第1講-波粒二象性課件

[高考導(dǎo)航]考點(diǎn)內(nèi)容要求全國(guó)卷三年考情分析201720182019光電效應(yīng)ⅠⅠ卷·T17：質(zhì)量虧損與核能的計(jì)算Ⅱ卷·T15：動(dòng)量守恒、衰變、質(zhì)量虧損Ⅲ卷·T19：光電效應(yīng)方程的應(yīng)用Ⅱ卷·T17：光電效應(yīng)方程的應(yīng)用Ⅲ卷·T14：核反應(yīng)方程Ⅰ卷·T14：玻爾原子理論和能級(jí)躍遷Ⅱ卷·T15：核反應(yīng)釋放核能的計(jì)算及其相關(guān)知識(shí)點(diǎn)愛因斯坦光電效應(yīng)方程Ⅰ氫原子光譜Ⅰ氫原子的能級(jí)結(jié)構(gòu)、能級(jí)公式Ⅰ原子核的組成、放射性、原子核的衰變、半衰期Ⅰ放射性同位素Ⅰ核力、核反應(yīng)方程Ⅰ結(jié)合能、質(zhì)量虧損Ⅰ裂變反應(yīng)和聚變反應(yīng)、裂變反應(yīng)堆

Ⅰ射線的危害和防護(hù)Ⅰ第1講波粒二象性一、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，稱為光電效應(yīng)，發(fā)射出來(lái)的電子稱為________。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(dòng)能與入射光的強(qiáng)度無(wú)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。知識(shí)要點(diǎn)光電子極限頻率頻率瞬時(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。最小二、愛因斯坦光電效應(yīng)方程1.光子說在空間傳播的光是不連續(xù)的，而是一份一份的，每一份叫做一個(gè)光的能量子，簡(jiǎn)稱光子，光子的能量ε＝____。其中h＝6.63×10－34J·s。(稱為普朗克常量)2.逸出功W0使電子脫離某種金屬所做功的________。3.最大初動(dòng)能發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)，金屬表面上的______吸收光子后克服原子核的引力逸出時(shí)所具有的動(dòng)能的最大值。hν最小值電子4.愛因斯坦光電效應(yīng)方程(1)表達(dá)式：Ek＝hν－_____。(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hν，這些能量的一部分用來(lái)克服金屬的____________，剩下的表現(xiàn)為逸出后光電子的最大初動(dòng)能Ek＝_________。W0逸出功W0三、光的波粒二象性與物質(zhì)波1.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)說明光具有______性。(3)光既具有波動(dòng)性，又具有粒子性，稱為光的____________性。波動(dòng)粒子波粒二象2.物質(zhì)波(1)概率波光的干涉現(xiàn)象是大量光子的運(yùn)動(dòng)遵循波動(dòng)規(guī)律的表現(xiàn)，亮條紋是光子到達(dá)概率______的地方，暗條紋是光子到達(dá)概率______的地方，因此光波又叫概率波。(2)物質(zhì)波任何一個(gè)運(yùn)動(dòng)著的物體，小到微觀粒子大到宏觀物體都有一種波與它對(duì)應(yīng)，其波長(zhǎng)λ＝_____，p為運(yùn)動(dòng)物體的動(dòng)量，h為普朗克常量。大小1.(多選)[人教版選修3－5·P30·演示實(shí)驗(yàn)改編]如圖1所示，用導(dǎo)線把驗(yàn)電器與鋅板相連接，當(dāng)用紫外線照射鋅板時(shí)，發(fā)生的現(xiàn)象是(

)A.有光子從鋅板逸出B.有電子從鋅板逸出C.驗(yàn)電器指針張開一個(gè)角度D.鋅板帶負(fù)電基礎(chǔ)診斷圖1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，故選項(xiàng)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，故選項(xiàng)C正確，D錯(cuò)誤。答案BC2.(多選)光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，下列表述正確的是(

