世紀(jì)金榜2018版復(fù)習(xí)方略物理課件12.1

1、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,【知識梳理】 知識點(diǎn)1光電效應(yīng) 1.光電效應(yīng)現(xiàn)象: 在光的照射下金屬中的電子從金屬表面逸出的現(xiàn)象, 叫作光電效應(yīng),發(fā)射出來的電子叫作_。,光電子,2.光電效應(yīng)的四個(gè)規(guī)律: (1)每種金屬都有一個(gè)_。 (2)光子的最大初動能與入射光的強(qiáng)度無關(guān),只隨入 射光的_增大而增大。 (3)光照射到金屬表面時(shí),光電子的發(fā)射幾乎是_ 的。 (4)光電流的強(qiáng)度與入射光的_成正比。,極限頻率,頻率,瞬時(shí),強(qiáng)度,3.遏止電壓與截止頻率: (1)遏止電壓:使光電流減小到零的反向電壓Uc。 (2)截止頻率:能使某種金屬發(fā)生光電效應(yīng)的_頻 率叫作該種金屬

2、的截止頻率(又叫極限頻率)。不同 的金屬對應(yīng)著不同的極限頻率。 (3)逸出功:電子從金屬中逸出所需做功的_,叫作該金屬的逸出功。,最小,最小值,知識點(diǎn)2愛因斯坦光電效應(yīng)方程 1.光子說:光不是_的,而是一份一份的,每一份 光叫一個(gè)光子,一個(gè)光子的能量為_。 2.逸出功:使電子脫離某種金屬所做功的_, 用W0表示,不同金屬的逸出功不同。,連續(xù),=h,最小值,3.愛因斯坦光電效應(yīng)方程: (1)表達(dá)式:_。 (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h,這些能量的一部分用來克服金屬的 _,剩下的表現(xiàn)為逸出后光電子的最大初動 能_。,Ek=h-W0,逸出功W0,【易錯辨析】 (1)只要光

3、照射的時(shí)間足夠長,任何金屬都能發(fā)生光電效應(yīng)。() (2)光電子就是光子。() (3)極限頻率越大的金屬材料逸出功越大。() (4)從金屬表面出來的光電子的最大初動能越大,這種金屬的逸出功越小。() (5)入射光的頻率越大,逸出功越大。(),提示:(1)。光子照射金屬能發(fā)生光電效應(yīng)的條件是照射光的頻率達(dá)到極限頻率,如果沒有達(dá)到極限頻率,照射時(shí)間再長也不會發(fā)生光電效應(yīng)。 (2)。光電子是被光子打出的電子,其實(shí)質(zhì)是電子。 (3)。逸出功的大小等于普朗克常量乘以極限頻率,因此極限頻率越大逸出功越大。,(4)。光電子的最大初動能不僅與金屬的逸出功有關(guān)還與照射金屬的光子的頻率有關(guān),不能簡單地說從金屬表面出

4、來的光電子的最大初動能越大,這種金屬的逸出功越小。 (5)。金屬的逸出功由金屬本身決定,與入射光的頻率無關(guān)。,考點(diǎn)1光電效應(yīng)規(guī)律 【核心要素精講】 1.光電效應(yīng)規(guī)律的“四點(diǎn)”理解: (1)放不放光電子,看入射光的最低頻率。 (2)放多少光電子,看光的強(qiáng)度。 (3)光電子的最大初動能大小,看入射光的頻率。 (4)要放光電子,瞬時(shí)放。,2.區(qū)分光電效應(yīng)中的五組概念: (1)光子與光電子:光子指光在空間傳播時(shí)的每一份能量,光子不帶電;光電子是金屬表面受到光照射時(shí)發(fā)射出來的電子,其本質(zhì)是電子。光子是光電效應(yīng)的因,光電子是果。,(2)光電子的動能與光電子的最大初動能:光照射到金屬表面時(shí),電子吸收光子的全

5、部能量,可能向各個(gè)方向運(yùn)動,需克服原子核和其他原子的阻礙而損失一部分能量,剩余部分為光電子的初動能;只有金屬表面的電子直接向外飛出時(shí),只需克服原子核的引力做功的情況,才具有最大初動能。光電子的初動能小于等于光電子的最大初動能。,(3)光電流和飽和光電流:金屬板飛出的光電子到達(dá)陽極,回路中便產(chǎn)生光電流,隨著所加正向電壓的增大,光電流趨于一個(gè)飽和值,這個(gè)飽和值是飽和光電流,在一定的光照條件下,飽和光電流與所加電壓大小無關(guān)。 (4)入射光強(qiáng)度與光子能量:入射光強(qiáng)度指單位時(shí)間內(nèi)照射到金屬表面單位面積上的總能量。,(5)光的強(qiáng)度與飽和光電流:飽和光電流與入射光強(qiáng)度成正比的規(guī)律是對頻率相同的光照射金屬產(chǎn)生

