高考物理一輪復(fù)習(xí) 14.1波粒二象性課件.ppt

第十四章原子與原子核 分析2012年全國(guó)高考新課標(biāo)卷物理考試大綱可知 本單元的知識(shí)考點(diǎn)的要求均為 級(jí) 它與原來(lái)的考試大綱相比 主要有下列幾個(gè)方面的變化 1 新課程標(biāo)準(zhǔn)已降低了對(duì)光電效應(yīng) 光電效應(yīng)方程 氫原子的能級(jí)結(jié)構(gòu) 核能 質(zhì)量虧損 愛(ài)因斯坦質(zhì)能方程等幾個(gè)方面的要求 均由原來(lái)的 級(jí)要求降為 級(jí)要求 2 新課標(biāo)卷物理考試大綱的提法與原來(lái)的大綱的提法有多處不同 如從結(jié)合能的角度來(lái)分析核反應(yīng)中核能的釋放成因 它更加注重介紹近代物理的基本原理與規(guī)律 更加注重科普性與應(yīng)用性 更加注重知識(shí)與物理學(xué)史及現(xiàn)代科技相結(jié)合 本章要復(fù)習(xí)的內(nèi)容主要是近代物理的部分知識(shí) 內(nèi)容相對(duì)獨(dú)立 知識(shí)面廣 但要求相對(duì)較低 大部分的知識(shí)考點(diǎn)只要求作了解或理解 高考對(duì)本章內(nèi)容的考查的題型主要以選擇題或填空題為主 例如2011全國(guó)大綱卷18題 全國(guó)新課標(biāo)卷35題 1 北京卷13題 天津卷第1題 重慶卷第16題 浙江卷第15題 四川卷第18題 福建卷第29題 廣東卷第18題 山東卷第38題 1 江蘇卷第12題 c 2012山東第38題 江蘇第12題 四川第17題 天津第1題 福建第29題 全國(guó)新課標(biāo)第35題 廣東第18 題 江蘇第12題 浙江第14題 福建第29題 全國(guó)大綱第15題等 根據(jù) 聯(lián)系實(shí)際 聯(lián)系生活 聯(lián)系高科技 聯(lián)系社會(huì)熱點(diǎn)問(wèn)題 的高考命題趨向 考查的內(nèi)容將體現(xiàn)時(shí)代氣息 新背景 新名詞 新觀(guān)點(diǎn)接近高考的幾率較大 試題將注重知識(shí)的聯(lián)系 體現(xiàn)學(xué)科的綜合性 分析近幾年來(lái)的高考試題 光電效應(yīng) 質(zhì)能方程與核能 原子能級(jí) 核反應(yīng)方程 半衰期 原子的核式結(jié)構(gòu) 物理學(xué)史等內(nèi)容是高考的熱點(diǎn)內(nèi)容 其中 光電效應(yīng) 原子能級(jí) 核反應(yīng)方程與核能的計(jì)算等命題率較高 考慮到新教材已新增了許多新的內(nèi)容 結(jié)合分析新高考的特點(diǎn) 預(yù)計(jì)近代物理學(xué)的基本觀(guān)點(diǎn)與理論 重要的物理現(xiàn)象等內(nèi)容將可能在高考中有所表現(xiàn) 第1節(jié)波粒二象性 1 光電效應(yīng)現(xiàn)象光電效應(yīng) 在光的照射下金屬中的電子從表面逸出的現(xiàn)象 叫做光電效應(yīng) 發(fā)射出來(lái)的電子叫做 特別提醒 1 光電效應(yīng)的實(shí)質(zhì)是光現(xiàn)象轉(zhuǎn)化為電現(xiàn)象 2 定義中的光包括可見(jiàn)光和不可見(jiàn)光 光電子 一 光電效應(yīng) 2 幾個(gè)名詞解釋 1 遏止電壓 使光電流減小到零時(shí)的 2 截止頻率 能使某種金屬發(fā)生光電效應(yīng)的頻率叫做該種金屬的截止頻率 又叫極限頻率 不同的金屬對(duì)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 叫做該金屬的逸出功 反向電壓uc 最小 最小值 3 光電效應(yīng)規(guī)律 1 每種金屬都有一個(gè)極限頻率 入射光的頻率必須極限頻率才能產(chǎn)生光電效應(yīng) 2 光電子的與入射光的強(qiáng)度無(wú)關(guān) 只隨入射光頻率的增大而 3 只要入射光的頻率大于金屬的極限頻率 照到金屬表面時(shí) 