波粒二象性(教師版)(共15頁)

1、波粒二象性一、量子論1.創(chuàng)立標(biāo)志：1900年普朗克在德國的物理年刊上發(fā)表論正常光譜能量分布定律的論文(lnwn)，標(biāo)志著量子論的誕生。2.量子論的主要(zhyo)內(nèi)容：普朗克認(rèn)為物質(zhì)的輻射能量并不是無限可分的，其最小的、不可分的能量單元即“能量子(lingz)”或稱“量子”，也就是說組成能量的單元是量子。物質(zhì)的輻射能量不是連續(xù)的，而是以量子的整數(shù)倍跳躍式變化的。3.量子論的發(fā)展1905年，愛因斯坦將量子概念推廣到光的傳播中，提出了光量子論。1913年，英國物理學(xué)家玻爾把量子概念推廣到原子內(nèi)部的能量狀態(tài)，提出了一種量子化的原子結(jié)構(gòu)模型，豐富了量子論。到1925年左右，量子力學(xué)最終建立。二、黑體和

2、黑體輻射1熱輻射現(xiàn)象任何物體在任何溫度下都要發(fā)射各種波長的電磁波，并且其輻射能量的大小及輻射能量按波長的分布都與溫度有關(guān)。這種由于物質(zhì)中的分子、原子受到熱激發(fā)而發(fā)射電磁波的現(xiàn)象稱為熱輻射。.物體在任何溫度下都會輻射能量。.物體既會輻射能量，也會吸收能量。物體在某個頻率范圍內(nèi)發(fā)射電磁波能力越大，則它吸收該頻率范圍內(nèi)電磁波能力也越大。輻射和吸收的能量恰相等時稱為熱平衡。此時溫度恒定不變。實(shí)驗(yàn)表明：物體輻射能多少決定于物體的溫度（T）、輻射的波長、時間的長短和發(fā)射的面積。2.黑體物體具有向四周輻射能量的本領(lǐng)，又有吸收外界輻射來的能量的本領(lǐng)。黑體是指在任何溫度下，全部吸收任何波長的輻射的物體。3實(shí)驗(yàn)規(guī)

3、律：1）隨著溫度的升高，黑體的輻射強(qiáng)度都有增加；2）隨著溫度的升高，輻射強(qiáng)度的極大值向波長較短方向移動。四、光電效應(yīng) 1、光電效應(yīng)光電效應(yīng)在光（包括不可見光）的照射下，從物體發(fā)射出電子的現(xiàn)象稱為光電效應(yīng)。光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律：裝置：如右圖。任何一種金屬都有一個極限頻率，入射光的頻率必須大于這個極限頻率才能發(fā)生光電效應(yīng)，低于極限頻率的光不能發(fā)生光電效應(yīng)。光電子的最大初動能與入射光的強(qiáng)度無關(guān)，光隨入射光頻率的增大而增大。大于極限頻率的光照射金屬時，光電流強(qiáng)度（反映單位時間發(fā)射出的光電子數(shù)的多少），與入射光強(qiáng)度成正比。 金屬受到光照，光電子的發(fā)射(fsh)一般不超過109秒。2、波動說在光電效應(yīng)上遇到

4、(y do)的困難波動說認(rèn)為：光的能量即光的強(qiáng)度(qingd)是由光波的振幅決定的與光的頻率無關(guān)。所以波動說對解釋上述實(shí)驗(yàn)規(guī)律中的條都遇到困難3、光子說量子論：1900年德國物理學(xué)家普朗克提出：電磁波的發(fā)射和吸收是不連續(xù)的，而是一份一份的，每一份電磁波的能量.光子論：1905年愛因斯坦提出：空間傳播的光也是不連續(xù)的，而是一份一份的，每一份稱為一個光子，光子具有的能量與光的頻率成正比。即：. 其中是電磁波的頻率，h為普朗克恒量：h=6.6310344、光子論對光電效應(yīng)的解釋金屬中的自由電子，獲得光子后其動能增大，當(dāng)功能大于脫出功時，電子即可脫離金屬表面，入射光的頻率越大，光子能量越大，電子獲得的

5、能量才能越大，飛出時最大初功能也越大。5光電效應(yīng)方程：Ek 是光電子的最大初動能，當(dāng)Ek =0 時，c為極限頻率，c=.五、光的波粒二象性 物質(zhì)波 光既表現(xiàn)出波動性，又表現(xiàn)出粒子性大量光子表現(xiàn)出的波動性強(qiáng)，少量光子表現(xiàn)出的粒子性強(qiáng)；頻率高的光子表現(xiàn)出的粒子性強(qiáng)，頻率低的光子表現(xiàn)出的波動性強(qiáng)實(shí)物粒子也具有波動性，這種波稱為德布羅意波，也叫物質(zhì)波。滿足下列關(guān)系：從光子的概念上看，光波是一種概率波.1、黑體輻射的實(shí)驗(yàn)規(guī)律如圖所示，由圖可知 ()A隨溫度升高，各種波長的輻射強(qiáng)度都有增加B隨溫度降低，各種波長的輻射強(qiáng)度都有增加C隨溫度升高，輻射強(qiáng)度的極大值向波長較短的方向移動D隨溫度降低，輻射強(qiáng)度的極大

