高中 物理 必修第三冊(cè) 第四章 原子結(jié)構(gòu)和波粒二象性《第2節(jié) 光電效應(yīng)》教學(xué)設(shè)計(jì)

第2節(jié)光電效應(yīng)[學(xué)習(xí)目標(biāo)]1．知道光電效應(yīng)現(xiàn)象，了解光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律。2．知道光電效應(yīng)中極限頻率的概念及其與光的電磁理論的矛盾。3．知道光子說及其對(duì)光電效應(yīng)的解釋。4．掌握愛因斯坦光電效應(yīng)方程并會(huì)用來解決簡(jiǎn)單問題。5．了解康普頓效應(yīng)，知道光子不僅具有能量，而且具有動(dòng)量。6．理解光的波粒二象性。知識(shí)點(diǎn)1光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律1．光電效應(yīng)的定義：照射到金屬表面的光，能使金屬中的電子從表面逸出，這個(gè)現(xiàn)象稱為光電效應(yīng)。這種電子常稱為光電子。2．光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律(1)存在截止頻率：當(dāng)入射光的頻率減小到某一數(shù)值νc時(shí)，光電流消失，這表明沒有光電流了，νc稱為截止頻率或極限頻率。(2)存在飽和電流：在光照條件不變的情況下，隨著所加電壓的增大，光電流趨于一個(gè)飽和值，表明在一定的光照條件下，單位時(shí)間內(nèi)陰極K發(fā)射的光電子的數(shù)目是一定的。(3)存在遏止電壓：使光電流減小到0的反向電壓Uc稱為遏止電壓。遏止電壓的存在意味著光電子具有一定的初速度。初速度的上限vc滿足eq\f(1,2)meveq\o\al(\s\up1(2),\s\do1(c))＝eUc。(4)光電效應(yīng)具有瞬時(shí)性：精確測(cè)量表明產(chǎn)生電流的時(shí)間很快，即光電效應(yīng)幾乎是瞬時(shí)發(fā)生的。知識(shí)點(diǎn)2光電效應(yīng)經(jīng)典解釋中的疑難1．逸出功：要使電子脫離某種金屬，需要外界對(duì)它做功，做功的最小值叫作這種金屬的逸出功。2．光電效應(yīng)中的一些重要現(xiàn)象無法用經(jīng)典電磁理論解釋。知識(shí)點(diǎn)3愛因斯坦的光電效應(yīng)理論1．光子：光本身就是由一個(gè)個(gè)不可分割的能量子組成的，頻率為ν的光的能量子為hν，這些能量子稱為光子。2．光電效應(yīng)方程(1)對(duì)光電效應(yīng)的說明在光電效應(yīng)中，金屬中的電子吸收一個(gè)光子獲得的能量是hν，在這些能量中，一部分用來克服金屬的逸出功W0，另一部分為光電子的初動(dòng)能Ek。(2)光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W0。3．對(duì)光電效應(yīng)規(guī)律的解釋(1)只有當(dāng)hν>W0時(shí)，才有光電子逸出，νc＝eq\f(W0,h)就是光電效應(yīng)的截止頻率。(2)光電子的最大初動(dòng)能與入射光頻率有關(guān)，與光的強(qiáng)弱無關(guān)。(3)電子一次性吸收光子的全部能量，不需要積累能量的時(shí)間。(4)對(duì)于同種頻率的光，光較強(qiáng)時(shí)，單位時(shí)間內(nèi)照射到金屬表面的光子數(shù)較多，照射金屬時(shí)產(chǎn)生的光電子較多，因而飽和電流較大。[判一判]1．(1)金屬表面是否發(fā)生光電效應(yīng)與入射光的強(qiáng)弱有關(guān)。()(2)“光子”就是“光電子”的簡(jiǎn)稱。()提示：(1)×(2)×知識(shí)點(diǎn)4康普頓效應(yīng)和光子的動(dòng)量1．