高考一輪物理-波粒二象性

第1頁理知識第十三章提能力第2單元明考向課堂考題領(lǐng)悟課下綜合提升第2頁第3頁

[思維開啟]第4頁提醒：用紫外光照射鋅板時(shí)，鋅板上有電子逸出，所以鋅板帶正電，這種現(xiàn)象叫做光電效應(yīng)。第5頁圖13－2－2第6頁第7頁第8頁

[應(yīng)用升級]1.在如圖13－2－3所表示光電管試驗(yàn)中，發(fā)

現(xiàn)用一定頻率A單色光照射光電管時(shí)，

電流表指針會發(fā)生偏轉(zhuǎn)，而用另一頻率

B單色光照射時(shí)不發(fā)生光電效應(yīng)，那么(

)圖13－2－3A．A光頻率大于B光頻率

B．B光頻率大于A光頻率

C．用A光照射光電管時(shí)流過電流表G電流方向是a流向bD．用A光照射光電管時(shí)流過電流表G電流方向是b流向a第9頁解析：依據(jù)光電效應(yīng)產(chǎn)生條件可知，A光頻率高于極限頻率，而B光頻率低于極限頻率，故A正確；用A光照射光電管時(shí)，光電子在光電管中向左移，形成電流向右，故流過電流表G電流方向是a流向b，C正確，D錯誤。答案：AC第10頁[思維開啟]最大初動能Ekm與入射光頻率ν關(guān)系圖線如圖13－2－4所表示。由此曲線能夠確定物理量：(1)圖線與ν軸交點(diǎn)橫坐標(biāo)ν0是指圖13－2－4____________；(2)圖線與Ekm軸交點(diǎn)縱坐標(biāo)大小表示____________；(3)圖線斜率表示____________。第11頁提醒：金屬極限頻率逸出功普朗克常量第12頁第13頁對應(yīng)規(guī)律對規(guī)律產(chǎn)生解釋光電子最大初動能伴隨入射光頻率增大而增大，與入射光強(qiáng)度無關(guān)電子吸收光子能量后，一部分克服妨礙作用做功，剩下部分轉(zhuǎn)化為光電子初動能，只有直接從金屬表面飛出光電子才含有最大初動能，對于確定金屬，W0是一定，故光電子最大初動能只隨入射光頻率增大而增大第14頁對應(yīng)規(guī)律對規(guī)律產(chǎn)生解釋效應(yīng)含有瞬時(shí)性光照射金屬時(shí)，電子吸收一個光子能量后，動能馬上增大，不需要能量積累過程光較強(qiáng)時(shí)飽和電流大光較強(qiáng)時(shí)，包含光子數(shù)較多，照射金屬時(shí)產(chǎn)生光電子較多，因而飽和電流較大第15頁

[應(yīng)用升級]2．對愛因斯坦光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W0，下面了解正確是 (

)A．只要是用同種頻率光照射同一個金屬，那么從金屬中逸出全部光電子都會含有一樣初動能EkB．式中W0表示每個光電子從金屬中飛出過程中克服金屬中正電荷引力所做功C．逸出功W0和極限頻率ν0之間應(yīng)滿足關(guān)系式W0＝hν0D．光電子最大初動能和入射光頻率成正比第16頁解析：愛因斯坦光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W0中W0表示從金屬表面直接逸出光電子克服金屬中正電荷引力做功，所以是全部逸出光電子中克服引力做功最小值，對應(yīng)光電子初動能是全部光電子中最大，其它光電子初動能都小于這個值。若入射光頻率恰好是極限頻率，即剛好能有光電子逸出，可了解為逸出光電子最大初動能是0，所以有W0＝hν0。由Ek＝hν－W0，可知Ek和ν之間是一次函數(shù)關(guān)系，但不是成正比關(guān)系，本題應(yīng)選C。答案：C第17頁[思維開啟]光能發(fā)生干涉、衍射現(xiàn)象，說明光含有波動性，光電效應(yīng)現(xiàn)象又說明光含有粒子性，那么光是粒子還是波？提醒：光不是傳統(tǒng)意義上粒子，也不是傳統(tǒng)意義上波，光既含有波動性，又含有粒子性，光含有波粒二象性。第18頁第19頁第20頁第21頁第22頁解析：一切光都含有波粒二象性，光有些行為(如干涉、衍射)表現(xiàn)出波動性，光有些行為(如光電效應(yīng))表現(xiàn)出粒子性，所以，不能說有光是波，有光是粒子。光子與電子都是微觀粒子，都含有波粒二象性，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)物形式存在物質(zhì)，光子是以場形式存在物質(zhì)，所以不能說光子與電子是一樣一個粒子。第23頁光波粒二象性理論和試驗(yàn)表明，大量光子行為表現(xiàn)出波動性，個別光子行為表現(xiàn)出粒子性。光波長越長，衍射性越好，即波動性越顯著；光波長越短，其光子能量越大，個別或少數(shù)光子作用就足以引發(fā)光接收裝置反應(yīng)，所以其粒子性就很顯著。總而言之，本題應(yīng)選C項(xiàng)。答案：C第24頁第25頁[知識檢索](1)深刻了解極限頻率和逸出功概念，從能量轉(zhuǎn)化角度了解最大初動能。逸出功由金屬本身原因決定。

