高考物理復(fù)習(xí)動(dòng)量守恒定律波粒二象性原子結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)課時(shí)3光電效應(yīng)波粒二象性選修市賽課公開課一等獎(jiǎng)省名師優(yōu)

基礎(chǔ)課時(shí)3光電效應(yīng)波粒二象性1/42[知識(shí)梳理]知識(shí)點(diǎn)一、黑體和黑體輻射普朗克能量子假說1.黑體與黑體輻射(1)黑體：是指能夠完全吸收入射各種波長電磁波而不發(fā)生反射物體。(2)黑體輻射試驗(yàn)規(guī)律①普通材料物體，輻射電磁波除與溫度相關(guān)外，還與材料種類及表面情況相關(guān)。②黑體輻射電磁波強(qiáng)度按波長分布只與黑體溫度相關(guān)。a.伴隨溫度升高，各種波長輻射強(qiáng)度都______。b.伴隨溫度升高，輻射強(qiáng)度極大值向波長較短方向移動(dòng)。增加2/422.能量子(1)定義：普朗克認(rèn)為，帶電微粒輻射或者吸收能量時(shí)，只能輻射或吸收某個(gè)_________值整數(shù)倍。即能量輻射或者吸收只能是一份一份。這個(gè)不可再分最小能量值ε叫做能量子。(2)能量子大?。害牛絟ν，其中ν是電磁波頻率，h稱為普朗克常量。h＝6.63×10－34J·s。最小能量3/42知識(shí)點(diǎn)二、光電效應(yīng)1.定義

照射到金屬表面光，能使金屬中_____從表面逸出現(xiàn)象。2.光電子 _________中發(fā)射出來電子。3.研究光電效應(yīng)電路圖(如圖1)：光電效應(yīng)電子圖14/42

其中A是_____。K是_____。4.光電效應(yīng)規(guī)律 (1)每種金屬都有一個(gè)極限頻率，入射光頻率必須_____這個(gè)極限頻率才能產(chǎn)生光電效應(yīng)。低于這個(gè)頻率光不能產(chǎn)生光電效應(yīng)。 (2)光電子最大初動(dòng)能與入射光_____無關(guān)，只隨入射光頻率增大而_____。 (3)光電效應(yīng)發(fā)生_________，普通不超出10－9s。 (4)當(dāng)入射光頻率大于極限頻率時(shí)，飽和光電流強(qiáng)度與入射光強(qiáng)度成_____陽極陰極大于強(qiáng)度增大幾乎瞬時(shí)正比5/42知識(shí)點(diǎn)三、愛因斯坦光電效應(yīng)方程1.光子說

在空間傳輸光是不連續(xù)，而是一份一份，每一份叫做一個(gè)光能量子，簡稱光子，光子能量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_______。3.最大初動(dòng)能

發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)，金屬表面上_____吸收光子后克服原子核引力逸出時(shí)所含有動(dòng)能最大值。hν最小值電子6/424.遏止電壓與截止頻率 (1)遏止電壓：使光電流減小到零反向電壓Uc。 (2)截止頻率：能使某種金屬發(fā)生光電效應(yīng)_____頻率叫做該種金屬截止頻率(又叫極限頻率)。不一樣金屬對(duì)應(yīng)著不一樣極限頻率。5.愛因斯坦光電效應(yīng)方程 (1)表示式：Ek＝hν－___。(2)物理意義：金屬表面電子吸收一個(gè)光子取得能量是hν，這些能量一部分用來克服金屬__________，剩下表現(xiàn)為逸出后光電子最大初動(dòng)能Ek＝_______。最小逸出功W0W07/42知識(shí)點(diǎn)四、光波粒二象性與物質(zhì)波1.光波粒二象性 (1)光干涉、衍射、偏振現(xiàn)象證實(shí)光含有_____性。 (2)光電效應(yīng)說明光含有_____性。 (3)光既含有波動(dòng)性，又含有粒子性，稱為光___________。2.物質(zhì)波 (1)概率波

光干涉現(xiàn)象是大量光子運(yùn)動(dòng)恪守波動(dòng)規(guī)律表現(xiàn)，亮條紋是光子抵達(dá)概率__地方，暗條紋是光子抵達(dá)概率___地方，所以光波又叫概率波。 (2)物質(zhì)波任何一個(gè)運(yùn)動(dòng)著物體，小到微觀粒子大到宏觀物體都有一個(gè)波與它對(duì)應(yīng)，其波長λ＝___，p為運(yùn)動(dòng)物體動(dòng)量，h為普朗克常量。波動(dòng)粒子波粒二象性大小8/42[思索]以下說法是否正確，正確畫“√”，錯(cuò)誤畫“×”。(1)只要光照射時(shí)間足夠長，任何金屬都能產(chǎn)生光電效應(yīng)。(