康普頓效應(yīng)美國(guó)物理學(xué)家康普頓在研究石墨對(duì)X射線的散射時(shí)，發(fā)現(xiàn)在散射的X射線中，除了與入射波長(zhǎng)λ0相同的成分外，還有波長(zhǎng)大于λ0的成分，這個(gè)現(xiàn)象稱為康普頓效應(yīng)。2．康普頓效應(yīng)的意義康普頓效應(yīng)表明光子不僅具有能量，而且具有動(dòng)量。3．光子的動(dòng)量(1)表達(dá)式：p＝eq\f(h,λ)。(2)說明：在康普頓效應(yīng)中，當(dāng)入射的光子與晶體中電子碰撞時(shí)，要把一部分動(dòng)量轉(zhuǎn)移給電子，光子的動(dòng)量可能會(huì)變小。動(dòng)量p減小，意味著波長(zhǎng)λ變大，因此，有些光子散射后波長(zhǎng)變大。知識(shí)點(diǎn)5光的波粒二象性在麥克斯韋的電磁理論建立之后，人們認(rèn)識(shí)到光是一種電磁波，從而光的波動(dòng)說被普遍接受。而愛因斯坦的光電效應(yīng)理論和康普頓效應(yīng)理論表明，光在某些方面確實(shí)會(huì)表現(xiàn)得像是由一些粒子(即一個(gè)個(gè)有確定能量和動(dòng)量的“光子”)組成的。也就是說，光電效應(yīng)和康普頓效應(yīng)重新揭示了光的粒子性。人們意識(shí)到，光既具有波動(dòng)性，又具有粒子性。換句話說，光具有波粒二象性。[判一判]2．(1)光子發(fā)生散射時(shí)，其動(dòng)量大小發(fā)生變化，但光子的頻率不發(fā)生變化。()(2)光在傳播過程中，有的光是波，有的光是粒子。()提示：(1)×(2)×1．(對(duì)光電效應(yīng)規(guī)律的理解)關(guān)于光電效應(yīng)，下列說法正確的是()A．光子與光電子的本質(zhì)都是電子B．光電效應(yīng)現(xiàn)象表明光具有波動(dòng)性C．只要入射光的頻率大于金屬的截止頻率，就能發(fā)生光電效應(yīng)現(xiàn)象D．用相同頻率的光照射不同的金屬表面，發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)逸出的光電子最大初動(dòng)能相同解析：選C。能量子又稱為光子，是量子化的能量單位，光電子本質(zhì)是電子，故A錯(cuò)誤；光電效應(yīng)現(xiàn)象表明光具有粒子性，故B錯(cuò)誤；只要入射光的頻率大于金屬的截止頻率，就能發(fā)生光電效應(yīng)現(xiàn)象，故C正確；根據(jù)光電效應(yīng)方程Ekm＝hν－W0可知光電子的最大初動(dòng)能Ekm由逸出功W0與入射光頻率ν共同決定，逸出功與金屬材料有關(guān)，不同金屬的逸出功不同，所以最大初動(dòng)能不同，故D錯(cuò)誤。2．(對(duì)光電效應(yīng)的考查)(多選)如圖所示，一驗(yàn)電器與鋅板用導(dǎo)線相連，用紫外線光源照射鋅板時(shí)，驗(yàn)電器指針發(fā)生了偏轉(zhuǎn)，下列判斷正確的是()A.此時(shí)鋅板帶正電B．紫外線越強(qiáng)，驗(yàn)電器的指針偏角越大C．改用紅外線照射鋅板，驗(yàn)電器的指針一定會(huì)偏轉(zhuǎn)D．改用紫光照射鋅板，可能會(huì)發(fā)生光電效應(yīng)解析：選ABD。用紫外燈照射鋅板時(shí)，驗(yàn)電器指針發(fā)生了偏轉(zhuǎn)，知發(fā)生了光電效應(yīng)，電子從鋅板中逸出，此時(shí)鋅板失去電子帶正電，A正確；紫外光越強(qiáng)，單位時(shí)間內(nèi)逸出的光電子數(shù)目越多，則所帶電荷量越大，則驗(yàn)電器的指針偏角越大，B正確；因?yàn)榧t外線的頻率小于紫外線的頻率，用紅外線照射，不一定產(chǎn)生光電效應(yīng)，C錯(cuò)誤；當(dāng)照射光的頻率大于金屬板的極限頻率時(shí)，可以產(chǎn)生光電效應(yīng)。已知紫外線照射光源產(chǎn)生光電效應(yīng)，則紫外線的頻率大于金屬板的極限頻率。