高考物理大一輪復(fù)習(xí)浙江專用人教課件第十四章近代物理初步141

1、第十四章近代物理初步,第一節(jié)光電效應(yīng)波粒二象性,-3-,-4-,知識(shí)點(diǎn)一,知識(shí)點(diǎn)四,知識(shí)點(diǎn)二,知識(shí)點(diǎn)三,基礎(chǔ)夯實(shí) 1.光電效應(yīng) 在光(包括不可見光)的照射下,從物體發(fā)射電子的現(xiàn)象。 2.光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律 (1)任何一種金屬都有一個(gè)極限頻率,入射光的頻率必須大于這個(gè)極限頻率才能發(fā)生光電效應(yīng),小于這個(gè)極限頻率則不能發(fā)生光電效應(yīng)。(均選填“大于”“小于”或“等于”) (2)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)金屬受到光照,光電子的發(fā)射是瞬時(shí)的,一般不超過10-9 s。 (4)當(dāng)入射光的頻率不變且大于極限頻率時(shí),飽和光電流的強(qiáng)度與入射光的強(qiáng)度成正比。,-5-,知識(shí)

2、點(diǎn)一,知識(shí)點(diǎn)四,知識(shí)點(diǎn)二,知識(shí)點(diǎn)三,3.幾個(gè)重要的概念 (1)入射光強(qiáng)度:單位時(shí)間內(nèi)入射到金屬表面單位面積上的能量。在實(shí)驗(yàn)中,入射光的頻率不變,因而光強(qiáng)越大,光子數(shù)越多。 (2)光電流:指光電子在電路中形成的電流。光電流有最大值,在光電流未達(dá)到最大值以前,其大小和光強(qiáng)、電路電壓都有關(guān);達(dá)到最大值以后,光電流和光強(qiáng)成正比。 (3)飽和光電流:指在一定頻率與強(qiáng)度的光照射下的最大光電流,飽和光電流不隨電路中電壓的增大而增大。,-6-,知識(shí)點(diǎn)一,知識(shí)點(diǎn)四,知識(shí)點(diǎn)二,知識(shí)點(diǎn)三,基礎(chǔ)夯實(shí) 1.光子說 愛因斯坦提出:空間傳播的光不是連續(xù)的,而是一份一份的,每一份稱為一個(gè)光子,光子具有的能量與光的頻率成正比,

3、即=h,其中h=6.6310-34 Js,叫普朗克常量。 2.對(duì)光電效應(yīng)規(guī)律的解釋 (1)存在極限頻率0:電子從金屬表面逸出,首先必須克服金屬原子核的引力做功W0,因而入射光子能量不小于W0,對(duì)應(yīng)的頻率即極限頻率,-7-,知識(shí)點(diǎn)一,知識(shí)點(diǎn)四,知識(shí)點(diǎn)二,知識(shí)點(diǎn)三,(2)光電子的最大初動(dòng)能隨著入射光頻率的增大而增大,與入射光強(qiáng)度無關(guān):電子吸收光子的能量后,一部分克服金屬內(nèi)部的阻礙作用做功,剩余部分轉(zhuǎn)化為電子的初動(dòng)能。只有直接從金屬表面飛出的電子克服阻礙作用做功最少(逸出功W0),才具有最大初動(dòng)能。對(duì)于確定的金屬,W0一定,故光電子的最大初動(dòng)能只隨著入射光頻率的增大而增大。 (3)光電效應(yīng)具有瞬時(shí)性

4、:光照射金屬時(shí),電子吸收一個(gè)光子的能量后,動(dòng)能立即增大,不需要能量積累的過程。 (4)光強(qiáng)越大飽和光電流越大:光較強(qiáng)時(shí),包含的光子數(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。,-8-,知識(shí)點(diǎn)一,知識(shí)點(diǎn)四,知識(shí)點(diǎn)二,知識(shí)點(diǎn)三,自我診斷 1.(多選題)用如圖所示的光電管研究光電效應(yīng)。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)。那么( ) A.a光的頻率一定大于b光的頻率 B.只增加a光的強(qiáng)度可使通過電流計(jì)G的電流增大 C.增加b光的強(qiáng)度可能使電流計(jì)G的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn) D.用a光照射光電管陰極K時(shí)通過電流計(jì)