(2)必須掌握光電效應(yīng)規(guī)律：①產(chǎn)生條件——每種金屬都有一個極限頻率，入射光頻率必須大于這個極限頻率，才能發(fā)生光電效應(yīng)；②光電子最大初動能與入射光強(qiáng)度無關(guān)，只隨入射光頻率增大而增大；③光電效應(yīng)產(chǎn)生幾乎是瞬時(shí)，普通不超出10－9s。第26頁[典題例析][例1]關(guān)于光電效應(yīng)，以下說法正確是(

)A．極限頻率越大金屬材料逸出功越大B．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)C．從金屬表面出來光電子最大初動能越大，這種金屬逸出功越小D．入射光光強(qiáng)一定時(shí)，頻率越高，單位時(shí)間內(nèi)逸出光電子數(shù)就越多第27頁[審題指導(dǎo)]

解答本題時(shí)應(yīng)注意以下三個方面。(1)光電效應(yīng)瞬時(shí)性(10－9s)及產(chǎn)生條件。(2)逸出功計(jì)算方法及決定原因。(3)光電子數(shù)目標(biāo)決定原因。第28頁[解析]

由W0＝hν0可知A正確。照射光頻率大于極限頻率時(shí)才能發(fā)生光電效應(yīng)，即B錯。由Ek＝hν－W0可知C錯。單位時(shí)間內(nèi)逸出光電子數(shù)與頻率無關(guān)，決定于入射光強(qiáng)度，故D錯。[答案]

A第29頁[拓展訓(xùn)練]1．用強(qiáng)度和頻率都相同兩束紫外線分別照射到兩種不同金屬表面上，均可發(fā)生光電效應(yīng)，則以下說法中錯誤是 (

)A．兩束紫外線光子總能量相同B．從不一樣金屬表面逸出光電子最大初動能相同C．在單位時(shí)間內(nèi)從不一樣金屬表面逸出光電子數(shù)相同D．從不一樣金屬表面逸出光電子最大初動能不一樣第30頁解析：因?yàn)樽贤饩€強(qiáng)度和頻率都相同，所以光子總能量相同，A正確。依據(jù)光電效應(yīng)方程Ekm＝hν－W0知，兩種金屬逸出功不一樣，所以光電子最大初動能不一樣，B錯誤，D正確。因?yàn)閺?qiáng)度和頻率都相同，所以單位時(shí)間從金屬表面逸出光電子數(shù)相同，C正確。答案：B第31頁第32頁2．兩條對應(yīng)關(guān)系光強(qiáng)→光子數(shù)目多→發(fā)射光電子多→光電流大；光子頻率高→光子能量大→產(chǎn)生光電子最大初動能大。第33頁[典題例析][例2]

(1)研究光電效應(yīng)電路如圖13－2－5所表示。用頻率相同、強(qiáng)度不同光分別照射密封真空管鈉極板(陰極K)，鈉極板發(fā)射出光電子被陽極A吸收，在電路中形成光電流。圖13－2－5如圖13－2－6中光電流I與A、K之間電壓UAK關(guān)系圖像中，正確是________。第34頁圖13－2－6(2)鈉金屬中電子吸收光子能量，從金屬表面逸出，這就是光電子。光電子從金屬表面逸出過程中，其動量大小________(選填“增大”、“減小”或“不變”)，原因是________________________．第35頁[審題指導(dǎo)]

解答本題應(yīng)注意以下兩點(diǎn)：(1)光電流與光強(qiáng)度關(guān)系。(2)反向遏止電壓與入射光頻率關(guān)系。第36頁第37頁(2)鈉金屬中電子吸收光子能量，從金屬表面逸出，因?yàn)楣怆娮釉趶慕饘俦砻嬉莩鲞^程中，要受到金屬表面層中力妨礙作用(或需要克服逸出功)，所以在光電子從金屬表面逸出過程中，其動量大小減小。[答案]

(1)C

(2)減小光電子從金屬表面逸出過程中要受到金屬表面層中力妨礙作用(或需要克服逸出功)第38頁[拓展訓(xùn)練]2．如圖13－2－7所表示，當(dāng)電鍵S斷開時(shí)，用光子能量為2.5eV一束光照射陰極P，發(fā)覺電流表讀數(shù)不為零。合上電鍵，調(diào)整滑動圖13－2－7變阻器，發(fā)覺當(dāng)電壓表讀數(shù)小于0.60V時(shí)，電流表讀數(shù)仍不為零；當(dāng)電壓表讀數(shù)大于或等于0.60V時(shí)，電流表讀數(shù)為零。(1)求此時(shí)光電子最大初動能大小。(2)求該陰極材料逸出功。第39頁解析：設(shè)用光子能量為2.5eV光照射時(shí)，光電子最大初動能為Ekm，陰極材料逸出功為W0，當(dāng)反向電壓到達(dá)U＝0.60V以后，含有最大初動能光電子也達(dá)不到陽極，所以eU＝Ek由光電效應(yīng)方程：Ek＝hν－W0由以上二式得：Ek＝0.6eV，W0＝1.9eV。答案：(1)0.6eV