6、值向波長較長的方向移動 【答案】A、C、D【解析】由圖可知，隨溫度升高，各種波長的輻射強(qiáng)度都有增加，且輻射強(qiáng)度的極大值向波長較短的方向移動，當(dāng)溫度降低時，上述變化都將反過來。故A、C、D正確，B錯誤。2、關(guān)于對普朗克能量子假說的認(rèn)識，下列說法正確的是()A振動著的帶電微粒(wil)的能量只能是某一能量值B帶電微粒(wil)輻射或吸收的能量只能是某一最小能量值的整數(shù)倍C能量子與電磁波的頻率(pnl)成正比D這一假說與現(xiàn)實(shí)世界相矛盾，因而是錯誤的 解析：根據(jù)普朗克能量子假說知，A錯誤，B、C正確；普朗克能量子假說反映的是微觀世界的特征，不同于宏觀世界，D錯誤。答案：B、C3紅光和紫光相比()A紅光

7、光子的能量較大；在同一種介質(zhì)中傳播時紅光的速度較大B紅光光子的能量較小；在同一種介質(zhì)中傳播時紅光的速度較大C紅光光子的能量較大；在同一種介質(zhì)中傳播時紅光的速度較小D紅光光子的能量較小；在同一種介質(zhì)中傳播時紅光的速度較小解析：此題只需比較紅光和紫光的區(qū)別就行了，紅光與紫光相比，紅光波長較長、頻率較低、光子能量較低、在同種介質(zhì)中傳播速度較快，正確答案為B。答案：B4、光是一種電磁波，可見光的波長的大致范圍是400700 nm，400 nm、700 nm電磁輻射的能量子的值各是多少？【答案】4.971019 J2.841019 J【解析】根據(jù)公式eq f(c,)和h可知400 nm對應(yīng)的能量子1he

8、q f(c,1)6.631034eq f(3.0108,400109) J4.971019 J700 nm對應(yīng)的能量子2heq f(c,2)6.631034eq f(3.0108,700109) J2.841019 J【課后練習(xí)】1關(guān)于對黑體的認(rèn)識，下列說法正確的是()A黑體只吸收電磁波，不反射電磁波，看上去是黑的B黑體輻射電磁波的強(qiáng)度按波長的分布除與溫度有關(guān)外，還與材料的種類及表面狀況有關(guān)C黑體輻射電磁波的強(qiáng)度按波長的分布只與溫度有關(guān)，與材料的種類及表面狀況無關(guān)D如果在一個空腔壁上開一個很小的孔，射入小孔的電磁波在空腔內(nèi)表面經(jīng)多次反射和吸收，最終不能從小孔射出，這個(zh ge)空腔就成了一

9、個黑體解析(ji x)：黑體(hit)自身輻射電磁波，不一定是黑的，故A錯誤；黑體輻射電磁波的強(qiáng)度按波長的分布只與黑體的溫度有關(guān)，故B錯、C對；小孔只吸收電磁波，不反射電磁波，因此是小孔成了一個黑體，而不是空腔，故D錯誤。答案：C2關(guān)于對熱輻射的認(rèn)識，下列說法中正確的是()A熱的物體向外輻射電磁波，冷的物體只吸收電磁波B溫度越高，物體輻射的電磁波越強(qiáng)C輻射強(qiáng)度按波長的分布情況只與物體的溫度有關(guān)，與材料種類及表面狀況無關(guān)D常溫下我們看到的物體的顏色就是物體輻射電磁波的顏色解析：一切物體都不停地向外輻射電磁波，且溫度越高，輻射的電磁波越強(qiáng)，A錯誤，B正確；選項C是黑體輻射的特性，C錯誤；常溫下看到

10、的物體的顏色是反射光的顏色，D錯誤。答案：B3紅、橙、黃、綠四種單色光中，光子能量最小的是()A紅光B橙光 C黃光 D綠光解析：在四種顏色的光中，紅光的波長最長而頻率最小，由光子的能量h可知紅光光子能量最小。答案：A4某種光的光子能量為E，這種光在某一種介質(zhì)中傳播時的波長為，則這種介質(zhì)的折射率為()A.eq f(E,h) B.eq f(E,ch) C.eq f(ch,E) D.eq f(h,E)解析：這種光的頻率為eq f(E,h)，則這種光在介質(zhì)中的傳播速度為veq f(E,h)。所以這種光在這種介質(zhì)中的折射率為neq f(c,v)eq f(ch,E)，即C選項正確。答案：C5某激光器能發(fā)射