6、光電效應(yīng)而言的,對于不同頻率的光,由于每個(gè)光子的能量不同,飽和光電流與入射光強(qiáng)度之間沒有簡單的正比關(guān)系。,【高考命題探究】 【典例1】(多選)(2016全國卷改編)現(xiàn)用一光電管進(jìn)行光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn),當(dāng)用某一頻率的光入射時(shí),有光電流產(chǎn)生。下列說法正確的是() 世紀(jì)金榜導(dǎo)學(xué)號42722252,A.保持入射光的頻率不變,入射光的光強(qiáng)變大,飽和光電流變大 B.入射光的頻率變高,飽和光電流變大 C.入射光的頻率變高,光電子的最大初動能變大 D.保持入射光的光強(qiáng)不變,不斷減小入射光的頻率,始終有光電流產(chǎn)生,【解析】選A、C。保持入射光的頻率不變,入射光的 光強(qiáng)變大,單位時(shí)間內(nèi)光電子變多,飽和光電流變大, A

7、對;據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程 =h-W0可知,入 射光的頻率變高,光電子的最大初動能變大,飽和光電 流不變,B錯,C對;當(dāng)hW0時(shí)沒有光電流產(chǎn)生,D錯。,【強(qiáng)化訓(xùn)練】 1.入射光照到某金屬表面發(fā)生光電效應(yīng),若入射光的 強(qiáng)度減弱,而頻率保持不變,則下列說法中正確的 是(),A.從光照射到金屬表面上到金屬發(fā)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)目將減少 D.有可能不發(fā)生光電效應(yīng),【解析】選C。光電效應(yīng)瞬時(shí)(10-9s)發(fā)生,與光強(qiáng)無關(guān),A錯誤。光電子的最大初動能只與入射光的頻率有關(guān),入射光的頻率越大,最大初動能越大,B錯誤。光電子

8、數(shù)目多少與入射光的強(qiáng)度有關(guān),光強(qiáng)減弱,單位時(shí)間內(nèi)從金屬表面逸出的光電子數(shù)目減少,C正確。能否發(fā)生光電效應(yīng),只取決于入射光的頻率是否大于極限頻率,與光強(qiáng)無關(guān),D錯誤。,2.分別用和 的單色光照射同一金屬,發(fā)出的光電子的最大初動能之比為12。以h表示普朗克常量,c表示真空中的光速,則此金屬板的逸出功是多大? 世紀(jì)金榜導(dǎo)學(xué)號42722253,【解析】設(shè)此金屬的逸出功為W,根據(jù)光電效應(yīng)方程得如下兩式 當(dāng)用波長為的光照射時(shí):Ek1= 當(dāng)用波長為 的光照射時(shí):Ek2= 又 答案:,【加固訓(xùn)練】(多選)如圖所示電路可研究光電效應(yīng)規(guī)律。圖中標(biāo)有A和K的為光電管,其中A為陰極,K為陽極。理想電流計(jì)可檢測通過光電

9、管的電流,理想電壓表用來顯示光電管兩端的電壓。現(xiàn)接通電源,用光子能量為10.5 eV的光照射陰極A,電流計(jì)中有示數(shù),若將滑動變阻器的滑片P緩慢向右滑動,電流計(jì)的讀數(shù)逐漸減小,當(dāng)滑至某一位置時(shí)電流計(jì)的讀數(shù)恰好為零,讀出此時(shí)電壓表的示數(shù)為6.0V;現(xiàn)保持滑片P位置不變,以下判斷正確的是(),A.光電管陰極材料的逸出功為4.5eV B.若增大入射光的強(qiáng)度,電流計(jì)的讀數(shù)不為零 C.若用光子能量為12eV的光照射陰極A,光電子的最大初動能一定變大 D.若用光子能量為9.5eV的光照射陰極A,同時(shí)把滑片P向左移動少許,電流計(jì)的讀數(shù)一定不為零,【解析】選A、C。電流計(jì)的讀數(shù)恰好為零,此時(shí)電壓表的示數(shù)為6.0

10、V,根據(jù)動能定理得,eU=Ekm=6 eV。再根據(jù)光電效應(yīng)方程知,W0=h-Ekm=10.5 eV-6eV=4.5eV,故A正確;光電效應(yīng)產(chǎn)生的最大初動能與入射光的強(qiáng)度無關(guān),與入射光的頻率有關(guān),故B錯誤;增大入射光的光子能量,根據(jù)光電效應(yīng)方程知,光電子的最大初動能變大,故C正確;若用光子能量為9.5eV的光照射陰極A,能發(fā)生光電效應(yīng),但是把滑片P向左移動少許,電流計(jì)的讀數(shù)不一定不為零,故D錯誤。,考點(diǎn)2光電效應(yīng)的圖象分析 【核心要素精講】 1.由Ek-圖象可以得到的信息:,(1)極限頻率:圖線與軸交點(diǎn)的橫坐標(biāo)c。 (2)逸出功:圖線與Ek軸交點(diǎn)的縱坐標(biāo)的絕對值E=W0。 (3)普朗克常量:圖線

