高考物理一輪復(fù)習(xí) 第13章 動(dòng)量守恒定律 波粒二象性 第2講 光電效應(yīng) 波粒二象性 新人教版

1、走向高考 物理,路漫漫其修遠(yuǎn)兮 吾將上下而求索,人教版 高考總復(fù)習(xí),動(dòng)量守恒定律波粒二象性 原子結(jié)構(gòu)與原子核,第十三章,第2講光電效應(yīng)波粒二象性,第十三章,1知道什么是光電效應(yīng)，理解光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律。 2會(huì)利用光電效應(yīng)方程計(jì)算逸出功、截止頻率、最大初動(dòng)能等物理量。 3知道光的波粒二象性，知道物質(zhì)波的概念,1光電效應(yīng)：在光(包括不可見(jiàn)光)的照射下，從物體發(fā)射出電子的現(xiàn)象稱為光電效應(yīng)。發(fā)射出來(lái)的電子叫做_。 2光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律 (1)存在飽和光電流。 大于極限頻率的光照射金屬時(shí)，飽和光電流的強(qiáng)度(反映單位時(shí)間內(nèi)發(fā)射出的光電子數(shù)的多少)與入射光強(qiáng)度成正比,光電效應(yīng)現(xiàn)象,光電子,2)存在遏止電壓和

2、截止頻率。 _，叫做遏止電壓；能使某種金屬發(fā)生光電效應(yīng)的_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)光電效應(yīng)具有瞬時(shí)性。 金屬受到光照，光電子的發(fā)射一般不超過(guò)109 s。 3逸出功：_克服正電荷引力所做的功，叫做該金屬的逸出功,使光電流減小到零時(shí)的反向電壓Uc,最小頻率,從金屬表面直接飛出的光電子,愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程,1光子說(shuō) (1)量子論 1900年，德國(guó)物理學(xué)家普朗克提出：電磁波的發(fā)射和吸收是_，而是一份一份的，每一份電磁波的能量為Eh,不連續(xù)的,2)光子說(shuō) 1905年，愛(ài)因斯坦提出：空間傳播的光也是_，而是一份一份的，每一份稱為一個(gè)光子，光子具有的

3、能量與光的頻率成正比，即Eh，其中h為普朗克常量，h6.631034 Js。 2愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程 (1)表達(dá)式：_或_ 式中，Ek是光電子的最大初動(dòng)能，W0是逸出功。 (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于克服金屬的逸出功W0，剩下的部分能量表現(xiàn)為逸出后電子的初動(dòng)能Ek,不連續(xù)的,EkhW0,hEkW0,康普頓效應(yīng),1光的散射：光在介質(zhì)中與物質(zhì)微粒相互作用，因而傳播方向發(fā)生改變，這種現(xiàn)象叫做光的散射。 2康普頓效應(yīng)：在散射的光線中，除了有與入射光波長(zhǎng)相同的射線外，還有波長(zhǎng)比入射光波長(zhǎng)更長(zhǎng)的射線，人們把這種波長(zhǎng)變化的現(xiàn)象叫做康普頓效應(yīng),1光的波粒二象性

4、 (1)光的干涉、衍射、偏振現(xiàn)象證明光具有波動(dòng)性。 (2)光電效應(yīng)說(shuō)明光具有粒子性。 (3) _，稱為光的波粒二象性,光的波粒二象性物質(zhì)波,光既具有波動(dòng)性，又具有粒子性,答案：(1)不是特指可見(jiàn)光，也包括不可見(jiàn)光。 (2)不取決于光的強(qiáng)度，而取決于光的頻率。 (3)(4) (5)由愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程EkhW0知，只有在光照頻率不變的情況下，Ek越大，W0才越小。 (6,答案：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)與宏觀機(jī)械波等同，這兩種觀點(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

5、而寬，周圍暗而窄的條紋，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,答案：A 解析：根據(jù)愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程EkhW0可知，當(dāng)金屬的極限頻率確定時(shí)，光電子的最大初動(dòng)能取決于入射光的頻率，與光照強(qiáng)度、照射時(shí)間、光子數(shù)目無(wú)關(guān)，選項(xiàng)A對(duì)，B、C、D錯(cuò),答案：BC 解析：用紫外線照射鋅板是能夠發(fā)生光電效應(yīng)的，鋅板上的電子吸收紫外線的能量從鋅板表面逸出，稱之為光電子，故A錯(cuò)誤、B正確；鋅板與驗(yàn)電器相連，帶有相同電性的電荷，鋅板失去電子應(yīng)該帶正電，且失去電子越多，帶正電的電荷量越多，驗(yàn)電器指針張角越大，故C正確、D錯(cuò)誤,光電效應(yīng)規(guī)律的理解,