11、波長為的激光，發(fā)射功率為P，c表示光速，h表示普朗克常量，則激光器每秒發(fā)射的能量子數(shù)為()A.eq f(Pc,h) B.eq f(hc,) C.eq f(P,hc) D.eq f(c,hP)解析：每個激光光子的能量為heq f(c,)，則激光器的發(fā)射功率為Pn。其中n為激光器每秒鐘發(fā)射的能量子數(shù)，所以neq f(P,hc)，即C選項正確。答案(d n)：C62006年度諾貝爾物理學(xué)獎授予了兩名美國科學(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)時代的起點(diǎn)。下列與宇宙微波背景輻射的黑體譜相關(guān)(xinggun)的說法中

12、正確的是()A微波(wib)是指波長在103 m到10 m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題中提出了能量子假說解析：微波是一種電磁波，傳播不需要介質(zhì)，B錯誤；由于分子和原子的熱運(yùn)動引起一切物體不斷向外輻射電磁波，又叫熱輻射，C正確。答案：A、C、D7在自然界生態(tài)系統(tǒng)中，蛇與老鼠和其他生物通過營養(yǎng)關(guān)系構(gòu)成食物鏈，在維持生態(tài)平衡方面發(fā)揮著重要作用。蛇是老鼠的天敵，它是通過接收熱輻射來發(fā)現(xiàn)老鼠的。假設(shè)老鼠的體溫約為37 ，它發(fā)出的最強(qiáng)的熱輻射的波長為m。根據(jù)熱輻射理論，m與輻射源的絕對溫度T的關(guān)系近似為Tm2.90103 mK。

13、(1)老鼠發(fā)出最強(qiáng)的熱輻射的波長為 ()A7.8105 m B9.4106 mC1.16104 m D9.7108 m(2)老鼠發(fā)出的最強(qiáng)的熱輻射屬于 ()A可見光波段 B紫外波段C紅外波段 DX射線波段解析：(1)老鼠的體溫T(27337) K310 K由題設(shè)條件m與T的近似關(guān)系式：mT2.90103 mK得meq f(2.90103,T)eq f(2.90103,310) m9.4106 m，B正確。(2)可見光的波長范圍4.01077.0107 m，m大于此范圍，所以屬于紅外線，C正確。也可根據(jù)老鼠的體溫不高不能輻射可見光進(jìn)行判斷。答案：(1)B(2)C8二氧化碳能強(qiáng)烈吸收紅外長波輻射，

14、這種長波輻射的波長范圍約是1.41031.6103 m，相應(yīng)的頻率范圍是_，相應(yīng)的光子能量的范圍是_，“溫室效應(yīng)”使大氣全年的平均溫度升高，空氣溫度升高，從微觀上看就是空氣中分子的_。(已知普朗克常量h6.61034 Js，真空中的光速c3.0108 m/s。結(jié)果取兩位數(shù)字)解析(ji x)：由c得eq f(c,)。則求得頻率(pnl)范圍為2.110111.91011Hz。又由Eh得能量(nngling)范圍為1.410221.31022 J。溫度越高分子無規(guī)則運(yùn)動更劇烈，無規(guī)則熱運(yùn)動的平均動能也越大。答案：2.11011Hz1.91011Hz1.41022 J1.31022 J平均動能增大

15、9神光“”裝置是我國規(guī)模最大，國際上為數(shù)不多的高功率固體激光系統(tǒng)，利用它可獲得能量為2 400 J、波長為0.35 m的紫外激光，已知普朗克常量h6.631034 Js，則該紫外激光所含光子數(shù)為多少個？(取兩位有效數(shù)字)。解析：每個激光光子的能量為heq f(c,)，該紫外激光中所含光子數(shù)為neq f(E,)eq f(2 400,6.631034f(3.0108,0.35106)個4.21021個。答案：4.2102110氦氖激光器發(fā)出波長為633 nm的激光，當(dāng)激光器的輸出功率為1 mW時，每秒發(fā)出的光子數(shù)為多少個？解析：據(jù)Pnh，eq f(c,)，得neq f(P,h)eq f(1103,

16、6.631034f(3108,633109)3.21015(個)。答案：3.21015個第二節(jié)、光電效應(yīng)【例1】入射光照射到某金屬表面上發(fā)生了光電效應(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發(fā)射出光電子之間的時間間隔將明顯增加B逸出的光電子的最大初動能將減小C單位時間內(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)【答案】C【解析】入射光的強(qiáng)度取決于入射光子數(shù)和入射光的頻率，入射光的頻率保持不變，強(qiáng)度減弱，單位時間入射光子數(shù)將減少，但光子的能量不變，可見仍能發(fā)生光電效應(yīng)，發(fā)生光電效應(yīng)時，光電子的產(chǎn)生幾乎都是瞬時的，與入射光強(qiáng)度無關(guān)，故A、D