同時(shí)紫外線的頻率大于紫光的頻率，無法比較紫光頻率和金屬板極限頻率的關(guān)系，紫光照射鋅板，可能會(huì)發(fā)生光電效應(yīng)，D正確。3．(光電效應(yīng)方程)某種單色光的頻率為ν，用它照射某種金屬時(shí)，在逸出的光電子中動(dòng)能最大值為Ek，則這種金屬的逸出功和截止頻率分別是()A．hν－Ek，ν－eq\f(Ek,h)B．Ek－h(huán)ν，ν＋eq\f(Ek,h)C．hν＋Ek，ν－eq\f(h,Ek)D．Ek＋hν，ν＋eq\f(h,Ek)解析：選A。根據(jù)光電效應(yīng)方程得，W0＝hν－Ek，根據(jù)W0＝hνc知截止頻率νc＝eq\f(W0,h)＝ν－eq\f(Ek,h)。4．(康普頓效應(yīng))科學(xué)研究證明，光子有能量也有動(dòng)量，當(dāng)光子與電子碰撞時(shí)，光子的一些能量轉(zhuǎn)移給了電子。假設(shè)光子與電子碰撞前的波長(zhǎng)為λ，碰撞后的波長(zhǎng)為λ′，則碰撞過程中()A．能量守恒，動(dòng)量守恒，且λ＝λ′B．能量不守恒，動(dòng)量不守恒，且λ＝λ′C．能量守恒，動(dòng)量守恒，且λ＜λ′D．能量守恒，動(dòng)量守恒，且λ＞λ′解析：選C。能量守恒和動(dòng)量守恒是自然界的普遍規(guī)律，適用于宏觀世界也適用于微觀世界。光子與電子碰撞時(shí)遵循這兩個(gè)守恒規(guī)律。光子與電子碰撞前光子的能量E＝hν＝heq\f(c,λ)，當(dāng)光子與電子碰撞時(shí)，光子的一些能量轉(zhuǎn)移給了電子，光子的能量E′＝hν′＝heq\f(c,λ′)，由E＞E′，可知λ＜λ′，C正確。探究一對(duì)光電效應(yīng)規(guī)律的理解1．光電效應(yīng)的基本概念(1)光電效應(yīng)：金屬在光(包括可見光和不可見光)的照射下，向外逸出電子的現(xiàn)象。(2)光電子：光電效應(yīng)中發(fā)射出來的電子。2．理解光電效應(yīng)規(guī)律的四個(gè)角度(1)任何一種金屬都有一個(gè)截止頻率，入射光的頻率必須大于等于這個(gè)截止頻率才能發(fā)生光電效應(yīng)，低于這個(gè)截止頻率則不能發(fā)生光電效應(yīng)。(2)發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)，光電子的最大初動(dòng)能與入射光的強(qiáng)度無關(guān)，隨入射光頻率的增大而增大。(3)大于截止頻率的光照射金屬時(shí)，光電流(反映單位時(shí)間內(nèi)發(fā)射出的光電子數(shù)的多少)與入射光強(qiáng)度成正比。(4)光電效應(yīng)的發(fā)生幾乎是瞬時(shí)的，產(chǎn)生電流的時(shí)間不超過10－9s。3．光電效應(yīng)與經(jīng)典電磁理論的矛盾(1)矛盾之一：遏止電壓由入射光頻率決定，與光的強(qiáng)弱無關(guān)。按照光的經(jīng)典電磁理論，光越強(qiáng)，光電子的初動(dòng)能應(yīng)該越大，所以遏止電壓與光的強(qiáng)弱有關(guān)，而實(shí)驗(yàn)表明：遏止電壓由入射光的頻率決定，與光強(qiáng)無關(guān)。(2)矛盾之二：存在截止頻率。按照光的經(jīng)典電磁理論，不管光的頻率如何，只要光足夠強(qiáng)，電子都可獲得足夠的能量從而逸出表面，不應(yīng)存在截止頻率。而實(shí)驗(yàn)表明：不同金屬有不同的截止頻率，入射光頻率大于等于截止頻率時(shí)才會(huì)發(fā)生光電效應(yīng)。(3)矛盾之三：具有瞬時(shí)性。按照光的經(jīng)典電磁理論，如果光很弱，電子需幾分鐘到十幾分鐘的時(shí)間才能獲得逸出表面所需的能量。而實(shí)驗(yàn)表明：無論入射光怎樣微弱，光電效應(yīng)幾乎都是瞬時(shí)發(fā)生的?！