5、G的電流是由d到c,答案,解析,-9-,知識(shí)點(diǎn)一,知識(shí)點(diǎn)四,知識(shí)點(diǎn)二,知識(shí)點(diǎn)三,2.(多選題)(2016全國(guó)乙卷)現(xiàn)用某一光電管進(jìn)行光電效應(yīng)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( ) 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(dòng)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 E.遏止電壓的大小與入射光的頻率有關(guān),與入射光的光強(qiáng)無關(guān),答案,解析,-10-,知識(shí)點(diǎn)一,知識(shí)點(diǎn)四,知識(shí)點(diǎn)二,知識(shí)點(diǎn)三,基礎(chǔ)夯實(shí) 1.表達(dá)式:Ek=h-W0,Ek是光電子的最大初動(dòng)能

6、;W0是逸出功,即從金屬表面直接飛出的光電子克服正電荷引力所做的功。 2.Ek-圖象 (1)最大初動(dòng)能Ek與入射光頻率的關(guān)系圖線如圖。 (2)由圖線可以得到的物理量: 極限頻率:圖線與軸交點(diǎn)的橫坐標(biāo)0; 逸出功:圖線與Ek軸交點(diǎn)的縱坐標(biāo)的值W0=E; 普朗克常量:圖線的斜率等于普朗克常量,即k=h。,-11-,知識(shí)點(diǎn)一,知識(shí)點(diǎn)四,知識(shí)點(diǎn)二,知識(shí)點(diǎn)三,自我診斷 3.(多選題)(20164浙江選考)在光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中,采用極限頻率為c=5.51014 Hz鈉陰極,已知普朗克常量h=6.610-34 Js,電子質(zhì)量m=9.110-31 kg,則用頻率 =7.51014 Hz的紫光照射鈉陰極產(chǎn)生光電子的

7、 ( ) A.動(dòng)能的數(shù)量級(jí)為10-19 J B.速率的數(shù)量級(jí)為108 m/s C.動(dòng)量的數(shù)量級(jí)為10-27 kgm/s D.德布羅意波長(zhǎng)的數(shù)量級(jí)為10-9 m,答案,解析,-12-,知識(shí)點(diǎn)一,知識(shí)點(diǎn)四,知識(shí)點(diǎn)二,知識(shí)點(diǎn)三,4.(多選題)下圖所示是用光照射某種金屬時(shí)逸出的光電子的最大初動(dòng)能隨入射光頻率的變化圖線,普朗克常量h=6.6310-34 Js,由圖可知( ) A.該金屬的極限頻率約為4.271014 Hz B.該金屬的極限頻率約為5.51014 Hz C.該圖線的斜率表示普朗克常量 D.該金屬的逸出功約為0.5 eV,答案,解析,-13-,知識(shí)點(diǎn)一,知識(shí)點(diǎn)四,知識(shí)點(diǎn)二,知識(shí)點(diǎn)三,基礎(chǔ)夯實(shí)

8、 1.粒子的波動(dòng)性 實(shí)物粒子如電子、質(zhì)子等也具有波動(dòng)性,它的能量滿足=h,波長(zhǎng)滿足 ,這種波稱為德布羅意波,也叫物質(zhì)波。,-14-,知識(shí)點(diǎn)一,知識(shí)點(diǎn)四,知識(shí)點(diǎn)二,知識(shí)點(diǎn)三,2.光的波粒二象性的理解,-15-,知識(shí)點(diǎn)一,知識(shí)點(diǎn)四,知識(shí)點(diǎn)二,知識(shí)點(diǎn)三,-16-,知識(shí)點(diǎn)一,知識(shí)點(diǎn)四,知識(shí)點(diǎn)二,知識(shí)點(diǎn)三,-17-,知識(shí)點(diǎn)一,知識(shí)點(diǎn)四,知識(shí)點(diǎn)二,知識(shí)點(diǎn)三,自我診斷 5.(2016臺(tái)州模擬)1927年戴維孫和湯姆孫分別完成了電子衍射實(shí)驗(yàn),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。下圖所示是該實(shí)驗(yàn)裝置的簡(jiǎn)化圖,下列說法不正確的是( ) A.亮條紋是電子到達(dá)概率大的地方 B.該實(shí)驗(yàn)說明物質(zhì)波理論是正確的 C

