第1講　光電效應(yīng)和波粒二象性

6/8課標(biāo)要求備考策略1.了解人類探索原子及其結(jié)構(gòu)的歷史。知道原子的核式結(jié)構(gòu)模型。通過(guò)對(duì)氫原子光譜的分析，了解原子的能級(jí)結(jié)構(gòu)。2.了解原子核的組成和核力的性質(zhì)。知道四種基本相互作用。能根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒寫出核反應(yīng)方程。3.了解放射性和原子核衰變。知道半衰期及其統(tǒng)計(jì)意義。了解放射性同位素的應(yīng)用，知道射線的危害與防護(hù)。4.認(rèn)識(shí)原子核的結(jié)合能，了解核裂變反應(yīng)和核聚變反應(yīng)。關(guān)注核技術(shù)應(yīng)用對(duì)人類生活和社會(huì)發(fā)展的影響。5.通過(guò)實(shí)驗(yàn)，了解光電效應(yīng)現(xiàn)象。知道愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程及其意義。能根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)論說(shuō)明光的波粒二象性。6.知道實(shí)物粒子具有波動(dòng)性，了解微觀世界的量子化特征。體會(huì)量子論的建立對(duì)人們認(rèn)識(shí)物質(zhì)世界的影響光電效應(yīng)現(xiàn)象與光電效應(yīng)方程的應(yīng)用、原子核式結(jié)構(gòu)、氫原子光譜規(guī)律、能級(jí)躍遷、核衰變與核反應(yīng)方程、核能與愛(ài)因斯坦質(zhì)能方程是近幾年高考的命題熱點(diǎn)。復(fù)習(xí)過(guò)程中加強(qiáng)對(duì)α粒子散射實(shí)驗(yàn)的理解，深刻理解氫原子的能級(jí)結(jié)構(gòu)及光電效應(yīng)方程；加強(qiáng)對(duì)核反應(yīng)方程特別是衰變的理解；強(qiáng)化對(duì)核能、質(zhì)能方程的理解和應(yīng)用第1講光電效應(yīng)和波粒二象性考點(diǎn)一黑體輻射及實(shí)驗(yàn)規(guī)律1.熱輻射（1）定義：周圍的一切物體都在輻射，這種輻射與物體的有關(guān)，所以叫熱輻射。（2）特點(diǎn)：熱輻射強(qiáng)度按波長(zhǎng)的分布情況隨物體的不同而有所不同。2.黑體、黑體輻射的實(shí)驗(yàn)規(guī)律（1）黑體：能夠入射的各種波長(zhǎng)的電磁波而不發(fā)生反射的物體。（2）黑體輻射的實(shí)驗(yàn)規(guī)律：①對(duì)于一般材料的物體，輻射電磁波的情況除了與有關(guān)，還與材料的及表面狀況有關(guān)；②黑體輻射電磁波的強(qiáng)度按波長(zhǎng)的分布只與黑體的有關(guān)。隨著溫度的升高，一方面，各種波長(zhǎng)的輻射強(qiáng)度都有，另一方面，輻射強(qiáng)度的極大值向波長(zhǎng)較的方向移動(dòng)，如圖。3.能量子（1）定義：普朗克認(rèn)為，當(dāng)帶電微粒輻射或吸收能量時(shí)，只能輻射或吸收某個(gè)最小能量值ε的，這個(gè)不可再分的最小能量值ε叫作能量子。（2）能量子大?。害牛剑渲笑褪菐щ娢⒘Ｎ栈蜉椛潆姶挪ǖ念l率，h稱為普朗克常量。h＝6.626×10－34J·s（一般取h＝6.63×10－34J·s）。1.【黑體和黑體輻射】關(guān)于黑體與黑體輻射，下列說(shuō)法正確的是（）A.一般物體輻射電磁波的情況與溫度無(wú)關(guān)，只與材料的種類及表面情況有關(guān)B.