6、1對(duì)光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)規(guī)律的理解,2.光電效應(yīng)中幾個(gè)易混淆的概念 (1)光子與光電子 光子是指光在空間傳播時(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(lái)的電子，光子是光電效應(yīng)的因，光電子是果,2)光電子的最大初動(dòng)能與光電子的動(dòng)能 當(dāng)光照射金屬時(shí)，光子的能量全部被電子吸收，電子吸收光子的能量后可能向各個(gè)方向運(yùn)動(dòng)。有的向金屬內(nèi)部運(yùn)動(dòng)，有的向金屬表面運(yùn)動(dòng)，但因途徑不同，運(yùn)動(dòng)途中消耗的能量也不同。唯獨(dú)在金屬表面的電子，只要克服金屬原子核的引力做功，就能從金屬中逸出而具有最大初動(dòng)能。根據(jù)愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程可以算出光電子的最大初動(dòng)能為EkhW0(W0為金屬的逸出功)，而其他經(jīng)過(guò)不同的路徑射出

7、的光電子，其動(dòng)能一定小于最大初動(dòng)能,3)光電流與飽和光電流 在一定頻率與強(qiáng)度的光照射下產(chǎn)生光電效應(yīng)，光電流與電壓之間的關(guān)系為：開(kāi)始時(shí)，光電流隨電壓U的增大而增大，當(dāng)U比較大時(shí)，光電流達(dá)到飽和值Im。這時(shí)即使再增大U，在單位時(shí)間內(nèi)也不可能有更多的光電子定向移動(dòng)，光電流也就不會(huì)再增大，即飽和光電流是在一定頻率與強(qiáng)度的光照射下的最大光電流。在一定光照條件下，飽和光電流與所加電壓大小無(wú)關(guān),4)入射光強(qiáng)度和光子能量 入射光強(qiáng)度是單位時(shí)間內(nèi)照射到金屬表面單位面積上總的能量，光子能量即每個(gè)光子的能量，光子總能量等于光子能量與入射光子數(shù)的乘積,思路引導(dǎo)：(1)光電子的最大初動(dòng)能只隨入射光_的增大而增大。 (2

8、)入射光越強(qiáng)，單位時(shí)間內(nèi)入射到金屬表面的光子數(shù)_，產(chǎn)生的光電子數(shù)_。 答案：(1)頻率(2)越多越多 解析：光的頻率不變，表示光電子能量不變，仍會(huì)有光電子從該金屬表面逸出，逸出的光電子的最大初動(dòng)能也不變；若再減弱光的強(qiáng)度，逸出的光電子數(shù)就會(huì)減少，選項(xiàng)A正確。 答案：A,名師歸納：求解光電效應(yīng)問(wèn)題的五個(gè)決定關(guān)系 (1)逸出功W0一定時(shí)，入射光的頻率決定著能否產(chǎn)生光電效應(yīng)以及光電子的最大初動(dòng)能。 (2)入射光的頻率一定時(shí)，入射光的強(qiáng)度決定著單位時(shí)間內(nèi)發(fā)射出來(lái)的光電子數(shù)。 (3)愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程EkhW0。 (4)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EkeUc，其中Uc是遏止

9、電壓。 (5)光電效應(yīng)方程中的W0為逸出功。它與極限頻率c的關(guān)系是W0hc,光電效應(yīng)的圖象分析,1)圖甲中電極A為光電管的_(填“陰極”或“陽(yáng)極”)； (2)實(shí)驗(yàn)中測(cè)得銣的遏止電壓UC與入射光頻率之間的關(guān)系如圖乙所示，則銣的截止頻率c_Hz，逸出功W0_J； (3)如果實(shí)驗(yàn)中入射光的頻率7.001014Hz，則產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能Ek_J。 思路引導(dǎo)：(1)遏止電壓與什么因素有關(guān)？ (2)截止頻率對(duì)應(yīng)的遏止電壓是多大,答案：(1)遏止電壓與光電子的最大初動(dòng)能有關(guān)，最大初動(dòng)能越大遏止電壓越高。 (2)截止頻率對(duì)應(yīng)的遏止電壓為零。 解析：(1)光束照射陰極，打到陽(yáng)極A上； (2)讀出銣的截止頻

10、率05.151014Hz，其逸出功W0h03.411019J； (3)由愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程得EkmhW01.231019J。 答案：(1)陽(yáng)極(2)5.1510143.411019 (3)1.231019,A單色光a和c的頻率相同，但a更強(qiáng)些 B單色光a和c的頻率相同，但a更弱些 C單色光b的頻率小于a的頻率 D改變電源的極性不可能有光電流產(chǎn)生 答案：A 解析：由題圖乙可知，a、c的遏止電壓相同，根據(jù)光電效應(yīng)方程可知單色光a和c的頻率相同，但a產(chǎn)生的光電流大，說(shuō)明a光的強(qiáng)度大，選項(xiàng)A正確，B錯(cuò)誤；b的遏止電壓大于a、c的遏止電壓，所以單色光b的頻率大于a的頻率，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；只要光的頻率不變，改變電源的極性，仍可能有光電流產(chǎn)生，選項(xiàng)D錯(cuò)誤,答案：AB,答案：C,解析：光電效應(yīng)產(chǎn)生的時(shí)間極短，電子吸收光的能量是瞬間完成的，而不像波動(dòng)理論所預(yù)計(jì)的那樣可以逐漸疊加，A錯(cuò)誤。光電效應(yīng)中所有金屬都存在極限頻率，當(dāng)入射光的頻率低于極限頻