)(2)光電子就是光子。(

)(3)極限頻率越大金屬材料逸出功越大。(

)(4)從金屬表面出來光電子最大初動(dòng)能越大，這種金屬逸出功越小。(

)(5)入射光頻率越大，逸出功越大。(

)答案(1)×

(2)×

(3)√

(4)×

(5)×9/42[診療自測]

1.如圖2所表示，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)生現(xiàn)象是_______。圖2A.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10/42解析用紫外線照射鋅板是能夠發(fā)生光電效應(yīng)，鋅板上電子吸收紫外線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，帶有相同電性電荷，鋅板失去電子應(yīng)該帶正電，且失去電子越多，帶正電電荷量越多，驗(yàn)電器指針張角越大，故C正確，D錯(cuò)誤。答案BC11/422.在光電效應(yīng)試驗(yàn)中，用單色光照射某種金屬表面，有光電子逸出，則光電子最大初動(dòng)能取決于入射光______。 A.頻率 B.強(qiáng)度 C.照射時(shí)間 D.光子數(shù)目

答案

A12/423.關(guān)于光電效應(yīng)產(chǎn)生以及現(xiàn)象，以下描述正確是______。 A.逸出光電子最大初動(dòng)能隨入射光頻率增大而增大 B.對(duì)某金屬來說，入射光波長必須大于一極限值，才能產(chǎn)生光電效應(yīng) C.產(chǎn)生光電效應(yīng)時(shí)從金屬表面逸出全部光電子動(dòng)能都相同 D.一束光照射到某種金屬上不能發(fā)生光電效應(yīng)，一定是入射光光子能量太小13/42解析依據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程Ekm＝hν－W0可知，逸出光電子最大初動(dòng)能隨入射光頻率增大而增大，A正確；由光電效應(yīng)方程可知入射光波長必須小于一極限值，才能產(chǎn)生光電效應(yīng)，B錯(cuò)誤；光電子動(dòng)能與入射光頻率和金屬種類以及逸出方式相關(guān)，所以光電子動(dòng)能不一定都相同，C錯(cuò)誤；能否發(fā)生光電效應(yīng)與入射光強(qiáng)度無關(guān)，與入射光光子頻率、光子能量相關(guān)，D正確。答案

AD14/424.相關(guān)光本性，以下說法正確是_______。 A.光既含有波動(dòng)性，又含有粒子性，兩種性質(zhì)是不相容 B.光波動(dòng)性類似于機(jī)械波，光粒子性類似于質(zhì)點(diǎn) C.大量光子才含有波動(dòng)性，個(gè)別光子只含有粒子性 D.因?yàn)楣饧群胁▌?dòng)性，又含有粒子性，無法只用其中一個(gè)性質(zhì)去說明光一切行為，只能認(rèn)為光含有波粒二象性

解析光既含有波動(dòng)性，又含有粒子性，但它又不一樣于宏觀觀念中機(jī)械波和粒子。波動(dòng)性和粒子性是光在不一樣情況下不一樣表現(xiàn)，是同一客體兩個(gè)不一樣側(cè)面、不一樣屬性，我們無法用其中一個(gè)性質(zhì)去說明光一切行為，只能認(rèn)為光含有波粒二象性。

答案

D15/425.關(guān)于光電效應(yīng)規(guī)律，以下說法中正確是_____。 A.只有入射光波長大于該金屬極限波長，光電效應(yīng)才能產(chǎn)生 B.光電子最大初動(dòng)能跟入射光強(qiáng)度成正比 C.發(fā)生光電效應(yīng)反應(yīng)時(shí)間普通都大于10－7s D.發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)，單位時(shí)間內(nèi)從金屬內(nèi)逸出光電子數(shù)目與入射光強(qiáng)度成正比16/42答案D17/42考點(diǎn)一光電效應(yīng)現(xiàn)象和光電效應(yīng)方程應(yīng)用1.對(duì)光電效應(yīng)四點(diǎn)提醒 (1)能否發(fā)生光電效應(yīng)，不取決于光強(qiáng)度而取決于光頻率。 (2)光電效應(yīng)中“光”不是特指可見光，也包含不可見光。 (3)逸出功大小由金屬本身決定，與入射光無關(guān)。 (4)光電子不是光子，而是電子。2.兩條對(duì)應(yīng)關(guān)系 (1)光強(qiáng)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→光電子最大初動(dòng)能大。18/423.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)能與遏止電壓關(guān)系：Ek＝eUc。

