2025屆高考物理一輪復(fù)習(xí)第十三章波粒二象性原子結(jié)構(gòu)和原子核第一節(jié)光電效應(yīng)波粒二象性學(xué)案新人教版

PAGE8-第一節(jié)光電效應(yīng)波粒二象性1．在光(可見(jiàn)光或不行見(jiàn)光)的照耀下，物體放射電子的現(xiàn)象稱為光電效應(yīng)，放射出的電子叫光電子。2．光是一份一份地不連續(xù)傳播的，每一份叫做一個(gè)光子，光子的能量與它的頻率成正比。每個(gè)光子的能量為E＝hν(h為普朗克常數(shù)，等于6.63×10－34J·S，ν為光的頻率)。3．任何一個(gè)物體，都有一個(gè)極限頻率，入射光的頻率必需大于這個(gè)極限頻率，才能發(fā)生光電效應(yīng)。4．發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)，電子克服金屬原子核的引力逸出時(shí)，具有的動(dòng)能大小不同。金屬表面上的電子汲取光子后逸出時(shí)動(dòng)能的最大值，稱為最大初動(dòng)能。5．光子的最大初動(dòng)能，與入射光的強(qiáng)度無(wú)關(guān)，只隨入射光的頻率增大而增大。6．當(dāng)入射光的頻率大于金屬極限頻率時(shí)，光電流強(qiáng)度(反映單位時(shí)間內(nèi)放射出的光電子數(shù)目的多少)與入射光的強(qiáng)度成正比。7.金屬中的電子在飛出金屬表面時(shí)要克服原子核對(duì)它的吸引而做功。某種金屬中的電子，脫離這種金屬所需的功不一樣，使電子脫離某種金屬所做的功的最小值，叫做這種金屬的逸出功。8．假如光子能量為hν，金屬的逸出功為W，金屬在該光的照耀下能發(fā)生光電效應(yīng)，則逸出光電子的最大初動(dòng)能Ek＝hν－W。9．光既具有粒子性，又具有波動(dòng)性，這種性質(zhì)叫做光的波粒二象性。大量的光子運(yùn)動(dòng)規(guī)律表現(xiàn)出光的波動(dòng)性，個(gè)別光子運(yùn)動(dòng)規(guī)律表現(xiàn)出光的粒子性；10．光的波長(zhǎng)越長(zhǎng)，波動(dòng)性越明顯，越簡(jiǎn)單視察到光的干涉和衍射，光頻率越高，粒子性越明顯，貫穿本事越強(qiáng)；11．任何一個(gè)運(yùn)動(dòng)的物體，小到微觀粒子，大到宏觀物體，都具有波動(dòng)性，這種波叫做物質(zhì)波，也叫德布羅意波，其波長(zhǎng)λ＝eq\f(h,P)(P是物體動(dòng)量，h為普朗克常量)。12．物質(zhì)波既不是機(jī)械波，也不是電磁波，物質(zhì)波是一種概率波。例1用一束紫外線照耀某金屬時(shí)不能產(chǎn)生光電效應(yīng)，可能使該金屬發(fā)生光電效應(yīng)的措施是()A．改用頻率更小的紫外線照耀B．改用X射線照耀C．改用強(qiáng)度更大的原紫外線照耀D．延長(zhǎng)原紫外線的照耀時(shí)間【解析】某種金屬能否發(fā)生光電效應(yīng)取決于入射光的頻率，與入射光的強(qiáng)度和照耀時(shí)間無(wú)關(guān)，不能發(fā)生光電效應(yīng)，說(shuō)明入射光的頻率小于金屬的極限頻率，所以要使金屬發(fā)生光電效應(yīng)，應(yīng)增大入射光的頻率，X射線的頻率比紫外線頻率高，所以本題答案為B?！敬鸢浮緽例2用某種頻率的紫外線分別照耀銫、鋅、鉑三種金屬，從銫中放射出的光電子的最大初動(dòng)能是2.9eV，從鋅中放射出的光電子的最大初動(dòng)能是1.4eV，鉑沒(méi)有光電子射出，則對(duì)這三種金屬逸出功大小的推斷，下列結(jié)論正確的是()A．銫的逸出功最大，鉑的逸出功最小B．鋅的逸出功最大，鉑的逸出功最小C．鉑的逸出功最大，銫的逸出功最小D．