高中物理 第5章 波與粒子章末整合提升學(xué)案 魯科版

1、學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精第5章 波與粒子一、量子論與光子說1量子論：德國物理學(xué)家普朗克提出：電磁波的發(fā)射和吸收是不連續(xù)的，是一份一份的，每一份電磁波的能量eh。2光子說：愛因斯坦提出：空間傳播的光也是不連續(xù)的，是一份一份的,每一份稱為一個光子，光子具有的能量與光的頻率成正比，即eh其中h為普朗克常量，h6。631034 js.【例1】（多選）下列對光子的認識，正確的是(）a“光子說中的光子就是牛頓在微粒說中所說的“微?！眀“光子說”中的光子就是光電效應(yīng)的光電子c在空間傳播的光是不連續(xù)的，而是一份一份的，每一份叫做一個光量子，簡稱光子d光子的能量跟光的頻率成正比答案cd解析根據(jù)光子說,在空間傳

2、播的光是不連續(xù)的，而是一份一份的，每一份叫做一個光量子，簡稱光子而牛頓的“微粒說”中的微粒指宏觀世界的微小顆粒光電效應(yīng)中，金屬內(nèi)的電子吸收光子后克服原子核的庫侖引力等束縛，逸出金屬表面，成為光電子，故a、b選項錯誤,c選項正確；由eh知，光子能量e與其頻率成正比，故d選項正確【例2】已知：功率為100 w的燈泡消耗的電能的5 %轉(zhuǎn)化為所發(fā)出的可見光的能量，光速c3。0108 m/s，普朗克常量h6.631034 js，假定所發(fā)出的可見光的波長都是560 nm，計算燈泡每秒內(nèi)發(fā)出的光子數(shù)答案1.41019個解析一波長為的光子能量為e，設(shè)燈泡每秒內(nèi)發(fā)出的光子數(shù)為n，燈泡電功率為p，則n，式中k5

3、是燈泡的發(fā)光效率聯(lián)立兩式得n，代入題給數(shù)據(jù)得n1.41019（個）二、光電效應(yīng)的規(guī)律和光電效應(yīng)方程1光電效應(yīng)規(guī)律(1）任何一種金屬都對應(yīng)一個極限（截止）頻率，入射光的頻率低于極限頻率不會產(chǎn)生光電效應(yīng)（2)光電子的最大初動能與入射光的強度無關(guān)，只隨著入射光頻率的增大而增大(3）當入射光頻率大于極限頻率時，保持頻率不變,光電流的強度與入射光的強度成正比（4）入射光照到金屬上時,光電子的發(fā)射幾乎是瞬時的，一般不超過109 s。2愛因斯坦光電效應(yīng)方程：ekhw。w表示金屬的逸出功，c表示金屬的極限頻率，則whc?！纠?】(多選）1905年是愛因斯坦的“奇跡之年，這一年他先后發(fā)表了三篇具有劃時代意義的論

4、文,其中成功地解釋了光電效應(yīng)現(xiàn)象關(guān)于光電效應(yīng),下列說法正確的是（)a當入射光的頻率低于極限頻率時，不能發(fā)生光電效應(yīng)b光電子的最大初動能與入射光的頻率成正比c光電子的最大初動能與入射光的強度成正比d某單色光照射一金屬時不發(fā)生光電效應(yīng),改用波長較短的光照射該金屬可能發(fā)生光電效應(yīng)答案ad解析根據(jù)光電效應(yīng)現(xiàn)象的實驗規(guī)律，只有入射光頻率大于極限頻率時才能發(fā)生光電效應(yīng)，故a、d正確;根據(jù)光電效應(yīng)方程，最大初動能與入射光頻率為線性關(guān)系，但非正比關(guān)系,b錯；根據(jù)光電效應(yīng)現(xiàn)象的實驗規(guī)律，光電子的最大初動能與入射光強度無關(guān)，c錯【例4】用波長為2.0107 m的紫外線照射鎢的表面，釋放出來的光電子中最大的動能是4

5、.71019 j由此可知,鎢的極限頻率是（普朗克常量h6。631034 js，光速c3。0108 m/s,結(jié)果取兩位有效數(shù)字)（)a5.51014 hz b7.91014 hzc9。81014 hz d1.21015 hz答案b解析由愛因斯坦光電效應(yīng)方程得hekw,而金屬的逸出功whc，由以上兩式得，鎢的極限頻率為：c7.91014 hz，b項正確三、用圖象表示光電效應(yīng)的規(guī)律1ek圖象根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程ekhw，光電子的最大初動能ek是入射光頻率的一次函數(shù)，圖象如圖1所示其橫軸截距為金屬的極限頻率c，縱軸截距是金屬的逸出功的負值;斜率為普朗克常量h。圖12i-u圖象光電流強度i隨光電管兩

6、極間電壓u的變化圖象如圖2所示，圖中im為飽和光電流，uc為遏止電壓利用meveuc可得光電子的最大初動能圖2【例5】(1)研究光電效應(yīng)的電路如圖3所示用頻率相同、強度不同的光分別照射密封真空管的鈉極板（陰極k),鈉極板發(fā)射出的光電子被陽極a吸收,在電路中形成光電流下列光電流i與a、k之間的電壓uak的關(guān)系圖象中，正確的是(）圖3(2)鈉金屬中的電子吸收光子的能量，從金屬表面逸出,這就是光電子光電子從金屬表面逸出的過程中，其動量的大小_（選填“增大”、“減小”或“不變)，原因是_.答案(1）c（2）減小光電子受到金屬表面層中力的阻礙作用（或需要克服逸出功）解析(1)同一金屬的逸出功一定,對于同

7、一頻率的光，由eucmvhw知，遏止電壓相等,遏止電壓與光的強度無關(guān)；光越強，光電流越大,所以c項正確四、光的波粒二象性、物質(zhì)波1光的干涉、衍射、光的偏振說明光具有波動性，光電效應(yīng)、康普頓效應(yīng)則證明光具有粒子性，因此，光具有波粒二象性，對于光子這樣的微觀粒子只有從波粒二象性出發(fā)，才能統(tǒng)一說明光的各種行為2電子的衍射實驗，說明了一些物質(zhì)微粒也像光子一樣具有波粒二象性3任何一個運動著的物體，小到電子、質(zhì)子，大到行星、太陽,都有一種波和它對應(yīng)，波長(物質(zhì)波的波長)。物質(zhì)波和光波一樣,也屬于概率波，概率波的實質(zhì)是指粒子在空間分布的概率是符合波動規(guī)律的【例6】(多選）現(xiàn)代物理學(xué)認為，光和實物粒子都具有波粒二象性,下列事實中突出體現(xiàn)波動性的是()a一定頻率的光照射到鋅板上,光的強度越大，單位時間內(nèi)鋅板上發(fā)射的光電子就越多b肥皂液是無色的，吹出的肥皂泡卻是彩色的c質(zhì)量為103 kg、速度為102 m/s的小球，其德布羅意波長約為1023 m，不過我們能清晰地觀測到小球運動的軌跡d人們常利用熱中子研究晶體的結(jié)構(gòu),因為熱中子的德布羅意波長與晶體中原子間距大致相同答案bd解析光子照到鋅板上，發(fā)生光電效應(yīng),說明光有粒子性，a不正確;白光在肥皂泡上發(fā)生薄膜干涉時，會出現(xiàn)彩色條紋，光的干涉現(xiàn)象說明了光有波動性，b正確;由于實物的波長很小，波動性不明顯，表現(xiàn)為粒子性，c不正確；用熱中子研究晶體結(jié)構(gòu)