9、.該實(shí)驗(yàn)再次說明光子具有波動(dòng)性 D.該實(shí)驗(yàn)說明實(shí)物粒子具有波動(dòng)性,答案,解析,-18-,考點(diǎn)一,考點(diǎn)二,1.兩個(gè)電路:研究光電效應(yīng)常用如圖兩個(gè)電路,左圖加正向電壓;右圖加反向電壓,可以測(cè)定光電子的最大初動(dòng)能。 2.三個(gè)關(guān)系 (1)愛因斯坦光電效應(yīng)方程Ek=h-W0。 (2)光電子的最大初動(dòng)能Ek可以利用光電管用實(shí)驗(yàn)的方法測(cè)得,即Ek=eUc,其中Uc是遏止電壓。 (3)光電效應(yīng)方程中的W0為逸出功,它與金屬的極限頻率c的關(guān)系是W0=hc。,-19-,考點(diǎn)一,考點(diǎn)二,3.四類圖象,-20-,考點(diǎn)一,考點(diǎn)二,-21-,考點(diǎn)一,考點(diǎn)二,-22-,考點(diǎn)一,考點(diǎn)二,例1(2016蘭州模擬)在光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)

10、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(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,答案,解析,-23-,考點(diǎn)一,考點(diǎn)二,例2(2015全國(guó)新課標(biāo))在某次光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中,得到的遏止電壓Uc與入射光的頻率的關(guān)系如圖所示。若該直線的斜率和與縱軸的截距分別為k和b,電子電荷量的絕對(duì)值為e,則普朗克常量可表示為ek,所用材料的逸出功可表示為-eb。,特別提醒 應(yīng)用光電效應(yīng)方程Ek=h-W0時(shí),注意能量單

11、位電子伏和焦耳的換算(1 eV=1.610-19 J)。,-24-,考點(diǎn)一,考點(diǎn)二,類題過關(guān) 1(多選題)(20163寧波適應(yīng)性測(cè)試)某光源發(fā)出的光由不同波長(zhǎng)的光組成,不同波長(zhǎng)的光的強(qiáng)度如圖所示。表中給出了一些材料的極限波長(zhǎng),用該光源發(fā)出的光照射表中材料( ),A.僅鈉、銅能產(chǎn)生光電子 B.都能產(chǎn)生光電子 C.鈉產(chǎn)生的光電子最大初動(dòng)能比銅大 D.光源發(fā)出的光中,波長(zhǎng)短的光子能量大,答案,解析,-25-,考點(diǎn)一,考點(diǎn)二,類題過關(guān) 2(2016江蘇單科)幾種金屬的逸出功W0見下表: 用一束可見光照射以上金屬的表面,請(qǐng)通過計(jì)算說明哪些能發(fā)生光電效應(yīng)。已知該可見光的波長(zhǎng)范圍為4.010-77.610-7 m,普朗克常量h=6.6310-34 Js。 取=4.010-7 m,則E5.010-19 J 根據(jù)EW0判斷,鈉、鉀、銣能發(fā)生光電效應(yīng)。 答案:鈉、鉀、銣,-26-,考點(diǎn)一,考點(diǎn)二,題組突破 1.(多選題)實(shí)物粒子和光都具有波粒二象性,下列事實(shí)中突出體現(xiàn)波動(dòng)性的是( ) A.電子束通過雙縫實(shí)驗(yàn)裝置后可以形成干涉圖樣 B.射線在云室中穿過會(huì)留下清晰的徑跡 C.電子束穿過鋁箔后的衍射現(xiàn)象 D.光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中,光電子的最大初動(dòng)能與入射光的頻率有關(guān),與入射光的強(qiáng)度無關(guān),答案,解析,-