) A.光照時(shí)間越長(zhǎng)光電流越大 B.入射光足夠強(qiáng)就可以有光電流 C.遏止電壓與入射光的頻率有關(guān) D.入射光頻率大于極限頻率才能產(chǎn)生光電子解析光電流的大小與光照時(shí)間無(wú)關(guān)，A項(xiàng)錯(cuò)誤；如果入射光的頻率小于金屬的極限頻率，入射光再?gòu)?qiáng)也不會(huì)發(fā)生光電效應(yīng)，B項(xiàng)錯(cuò)誤；遏止電壓Uc，滿足eUc＝hν－h(huán)νc，從表達(dá)式可知，遏止電壓與入射光的頻率有關(guān)，C項(xiàng)正確；只有當(dāng)入射光的頻率大于極限頻率，才會(huì)有光電子逸出，D項(xiàng)正確。答案CD3.(多選)已知某金屬發(fā)生光電效應(yīng)的截止頻率為νc，則(

) A.當(dāng)用頻率為2νc的單色光照射該金屬時(shí)，一定能產(chǎn)生光電子 B.當(dāng)用頻率為2νc的單色光照射該金屬時(shí)，所產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能為hνc C.當(dāng)照射光的頻率ν大于νc時(shí)，若ν增大，則逸出功增大 D.當(dāng)照射光的頻率ν大于νc時(shí)，若ν增大一倍，則光電子的最大初動(dòng)能也增大一倍

解析該金屬的截止頻率為νc，則可知逸出功W0＝hνc，逸出功由金屬材料的性質(zhì)決定，與照射光的頻率無(wú)關(guān)，因此C錯(cuò)誤；由光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律可知A正確；由光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W0，將W0＝hνc代入可知B正確，D錯(cuò)誤。

答案AB4.用很弱的光做單縫衍射實(shí)驗(yàn)，改變曝光時(shí)間，在膠片上出現(xiàn)的圖象如圖2所示，該實(shí)驗(yàn)表明(

)圖2A.光的本質(zhì)是波B.光的本質(zhì)是粒子C.光的能量在膠片上分布不均勻D.光到達(dá)膠片上不同位置的概率相同解析用很弱的光做單縫衍射實(shí)驗(yàn)，改變曝光時(shí)間在膠片出現(xiàn)的圖樣，說明光有波粒二象性，故A、B項(xiàng)錯(cuò)誤；說明光到達(dá)膠片上的不同位置的概率是不一樣的，也就說明了光的能量在膠片上分布不均勻，故C項(xiàng)正確，D項(xiàng)錯(cuò)誤。答案C1.四點(diǎn)提醒(1)能否發(fā)生光電效應(yīng)，不取決于光的強(qiáng)度而取決于光的頻率。(2)光電效應(yīng)中的“光”不是特指可見光，也包括不可見光。(3)逸出功的大小由金屬本身決定，與入射光無(wú)關(guān)。(4)光電子不是光子，而是電子。光電效應(yīng)現(xiàn)象和光電效應(yīng)方程的應(yīng)用2.定量分析時(shí)應(yīng)抓住三個(gè)關(guān)系式 (1)愛因斯坦光電效應(yīng)方程：Ek＝hν－W0。 (2)最大初動(dòng)能與遏止電壓的關(guān)系：Ek＝eUc。 (3)逸出功與極限頻率的關(guān)系：W0＝hνc。3.兩條對(duì)應(yīng)關(guān)系 (1)光的強(qiáng)度大→光子數(shù)目多→發(fā)射光電子多→光電流大。 (2)光子頻率高→光子能量大→產(chǎn)生光電子的最大初動(dòng)能大→遏止電壓大?！纠?】