(3)逸出功與極限頻率關(guān)系：W0＝hν0。19/42【例1】

(·廣東理綜，18)在光電效應(yīng)試驗(yàn)中，用頻率為ν光照射光電管陰極，發(fā)生了光電效應(yīng)，以下說法正確是_______。A.增大入射光強(qiáng)度，光電流增大B.減小入射光強(qiáng)度，光電效應(yīng)現(xiàn)象消失

C.改用頻率小于ν光照射，一定不發(fā)生光電效應(yīng)D.改用頻率大于ν光照射，光電子最大初動(dòng)能變大20/42答案

AD21/42易錯(cuò)提醒(1)誤認(rèn)為入射光強(qiáng)度只由光頻率決定，入射光強(qiáng)度增大時(shí)，光電流不變而漏選A項(xiàng)。(2)誤認(rèn)為頻率ν是極限頻率，只要入射光頻率減小就一定不發(fā)生光電效應(yīng)而錯(cuò)選C項(xiàng)，實(shí)際上，入射光頻率變小后，只要入射光頻率大于金屬極限頻率，仍能發(fā)生光電效應(yīng)。22/42【拓展延伸】在【例1】中，現(xiàn)改為頻率為ν′另一單色光照射該金屬表面，下面說法正確是______。 A.假如ν′＞ν，能夠發(fā)生光電效應(yīng) B.假如ν′＜ν，不能夠發(fā)生光電效應(yīng) C.假如ν′＞ν，逸出功不變 D.假如ν′＞ν，逸出光電子最大初動(dòng)能不受影響

答案

AC23/42【變式訓(xùn)練】1.在光電效應(yīng)試驗(yàn)中，某金屬截止頻率對(duì)應(yīng)波長為λ0，該金屬逸出功為________。若用波長為λ(λ＜λ0)單色光做該試驗(yàn)，則其遏止電壓為________。已知電子電荷量、真空中光速和普朗克常量分別為e、c和h。24/42考點(diǎn)二光電效應(yīng)圖象分析圖象名稱圖線形狀由圖線直接(間接)得到物理量最大初動(dòng)能Ek與入射光頻率ν關(guān)系圖線①極限頻率：圖線與ν軸交點(diǎn)橫坐標(biāo)νc②逸出功：圖線與Ek軸交點(diǎn)縱坐標(biāo)值W0＝|－E|＝E③普朗克常量：圖線斜率k＝h顏色相同、強(qiáng)度不一樣光，光電流與電壓關(guān)系①遏止電壓Uc：圖線與橫軸交點(diǎn)②飽和光電流Im：電流最大值③最大初動(dòng)能：Ekm＝eUc顏色不一樣時(shí)，光電流與電壓關(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遏止電壓Uc與入射光頻率ν關(guān)系圖線①截止頻率νc：圖線與橫軸交點(diǎn)②遏止電壓Uc：隨入射光頻率增大而增大③普朗克常量h：等于圖線斜率與電子電量乘積，即h＝ke。(注：此時(shí)兩極之間接反向電壓)25/42【例2】

[·新課標(biāo)全國卷Ⅰ，35(1)]在某次光電效應(yīng)試驗(yàn)中，得到遏止電壓Uc與入射光頻率ν關(guān)系如圖3所表示。若該直線斜率和截距分別為k和b，電子電荷量絕對(duì)值為e，則普朗克常量可表示為________，所用材料逸出功可表示為________。圖326/42答案

ek－eb27/42【變式訓(xùn)練】2.用不一樣頻率紫外線分別照射鎢和鋅表面而產(chǎn)生光電效應(yīng)，可得到光電子最大初動(dòng)能Ek隨入射光頻率ν改變Ek－ν圖象。已知鎢逸出功是3.28eV，鋅逸出功是3.34eV，若將二者圖線畫在同一個(gè)Ek－ν坐標(biāo)系中，如圖所表示，用實(shí)線表示鎢，虛線表示鋅，則正確反應(yīng)這一過程是_______。28/42答案A29/42考點(diǎn)三光波粒二象性、物質(zhì)波