17、錯誤。根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程，逸出光電子的最大初動能與入射光的頻率有關(guān)，跟入射光的強(qiáng)度無關(guān)，所以B也是錯誤的。由于逸出電子與入射光子的一對一的關(guān)系，當(dāng)光的強(qiáng)度減弱時，單位時間入射光子數(shù)減少，因此單位時間內(nèi)逸出的光電子數(shù)也將減少。【例2】光電效應(yīng)(un din xio yng)實(shí)驗(yàn)的裝置如圖1723所示，則下面說法(shuf)中正確的是()A用紫外線照射鋅板，驗(yàn)電器指針(zhzhn)會發(fā)生偏轉(zhuǎn)B用綠色光照射鋅板，驗(yàn)電器指針會發(fā)生偏轉(zhuǎn)C鋅板帶的是負(fù)電荷D使驗(yàn)電器指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)的是正電荷解析：用紫外線照射連接靈敏驗(yàn)電器的鋅板，驗(yàn)電器的指針就張開一個角度，進(jìn)一步驗(yàn)證知道鋅板帶的是正電。這是由于在紫外線

18、照射下，鋅板中有一部分自由電子從表面飛出去，鋅板缺少電子，于是帶正電。驗(yàn)電器與鋅板相連，驗(yàn)電器也帶正電。所以選項A、D正確，而C選項錯誤；因紅外線頻率小于鋅的極限頻率，所以用紅外線照射鋅板不發(fā)生光電效應(yīng)，故B選項錯。答案：A、D【例3】鋁的逸出功是4.2 eV，現(xiàn)在將波長200 nm的光照射鋁的表面。(1)求光電子的最大初動能；(2)求遏止電壓；(3)求鋁的截止頻率。【答案】(1)3.2251019 J(2)2.016 V(3)1.0141015 Hz【解析】根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程EkhW0可求得最大初動能。EkeUc。鋁的截止頻率由0eq f(W0,h)可求。(1)根據(jù)光電效應(yīng)方程有Eke

19、q f(hc,)W0eq f(6.6310343.0108,200109) J4.21.61019 J3.2251019 J(2)由EkeUc可得Uceq f(Ek,e)eq f(3.2251019,1.61019) V2.016 V。(3)由h0W0知0eq f(W0,h)eq f(4.21.61019,6.631034) Hz1.0141015 Hz?！纠?】下列對光電效應(yīng)的解釋正確的是()A金屬內(nèi)的每個電子能吸收一個或一個以上的光子，當(dāng)它積累的能量足夠大時，就能逸出金屬B如果入射光子的能量小于金屬表面的電子克服原子核的引力而逸出時所需做的最小功，便不能發(fā)生光電效應(yīng)C發(fā)生光電效應(yīng)時，入射光

20、越強(qiáng)，光子的能量就越大，光電子的最大初動能就越大D由于不同金屬的逸出功是不相同的，因此使不同金屬發(fā)生光電效應(yīng)(un din xio yng)的入射光的最低頻率也不同解析(ji x)：每個電子只能吸收(xshu)一個光子的能量，故A錯誤；只有當(dāng)hW0時才發(fā)生光電效應(yīng)，故B正確；光強(qiáng)越大，n越多，而不變，EkhW0也不變，故C錯誤；截止頻率ceq f(W0,h)，W0不同，c也不同，故D正確。答案：B、D【例5】假如一個光子與一個靜止的電子碰撞，光子并沒有被吸收，只是被電子反彈回來，則散射光子的頻率與原來光子的頻率相比哪個大？【答案】原來光子的頻率大【解析】由于光子與電子在碰撞過程中滿足動量守恒定

21、律，故在電子獲得動量的同時，散射光子的動量將減小，由peq f(h,)和eq f(c,)知eq f(pc,h)，故原來光子的頻率大?！菊n后練習(xí)】1如圖所示，鋅板與驗(yàn)電器相連，用紫外線燈照射鋅板，發(fā)現(xiàn)驗(yàn)電器指針張開一個角度，則()A鋅板帶正電，驗(yàn)電器帶負(fù)電B鋅板帶正電，驗(yàn)電器帶正電C若改用紅外線照射，驗(yàn)電器指針仍張開D若改用紅外線照射，驗(yàn)電器指針不會張開解析：用紫外線照射鋅板，發(fā)生光電效應(yīng)，鋅板發(fā)射光電子，故鋅板帶正電，鋅板上的正電荷將驗(yàn)電器上的負(fù)電荷吸引過來，驗(yàn)電器帶正電，A錯誤，B正確；若改用紅外線照射，紅外線的頻率低于鋅的截止頻率，不會發(fā)生光電效應(yīng)，C錯誤，D正確。答案：B、D2光電效應(yīng)中