光電子的發(fā)射幾乎是 一般不超過(guò)10 9s 與光的強(qiáng)度關(guān) 4 當(dāng)入射光的頻率大于金屬的極限頻率時(shí) 飽和光電流的強(qiáng)度與入射光的強(qiáng)度成比 大于 最大初動(dòng)能 增大 瞬時(shí)的 無(wú) 正 4 愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程 1 光子說(shuō) 空間傳播的光的能量是不連續(xù)的 是一份一份的 每一份叫做一個(gè)光子 光子的能量為e 其中h是普朗克常量 其值為6 63 10 34j s 是光的頻率 2 光電效應(yīng)方程 其中h 為入射光子的能量 ek為光電子的最大初動(dòng)能 w是金屬的逸出功 二 光的波粒二象性1 光的干涉 衍射 偏振現(xiàn)象證明光具有性 2 光電效應(yīng)和康普頓效應(yīng)說(shuō)明光具有性 h ek h w 波動(dòng) 粒子 3 光既具有波動(dòng)性 又具有粒子性 稱(chēng)為光的性 三 物質(zhì)波 又叫德布羅意波 1 物質(zhì)波 任何一個(gè)運(yùn)動(dòng)著的物體 小到微觀(guān)粒子大到宏觀(guān)物體都有一種波與它對(duì)應(yīng) 其波長(zhǎng) p為運(yùn)動(dòng)物體的動(dòng)量 h為普朗克常量 2 物質(zhì)波是概率波 光子和粒子在空間各處出現(xiàn)的概率受波動(dòng)規(guī)律支配 概率大的地方 光子或粒子出現(xiàn)的 反之就少 不要以宏觀(guān)觀(guān)點(diǎn)中的波來(lái)理解德布羅意波 波粒二象 次數(shù)多 例1關(guān)于光電效應(yīng) 下列說(shuō)法正確的是 a 極限頻率越大的金屬材料逸出功越大b 只要光照射的時(shí)間足夠長(zhǎng) 任何金屬都能產(chǎn)生光電效應(yīng)c 從金屬表面出來(lái)的光電子的最大初動(dòng)能越大 這種金屬的逸出功越小d 入射光的光強(qiáng)一定時(shí) 頻率越高 單位時(shí)間內(nèi)逸出的光電子數(shù)就越多 題型一 光電效應(yīng)規(guī)律的理解 思路點(diǎn)撥 弄清光電效應(yīng)發(fā)生的條件 光電子的最大初動(dòng)能和光電子的的決定因素是解答本題的關(guān)鍵 答案 a 方法與知識(shí)感悟 光電效應(yīng)規(guī)律的解釋 例2如圖所示 當(dāng)電鍵s斷開(kāi)時(shí) 用光子能量為2 5ev的一束光照射陰極p 發(fā)現(xiàn)電流表讀數(shù)不為零 合上電鍵 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 1 求此時(shí)光電子的最大初動(dòng)能的大小 2 求該陰極材料的逸出功 題型二 光電效應(yīng)方程的應(yīng)用 解析 設(shè)用光子能量為2 5ev的光照射時(shí) 光電子的最大初動(dòng)能為ekm 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 ek h w0由以上二式 ek 0 60ev w0 1 9ev 答案 1 0 60ev 2 1 9ev 方法與知識(shí)感悟 1 光電效應(yīng)現(xiàn)象中射出的光電子具有一定動(dòng)能 因此易與電場(chǎng) 磁場(chǎng)相結(jié)合命制綜合性較強(qiáng)的試題 射出的光電子的動(dòng)能是解決這類(lèi)問(wèn)題的重要條件 可由愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程求得 2 由愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程可得ekm 曲線(xiàn) 如圖 由圖象可以得到的物理量 極限頻率 圖線(xiàn)與 軸交點(diǎn)的橫坐標(biāo) 0 逸出功 圖線(xiàn)與ekm軸交點(diǎn)的縱坐標(biāo)的絕對(duì)值e