纠?】(2021·河北武強(qiáng)中學(xué)高二期中)關(guān)于光電效應(yīng)，下列說法正確的是()A．光電流隨入射光頻率的增大而增大B．光電子的最大初動(dòng)能越大，光電流就越大C．光子本身所具有的能量取決于光子本身的頻率D．用頻率是ν1的綠光照射某金屬發(fā)生了光電效應(yīng)，則改用頻率是ν2的紅光照射該金屬就一定不發(fā)生光電效應(yīng)[解析]在發(fā)生光電效應(yīng)的前提下，光電流隨入射光強(qiáng)度的增大而增大，A錯(cuò)誤；光電子的最大初動(dòng)能越大，遏止電壓就越大，B錯(cuò)誤；根據(jù)光子說，光子本身所具有的能量取決于光子本身的頻率，C正確；用頻率是ν1的綠光照射某金屬發(fā)生了光電效應(yīng)，則改用頻率是ν2的紅光照射該金屬不一定不發(fā)生光電效應(yīng)，根據(jù)極限頻率與紅光頻率的關(guān)系才能確定，D錯(cuò)誤。[答案]C【例2】利用光電管研究光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)如圖所示，用頻率為ν的可見光照射陰極K，電流表中有電流通過，則()A．用紫外光照射，電流表不一定有電流通過B．用紅外光照射，電流表一定無電流通過C．用頻率為ν的可見光照射K，當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭移到A端時(shí)，電流表中一定無電流通過D．用頻率為ν的可見光照射K，當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭向B端滑動(dòng)時(shí)，電流表示數(shù)可能不變[解析]因紫外光的頻率比可見光的頻率高，所以用紫外光照射時(shí)，電流表中一定有電流通過，A錯(cuò)誤；因不知陰極K的截止頻率，所以用紅外光照射時(shí)，也可能發(fā)生光電效應(yīng)，B錯(cuò)誤；即使UAK＝0，電流表中也可能有電流通過，C錯(cuò)誤；當(dāng)滑動(dòng)觸頭向B端滑動(dòng)時(shí)，UAK增大，陽(yáng)極A吸收光電子的能力增強(qiáng)，光電流會(huì)增大，當(dāng)所有光電子都到達(dá)陽(yáng)極A時(shí)，光電流達(dá)到最大，即飽和電流，若在滑動(dòng)前，電流已經(jīng)達(dá)到飽和電流，那么即使增大UAK，光電流也不會(huì)增大，D正確。[答案]D[針對(duì)訓(xùn)練1]光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，下列表述正確的是()A．金屬的逸出功與入射光的頻率有關(guān)B．入射光足夠強(qiáng)就會(huì)有光電流C．遏止電壓與入射光的頻率成正比D．入射光頻率大于極限頻率才能產(chǎn)生光電效應(yīng)解析：選D。金屬的逸出功是由金屬本身決定的物理量，與入射光的頻率無關(guān)，A錯(cuò)誤；能否發(fā)生光電效應(yīng)是由光的頻率決定的，與入射光的強(qiáng)度無關(guān)，B錯(cuò)誤；根據(jù)Uce＝eq\f(1,2)mveq\o\al(\s\up1(2),\s\do1(m))＝hν－W逸出功可知，遏止電壓隨入射光的頻率增大而增大，但不是成正比，C錯(cuò)誤；根據(jù)光電效應(yīng)的規(guī)律可知，入射光頻率大于極限頻率才能產(chǎn)生光電效應(yīng)，D正確。探究二光電效應(yīng)方程的理解及應(yīng)用【問題導(dǎo)引】1．不同頻率的光照射到同一金屬表面發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)，光電子的初動(dòng)能是否相同？2．光電子的最大初動(dòng)能與入射光的頻率成正比嗎？提示：1.