(2019·北京卷，19)光電管是一種利用光照射產(chǎn)生電流的裝置，當(dāng)入射光照在管中金屬板上時(shí)，可能形成光電流。表中給出了6次實(shí)驗(yàn)的結(jié)果。組次入射光子的能量/eV相對(duì)光強(qiáng)光電流大小/mA逸出光電子的最大動(dòng)能/eV第一組1234.04.04.0弱中強(qiáng)2943600.90.90.9第二組4566.06.06.0弱中強(qiáng)2740552.92.92.9由表中數(shù)據(jù)得出的論斷中不正確的是(

)A.兩組實(shí)驗(yàn)采用了不同頻率的入射光B.兩組實(shí)驗(yàn)所用的金屬板材質(zhì)不同C.若入射光子的能量為5.0eV，逸出光電子的最大初動(dòng)能為1.9eVD.若入射光子的能量為5.0eV，相對(duì)光強(qiáng)越強(qiáng)，光電流越大解析光子的能量E＝hν，入射光子的能量不同，故入射光子的頻率不同，A正確；由愛因斯坦的光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W0，可求出兩組實(shí)驗(yàn)的逸出功W0均為3.1eV，故兩組實(shí)驗(yàn)所用的金屬板材質(zhì)相同，B錯(cuò)誤；由Ek＝hν－W0，W0＝3.1eV；當(dāng)hν＝5.0eV時(shí)，Ek＝1.9eV，C正確；光強(qiáng)越強(qiáng)，單位時(shí)間內(nèi)射出的光子數(shù)越多，單位時(shí)間內(nèi)逸出的光電子數(shù)越多，形成的光電流越大，D正確。答案B1.(2018·全國(guó)Ⅱ卷，17)用波長(zhǎng)為300nm的光照射鋅板，電子逸出鋅板表面的最大初動(dòng)能為1.28×10－19J。已知普朗克常量為6.63×10－34J·s，真空中的光速為3.00×108m·s－1。能使鋅產(chǎn)生光電效應(yīng)的單色光的最低頻率約為(

) A.1×1014Hz B.8×1014Hz C.2×1015Hz D.8×1015Hz答案B2.(多選)(2017·全國(guó)Ⅲ卷，19)在光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，分別用頻率為νa、νb的單色光a、b照射到同種金屬上，測(cè)得相應(yīng)的遏止電壓分別為Ua和Ub，光電子的最大初動(dòng)能分別為Eka和Ekb。h為普朗克常量。下列說法正確的是(

) A.若νa＞νb，則一定有Ua＜Ub B.若νa＞νb，則一定有Eka＞Ekb C.若Ua＜Ub，則一定有Eka＜Ekb D.若νa＞νb，則一定有hνa－Eka＞hνb－Ekb解析由愛因斯坦光電效應(yīng)方程得Ekm＝hν－W0，由動(dòng)能定理得Ekm＝eU，若用a、b單色光照射同種金屬時(shí)，逸出功W0相同。當(dāng)νa＞νb時(shí)，一定有Eka＞Ekb，Ua＞Ub，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤，B正確；若Ua＜Ub，則一定有Eka＜Ekb，故選項(xiàng)C正確；因逸出功相同，有W0＝

hνa－

Eka＝

hνb－

Ekb，故選項(xiàng)D錯(cuò)誤。答案BC3.如圖3，在研究光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)中，保持P的位置不變，用單色光a照射陰極K，電流計(jì)G的指針不發(fā)生偏轉(zhuǎn)；改用另一頻率的單色光b照射K，電流計(jì)的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，那么(