光既含有波動(dòng)性，又含有粒子性，二者不是孤立，而是有機(jī)統(tǒng)一體，其表現(xiàn)規(guī)律為： (1)個(gè)別光子作用效果往往表現(xiàn)為粒子性；大量光子作用效果往往表現(xiàn)為波動(dòng)性。 (2)頻率越低波動(dòng)性越顯著，越輕易看到光干涉和衍射現(xiàn)象；頻率越高粒子性越顯著，越不輕易看到光干涉和衍射現(xiàn)象，而貫通本事越強(qiáng)。 (3)光在傳輸過程中往往表現(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。30/42【例3】如圖4甲所表示為試驗(yàn)小組利用100多個(gè)電子經(jīng)過雙縫后干涉圖樣，能夠看出每一個(gè)電子都是一個(gè)點(diǎn)；如圖乙所表示為該小組利用70000多個(gè)電子經(jīng)過雙縫后干涉圖樣，為明暗相間條紋。則對(duì)本試驗(yàn)了解正確是________。圖4A.圖甲表達(dá)了電子粒子性B.圖乙表達(dá)了電子粒子性C.單個(gè)電子運(yùn)動(dòng)軌道是確定D.圖乙中明條紋是電子抵達(dá)概率大地方31/42解析題圖甲中每一個(gè)電子都是一個(gè)點(diǎn)，說明少數(shù)粒子表達(dá)粒子性，抵達(dá)位置不一樣，說明單個(gè)電子運(yùn)動(dòng)軌道不確定，A正確，C錯(cuò)誤；題圖乙中明暗相間條紋說明大量粒子表現(xiàn)為波動(dòng)性，B錯(cuò)誤；明條紋是電子抵達(dá)概率大地方，D正確。答案

AD32/42【變式訓(xùn)練】3.在單縫衍射試驗(yàn)中，中央亮紋光強(qiáng)占整個(gè)從單縫射入光強(qiáng)95%以上，假設(shè)現(xiàn)在只讓一個(gè)光子經(jīng)過單縫，那么該光子_______。A.一定落在中央亮紋處B.一定落在亮紋處C.可能落在暗紋處D.落在中央亮紋處可能性最大33/42解析大量光子行為顯示出波動(dòng)性，當(dāng)大量光子經(jīng)過單縫時(shí)光子落在亮紋處概率較大，尤其是中央亮紋處，依題將有95%以上光子落在中央亮紋處，落在其它亮處相對(duì)少一些，落在暗紋處光子最少，要注意暗紋處不是沒有光子落在上面，只是極少而已。只讓一個(gè)光子經(jīng)過單縫，這個(gè)光子落在哪一位置是不可確定，能夠落在亮紋處，也能夠落在暗紋處，只是落在中央亮紋處機(jī)會(huì)更大(有95%以上)。答案

CD34/421.以下說法中正確是______。A.實(shí)物運(yùn)動(dòng)有特定軌道，所以實(shí)物不含有波粒二象性B.康普頓效應(yīng)說明光子現(xiàn)有能量又有動(dòng)量C.光是高速運(yùn)動(dòng)微觀粒子，單個(gè)光子不含有波粒二象性D.宏觀物體物質(zhì)波波長非常小，極易觀察到它波動(dòng)

解析由德布羅意理論知，宏觀物體德布羅意波波長太小，實(shí)際極難觀察到波動(dòng)性，但仍含有波粒二象性，A、D錯(cuò)誤；康普頓效應(yīng)說明光子除了含有能量之外還有動(dòng)量，B正確；波粒二象性是光子特征，單個(gè)光子也含有波粒二象性，C錯(cuò)誤。

答案

B35/422.實(shí)物粒子和光都含有波粒二象性。以下事實(shí)中突出表達(dá)波動(dòng)性是________。A.電子束經(jīng)過雙縫試驗(yàn)裝置后能夠形成干涉圖樣B.β射線在云室中穿過會(huì)留下清楚徑跡C.人們利用慢中子衍射來研究晶體結(jié)構(gòu)D.光電效應(yīng)試驗(yàn)中，光電子最大初動(dòng)能與入射光頻率相關(guān)，與入射光強(qiáng)度無關(guān)36/42解析電子束經(jīng)過雙縫試驗(yàn)裝置后能夠形成干涉圖樣，能夠說明電子是一個(gè)波，故A正確；β射線在云室中穿過會(huì)留下清楚徑跡，能夠說明β射線是一個(gè)粒子，故B錯(cuò)誤；人們利用慢中子衍射來研究晶體結(jié)構(gòu)，中子衍射說明中子是一個(gè)波，故C正確；光電效應(yīng)試驗(yàn)中，光電子最大初動(dòng)能與入射光頻率相關(guān)，與入射光強(qiáng)度無關(guān)，說明光是一個(gè)粒子，故D錯(cuò)誤。答案

AC37/423.關(guān)于光電效應(yīng)，以下說法正確是____