由于同一金屬的逸出功相同，而不同頻率的光的光子能量不同，由光電效應(yīng)方程可知，發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)，逸出的光電子的初動(dòng)能是不同的。2．不成正比。光電子的最大初動(dòng)能隨入射光頻率的增大而增大，但不是正比關(guān)系。1．對(duì)光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W0的四點(diǎn)理解(1)式中的Ek是光電子的最大初動(dòng)能，就某個(gè)光電子而言，其離開金屬時(shí)剩余動(dòng)能大小可以是0～Ek范圍內(nèi)的任何數(shù)值。(2)光電效應(yīng)方程實(shí)質(zhì)上是能量守恒方程。能量為E＝hν的光子被電子吸收，電子把這些能量的一部分用來克服金屬表面對(duì)它的吸引，另一部分就是電子離開金屬表面時(shí)的動(dòng)能，如果克服吸引力做功最少為W0，則電子離開金屬表面時(shí)動(dòng)能最大為Ek，根據(jù)能量守恒定律可知：Ek＝hν－W0。(3)光電效應(yīng)方程包含了產(chǎn)生光電效應(yīng)的條件。若發(fā)生光電效應(yīng)，則光電子的最大初動(dòng)能必須大于零，即Ek＝hν－W0>0，亦即hν>W0，ν>eq\f(W0,h)＝νc，而νc＝eq\f(W0,h)恰好是光電效應(yīng)的截止頻率。(4)Ekm－ν曲線。光電子最大初動(dòng)能Ekm隨入射光頻率ν的變化曲線如圖所示。這里，橫軸上的截距是截止頻率或極限頻率；縱軸上的截距是逸出功的負(fù)值；斜率為普朗克常量。2．光電效應(yīng)規(guī)律中的兩條線索、兩個(gè)關(guān)系(1)兩條線索(2)兩個(gè)關(guān)系光強(qiáng)大→光子數(shù)目多→發(fā)射光電子多→光電流大；光子頻率高→光子能量大→產(chǎn)生光電子的最大初動(dòng)能大?！纠?】用波長(zhǎng)為λ和3λ的光照射同一種金屬，分別產(chǎn)生的速度最快的光電子速度之比為3∶1,普朗克常量和真空中光速分別用h和c表示，那么下列說法正確的有()A．該種金屬的逸出功為eq\f(hc,3λ)B．該種金屬的逸出功為eq\f(hc,4λ)C．波長(zhǎng)超過4λ的光都不能使該金屬發(fā)生光電效應(yīng)D．波長(zhǎng)超過3λ的光都不能使該金屬發(fā)生光電效應(yīng)[解析]設(shè)波長(zhǎng)為λ和3λ的光照射同一種金屬產(chǎn)生的速度最快的光電子的速度分別為vm1、vm2，根據(jù)光電效應(yīng)方程可知，eq\f(1,2)mveq\o\al(2,m1)＝eq\f(hc,λ)－W逸出功，eq\f(1,2)mveq\o\al(2,m2)＝eq\f(hc,3λ)－W逸出功，其中vm1∶vm2＝3∶1，解得W逸出功＝eq\f(hc,4λ)，A錯(cuò)誤，B正確；因?yàn)椴ㄩL(zhǎng)為4λ的光恰能使金屬發(fā)生光電效應(yīng)，則波長(zhǎng)超過4λ的光都不能使該金屬發(fā)生光電效應(yīng)，C正確，D錯(cuò)誤。[答案]BC【例4】如圖所示，當(dāng)開關(guān)S斷開時(shí)，用光子能量為2.5eV的一束光照射陰極，發(fā)現(xiàn)電流表讀數(shù)不為零。合上開關(guān)，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，發(fā)現(xiàn)當(dāng)電壓表讀數(shù)小于0.60V時(shí)，電流表讀數(shù)仍不為零。當(dāng)電壓表讀數(shù)大于或等于0.60V時(shí)，電流表讀數(shù)為零。由此可知陰極材料的逸出功為()A．1.9eVB．0.6eVC．2.5eVD．