黑體能完全吸收入射的各種波長(zhǎng)的電磁波而不發(fā)生反射，所以看起來(lái)是黑色的C.隨著溫度的升高，黑體輻射電磁波的輻射強(qiáng)度將會(huì)增加D.黑體輻射隨著溫度的升高，輻射強(qiáng)度的極大值向波長(zhǎng)較長(zhǎng)的方向移動(dòng)2.【黑體輻射的規(guī)律】下列關(guān)于在兩種不同溫度下某一定質(zhì)量的氣體的分子速率分布圖像[縱坐標(biāo)f（v）表示各速率區(qū)間的分子數(shù)占總分子數(shù)的百分比，橫坐標(biāo)v表示分子的速率]和兩種不同溫度下黑體輻射的強(qiáng)度與波長(zhǎng)的關(guān)系的圖像符合實(shí)驗(yàn)規(guī)律的是（）3.【能量子公式ε＝hν的應(yīng)用】（2022·江蘇高考4題）上海光源通過(guò)電子—光子散射使光子能量增加，光子能量增加后（）A.頻率減小 B.波長(zhǎng)減小C.動(dòng)量減小 D.速度減小考點(diǎn)二光電效應(yīng)1.光電效應(yīng)及其規(guī)律（1）光電效應(yīng)現(xiàn)象照射到金屬表面的光，能使金屬中的從表面逸出，這個(gè)現(xiàn)象稱為光電效應(yīng)，這種電子常稱為。（2）光電效應(yīng)的產(chǎn)生條件入射光的頻率金屬的截止頻率。（3）光電效應(yīng)規(guī)律①每種金屬都有一個(gè)截止頻率νc，入射光的頻率必須這個(gè)截止頻率才能產(chǎn)生光電效應(yīng)。②光電子的最大初動(dòng)能與入射光的強(qiáng)度，只隨入射光的增大而增大。③光電效應(yīng)的發(fā)生幾乎是瞬時(shí)的，一般不超過(guò)10－9s。④當(dāng)入射光的頻率大于或等于截止頻率時(shí)，在光的顏色不變的情況下，入射光越強(qiáng)，飽和電流越大，逸出的光電子數(shù)越，逸出光電子的數(shù)目與入射光的強(qiáng)度成正比，飽和電流的大小與入射光的強(qiáng)度成。2.愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程（1）光電效應(yīng)方程①表達(dá)式：hν＝Ek＋W0或Ek＝。②物理意義：金屬表面的電子吸收一個(gè)光子獲得的能量是hν，這些能量的一部分用來(lái)克服金屬的逸出功W0，剩下的表現(xiàn)為逸出后電子的。（2）逸出功W0：電子從金屬中逸出所需做功的，W0＝hνc＝hcλ（3）最大初動(dòng)能：發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)，金屬表面上的吸收光子后克服原子核的引力逸出時(shí)所具有的動(dòng)能的最大值。?判斷小題1.光子和光電子都不是實(shí)物粒子。（）2.只要入射光的強(qiáng)度足夠大，就可以使金屬發(fā)生光電效應(yīng)。（）3.要使某金屬發(fā)生光電效應(yīng)，入射光子的能量必須大于或等于該金屬的逸出功。（）4.光電子的最大初動(dòng)能與入射光子的頻率成正比。（）1.光電效應(yīng)的兩條分析思路2.光電效應(yīng)中三個(gè)重要關(guān)系式（1）愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程：Ek＝hν－W0。（2）光電子的最大初動(dòng)能Ek與遏止電壓Uc的關(guān)系：Ek＝eUc。（3）逸出功W0與截止頻率νc的關(guān)系：W0＝hνc。3.四點(diǎn)提醒（1）能否發(fā)生光電效應(yīng)，不取決于光的強(qiáng)度而取決于光的頻率。（2）光電效應(yīng)中的“光”不是特指可見光，也包括不可見光。（3）逸出功的大小由金屬本身決定，與入射光無(wú)關(guān)。（4）光電子不是光子，而是電子。