高三物理復習第十二章波粒二象性原子結(jié)構(gòu)原子核第1講波粒二象性省公開課一等獎新名師獲獎

選修3-5第十二章波粒二象性原子結(jié)構(gòu)原子核第1講波粒二象性1/522/52【知識梳理】知識點1光電效應1.光電效應現(xiàn)象:在光照射下金屬中電子從金屬表面逸出現(xiàn)象,叫作光電效應,發(fā)射出來電子叫作_______。光電子3/522.光電效應四個規(guī)律:(1)每種金屬都有一個_________。(2)光子最大初動能與入射光強度無關,只隨入射光_____增大而增大。(3)光照射到金屬表面時,光電子發(fā)射幾乎是_____。(4)光電流強度與入射光_____成正比。極限頻率頻率瞬時強度4/523.遏止電壓與截止頻率:(1)遏止電壓:使光電流減小到零反向電壓Uc。(2)截止頻率:能使某種金屬發(fā)生光電效應_____頻率叫作該種金屬截止頻率(又叫極限頻率)。不一樣金屬對應著不一樣極限頻率。(3)逸出功:電子從金屬中逸出所需做功_______,叫作該金屬逸出功。最小最小值5/52知識點2愛因斯坦光電效應方程1.光子說:光不是_____,而是一份一份,每一份光叫一個光子,一個光子能量為_______。2.逸出功:使電子脫離某種金屬所做功_______,用W0表示,不一樣金屬逸出功不一樣。連續(xù)ε=hν最小值6/523.愛因斯坦光電效應方程:(1)表示式:_________。(2)物理意義:金屬表面電子吸收一個光子取得能量是hν,這些能量一部分用來克服金屬________,剩下表現(xiàn)為逸出后光電子最大初動能________。Ek=hν-W0逸出功W07/52【易錯辨析】(1)只要光照射時間足夠長,任何金屬都能發(fā)生光電效應。()(2)光電子就是光子。()(3)極限頻率越大金屬材料逸出功越大。()(4)從金屬表面出來光電子最大初動能越大,這種金屬逸出功越小。()(5)入射光頻率越大,逸出功越大。()8/52提醒:(1)×。光子照射金屬能發(fā)生光電效應條件是照射光頻率到達極限頻率,假如沒有到達極限頻率,照射時間再長也不會發(fā)生光電效應。(2)×。光電子是被光子打出電子,其實質(zhì)是電子。(3)√。逸出功大小等于普朗克常量乘以極限頻率,所以極限頻率越大逸出功越大。9/52(4)×。光電子最大初動能不但與金屬逸出功相關還與照射金屬光子頻率相關,不能簡單地說從金屬表面出來光電子最大初動能越大,這種金屬逸出功越小。(5)×。金屬逸出功由金屬本身決定,與入射光頻率無關。10/52考點1光電效應規(guī)律【關鍵要素精講】1.光電效應規(guī)律“四點”了解:(1)放不放光電子,看入射光最低頻率。(2)放多少光電子,看光強度。(3)光電子最大初動能大小,看入射光頻率。(4)要放光電子,瞬時放。11/522.區(qū)分光電效應中五組概念:(1)光子與光電子:光子指光在空間傳輸時每一份能量,光子不帶電;光電子是金屬表面受到光照射時發(fā)射出來電子,其本質(zhì)是電子。光子是光電效應因,光電子是果。12/52(2)光電子動能與光電子最大初動能:光照射到金屬表面時,電子吸收光子全部能量,可能向各個方向運動,需克服原子核和其它原子妨礙而損失一部分能量,剩下部分為光電子初動能;只有金屬表面電子直接向外飛出時,只需克服原子核引力做功情況,才含有最大初動能。光電子初動能小于等于光電子最大初動能。13/52(3)光電流和飽和光電流:金屬板飛出光電子抵達陽極,回路中便產(chǎn)生光電流,伴隨所加正向電壓增大,光電流趨于一個飽和值,這個飽和值是飽和光電流,在一定光照條件下,飽和光電流與所加電壓大小無關。(4)入射光強度與光子能量:入射光強度指單位時間內(nèi)照射到金屬表面單位面積上總能量。14/52(5)光強度與飽和光電流:飽和光電流與入射光強度成正比規(guī)律是對頻率相同光照射金屬產(chǎn)生光電效應而言,對于不一樣頻率光,因為每個光子能量不一樣,飽和光電流與入射光強度之間沒有簡單正比關系。