3.1eV[解析]設(shè)能量為2.5eV光子照射時(shí)，光電子的最大初動(dòng)能為eq\f(1,2)mv2，陰極材料的逸出功為W，據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程有eq\f(1,2)mv2＝hν－W，題圖中光電管上加的是反向電壓，據(jù)題意，當(dāng)反向電壓達(dá)到U＝0.6V以后，具有最大初動(dòng)能的光電子也不能到達(dá)陽(yáng)極，因此eU＝eq\f(1,2)mv2，聯(lián)立兩式得W＝hν－eU＝2.5eV－0.6eV＝1.9eV，故A正確。[答案]A[針對(duì)訓(xùn)練2]在如圖所示的光電效應(yīng)現(xiàn)象中，光電管陰極K的極限頻率為ν0，現(xiàn)用頻率為ν(ν>ν0)的光照射在陰極上，若在A、K之間加一數(shù)值為U的反向電壓時(shí)，光電流恰好為零，則下列判斷錯(cuò)誤的是()A．陰極材料的逸出功等于hν0B．有光電子逸出，且光電子的最大初動(dòng)能可表示為eUC．有光電子逸出，且光電子的最大初動(dòng)能可表示為hν－h(huán)ν0D．無光電子逸出，因?yàn)楣怆娏鳛榱憬馕觯哼xD。陰極材料的逸出功W0＝hν0，A正確；由于入射光的頻率ν＞ν0，則能發(fā)生光電效應(yīng)，有光電子逸出，D錯(cuò)誤；但是A、K間加的是反向電壓，電子飛出后要做減速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)速度最大的光電子減速到A端速度為零時(shí)，光電流恰好為零，由動(dòng)能定理得：－eU＝0－Ekm，則Ekm＝eU，B正確；由愛因斯坦光電效應(yīng)方程：Ekm＝hν－W0，可得Ekm＝hν－h(huán)ν0，C正確。探究三康普頓效應(yīng)和光的波粒二象性1．康普頓效應(yīng)的解釋假定光子與電子發(fā)生彈性碰撞，按照愛因斯坦的光子說，一個(gè)光子不僅具有能量ε＝hν，而且還有動(dòng)量。如圖所示，這個(gè)光子與靜止的電子發(fā)生彈性碰撞，光子把部分動(dòng)量轉(zhuǎn)移給了電子，動(dòng)量由eq\f(h,λ)減小為eq\f(h,λ′)，因此p減小，波長(zhǎng)增大。2．康普頓效應(yīng)的意義康普頓效應(yīng)進(jìn)一步揭示了光的粒子性，也再次證明了愛因斯坦光子說的正確性。3．光的波粒二象性(1)光的波動(dòng)性實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)：光的干涉和衍射。(2)光的粒子性①實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)：光電效應(yīng)、康普頓效應(yīng)。②表現(xiàn)：當(dāng)光同物質(zhì)發(fā)生作用時(shí)，這種作用是“一份一份”進(jìn)行的，表現(xiàn)出粒子的性質(zhì)；少量或個(gè)別光子容易顯示出光的粒子性。③說明：粒子的含義是“不連續(xù)”“一份一份”的；光子不同于宏觀觀念的粒子。【例5】康普頓效應(yīng)證實(shí)了光子不僅具有能量，也有動(dòng)量。如圖，給出了光子與靜止電子碰撞后電子的運(yùn)動(dòng)方向，則碰后光子可能沿________方向運(yùn)動(dòng)，并且波長(zhǎng)________(選填“不變”“變短”或“變長(zhǎng)”)。[解析]因光子與電子在碰撞過程中動(dòng)量守恒，所以碰撞之后光子和電子的總動(dòng)量的方向與光子碰前動(dòng)量的方向一致，可見碰后光子運(yùn)動(dòng)的方向可能沿1方向，不可能沿2或3方向；通過碰撞，光子將一部分能量轉(zhuǎn)移給電子，能量減少，由ε＝hν知，頻率變小，再根據(jù)c＝λν知，波長(zhǎng)變長(zhǎng)。[答案]1變長(zhǎng)【例6】(多選)下列有關(guān)光的波粒二象性的說法中，正確的是()A．有的光是波，有的光是粒子B．光子與電子是同樣的一種粒子C.光的波長(zhǎng)越長(zhǎng)，其波動(dòng)性越顯著；波長(zhǎng)越短，其粒子性越顯著D．