鉑的逸出功最大，鋅的逸出功最小【解析】依據(jù)愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程，當(dāng)照耀光的頻率肯定時(shí)，光子的能量就是一個(gè)定值，在光電效應(yīng)中所產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能等于光子的能量減去金屬的逸出功。最大初動(dòng)能越大，說(shuō)明這種金屬的電子逸出功越小，若沒(méi)有光電子射出，說(shuō)明光子的能量小于電子的逸出功。因此說(shuō)鉑的逸出功最大，而銫的逸出功最小?！敬鸢浮緾例3如圖所示，當(dāng)開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)時(shí)，用光子能量為2.5eV的一束光照耀陰極P，發(fā)覺(jué)電流表讀數(shù)不為零。合上開(kāi)關(guān)，調(diào)整滑動(dòng)變阻器，發(fā)覺(jué)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。(1)求此時(shí)間電子的最大初動(dòng)能的大小；(2)求該陰極材料的逸出功?！窘馕觥吭O(shè)用光子能量為2.5eV的光照耀時(shí)，光電子的最大初動(dòng)能為Ek，陰極材料逸出功為W0，當(dāng)反向電壓達(dá)到U＝0.60V以后，具有最大初動(dòng)能的光電子也達(dá)不到陽(yáng)極，因此eU＝Ek由光電效應(yīng)方程有Ek＝hν－W0由以上二式代入數(shù)據(jù)解得：Ek＝0.6eV，W0＝1.9eV。所以此時(shí)最大初動(dòng)能為0.6eV，該材料的逸出功為1.9eV。【答案】(1)0.6eV(2)1.9eV1．用光照耀某種金屬，有光電子從金屬表面逸出，假如光的頻率不變，而減弱光的強(qiáng)度，則()A．逸出的光電子數(shù)削減，光電子的最大初動(dòng)能不變B．逸出的光電子數(shù)削減，光電子的最大初動(dòng)能減小C．逸出的光電子數(shù)不變，光電子的最大初動(dòng)能減小D．光的強(qiáng)度減弱到某一數(shù)值，就沒(méi)有光電子逸出了2．(多選)下列關(guān)于光電效應(yīng)的說(shuō)法正確的是()A．若某材料的逸出功是W，則它的極限頻率ν0＝eq\f(W,h)B．光電子的初速度和照耀光的頻率成正比C．光電子的最大初動(dòng)能和照耀光的頻率成正比D．光電子的最大初動(dòng)能隨照耀光頻率的增大而增大3．(多選)處于較高能級(jí)的氫原子向較低能級(jí)躍遷時(shí)，能輻射出a、b兩種可見(jiàn)光，a光照耀某金屬表面時(shí)有光電子逸出，b光照耀該金屬表面時(shí)沒(méi)有光電子逸出，則()A．以相同的入射角射向一平行玻璃磚，a光的側(cè)移量小于b光的B．垂直入射到同一單縫衍射裝置，a光的衍射中心亮條紋寬度小于b光的C．a(chǎn)光和b光的頻率之比可能是eq\f(20,27)D．a(chǎn)光子的動(dòng)量大于b光子的4．當(dāng)用一束紫外線照耀鋅板時(shí)，產(chǎn)生了光電效應(yīng)，這時(shí)()A．鋅板帶負(fù)電B．有正離子從鋅板逸出C．有電子從鋅板逸出D．鋅板會(huì)吸附空氣中的正離子5．(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6．愛(ài)因斯坦因提出了光量子概念并勝利地說(shuō)明了光電效應(yīng)的規(guī)律而獲得1921年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。某種金屬逸出光電子的最大初動(dòng)能Ekm與入射光頻率ν的關(guān)系如圖所示，其中ν0為極限頻率。從圖中可以確定的是()A．逸出功與ν有關(guān)B.Ekm與入射光強(qiáng)度成正比C．當(dāng)ν＜ν0時(shí)，會(huì)逸出光電子D．圖中直線的斜率與普朗克常量有關(guān)7．當(dāng)具有5.0eV能量的光子照耀到某金屬表面后，從金屬表面逸出的電子具有最大的初動(dòng)能是1.5eV。