15/52【高考命題探究】【典例1】(多項選擇)(·全國卷Ⅰ改編)現(xiàn)用一光電管進行光電效應試驗,當用某一頻率光入射時,有光電流產(chǎn)生。以下說法正確是()世紀金榜導學號4272225216/52A.保持入射光頻率不變,入射光光強變大,飽和光電流變大B.入射光頻率變高,飽和光電流變大C.入射光頻率變高,光電子最大初動能變大D.保持入射光光強不變,不停減小入射光頻率,一直有光電流產(chǎn)生17/52【解析】選A、C。保持入射光頻率不變,入射光光強變大,單位時間內(nèi)光電子變多,飽和光電流變大,A對;據(jù)愛因斯坦光電效應方程=hν-W0可知,入射光頻率變高,光電子最大初動能變大,飽和光電流不變,B錯,C對;當hν<W0時沒有光電流產(chǎn)生,D錯。18/52【強化訓練】1.入射光照到某金屬表面發(fā)生光電效應,若入射光強度減弱,而頻率保持不變,則以下說法中正確是()19/52A.從光照射到金屬表面上到金屬發(fā)射出光電子之間時間間隔將顯著增加B.逸出光電子最大初動能減小C.單位時間內(nèi)從金屬表面逸出光電子數(shù)目將降低D.有可能不發(fā)生光電效應20/52【解析】選C。光電效應瞬時(10-9s)發(fā)生,與光強無關,A錯誤。光電子最大初動能只與入射光頻率相關,入射光頻率越大,最大初動能越大,B錯誤。光電子數(shù)目多少與入射光強度相關,光強減弱,單位時間內(nèi)從金屬表面逸出光電子數(shù)目降低,C正確。能否發(fā)生光電效應,只取決于入射光頻率是否大于極限頻率,與光強無關,D錯誤。21/522.分別用λ和λ單色光照射同一金屬,發(fā)出光電子最大初動能之比為1∶2。以h表示普朗克常量,c表示真空中光速,則此金屬板逸出功是多大?世紀金榜導學號4272225322/52【解析】設此金屬逸出功為W,依據(jù)光電效應方程得以下兩式當用波長為λ光照射時:Ek1=當用波長為λ光照射時:Ek2=又答案:23/52【加固訓練】(多項選擇)如圖所表示電路可研究光電效應規(guī)律。圖中標有A和K為光電管,其中A為陰極,K為陽極。理想電流計可檢測經(jīng)過光電管電流,理想電壓表用來顯示光電管兩端電壓。現(xiàn)接通電源,用光子能量為10.5eV光照射陰極A,電流計中有示數(shù),24/52若將滑動變阻器滑片P遲緩向右滑動,電流計讀數(shù)逐步減小,當滑至某一位置時電流計讀數(shù)恰好為零,讀出此時電壓表示數(shù)為6.0V;現(xiàn)保持滑片P位置不變,以下判斷正確是()25/52A.光電管陰極材料逸出功為4.5eVB.若增大入射光強度,電流計讀數(shù)不為零C.若用光子能量為12eV光照射陰極A,光電子最大初動能一定變大D.若用光子能量為9.5eV光照射陰極A,同時把滑片P向左移動少許,電流計讀數(shù)一定不為零26/52【解析】選A、C。電流計讀數(shù)恰好為零,此時電壓表示數(shù)為6.0V,依據(jù)動能定理得,eU=Ekm=6eV。再依據(jù)光電效應方程知,W0=hν-Ekm=10.5eV-6eV=4.5eV,故A正確;光電效應產(chǎn)生最大初動能與入射光強度無關,與入射光頻率相關,故B錯誤;增大入射光光子能量,依據(jù)光電效應方程知,光電子最大初動能變大,27/52故C正確;若用光子能量為9.5eV光照射陰極A,能發(fā)生光電效應,不過把滑片P向左移動少許,電流計讀數(shù)不一定不為零,故D錯誤。28/52考點2光電效應圖象分析【關鍵要素精講】1.由Ek-ν圖象能夠得到信息:29/52(1)極限頻率:圖線與ν軸交點橫坐標νc。(2)逸出功:圖線與Ek軸交點縱坐標絕對值E=W0。(3)普朗克常量:圖線斜率k=h。30/522.由I-U圖象能夠得到信息:31/52(1)遏止電壓Uc:圖線與橫軸交點絕對值。