22、，從同一金屬逸出的電子動能的最大值()A只跟入射光的頻率有關(guān)B只跟入射光的強(qiáng)度有關(guān)C跟入射光的頻率和強(qiáng)度都有關(guān)D除跟入射光的頻率和強(qiáng)度有關(guān)外，還與光照的時間有關(guān)解析：由愛因斯坦光電效應(yīng)方程Ekeq f(1,2)mv2hW0知，從同一金屬逸出的光電子的最大初動能僅與入射光的頻率有關(guān)，故僅A選項正確。答案：A3某單色光照射某金屬時不能產(chǎn)生光電效應(yīng)，則下述措施中可能使該金屬產(chǎn)生光電效應(yīng)的是()A延長光照時間B增大光的強(qiáng)度C換用波長較短的光照射D換用頻率較低的光照射解析：光照射金屬時能否產(chǎn)生光電效應(yīng)，取決于入射光的頻率是否大于金屬的極限頻率，與入射光的強(qiáng)度和照射時間無關(guān)，故A、B、D選項均錯誤；又因e

23、q f(c,)，所以C選項正確。4用綠光照射一光電管，能產(chǎn)生(chnshng)光電效應(yīng)，欲使光電子從陰極逸出時的最大初動能增加，則應(yīng)()A改用紅光照射(zhosh)B增大(zn d)綠光的強(qiáng)度C增大光電管上的加速電壓D改用紫光照射 解析：由愛因斯坦光電效應(yīng)方程Ekeq f(1,2)mv2hW0知，光電子的最大初動能僅與入射光的頻率有關(guān)，故僅D選項正確。答案：D5某種單色光的頻率為，用它照射某種金屬時，在逸出的光電子中動能最大值為Ek，則這種金屬逸出功和極限頻率分別是()AhEk，eq f(Ek,h)BEkh，eq f(Ek,h)ChEk，eq f(h,Ek) DEkh，eq f(h,Ek)解析

24、：由光電效應(yīng)方程EkhW得WhEk，而Wh0，則0eq f(W,h)eq f(hEk,h)eq f(Ek,h)，故A正確。答案：A6.如圖所示為一真空光電管的應(yīng)用電路，其陰極金屬材料的極限頻率為4.51014 Hz，則以下判斷正確的是()A發(fā)生光電效應(yīng)時，電路中光電流的飽和值取決于入射光的頻率B發(fā)生光電效應(yīng)時，電路中光電流的飽和值取決于入射光的強(qiáng)度C用0.5 m的光照射光電管時，電路中有光電流產(chǎn)生D光照射時間越長，電路中的光電流越大解析：在光電管中若發(fā)生了光電效應(yīng)，單位時間內(nèi)發(fā)射光電子的數(shù)目只與入射光的強(qiáng)度有關(guān)，光電流的飽和值只與單位時間內(nèi)發(fā)射光電子的數(shù)目有關(guān)。據(jù)此可判斷A、D錯誤；波長0.5

25、 m的光子的頻率eq f(c,)eq f(3108,0.5106)Hz61014 Hz4.51014 Hz，可發(fā)生光電效應(yīng)。所以，選項B、C正確。答案：B、C7已知鈣的逸出功是3.20 eV，對此理解正確的是()A鈣中的電子脫離鈣需做功3.20 eVB鈣表面的電子脫離鈣需做功3.20 eVC鈣只需吸收3.20 eV的能量就有電子逸出D入射光子的能量必須大于3.20 eV才能發(fā)生光電效應(yīng)解析：逸出功指使電子脫離某種金屬所做功的最小值，它等于金屬表面的電子脫離金屬所做的功，故A錯誤，B正確；鈣中的電子至少吸收3.20 eV的能量才可能逸出，C錯誤；由光電效應(yīng)發(fā)生的條件知，D正確。答案：B、D8在做

26、光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)時，某種金屬被光照射發(fā)生了光電效應(yīng)，實(shí)驗(yàn)測得光電子的最大初動能Ek與入射光的頻率的關(guān)系如圖73所示，由實(shí)驗(yàn)圖可求出()A該金屬的極限頻率和極限波長B普朗克常量C該金屬(jnsh)的逸出功D單位(dnwi)時間內(nèi)逸出的光電子數(shù)解析(ji x)：依據(jù)光電效應(yīng)方程EkhW可知，當(dāng)Ek0時，0，即圖象中橫坐標(biāo)的截距在數(shù)值上等于金屬的極限頻率。圖線的斜率ktaneq f(Ek,0)?？梢妶D線的斜率在數(shù)值上等于普朗克常量。據(jù)圖象，假設(shè)圖線的延長線與Ek軸的交點(diǎn)為C，其截距為W，有tanW/0，而tanh，所以Wh0。即圖象中縱坐標(biāo)軸的截距在數(shù)值上等于金屬的逸出功。答案：A、B、C9現(xiàn)有a、b

