高考物理復習動量守恒定律波粒二象性原子結構基礎課時3光電效應波粒二象性選修市賽課公開課一等獎省名師優(yōu)

基礎課時3光電效應波粒二象性1/42[知識梳理]知識點一、黑體和黑體輻射普朗克能量子假說1.黑體與黑體輻射(1)黑體：是指能夠完全吸收入射各種波長電磁波而不發(fā)生反射物體。(2)黑體輻射試驗規(guī)律①普通材料物體，輻射電磁波除與溫度相關外，還與材料種類及表面情況相關。②黑體輻射電磁波強度按波長分布只與黑體溫度相關。a.伴隨溫度升高，各種波長輻射強度都______。b.伴隨溫度升高，輻射強度極大值向波長較短方向移動。增加2/422.能量子(1)定義：普朗克認為，帶電微粒輻射或者吸收能量時，只能輻射或吸收某個_________值整數(shù)倍。即能量輻射或者吸收只能是一份一份。這個不可再分最小能量值ε叫做能量子。(2)能量子大小：ε＝hν，其中ν是電磁波頻率，h稱為普朗克常量。h＝6.63×10－34J·s。最小能量3/42知識點二、光電效應1.定義

照射到金屬表面光，能使金屬中_____從表面逸出現(xiàn)象。2.光電子 _________中發(fā)射出來電子。3.研究光電效應電路圖(如圖1)：光電效應電子圖14/42

其中A是_____。K是_____。4.光電效應規(guī)律 (1)每種金屬都有一個極限頻率，入射光頻率必須_____這個極限頻率才能產生光電效應。低于這個頻率光不能產生光電效應。 (2)光電子最大初動能與入射光_____無關，只隨入射光頻率增大而_____。 (3)光電效應發(fā)生_________，普通不超出10－9s。 (4)當入射光頻率大于極限頻率時，飽和光電流強度與入射光強度成_____陽極陰極大于強度增大幾乎瞬時正比5/42知識點三、愛因斯坦光電效應方程1.光子說

在空間傳輸光是不連續(xù)，而是一份一份，每一份叫做一個光能量子，簡稱光子，光子能量ε＝__。其中h＝6.63×10－34J·s。(稱為普朗克常量)2.逸出功W0

使電子脫離某種金屬所做功_______。3.最大初動能

發(fā)生光電效應時，金屬表面上_____吸收光子后克服原子核引力逸出時所含有動能最大值。hν最小值電子6/424.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_____頻率叫做該種金屬截止頻率(又叫極限頻率)。不一樣金屬對應著不一樣極限頻率。5.愛因斯坦光電效應方程 (1)表示式：Ek＝hν－___。(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＝_______。最小逸出功W0W07/42知識點四、光波粒二象性與物質波1.光波粒二象性 (1)光干涉、衍射、偏振現(xiàn)象證實光含有_____性。 (2)光電效應說明光含有_____性。 (3)光既含有波動性，又含有粒子性，稱為光___________。2.物質波 (1)概率波

光干涉現(xiàn)象是大量光子運動恪守波動規(guī)律表現(xiàn)，亮條紋是光子抵達概率__地方，暗條紋是光子抵達概率___地方，所以光波又叫概率波。 (2)物質波任何一個運動著物體，小到微觀粒子大到宏觀物體都有一個波與它對應，其波長λ＝___，p為運動物體動量，h為普朗克常量。波動粒子波粒二象性大小8/42[思索]以下說法是否正確，正確畫“√”，錯誤畫“×”。(1)只要光照射時間足夠長，任何金屬都能產生光電效應。(

)(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。(

)答案(1)×

(2)×

(3)√

(4)×

(5)×9/42[診療自測]

1.如圖2所表示，用導線把驗電器與鋅板相連接，當用紫外線照射鋅板時，發(fā)生現(xiàn)象是_______。圖2A.有光子從鋅板逸出

B.有電子從鋅板逸出C.驗電器指針張開一個角度

D.鋅板帶負電10/42解析用紫外線照射鋅板是能夠發(fā)生光電效應，鋅板上電子吸收紫外線能量從鋅板表面逸出，稱之為光電子，故A錯誤，B正確；鋅板與驗電器相連，帶有相同電性電荷，鋅板失去電子應該帶正電，且失去電子越多，帶正電電荷量越多，驗電器指針張角越大，故C正確，D錯誤。答案BC11/422.在光電效應試驗中，用單色光照射某種金屬表面，有光電子逸出，則光電子最大初動能取決于入射光______。 A.頻率 B.強度 C.照射時間 D.光子數(shù)目