11、的斜率k=h。,2.由I-U圖象可以得到的信息:,(1)遏止電壓Uc:圖線與橫軸的交點(diǎn)的絕對值。 (2)飽和光電流Im:電流的最大值。 (3)最大初動能:Ekm=eUc。,3.由Uc-圖象可以得到的信息: (1)截止頻率c:圖線與橫軸的交點(diǎn)。 (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),【高考命題探究】 【典例2】從1907年起,密立根就開始測量金屬的遏止 電壓Uc(即圖甲所示的電路中電流表G的讀數(shù)減小到零 時(shí)加在電極K、A之間的反向電壓)與入射光的頻率, 由此算出普朗克常量h,并與普朗克根據(jù)

12、黑體輻射得出 的h相比較,以檢驗(yàn)愛因斯坦光電效應(yīng)方程的正確性。,按照密立根的方法我們利用圖示裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn),得到了某金屬的Uc-圖象如圖乙所示。下列說法正確的是世紀(jì)金榜導(dǎo)學(xué)號42722254(),A.該金屬的截止頻率約為4.271014Hz B.該金屬的截止頻率約為5.501014Hz C.該圖線的斜率為普朗克常量 D.該圖線的斜率為這種金屬的逸出功,【解析】選A。設(shè)金屬的逸出功為W0,截止頻率為c, 則有W0=hc;光電子的最大初動能Ekm與遏止電壓Uc的 關(guān)系是Ekm=eUc,光電效應(yīng)方程為Ekm=h-W0;聯(lián)立兩式 可得:Uc= ,故Uc與圖象的斜率為 ,故C、 D錯誤;當(dāng)Uc=0時(shí),可解

13、得= =c,此時(shí)讀圖可 知,c4.31014Hz,即金屬的截止頻率約為 4.31014Hz,在誤差允許范圍內(nèi),故A正確,B錯誤。,【遷移訓(xùn)練】,遷移1:光電效應(yīng)中的Ek-圖象 (多選)某種金屬逸出光電子的最大初動能Ek與入射光頻率的關(guān)系如圖所示。已知該金屬的逸出功為W0,普朗克常量為h。下列說法正確的是() 世紀(jì)金榜導(dǎo)學(xué)號42722255,A.入射光的頻率越高,金屬的逸出功越大 B.Ek與入射光的頻率成正比 C.圖中圖線的斜率為h D.圖線在橫軸上的截距為,【解析】選C、D。金屬的逸出功是由金屬自身決定的, 與入射光頻率無關(guān),其大小W0=hc,故A錯誤;根據(jù)愛因 斯坦光電效應(yīng)方程Ek=h-W0

14、,可知光電子的最大初動 能Ek與入射光的頻率成線性關(guān)系,不是成正比,故B錯 誤;根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程Ek=h-W0,可知斜率 k=h,故C正確;由圖可知,圖線在橫軸上的截距為 , 故D正確。,遷移2:光電效應(yīng)中的I-U圖象 研究光電效應(yīng)的電路如圖所示。用頻率相同、強(qiáng)度不同的光分別照射密封真空管的鈉極板(陰極K),鈉極板發(fā)射出的光電子被陽極A吸收,在電路中形成光電流。下列光電流I與A、K之間的電壓UAK的關(guān)系圖象中,正確的是(),【解析】選C。由于光的頻率相同,所以對應(yīng)的反向遏止電壓相同,選項(xiàng)A、B錯誤;發(fā)生光電效應(yīng)時(shí),在同樣的加速電壓下,光強(qiáng)度越大,逸出的光電子數(shù)目越多,形成的光電流越大,

15、選項(xiàng)C正確,D錯誤。,遷移3:光電效應(yīng)中的Uc-圖象 某同學(xué)為了測量普朗克常量,利用研究光電效應(yīng)的電路,用能夠產(chǎn)生光電效應(yīng)的兩種(或多種)已知頻率的光來進(jìn)行實(shí)驗(yàn),測出了遏止電壓Uc-圖象如圖所示,根據(jù)圖象,可測得普朗克常量為_。,【解析】Ek=h-W0 根據(jù)電場力做功特點(diǎn)Ek=Uce 所以Uce=h-W0 即Uc= 直線的傾斜程度反映了 的大小,所以 h= =1.610-19 s=6.410-34Js。 答案:6.410-34Js,【加固訓(xùn)練】 如圖甲所示是研究光電效應(yīng)規(guī)律的光電管。用波長 =0.50m的綠光照射陰極K,實(shí)驗(yàn)測得流過 表的電流I與AK之間的電勢差UAK滿足如圖乙所示規(guī)律,h取6.6310-34Js。結(jié)合圖象,求:(結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字),(1)陰極每秒鐘發(fā)射