27、、c三束單色光，其波長關(guān)系為abc。用b光束照射某種金屬時，恰能發(fā)生光電效應(yīng)。若分別用a光束和c光束照射該金屬，則可以斷定()Aa光束照射時，不能發(fā)生光電效應(yīng)Bc光束照射時，不能發(fā)生光電效應(yīng)Ca光束照射時，釋放出的光電子數(shù)目最多Dc光束照射時，釋放出的光電子的最大初動能最小解析：由于光子能量公式Ehheq f(c,)，根據(jù)題意，a、b、c三束單色光對應(yīng)光子的能量大小分別為EaEbEc，若Eb恰能使某金屬發(fā)生光電效應(yīng)，則a光束一定不能使該金屬發(fā)生光電效應(yīng)，而c光束一定能使該金屬發(fā)生光電效應(yīng)，故A對，B錯，C錯；根據(jù)光電效應(yīng)方程EkhW，可以看出，c光束照射該金屬釋放出的光電子的最大初動能比b光束

28、產(chǎn)生的大，故D錯。答案：A10下表給出了一些金屬材料的逸出功。材料銫鈣鎂鈹鈦逸出功(1019) J3.04.35.96.26.6現(xiàn)用波長為400 nm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h6.631034 Js，光速c3.0108 m/s)()A2種 B3種C4種 D5種解析：據(jù)光子說可知，波長為400 nm的單色光子的能量為：Ehheq f(c,)6.631034eq f(3.0108,400109) J5.01019 J。據(jù)光電效應(yīng)方程EkhW可知，當(dāng)入射光子的能量Eh大于金屬的逸出功W時，光電子最大初動能Ek0，即能發(fā)生光電效應(yīng)。由題中表格可知，入射光子的能量

29、大于銫和鈣的逸出功，而小于鎂、鈹、鈦的逸出功。故發(fā)生光電效應(yīng)的金屬只有銫和鈣兩種。答案：B11頻率為的光照射某種金屬，產(chǎn)生光電子的最大初動能為Ek，若用頻率為2的光照射同一金屬，則光電子的最大初動能是多少呢？解析：根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程EkhW0知，當(dāng)入射光的頻率為時，可計算出該金屬的逸出功W0hEk，當(dāng)入射光的頻率為2時，光電子的最大初動能為Ek2hW0Ekh。答案：Ekh12某光電管的陰極是用金屬鉀制成的，它的逸出功為2.21 eV，用波長為2.5107 m的紫外線照射陰極，已知真空中光速為3.0108 m/s，元電荷的帶電量為1.61019 C，普朗克常量為6.631034 Js，求得

30、鉀的極限頻率和該光電管發(fā)射的光電子的最大初動能分別是多大？. 解析(ji x)：Wh0，0eq f(W,h)eq f(2.211.61019,6.631034) Hz5.31014 Hz，由光電效應(yīng)(un din xio yng)方程EkmhWheq f(c,)W6.631034eq f(3.0108,2.5107)2.211.61019(J)4.41019 J。答案(d n)：5.31014 Hz4.41019 J第三、四節(jié) 粒子的波動性 概率波【例1】對光的認(rèn)識，以下說法中正確的是()A個別光子的行為表現(xiàn)為粒子性，大量光子的行為表現(xiàn)為波動性B光的波動性是光子本身的一種屬性，不是光子之間的相

31、互作用引起的C光表現(xiàn)出波動性時，就不具有粒子性了，光表現(xiàn)出粒子性時，就不具有波動性了D光的波粒二象性應(yīng)理解為：在某種情境下光的波動性表現(xiàn)明顯，在另外某種情境下，光的粒子性表現(xiàn)明顯 【答案】A、B、D【解析】個別光子的行為表現(xiàn)為粒子性，大量光子的行為表現(xiàn)為波動性；光與物質(zhì)相互作用，表現(xiàn)為粒子性，光的傳播表現(xiàn)為波動性，光的波動性與粒子性都是光的本質(zhì)屬性。因?yàn)椴▌有员憩F(xiàn)為粒子分布概率，光的粒子性表現(xiàn)明顯時仍具有波動性，因?yàn)榇罅苛Ｗ拥膫€別行為呈現(xiàn)出波動規(guī)律，故正確選項有A、B、D。【例2】關(guān)于對光的認(rèn)識，下列說法正確的是()A頻率高的光是粒子，頻率低的光是波B光有時是波，有時是粒子C光有時候表現(xiàn)出波動

32、性，有時候表現(xiàn)出粒子性D光既是宏觀概念中的波，也是宏觀概念中的粒子解析：波動性和粒子性是微觀粒子(包括光)具有的不可分割的兩種固有屬性，在不同情況下，一種屬性起主要作用，該屬性就表現(xiàn)出來或?qū)傩燥@著。但微觀粒子的波動性和粒子性與宏觀概念中的波和粒子是完全不同的。答案：C【例3】關(guān)于物質(zhì)波，下列認(rèn)識中錯誤的是()A任何運(yùn)動的物體(質(zhì)點(diǎn))都伴隨一種波，這種波叫物質(zhì)波BX射線的衍射實(shí)驗(yàn)，證實(shí)了物質(zhì)波假設(shè)是正確的C電子的衍射實(shí)驗(yàn)，證實(shí)了物質(zhì)波假設(shè)是正確的D宏觀物體盡管可以看做物質(zhì)波，但它們不具有干涉、衍射等現(xiàn)象【解析】據(jù)德布羅意物質(zhì)波理論知，任何一個運(yùn)動的物體，小到電子、質(zhì)子，大到行星、太陽，都有一種波