答案

A12/423.關于光電效應產生以及現(xiàn)象，以下描述正確是______。 A.逸出光電子最大初動能隨入射光頻率增大而增大 B.對某金屬來說，入射光波長必須大于一極限值，才能產生光電效應 C.產生光電效應時從金屬表面逸出全部光電子動能都相同 D.一束光照射到某種金屬上不能發(fā)生光電效應，一定是入射光光子能量太小13/42解析依據(jù)愛因斯坦光電效應方程Ekm＝hν－W0可知，逸出光電子最大初動能隨入射光頻率增大而增大，A正確；由光電效應方程可知入射光波長必須小于一極限值，才能產生光電效應，B錯誤；光電子動能與入射光頻率和金屬種類以及逸出方式相關，所以光電子動能不一定都相同，C錯誤；能否發(fā)生光電效應與入射光強度無關，與入射光光子頻率、光子能量相關，D正確。答案

AD14/424.相關光本性，以下說法正確是_______。 A.光既含有波動性，又含有粒子性，兩種性質是不相容 B.光波動性類似于機械波，光粒子性類似于質點 C.大量光子才含有波動性，個別光子只含有粒子性 D.因為光既含有波動性，又含有粒子性，無法只用其中一個性質去說明光一切行為，只能認為光含有波粒二象性

解析光既含有波動性，又含有粒子性，但它又不一樣于宏觀觀念中機械波和粒子。波動性和粒子性是光在不一樣情況下不一樣表現(xiàn)，是同一客體兩個不一樣側面、不一樣屬性，我們無法用其中一個性質去說明光一切行為，只能認為光含有波粒二象性。

答案

D15/425.關于光電效應規(guī)律，以下說法中正確是_____。 A.只有入射光波長大于該金屬極限波長，光電效應才能產生 B.光電子最大初動能跟入射光強度成正比 C.發(fā)生光電效應反應時間普通都大于10－7s D.發(fā)生光電效應時，單位時間內從金屬內逸出光電子數(shù)目與入射光強度成正比16/42答案D17/42考點一光電效應現(xiàn)象和光電效應方程應用1.對光電效應四點提醒 (1)能否發(fā)生光電效應，不取決于光強度而取決于光頻率。 (2)光電效應中“光”不是特指可見光，也包含不可見光。 (3)逸出功大小由金屬本身決定，與入射光無關。 (4)光電子不是光子，而是電子。2.兩條對應關系 (1)光強大→光子數(shù)目多→發(fā)射光電子多→光電流大； (2)光子頻率高→光子能量大→光電子最大初動能大。18/423.定量分析時應抓住三個關系式(1)愛因斯坦光電效應方程：Ek＝hν－W0。(2)最大初動能與遏止電壓關系：Ek＝eUc。

(3)逸出功與極限頻率關系：W0＝hν0。19/42【例1】

(·廣東理綜，18)在光電效應試驗中，用頻率為ν光照射光電管陰極，發(fā)生了光電效應，以下說法正確是_______。A.增大入射光強度，光電流增大B.減小入射光強度，光電效應現(xiàn)象消失

C.改用頻率小于ν光照射，一定不發(fā)生光電效應D.改用頻率大于ν光照射，光電子最大初動能變大20/42答案

AD21/42易錯提醒(1)誤認為入射光強度只由光頻率決定，入射光強度增大時，光電流不變而漏選A項。(2)誤認為頻率ν是極限頻率，只要入射光頻率減小就一定不發(fā)生光電效應而錯選C項，實際上，入射光頻率變小后，只要入射光頻率大于金屬極限頻率，仍能發(fā)生光電效應。22/42【拓展延伸】在【例1】中，現(xiàn)改為頻率為ν′另一單色光照射該金屬表面，下面說法正確是______。 A.假如ν′＞ν，能夠發(fā)生光電效應 B.假如ν′＜ν，不能夠發(fā)生光電效應 C.假如ν′＞ν，逸出功不變 D.假如ν′＞ν，逸出光電子最大初動能不受影響

答案

AC23/42【變式訓練】1.在光電效應試驗中，某金屬截止頻率對應波長為λ0，該金屬逸出功為________。若用波長為λ(λ＜λ0)單色光做該試驗，則其遏止電壓為________。已知電子電荷量、真空中光速和普朗克常量分別為e、c和h。24/42考點二光電效應圖象分析圖象名稱圖線形狀由圖線直接(間接)得到物理量最大初動能Ek與入射光頻率ν關系圖線①極限頻率：圖線與ν軸交點橫坐標νc②逸出功：圖線與Ek軸交點縱坐標值W0＝|－E|＝E③普朗克常量：圖線斜率k＝h顏色相同、強度不一樣光，光電流與電壓關系①遏止電壓Uc：圖線與橫軸交點②飽和光電流Im：電流最大值③最大初動能：Ekm＝eUc顏色不一樣時，光電流與電壓關系①遏止電壓Uc1、Uc2②飽和光電流③最大初動能Ek1＝eUc1，Ek2＝eUc2遏止電壓Uc與入射光頻率ν關系圖線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量乘積，即h＝ke。(注：此時兩極之間接反向電壓)25/42【例2】

