增电极上激发出较多的电子，这些电子在电场的作用下，又撞击到第二个倍增电极上，从而激发出更多的电子，这样，激发出的电子数不断增加，最后后阳极收集到的电子数将比最初从阴极发射的电子数增加了很多倍(一般为105～108倍)。因而，这种管子只要受到很微弱的光照，就能产生很大电流，它在工程、天文、军事等方面都有重要的作用。
农业病虫害防治
农业虫害的治理需要依据为害昆虫的特性提出与环境适宜、生态兼容的技术体系和关键技术。为害昆虫表现了对敏感光源具有个体差异性和群体一贯性的趋光性行为特征，并通过视觉神经信号响应和生理光子能量需求的方式呈现出生物光电效应的作用本质。利用昆虫的这种趋性行为诱导增益特性，一些光电诱导杀虫灯技术以及害虫诱导捕集技术广泛地应用于农业虫害的防治，具有良好的应用前景。
广泛应用于医疗手术、整形技术、祛斑美容技术等
光电技术目前已广泛应用医疗手术、整形、祛斑美容等方面。在医疗手术方面，现在一些外科及内科手术中，会使用光电技术在手术中扮演切除、收口的角色。在传统手术中，运用手术刀切开身体组织，最长出现的问题就是出血，在止血及清理血液渗出方面增加了手术的难度与时间，运用光电技术可以快速且整齐严谨的切除身体组织，同时立即起到凝血的作用，避免创面出血，同时降低伤口感染的几率，现已被医院广泛应用。在整形美容方面，不同的光电技术能够去除色斑、色痣、皮肤疣体、皮赘等等皮肤问题，同时嫩肤美白、抗老、收细毛孔的效果也是众多美容仪器、技术、手术所比不上的，同时应用广泛、操作方面、创面更小等特点在整形与美容医院广泛使用。目前广电技术在我们国家的研究与使用也非常广泛，如我们常见的北京光电研究所、长春奥普光电、深圳光峰光电、华北光电技术研究所、杭州擎天光电、香港美肌光-光电集团等等......为我国的光电技术的快速发展做出了突出贡献。
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