為了使這種金屬產(chǎn)生光電效應(yīng)，入射光的最低能量為()A．1.5eV B．3.5eVC．5.0eV D．6.5eV8．(多選)圖為一真空光電管的應(yīng)用電路，其陰極金屬材料的極限頻率為4.5×1014Hz，則以下推斷中正確的是()A．發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)，電路中光電流的飽和值取決于入射光的頻率B．發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)，電路中光電流的飽和值取決于入射光的強(qiáng)度C．用λ＝0.5μm的光照耀光電管時(shí)，電路中有光電流產(chǎn)生D．光照耀時(shí)間越長(zhǎng)，電路中的電流越大9．(多選)兩種單色光a和b，a光照耀某金屬時(shí)有光電子逸出，b光照耀該金屬時(shí)沒(méi)有光電子逸出，則()A．在真空中，a光的傳播速度較大B．在水中，a光的波長(zhǎng)較小C．在真空中，b光光子的能量較大D．在水中，b光的折射率較小10．(多選)如圖甲所示，在光電效應(yīng)試驗(yàn)中，某同學(xué)用相同頻率的單色光，分別照耀陰極材料為鋅和銅的兩個(gè)不同的光電管，結(jié)果都能發(fā)生光電效應(yīng)。圖乙為其中一個(gè)光電管的遏止電壓Uc隨入射光頻率ν改變的函數(shù)關(guān)系圖象。對(duì)于這兩個(gè)光電管，下列推斷正確的是()A．因?yàn)椴牧喜煌?，逸出功不同，所以遏止電壓Uc不同B．光電子的最大初動(dòng)能不同C．因?yàn)楣庹諒?qiáng)度不確定，所以單位時(shí)間內(nèi)逸出的光電子數(shù)可能相同，飽和光電流也可能相同D．兩個(gè)光電管的Uc－ν圖象的斜率可能不同11．用很弱的光做雙縫干涉試驗(yàn)，把入射光減弱到可以認(rèn)為光源和感光膠片之間不行能同時(shí)有兩個(gè)光子存在，如圖所示是不同數(shù)量的光子照耀到感光膠片上得到的照片。這些照片說(shuō)明()A．光只有粒子性沒(méi)有波動(dòng)性B．光只有波動(dòng)性沒(méi)有粒子性C．少量光子的運(yùn)動(dòng)顯示波動(dòng)性，大量光子的運(yùn)動(dòng)顯示粒子性D．少量光子的運(yùn)動(dòng)顯示粒子性，大量光子的運(yùn)動(dòng)顯示波動(dòng)性1．(多選)在光電效應(yīng)試驗(yàn)中，用頻率為ν的光照耀光電管陰極，發(fā)生了光電效應(yīng)，下列說(shuō)法正確的是()A．增大入射光的強(qiáng)度，光電流增大B．減小入射光的強(qiáng)度，光電效應(yīng)現(xiàn)象消逝C．改用頻率小于ν的光照耀，肯定不發(fā)生光電效應(yīng)D．改用頻率大于ν的光照耀，光電子的最大初動(dòng)能變大2．在光電效應(yīng)試驗(yàn)中，用單色光照時(shí)某種金屬表面，有光電子逸出，則光電子的最大初動(dòng)能取決于入射光的()A．頻率 B．強(qiáng)度C．照耀時(shí)間 D．光子數(shù)目3．(多選)在驗(yàn)證光的波粒二象性的試驗(yàn)中，下列說(shuō)法正確的是()A．使光子一個(gè)一個(gè)地通過(guò)單縫，假如時(shí)間足夠長(zhǎng)，底片上會(huì)出現(xiàn)衍射圖樣B．單個(gè)光子通過(guò)單縫后，底片上會(huì)出現(xiàn)完整的衍射圖樣C．光子通過(guò)單縫的運(yùn)動(dòng)路途像水波一樣起伏D．單個(gè)光子通過(guò)單縫后打在底片的狀況呈現(xiàn)出隨機(jī)性，大量光子通過(guò)單縫后打在底片上的狀況呈現(xiàn)出規(guī)律性4．用波長(zhǎng)為λ1和λ2的單色光A和B分別照耀兩種金屬C和D的表面。單色光A照耀兩種金屬時(shí)都能產(chǎn)生光電效應(yīng)現(xiàn)象；單色光B照耀時(shí)，只能使金屬C產(chǎn)生光電效應(yīng)現(xiàn)象，不能使金屬D產(chǎn)生光電效應(yīng)現(xiàn)象。