[·新課標全國卷Ⅰ，35(1)]在某次光電效應試驗中，得到遏止電壓Uc與入射光頻率ν關系如圖3所表示。若該直線斜率和截距分別為k和b，電子電荷量絕對值為e，則普朗克常量可表示為________，所用材料逸出功可表示為________。圖326/42答案

ek－eb27/42【變式訓練】2.用不一樣頻率紫外線分別照射鎢和鋅表面而產生光電效應，可得到光電子最大初動能Ek隨入射光頻率ν改變Ek－ν圖象。已知鎢逸出功是3.28eV，鋅逸出功是3.34eV，若將二者圖線畫在同一個Ek－ν坐標系中，如圖所表示，用實線表示鎢，虛線表示鋅，則正確反應這一過程是_______。28/42答案A29/42考點三光波粒二象性、物質波

光既含有波動性，又含有粒子性，二者不是孤立，而是有機統(tǒng)一體，其表現(xiàn)規(guī)律為： (1)個別光子作用效果往往表現(xiàn)為粒子性；大量光子作用效果往往表現(xiàn)為波動性。 (2)頻率越低波動性越顯著，越輕易看到光干涉和衍射現(xiàn)象；頻率越高粒子性越顯著，越不輕易看到光干涉和衍射現(xiàn)象，而貫通本事越強。 (3)光在傳輸過程中往往表現(xiàn)出波動性；在與物質發(fā)生作用時，往往表現(xiàn)為粒子性。30/42【例3】如圖4甲所表示為試驗小組利用100多個電子經(jīng)過雙縫后干涉圖樣，能夠看出每一個電子都是一個點；如圖乙所表示為該小組利用70000多個電子經(jīng)過雙縫后干涉圖樣，為明暗相間條紋。則對本試驗了解正確是________。圖4A.圖甲表達了電子粒子性B.圖乙表達了電子粒子性C.單個電子運動軌道是確定D.圖乙中明條紋是電子抵達概率大地方31/42解析題圖甲中每一個電子都是一個點，說明少數(shù)粒子表達粒子性，抵達位置不一樣，說明單個電子運動軌道不確定，A正確，C錯誤；題圖乙中明暗相間條紋說明大量粒子表現(xiàn)為波動性，B錯誤；明條紋是電子抵達概率大地方，D正確。答案

AD32/42【變式訓練】3.在單縫衍射試驗中，中央亮紋光強占整個從單縫射入光強95%以上，假設現(xiàn)在只讓一個光子經(jīng)過單縫，那么該光子_______。A.一定落在中央亮紋處B.一定落在亮紋處C.可能落在暗紋處D.落在中央亮紋處可能性最大33/42解析大量光子行為顯示出波動性，當大量光子經(jīng)過單縫時光子落在亮紋處概率較大，尤其是中央亮紋處，依題將有95%以上光子落在中央亮紋處，落在其它亮處相對少一些，落在暗紋處光子最少，要注意暗紋處不是沒有光子落在上面，只是極少而已。只讓一個光子經(jīng)過單縫，這個光子落在哪一位置是不可確定，能夠落在亮紋處，也能夠落在暗紋處，只是落在中央亮紋處機會更大(有95%以上)。答案

CD34/421.以下說法中正確是______。A.實物運動有特定軌道，所以實物不含有波粒二象性B.康普頓效應說明光子現(xiàn)有能量又有動量C.光是高速運動微觀粒子，單個光子不含有波粒二象性D.宏觀物體物質波波長非常小，極易觀察到它波動

解析由德布羅意理論知，宏觀物體德布羅意波波長太小，實際極難觀察到波動性，但仍含有波粒二象性，A、D錯誤；康普頓效應說明光子除了含有能量之外還有動量，B正確；波粒二象性是光子特征，單個光子也含有波粒二象性，C錯誤。

答案

B35/422.實物粒子和光都含有波粒二象性。以下事實中突出表達波動性是________。A.電子束經(jīng)過雙縫試驗裝置后能夠形成干涉圖樣B.β射線在云室中穿過會留下清楚徑跡C.人們利用慢中子衍射來研究晶體結構D.光電效應試驗中，光電子最大初動能與入射光頻率相關，與入射光強度無關36/42解析電子束經(jīng)過雙縫試驗裝置后能夠形成干涉圖樣，能夠說明電子是一個波，故A正確；β射線在云室中穿過會留下清楚徑跡，能夠說明β射線是一個粒子，故B錯誤；人們利用慢中子衍射來研究晶體結構，中子衍射說明中子是一個波，故C正確；光電效應試驗中，光電子最大初動能與入射光頻率相關，與入射光強度無關，說明光是一個粒子，故D錯誤。答案

AC37/423.關于光電效應，以下說法正確是____