33、與之相對應(yīng)，這種波就叫物質(zhì)波，可見，A選項是正確的；由于X射線本身就是一種波，而不是實(shí)物粒子，故X射線的衍射現(xiàn)象并不能證實(shí)物質(zhì)波理論的正確性，即B選項錯誤；電子是一種實(shí)物粒子，電子的衍射現(xiàn)象表明運(yùn)動著的實(shí)物粒子具有波動性，故C選項是正確的；由電子穿過鋁箔的衍射實(shí)驗(yàn)知，少量電子穿過鋁箔后所落位置是散亂的，無規(guī)律的，但大量電子穿過鋁箔后落的位置則呈現(xiàn)出衍射圖樣，即大量電子的行為表現(xiàn)出電子的波動性，干涉、衍射是波的特有現(xiàn)象，只要是波，都會發(fā)生干涉、衍射現(xiàn)象，故選項D錯誤。綜合以上分析知，本題應(yīng)選B、D?！纠?】為了觀察晶體的原子排列，可以采用下列(xili)方法：(1)用分辨率比光學(xué)(gungxu)

34、顯微鏡更高的電子顯微鏡成像(由于電子的物質(zhì)波波長很短，能防止發(fā)生明顯衍射(ynsh)現(xiàn)象，因此電子顯微鏡的分辨率高)；(2)利用X射線或中子束得到晶體的衍射圖樣，進(jìn)而分析出晶體的原子排列。則下列分析中正確的是 ()A電子顯微鏡所利用的是電子的物質(zhì)波的波長比原子尺寸小得多B電子顯微鏡中電子束運(yùn)動的速度應(yīng)很小C要獲得晶體的X射線衍射圖樣，X射線波長要遠(yuǎn)小于原子的尺寸D中子的物質(zhì)波的波長可以與原子尺寸相當(dāng)解析：由題目所給信息“電子的物質(zhì)波波長很短，能防止發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象”及發(fā)生衍射現(xiàn)象的條件可知，電子的物質(zhì)波的波長比原子尺寸小得多，它的動量應(yīng)很大，即速度應(yīng)很大，A正確，B錯誤；由信息“利用X射線或中

35、子束得到晶體的衍射圖樣”及發(fā)生衍射現(xiàn)象的條件可知，中子的物質(zhì)波或X射線的波長與原子尺寸相當(dāng)，C錯誤，D正確。【例5】對于光的波粒二象性的說法中，正確的是()A在一束傳播的光束中，有的光是波，有的光是粒子B光子與電子同樣是一種粒子，光波與機(jī)械波同樣是一種波C光的波動性是由于光子間的相互作用而形成的D光是一種波，同時也是一種粒子，光子說并未否定電磁說，在光子的能量Eh中，頻率仍表示的是波的特征【答案】D【解析】光是一種波，同時也是一種粒子，光具有波粒二象性。當(dāng)光和同物質(zhì)作用時，是“一份一份”的，表現(xiàn)出粒子性；單個光子通過雙縫后的落點(diǎn)無法預(yù)測，但大量光子通過雙縫后在空間各點(diǎn)出現(xiàn)的可能性可以用波動規(guī)律

36、描述，表現(xiàn)出波動性，粒子性和波動性是光本身的一種屬性，光子說并未否定電磁說?！菊n后練習(xí)】1人類對光的本性的認(rèn)識經(jīng)歷了曲折的過程。下列關(guān)于光的本性的陳述符合科學(xué)規(guī)律或歷史事實(shí)的是()A牛頓的“微粒說”與愛因斯坦的“光子說”本質(zhì)上是一樣的B光的雙縫干涉實(shí)驗(yàn)顯示了光具有波動性C麥克斯韋預(yù)言了光是一種電磁波D光具有波粒二象性解析：牛頓的“微粒說”認(rèn)為光是從光源發(fā)出的一種物質(zhì)微粒，在均勻的介質(zhì)中以一定的速度傳播；愛因斯坦的光子說認(rèn)為光是一種電磁波，在空間傳播時是不連續(xù)的，而是一份一份的，每一份叫做一個光子，故本質(zhì)是不同的，A錯。答案：B、C、D2能說明光具有波粒二象性的實(shí)驗(yàn)是()A光的干涉和衍射 B光的