w0 普朗克常量 圖線(xiàn)的斜率k h 題型三 光的波粒二象性 例3下列說(shuō)法中正確的是 a 隨著溫度的升高 一方面各種波長(zhǎng)的輻射強(qiáng)度都會(huì)增加 另一方面輻射強(qiáng)度的極大值向波長(zhǎng)較短的方向移動(dòng)b 在康普頓效應(yīng)中 當(dāng)入射光子與晶體中的電子碰撞時(shí) 把一部分動(dòng)量轉(zhuǎn)移給電子 因此 光子散射后波長(zhǎng)變短c 根據(jù)海森伯提出的不確定性關(guān)系可知 不可能同時(shí)準(zhǔn)確地測(cè)定微觀(guān)粒子的位置和動(dòng)量d 物質(zhì)波和光波都是概率波 答案 acd 方法與知識(shí)感悟 1 對(duì)光的波粒二象性的理解光既有波動(dòng)性 又有粒子性 兩者不是孤立的 而是有機(jī)的統(tǒng)一體 其表現(xiàn)規(guī)律為 1 個(gè)別光子的作用效果往往表現(xiàn)為粒子性 大量光子的作用效果往往表現(xiàn)為波動(dòng)性 2 頻率越低波動(dòng)性越顯著 越容易看到光的干涉和衍射現(xiàn)象 頻率越高粒子性越顯著 越不容易看到光的干涉和衍射現(xiàn)象 貫穿本領(lǐng)越強(qiáng) 3 光在傳播過(guò)程中往往表現(xiàn)出波動(dòng)性 在與物質(zhì)發(fā)生作用時(shí) 往往表現(xiàn)為粒子性 2 德布羅意波假說(shuō)是光的波粒二象性的一種推廣 使之包含了物質(zhì)粒子 即光子和實(shí)物粒子都具有粒子性 又都具有波動(dòng)性 與光子對(duì)應(yīng)的波是電磁波 與實(shí)物粒子對(duì)應(yīng)的波是德布羅意波 1 有關(guān)光的本性的說(shuō)法正確的是 a 關(guān)于光的本性 牛頓提出了 微粒說(shuō) 惠更斯提出了 波動(dòng)說(shuō) 愛(ài)因斯坦提出了 光子說(shuō) 它們都圓滿(mǎn)地說(shuō)明了光的本性b 光具有波粒二象性是指 既可以把光看成宏觀(guān)概念上的波 也可以看成宏觀(guān)概念上的粒子c 光的干涉 衍射現(xiàn)象說(shuō)明光具有波動(dòng)性 光電效應(yīng)說(shuō)明光具有粒子性d 在光的雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中 光通過(guò)雙縫時(shí)顯出波動(dòng)性 如果光只通過(guò)一個(gè)縫時(shí) 就顯出粒子性 c 解析 牛頓主張的微粒說(shuō)中的微粒與實(shí)物粒子一樣 惠更斯主張的波動(dòng)說(shuō)中的波動(dòng)與宏觀(guān)機(jī)械波等同 這兩種觀(guān)點(diǎn)是相互對(duì)立的 都不能說(shuō)明光的本性 所以a b錯(cuò) c正確 在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中 雙縫干涉出現(xiàn)明暗均勻的條紋 單縫出現(xiàn)中央亮而寬 周?chē)刀臈l紋 都說(shuō)明光的波動(dòng)性 當(dāng)讓光子一個(gè)一個(gè)地通過(guò)單縫時(shí) 曝光時(shí)間短時(shí)表現(xiàn)出粒子性 曝光時(shí)間長(zhǎng)時(shí)顯出波動(dòng)性 因此d錯(cuò)誤 2 下列說(shuō)法中正確的是 a 物質(zhì)波既是一種電磁波 又是一種概率波b 電子雖然具有波動(dòng)性 但這種波不屬于概率波c 光波是概率波而物質(zhì)波不是概率波d 光的干涉現(xiàn)象中 干涉亮條紋部分是光子到達(dá)幾率大的地方 d 3 在光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中 飛飛同學(xué)用同一光電管在不同實(shí)驗(yàn)條件下得到了三條光電流與電壓之間的關(guān)系曲線(xiàn) 甲光 乙光 丙光 如圖所示 則可判斷出 a 甲光的頻率大于乙光的頻率b 