【例1】（2024·山西太原模擬）如圖所示，在研究光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)中，保持P的位置不變，用單色光a照射陰極K，電流計(jì)G的指針不發(fā)生偏轉(zhuǎn)；改用另一頻率的單色光b照射陰極K，電流計(jì)G的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，那么（）A.增加單色光a的強(qiáng)度一定能使電流計(jì)的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)B.用單色光b照射時(shí)通過(guò)電流計(jì)的電流由d到cC.只增加單色光b的強(qiáng)度一定能使通過(guò)電流計(jì)的電流增大D.單色光a的波長(zhǎng)一定小于單色光b的波長(zhǎng)聽課記錄1.【光電效應(yīng)的分析】1887年赫茲發(fā)現(xiàn)了光電效應(yīng)現(xiàn)象；1905年愛(ài)因斯坦用光量子理論對(duì)光電效應(yīng)進(jìn)行了全面的解釋?，F(xiàn)在利用光電效應(yīng)原理制成的光電器件已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)、生活、軍事等領(lǐng)域。用如圖所示電路圖研究光電效應(yīng)，用頻率為ν的單色光照射光電管，能發(fā)生光電效應(yīng)現(xiàn)象，則（）A.此電路可用于研究光電管的飽和電流B.用頻率小于ν的單色光照射陰極K時(shí)，金屬的截止頻率不同C.增加入射光的強(qiáng)度，遏止電壓Uc不變D.滑動(dòng)變阻器滑片P從左端緩慢向右移動(dòng)時(shí)，電流表示數(shù)逐漸增大2.【光電效應(yīng)方程的應(yīng)用】某金屬在一束單色光的照射下發(fā)生光電效應(yīng)，光電子的最大初動(dòng)能為Ek，已知該金屬的逸出功為W0，普朗克常量為h。根據(jù)愛(ài)因斯坦的光電效應(yīng)理論，該單色光的頻率ν為（）A.EkhC.Ek－W3.【光電效應(yīng)規(guī)律的綜合】如圖所示，分別用波長(zhǎng)為λ、2λ的光照射光電管的陰極K，對(duì)應(yīng)的遏止電壓之比為3∶1，則光電管的極限波長(zhǎng)是（）A.2λ B.3λC.4λ D.6λ考點(diǎn)三光電效應(yīng)中常見的四類圖像圖像名稱圖線形狀獲取信息最大初動(dòng)能Ek與入射光頻率ν的關(guān)系①截止頻率νc：圖線與ν軸交點(diǎn)的橫坐標(biāo)②逸出功W0：圖線與Ek軸交點(diǎn)的縱坐標(biāo)的絕對(duì)值W0＝｜－E｜＝E③普朗克常量h：圖線的斜率k＝h遏止電壓Uc與入射光頻率ν的關(guān)系①截止頻率νc：圖線與橫軸的交點(diǎn)的橫坐標(biāo)②遏止電壓Uc：隨入射光頻率的增大而增大③普朗克常量h：等于圖線的斜率與電子電荷量的乘積，即h＝ke（注：此時(shí)兩極之間接反向電壓）顏色相同、強(qiáng)度不同的光，光電流與電壓的關(guān)系①遏止電壓Uc：圖線與橫軸的交點(diǎn)的橫坐標(biāo)②飽和電流：電流的最大值③最大初動(dòng)能：Ek＝eUc顏色不同時(shí)，光電流與電壓的關(guān)系①遏止電壓Uc1、Uc2②飽和電流③最大初動(dòng)能Ek1＝eUc1，Ek2＝eUc2Uc-ν圖像【例2】密立根于1916年發(fā)表的鈉金屬光電效應(yīng)的遏止電壓Uc與入射光頻率ν的實(shí)驗(yàn)曲線，如圖所示該實(shí)驗(yàn)直接證明了愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程，并且第一次利用光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)測(cè)定了普朗克常量h。