設(shè)兩種金屬的逸出功分別為WC和WD，則下列選項(xiàng)正確的是()A．λ1＞λ2，WC＞W(wǎng)D B．λ1＞λ2，WC＜WDC．λ1＜λ2，WC＞W(wǎng)D D．λ1＜λ2，WC＜WD5．(多選)a、b是兩種單色光，其光子能量分別為Ea和Eb，且eq\f(Ea,Eb)＝k，()A．則a、b的光子動(dòng)量之比eq\f(pa,pb)＝1∶kB．若a、b入射到同一雙縫干涉裝置上，則相鄰亮條紋的間距之比eq\f(Δxa,Δxb)＝1∶kC．若a、b都能使某種金屬發(fā)生光電效應(yīng)，則光電子最大初動(dòng)能之差Eka－Ekb＝Eb(k－1)D．若a、b是由處在同一激發(fā)態(tài)的原子躍遷到a態(tài)和b態(tài)時(shí)產(chǎn)生的，則a、b兩態(tài)能級(jí)之差Ea－Eb＝Eb(k－1)6．入射光線照耀到某金屬表面上發(fā)生光電效應(yīng)，若入射光的強(qiáng)度減弱，而頻率保持不變，那么以下說(shuō)法中正確的是()A．從光照到金屬表面上到放射出光電子之間的時(shí)間間隔將明顯增加B．逸出的光電子的最大初動(dòng)能減小C．單位時(shí)間內(nèi)從金屬表面逸出的光電子數(shù)目將減小D．有可能不發(fā)生光電效應(yīng)7．(多選)氫原子的能級(jí)圖如圖甲所示，一群氫原子處于量子數(shù)n＝4的能級(jí)狀態(tài)。用其中氫原子輻射出的A、B兩種不同頻率的光子分別照耀同一鉀金屬板(如圖乙所示)，發(fā)覺(jué)當(dāng)A光照耀時(shí)驗(yàn)電器的指針偏轉(zhuǎn)，B光照耀時(shí)驗(yàn)電器的指針未偏轉(zhuǎn)，已知金屬鉀的逸出功為2.25eV，普朗克常量h＝6.63×10－34J·s，則以下說(shuō)法正確的是()A．這群氫原子可能輻射6種頻率的光子B．有4種頻率的輻射光子能使鉀金屬板發(fā)生光電效應(yīng)C．A光照耀鉀金屬板時(shí)驗(yàn)電器的金屬小球帶負(fù)電D．氫原子從n＝2能級(jí)躍遷到n＝1能級(jí)過(guò)程中輻射出光子的動(dòng)量為5.44×10－27kg·m/s8．2003年全世界物理學(xué)家評(píng)比出“十大最美物理試驗(yàn)”，排名第一的為1961年物理學(xué)家利用托馬斯·楊雙縫干涉試驗(yàn)裝置(如圖所示)進(jìn)行電子干涉的試驗(yàn)。從輻射源輻射出的電子束經(jīng)兩靠近的狹縫后在顯微鏡的熒光屏上出現(xiàn)干涉條紋，該試驗(yàn)說(shuō)明()A．光具有波動(dòng)性B．光具有波粒二象性C．微觀粒子也具有波動(dòng)性D．微觀粒子也是一種電磁波9．用如圖甲所示的裝置探討光電效應(yīng)現(xiàn)象，當(dāng)用光子能量為5eV的光照耀到光電管上時(shí)，測(cè)得電流計(jì)上的示數(shù)隨電壓改變的圖象如圖乙所示。則光電子的最大初動(dòng)能為_(kāi)_____J，金屬的逸出功為_(kāi)_____J。10．如圖甲所示是探討光電效應(yīng)規(guī)律的光電管。用波長(zhǎng)λ＝0.50μm的綠光照耀陰極K，試驗(yàn)測(cè)得流過(guò)表的電流I與AK之間的電勢(shì)差UAK滿意如圖乙所示規(guī)律，取h＝6.63×10－34J·s。結(jié)合圖象，求：(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)(1)每秒鐘陰極放射的光電子數(shù)和光電子飛出陰極K時(shí)的最大動(dòng)能。(2)該陰極材料的極限波長(zhǎng)。第一節(jié)光電效應(yīng)波粒二象性課堂練習(xí)1．A2.AD3.BD4.C5.AD6.D7.B8.BC9.BD10.ABC11.D課后練習(xí)1．AD2.A3.AD4.D5.BC6.C7.ABD8.C9.3.2×10－194.8×10－1910．【答