乙光的波長(zhǎng)大于丙光的波長(zhǎng)c 乙光對(duì)應(yīng)的截止頻率大于丙光的截止頻率d 甲光對(duì)應(yīng)的光電子最大初動(dòng)能大于丙光的光電子最大初動(dòng)能 b 解析 由題圖可知 甲 乙兩光對(duì)應(yīng)的反向截止電壓均為uc2 由愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程ekm h w0及 euc2 0 ekm可知甲 乙兩光頻率相同 且均小于丙光頻率 選項(xiàng)a c均錯(cuò) 甲光頻率小 則甲光對(duì)應(yīng)光電子最大初動(dòng)能小于丙光的光電子最大初動(dòng)能 選項(xiàng)d錯(cuò)誤 乙光頻率小于丙光頻率 故乙光的波長(zhǎng)大于丙光的波長(zhǎng) 選項(xiàng)b正確 鞏固基礎(chǔ) 1 2006年度諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)授予了兩名美國(guó)科學(xué)家 以表彰他們發(fā)現(xiàn)了宇宙微波背景輻射的黑體譜形狀及其溫度在不同方向上的微小變化 他們的出色工作被譽(yù)為是宇宙學(xué)研究進(jìn)入精密科學(xué)時(shí)代的起點(diǎn) 下列與宇宙微波背景輻射黑體譜相關(guān)的說(shuō)法中正確的是 a 微波是指波長(zhǎng)在10 3m到10m之間的電磁波b 微波和聲波一樣都只能在介質(zhì)中傳播c 黑體的熱輻射實(shí)際上是電磁輻射d 普朗克在研究黑體的熱輻射問(wèn)題中提出了能量子假說(shuō) acd 2 光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)結(jié)論是 對(duì)于某種金屬 a 無(wú)論光強(qiáng)多強(qiáng) 只要光的頻率小于極限頻率就不能產(chǎn)生光電效應(yīng)b 無(wú)論光的頻率多低 只要光照時(shí)間足夠長(zhǎng)就能產(chǎn)生光電效應(yīng)c 超過(guò)極限頻率的入射光強(qiáng)度越弱 所產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能就越小d 超過(guò)極限頻率的入射光頻率越高 所產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能就越大 ad 3 下面說(shuō)法正確的是 a 光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)證實(shí)了光具有粒子性b 紅外線(xiàn)的波長(zhǎng)比x射線(xiàn)的波長(zhǎng)短c 射線(xiàn)的貫穿本領(lǐng)比 粒子的強(qiáng)d 太陽(yáng)輻射能量主要來(lái)自太陽(yáng)內(nèi)部的裂變反應(yīng) ac 4 在演示光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)中 原來(lái)不帶電的一塊鋅板與靈敏驗(yàn)電器相連 用弧光燈照射鋅板時(shí) 驗(yàn)電器的指針張開(kāi)一個(gè)角度 如圖所示 這時(shí)鋅板帶電 指針帶電 正 正 解析 在光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中 鋅板因逸出電子帶正電 驗(yàn)電器由于與鋅板接觸也帶正電 其指針也帶正電 a 提升能力 6 下表給出了一些金屬材料的逸出功 現(xiàn)用波長(zhǎng)為400nm的單色光照射上述材料 能產(chǎn)生光電效應(yīng)的材料最多有幾種 普朗克常量h 6 63 10 34j s 光速c 3 0 108m s a 2種b 3種c 4種d 5種 a 7 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(yáng)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 c 解析