由圖像可知（）A.鈉的逸出功為hνc B.鈉的截止頻率為8.5×1014HzC.圖中直線的斜率為普朗克常量h D.遏止電壓Uc與入射光頻率ν成正比聽課記錄Ekm-U圖像【例3】如圖所示，分別用1、2兩種材料作K極進(jìn)行光電效應(yīng)探究，其截止頻率ν1＜ν2，保持入射光不變，則光電子到達(dá)A極時(shí)動(dòng)能的最大值Ekm隨電壓U變化關(guān)系的圖像是（）I-U圖像【例4】研究光電效應(yīng)的電路如圖甲所示，用藍(lán)光、較強(qiáng)的黃光和較弱的黃光分別照射密封真空管中的金屬極板K，極板發(fā)射出的光電子在電路中形成的光電流I與A、K之間的電壓U的關(guān)系圖像如圖乙所示。關(guān)于1、2、3三條曲線，下列說(shuō)法正確的是（）A.2、3為用黃光照射時(shí)得到的曲線，曲線2對(duì)應(yīng)的黃光較強(qiáng)B.1、3為用黃光照射時(shí)得到的曲線，曲線1對(duì)應(yīng)的黃光較強(qiáng)C.當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片在最左端時(shí)，電流表示數(shù)一定為零D.電壓表示數(shù)越大，則光電流越大，截止頻率越小聽課記錄考點(diǎn)四光的波粒二象性與物質(zhì)波1.光的波粒二象性（1）光的干涉、衍射、偏振現(xiàn)象證明光具有。（2）光電效應(yīng)說(shuō)明光具有。（3）光既具有波動(dòng)性，又具有粒子性，稱為光的。2.物質(zhì)波（1）概率波：光的干涉現(xiàn)象是大量光子的運(yùn)動(dòng)遵守波動(dòng)規(guī)律的表現(xiàn)，亮條紋是光子到達(dá)概率的地方，暗條紋是光子到達(dá)概率的地方，因此光波又叫概率波。（2）物質(zhì)波：任何一個(gè)運(yùn)動(dòng)著的物體，小到微觀粒子，大到宏觀物體，都有一種波與它對(duì)應(yīng)，其波長(zhǎng)λ＝hp，p為運(yùn)動(dòng)物體的動(dòng)量，h?判斷小題1.光的頻率越高，光的粒子性越明顯，但仍具有波動(dòng)性。（）2.法國(guó)物理學(xué)家德布羅意大膽預(yù)言了實(shí)物粒子在一定條件下會(huì)表現(xiàn)為波動(dòng)性。（）1.【光和實(shí)物粒子的波粒二象性】圖甲是用很弱的光做雙縫干涉實(shí)驗(yàn)得到的不同數(shù)量的光子照射到感光膠片上的照片。圖乙是1927年戴維森和G.P.湯姆孫分別完成的電子衍射實(shí)驗(yàn)簡(jiǎn)化圖，該實(shí)驗(yàn)是榮獲諾貝爾獎(jiǎng)的重大近代物理實(shí)驗(yàn)之一。關(guān)于這兩個(gè)圖片，下列說(shuō)法中正確的是（）A.圖甲這些照片說(shuō)明光只有粒子性沒(méi)有波動(dòng)性 B.圖甲這些照片說(shuō)明光只有波動(dòng)性沒(méi)有粒子性C.圖乙中該實(shí)驗(yàn)再次說(shuō)明光子具有波動(dòng)性 D.圖乙中該實(shí)驗(yàn)說(shuō)明實(shí)物粒子具有波動(dòng)性2.【物質(zhì)波】已知普朗克常量h＝6.63×10－34J·s，電子的質(zhì)量為9.11×10－31kg，一個(gè)電子和一滴直徑約為4μm的油滴具有相同動(dòng)能，則電子與油滴的德布羅意波長(zhǎng)之比的數(shù)量級(jí)為（已知油的密度ρ＝0.8×103kg/m3）（）A.10－8 B.106C.108 D.10163.【實(shí)物粒子的波粒二象性】（多選）