康普頓效應(yīng)表明光具有粒子性[解析]一切光都具有波粒二象性，光的有些行為(如干涉、衍射)表現(xiàn)出波動(dòng)性，光的有些行為(如光電效應(yīng)、康普頓效應(yīng))表現(xiàn)出粒子性，所以，不能說有的光是波，有的光是粒子；雖然光子與電子都是微觀粒子，都具有波粒二象性，但電子是實(shí)物粒子，有靜止質(zhì)量，光子不是實(shí)物粒子，沒有靜止質(zhì)量，電子是以實(shí)物形式存在的物質(zhì)，光子是以場(chǎng)形式存在的物質(zhì)，所以，不能說光子與電子是同樣的一種粒子；光的波長(zhǎng)越長(zhǎng)，衍射性越好，即波動(dòng)性越顯著，光的波長(zhǎng)越短，粒子性就越顯著，故C、D正確，A、B錯(cuò)誤。[答案]CD1．(多選)關(guān)于光的波粒二象性的理解正確的是()A．大量光子的效果往往表現(xiàn)出波動(dòng)性，個(gè)別光子的行為往往表現(xiàn)出粒子性B．光在傳播時(shí)是波，而與物質(zhì)相互作用時(shí)就轉(zhuǎn)變成粒子C．高頻光是粒子，低頻光是波D．波粒二象性是光的根本屬性，有時(shí)它的波動(dòng)性顯著，有時(shí)它的粒子性顯著解析：選AD。大量光子的效果往往表現(xiàn)出波動(dòng)性，個(gè)別光子的行為往往表現(xiàn)出粒子性，故A正確；光在傳播時(shí)有時(shí)看成粒子有時(shí)可看成波，故B不正確；高頻光波長(zhǎng)短，光的粒子性顯著，低頻光波長(zhǎng)長(zhǎng)，光的波動(dòng)性顯著，故C不正確；波粒二象性是光的根本屬性，有時(shí)它的波動(dòng)性顯著，有時(shí)它的粒子性顯著，故D正確。2．研究光電效應(yīng)規(guī)律的實(shí)驗(yàn)電路如圖所示，電源的兩個(gè)電極分別與接線柱c、d連接。用一定頻率的單色光a照射光電管時(shí)，靈敏電流計(jì)G的指針會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)，而用另一頻率的單色光b照射該光電管時(shí)，靈敏電流計(jì)G的指針不偏轉(zhuǎn)。下列說法不正確的是()A．a(chǎn)光的頻率一定大于b光的頻率B．用b光照射光電管時(shí)，一定沒有發(fā)生光電效應(yīng)C．電源正極可能與c接線柱連接D．若靈敏電流計(jì)的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，則電流方向一定是由d→G→f解析：選B。由于電源的接法不知道，所以有兩種情況：(1)c接負(fù)極，d接正極：?jiǎn)紊鈇頻率大于金屬的截止頻率，b光的頻率小于金屬的截止頻率，所以a光的頻率一定大于b光的頻率。(2)c接正極，d接負(fù)極：a、b兩光可能都發(fā)生光電效應(yīng)，a光產(chǎn)生的光電子能到達(dá)負(fù)極而b光產(chǎn)生的光電子不能到達(dá)負(fù)極，a光產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能大，所以a光的頻率一定大于b光的頻率，故A、C正確，不符合題意；B錯(cuò)誤，符合題意；電流的方向與負(fù)電荷定向移動(dòng)的方向相反，若靈敏電流計(jì)的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，則電流方向一定是由d→G→f，故D正確，不符合題意。3．在用如圖所示的光電管研究光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)中，用某種頻率的單色光a照射光電管陰極K，電流計(jì)G的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)。而用另一頻率的單色光b照射光電管陰極K時(shí)，電流計(jì)G的指針不發(fā)生偏轉(zhuǎn)