(2)1.9eV第40頁[知識檢索](1)我們平時(shí)所看到宏觀物體，其運(yùn)動時(shí)，我們看不出它們波動性來，但也有一個波長與之對應(yīng)。比如飛行子彈波長約為10－34m，這個波長實(shí)在是太小了。(2)波粒二象性是微觀粒子特殊規(guī)律，一切微觀粒子都存在波動性；宏觀物體也存在波動性，只是波長太小，難以觀察。(3)德布羅意波也是概率波，衍射圖樣中亮圓是電子落點(diǎn)概率大地方，但概率大小受波動規(guī)律支配。第41頁[典題例析][例3]用很弱光做雙縫干涉試驗(yàn)，把入射光減弱到能夠認(rèn)為光源和感光膠片之間不可能同時(shí)有兩個光子存在，如圖13－2－8所表示是不一樣數(shù)量光子照射到感光膠片上得到照片。這些照片說明圖13－2－8第42頁A．光只有粒子性沒有波動性B．光只有波動性沒有粒子性C．少許光子運(yùn)動顯示波動性，大量光子運(yùn)動顯示

粒子性D．少許光子運(yùn)動顯示粒子性，大量光子運(yùn)動顯示

波動性第43頁[思緒點(diǎn)拔]

光含有波粒二象性，光子表現(xiàn)為波動性，并不否定光含有粒子性。[解析]

少許光子落在膠片上，落點(diǎn)位置不確定，說明少許光子運(yùn)動顯示粒子性，大量光子落在膠片上，出現(xiàn)了干涉條紋，展現(xiàn)出波動性規(guī)律，說明大量光子運(yùn)動顯示波動性，但不能說光只含有粒子性或只含有波動性，故只有D正確。[答案]

D第44頁[拓展訓(xùn)練]3．對光認(rèn)識，以下說法正確是(

)A．個別光子行為表現(xiàn)為粒子性，大量光子行為表現(xiàn)為波動性B．光波動性是光子本身一個屬性，不是光子之間相互作用引發(fā)C．光表現(xiàn)出波動性時(shí)，就不含有粒子性，光表現(xiàn)出粒子性時(shí)，就不含有波動性了D．光波粒二象性應(yīng)了解為：在某種場所下光波動性表現(xiàn)顯著，在另外某種場所下，光粒子性表現(xiàn)顯著第45頁解析：個別光子行為表現(xiàn)為粒子性，大量光子行為表現(xiàn)為波動性；光與物質(zhì)相互作用，表現(xiàn)為粒子性，光傳輸表現(xiàn)為波動性，光波動性與粒子性都是光本質(zhì)屬性，因?yàn)椴▌有员憩F(xiàn)為粒子分布概率，光粒子性表現(xiàn)顯著時(shí)仍含有波動性，因?yàn)榇罅苛Ｗ觽€別行為展現(xiàn)出波動規(guī)律。答案：ABD第46頁第47頁1．(·廣東高考)光電效應(yīng)試驗(yàn)中，以下表述正確是 (

)A．光照時(shí)間越長光電流越大B．入射光足夠強(qiáng)就能夠有光電流C．遏止電壓與入射光頻率相關(guān)D．入射光頻率大于極限頻率才能產(chǎn)生光電子第48頁解析：在光電效應(yīng)中，若照射光頻率小于極限頻率，不論光照時(shí)間多長，光照強(qiáng)度多大，都無光電流，當(dāng)照射光頻率大于極限頻率時(shí)，立刻有光電子產(chǎn)生，時(shí)間間隔很小。故A、B錯誤，D正確。由－eU＝0－Ek，Ek＝hν－W，可知U＝(hν－W)/e，即遏止電壓與入射光頻率ν相關(guān)。

答案：CD第49頁2．(·上海高考)有一束紫外線照射某金屬時(shí)不能產(chǎn)生光電效應(yīng)，可能使該金屬產(chǎn)生光電效應(yīng)辦法是(

)A．改用頻率更小紫外線照射B．改用X射線照射C．改用強(qiáng)度更大原紫外線照射D．延長原紫外線照射時(shí)間第50頁解析：發(fā)生光電效應(yīng)條件是入射光頻率大于金屬極限頻率，與入射光強(qiáng)度和照射時(shí)間無關(guān)，故選項(xiàng)A、C、D錯誤；X射線頻率大于紫外線頻率，可能使該金屬發(fā)生光電效應(yīng)，故選項(xiàng)B正確。答案：B第5