37、干涉和光電效應(yīng)C光的衍射和康普頓效應(yīng) D光電效應(yīng)和康普頓效應(yīng)解析：光的干涉和光的衍射只說明光具有波動性，光電效應(yīng)和康普頓效應(yīng)只說明光具有粒子性，B、C正確。答案(d n)：B、C3關(guān)于(guny)光的本性，下列說法中正確的是()A光子(gungz)說并沒有否定光的電磁說B光電效應(yīng)現(xiàn)象反映了光的粒子性C光的波粒二象性是綜合了牛頓的微粒說和惠更斯的波動說提出來的D大量光子產(chǎn)生的效果往往顯示出粒子性，個別光子產(chǎn)生的效果往往顯示出波動性解析：光既有粒子性，又有波動性，但這兩種特性并不是牛頓所支持的微粒說和惠更斯提出的波動說，它體現(xiàn)出的規(guī)律不再是宏觀粒子和機(jī)械波所表現(xiàn)出的規(guī)律，而是自身體現(xiàn)的一種微觀世界

38、特有的規(guī)律。光子說和電磁說各自能解釋光特有的現(xiàn)象，兩者構(gòu)成一個統(tǒng)一的整體，而微粒說和波動說是相互對立的。答案：A、B4下列關(guān)于光的波粒二象性的說法中，正確的是()A有的光是波，有的光是粒子B光子與電子是同樣的一種粒子C光的波長越長，其波動性越明顯；波長越短，其粒子性越顯著D大量光子的行為往往顯示出粒子性 解析：一切光都具有波粒二象性，光的有些行為(如干涉、衍射)表現(xiàn)出波動性，光的有些行為(如光電效應(yīng))表現(xiàn)出粒子性，所以，不能說有的光是波，有的光是粒子。雖然光子與電子都是微觀粒子，都具有波粒二象性，但電子是實(shí)物粒子，有靜止質(zhì)量，光子不是實(shí)物粒子，沒有靜止質(zhì)量，電子是以實(shí)物形式存在的物質(zhì)，光子是以

39、場形式存在的物質(zhì)，所以，不能說光子與電子是同樣的一種粒子。光的波粒二象性的理論和實(shí)驗(yàn)表明，大量光子的行為表現(xiàn)出波動性，個別光子的行為表現(xiàn)出粒子性，光的波長越長，衍射性越好，即波動性越顯著，光的波長越短，其光子能量越大，個別或少數(shù)光子的作用就足以引起接收裝置的反應(yīng)，所以其粒子性就很顯著，故選項C正確。A、B、D錯誤。5關(guān)于物質(zhì)波，下列說法中正確的是()A速度相等的電子和質(zhì)子，電子的波長大B動能相等的電子和質(zhì)子，電子的波長小C動量相等的電子和中子，中子的波長小D甲電子速度是乙電子的3倍，甲電子的波長也是乙電子的3倍解析：由eq f(h,p)可知，動量大的波長小。電子與質(zhì)子的速度相等時，電子動量小，

40、波長長。電子與質(zhì)子動能相等時，由動量與動能的關(guān)系式：p eq r(2mEk)可知，電子的動量小，波長長。動量相等的電子和中子，其波長應(yīng)相等。如果甲、乙兩電子的速度遠(yuǎn)小于光速，甲的速度是乙的三倍，甲的動量也是乙的三倍，則甲的波長應(yīng)是乙的eq f(1,3)。答案：A6已知粒子的質(zhì)量m6.641027 kg，速度v3107 m/s，要觀察到粒子明顯的衍射現(xiàn)象，障礙物的尺寸約為()A3.31010 mB3.31012 mC3.31015 m D3.31018 m解析(ji x)：根據(jù)(gnj)德布羅意假說eq f(h,p)eq f(h,mv)eq f(6.6261034,6.6410273107) m

41、3.31015 m。要觀察到明顯的衍射(ynsh)現(xiàn)象，障礙物的尺寸與波長差不多，C正確。答案：C7下列關(guān)于光的波粒二象性的說法中，正確的是()A光顯示粒子性時是分立而不連續(xù)的，無波動性；光顯示波動性時是連續(xù)而不分立的，無粒子性B光的頻率越高，其粒子性越明顯；光的頻率越低，其波動性越明顯C光的波動性可以看作是大量光子運(yùn)動的規(guī)律D倫琴射線比可見光更容易發(fā)生光電效應(yīng)，而更不容易產(chǎn)生干涉、衍射等物理現(xiàn)象解析：我們既不能把光看成宏觀現(xiàn)象中的波，也不能把光看成宏觀現(xiàn)象中的粒子，光既具有波動性，又具有粒子性，即光具有波粒二象性，選項A錯誤；光的波動性和粒子性都與光的頻率有關(guān)，隨著頻率的增大，波動性減弱而粒子性增強(qiáng)，選項B正確；大量光子表現(xiàn)出波動性，少量光子則表現(xiàn)出粒子性，選項C正確；倫琴射線的頻率比可見光高，在真空中、空氣中或在同一種介質(zhì)中的倫琴射線的波長比可見光短，因而更容易發(fā)生光電效應(yīng)而更不容易觀察到干涉和衍射現(xiàn)象，選項D正確。答案：B、C、D8顯微鏡觀看細(xì)微結(jié)構(gòu)時，由于受到衍射現(xiàn)象的影響而觀