(2)飽和光電流Im:電流最大值。(3)最大初動能:Ekm=eUc。32/523.由Uc-ν圖象能夠得到信息:(1)截止頻率νc:圖線與橫軸交點。(2)遏止電壓Uc:隨入射光頻率增大而增大。(3)普朗克常量h:等于圖線斜率與電子電荷量乘積,即h=ke。(注:此時兩極之間接反向電壓)33/52【高考命題探究】【典例2】從1907年起,密立根就開始測量金屬遏止電壓Uc(即圖甲所表示電路中電流表G讀數(shù)減小到零時加在電極K、A之間反向電壓)與入射光頻率ν,由此算出普朗克常量h,并與普朗克依據(jù)黑體輻射得出h相比較,以檢驗愛因斯坦光電效應方程正確性。34/52按照密立根方法我們利用圖示裝置進行試驗,得到了某金屬Uc-ν圖象如圖乙所表示。以下說法正確是世紀金榜導學號42722254()35/52A.該金屬截止頻率約為4.27×1014HzB.該金屬截止頻率約為5.50×1014HzC.該圖線斜率為普朗克常量D.該圖線斜率為這種金屬逸出功36/52【解析】選A。設金屬逸出功為W0,截止頻率為νc,則有W0=hνc;光電子最大初動能Ekm與遏止電壓Uc關系是Ekm=eUc,光電效應方程為Ekm=hν-W0;聯(lián)立兩式可得:Uc=,故Uc與ν圖象斜率為,故C、D錯誤;當Uc=0時,可解得ν==νc,此時讀圖可知,νc≈4.3×1014Hz,即金屬截止頻率約為4.3×1014Hz,在誤差允許范圍內(nèi),故A正確,B錯誤。37/52【遷移訓練】38/52遷移1:光電效應中Ek-ν圖象(多項選擇)某種金屬逸出光電子最大初動能Ek與入射光頻率ν關系如圖所表示。已知該金屬逸出功為W0,普朗克常量為h。以下說法正確是()世紀金榜導學號4272225539/52A.入射光頻率越高,金屬逸出功越大B.Ek與入射光頻率成正比C.圖中圖線斜率為hD.圖線在橫軸上截距為40/52【解析】選C、D。金屬逸出功是由金屬本身決定,與入射光頻率無關,其大小W0=hνc,故A錯誤;依據(jù)愛因斯坦光電效應方程Ek=hν-W0,可知光電子最大初動能Ek與入射光頻率成線性關系,不是成正比,故B錯誤;依據(jù)愛因斯坦光電效應方程Ek=hν-W0,可知斜率k=h,故C正確;由圖可知,圖線在橫軸上截距為,故D正確。41/52遷移2:光電效應中I-U圖象研究光電效應電路如圖所表示。用頻率相同、強度不一樣光分別照射密封真空管鈉極板(陰極K),鈉極板發(fā)射出光電子被陽極A吸收,在電路中形成光電流。以下光電流I與A、K之間電壓UAK關系圖象中,正確是()42/5243/52【解析】選C。因為光頻率相同,所以對應反向遏止電壓相同,選項A、B錯誤;發(fā)生光電效應時,在一樣加速電壓下,光強度越大,逸出光電子數(shù)目越多,形成光電流越大,選項C正確,D錯誤。44/52遷移3:光電效應中Uc-ν圖象某同學為了測量普朗克常量,利用研究光電效應電路,用能夠產(chǎn)生光電效應兩種(或各種)已知頻率光來進行試驗,測出了遏止電壓Uc-ν圖象如圖所表示,依據(jù)圖象,可測得普朗克常量為________。45/5246/52【解析】Ek=hν-W0依據(jù)電場力做功特點Ek=Uce所以Uce=hν-W0即Uc=直線傾斜程度反應了大小,所以h==1.6×10-19×·s=6.4×10-34J·s。答案:6.4×10-34J·s47/52【加固訓練】如圖甲所表示是研究光電效應規(guī)律光電管。用波長λ=0.50μm綠光照射陰極K,試驗測得流過表電流I與AK之間電勢差UAK滿足如圖乙所表示規(guī)律,h取6.63×10-34J·s。結(jié)合圖象,求:(結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字)48/52(1)陰極每秒鐘發(fā)射光電子數(shù)和光電子飛出陰極K時最大動能。(2)該陰極材料極限波長。49/52【解析】