)A.增加a的強(qiáng)度一定能使電流計(jì)的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)B.用b照射時(shí)通過電流計(jì)的電流由d到cC.只增加b的強(qiáng)度一定能使通過電流計(jì)的電流增大D.a的波長(zhǎng)一定小于b的波長(zhǎng)圖3解析用單色光a照射陰極K，電流計(jì)G的指針不發(fā)生偏轉(zhuǎn)，說明a光的頻率小于陰極K的截止頻率，增加a的強(qiáng)度也無(wú)法使電流計(jì)的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，A錯(cuò)誤；電子通過電流計(jì)的運(yùn)動(dòng)方向從d到c，電流方向從c到d，B錯(cuò)誤；只增加b的強(qiáng)度可以使光電流增大，使通過電流計(jì)的電流增大，C正確；b光能使陰極K發(fā)生光電效應(yīng)，b光的頻率大于陰極K的截止頻率也就大于a光的頻率，b的波長(zhǎng)一定小于a的波長(zhǎng)，D錯(cuò)誤。答案C光電效應(yīng)中常見的四類圖象光電效應(yīng)的圖象分析圖象名稱

圖線形狀

讀取信息最大初動(dòng)能Ek與入射光頻率ν的關(guān)系圖線①截止頻率(極限頻率)：橫軸截距②逸出功：縱軸截距的絕對(duì)值W0＝|－E|＝E③普朗克常量：圖線的斜率k＝h遏止電壓Uc與入射光頻率ν的關(guān)系圖線①截止頻率νc：橫軸截距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顏色相同、強(qiáng)度不同的光，光電流與電壓的關(guān)系①遏止電壓Uc：橫軸截距②飽和光電流Im：電流的最大值③最大初動(dòng)能：Ekm＝eUc顏色不同時(shí)，光電流與電壓的關(guān)系①遏止電壓Uc1、Uc2②飽和光電流③最大初動(dòng)能Ek1＝eUc1，Ek2＝eUc2【例2】

用如圖4甲所示的裝置研究光電效應(yīng)現(xiàn)象。閉合開關(guān)S，用頻率為ν的光照射光電管時(shí)發(fā)生了光電效應(yīng)。圖乙是該光電管發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)光電子的最大初動(dòng)能Ek與入射光頻率ν的關(guān)系圖象，圖線與橫軸的交點(diǎn)坐標(biāo)為(a，0)，與縱軸的交點(diǎn)坐標(biāo)為(0，－b)，下列說法中正確的是(

)圖4答案B1.(多選)某金屬在光的照射下產(chǎn)生光電效應(yīng)，其遏止電壓Uc與入射光頻率ν的關(guān)系圖象如圖5所示。則由圖象可知(

)A.該金屬的逸出功等于hν0B.遏止電壓是確定的，與入射光的頻率無(wú)關(guān)C.入射光的頻率為2ν0時(shí)，產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能為hν0D.入射光的頻率為3ν0時(shí)，產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能為hν0圖5答案AC2.用如圖6甲所示的電路研究光電效應(yīng)中光電流與照射光的強(qiáng)弱、頻率等物理量的關(guān)系。圖中A、K兩極間的電壓大小可調(diào)，電源的正負(fù)極也可以對(duì)調(diào)，分別用a、b、c三束單色光照射，調(diào)節(jié)A、K間的電壓U，得到光電流I與電壓U的關(guān)系如圖乙所示，由圖可知(

)圖6A.單色光a和c的頻率相同，且a光更弱些，b光頻率最大B.單色光a和c的頻率相同，且a光更強(qiáng)些，b光頻率最大C.單色光a和c的頻率相同，且a光更弱些，b光頻率最小D.單色光a和c的頻率不同，且a光更強(qiáng)些，b光頻率最小解析a、c兩單色光照射后遏止電壓相同，根據(jù)Ekm＝eUc，可知產(chǎn)生的光電子最大初動(dòng)能相等，則a、c兩單色光的頻率相等，光子能量相等，由于a光的飽和光電流較大，則a光的強(qiáng)度較大，單色光b照射后遏止電壓較大，根據(jù)Ekm＝eUc，可知b光照射后產(chǎn)生的光電子最大初動(dòng)能較大，根據(jù)光電效應(yīng)方程Ekm＝hν－W0得，b光的頻率大于a光的頻率，故A、C、D錯(cuò)誤，B正確。答案B1.從數(shù)量上看：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.從頻率上看：頻率越低波動(dòng)