高考物理复习第十三章动量守恒定律波粒二象性原子结构与原子核第2讲光电效应波粒二象性选修市赛课公开课一.pptx

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,第,2,讲光电效应波粒二象性,第十三章,动量守恒定律 波粒二象性 原子结构与原子核,1/69,内容索引,基础,知识梳理,命题点一,光电效应试验规律,命题点二,光电效应方程和光电效应图象,命题点三,光波粒二象性和物质波,课时作业,2/69,基础知识梳理,1,3/69,一、普朗克能量子假说黑体与黑体辐射,1.,黑体与黑体辐射,(1),黑体：假如某种物质能够完全吸收入射各种波长电磁波而不发生,，这种物体就是绝对黑体,.,(2),黑体辐射：辐射电磁波强度按波长分布只与黑体,相关,.,2.,普朗克能量子假说,当带电微粒辐射或吸收能量时，是以最小能量值为单位一份一份地辐射或吸收，这个最小能量值,叫做,.,.,反射,温度,能量子,h,4/69,二、光电效应及其规律,1.,光电效应现象,在光照射下，金属中,从表面逸出现象，发射出来电子叫,.,2.,光电效应产生条件,入射光频率,金属极限频率,.,电子,光电子,大于等于,5/69,3.,光电效应规律,(1),每种金属都有一个极限频率，入射光频率必须,这个极限频率才能产生光电效应,.,(2),光电子最大初动能与入射光,无关，只随入射光频率增大而,.,(3),光电效应发生几乎是瞬时，普通不超出,10,9,s.,(4),当入射光频率大于等于极限频率时，饱和光电流大小与入射光强度成,.,大于等于,强度,增大,正比,6/69,4.,爱因斯坦光电效应方程,(1),光子说：光能量不是连续，而是一份一份，每一份叫做一个光子，光子能量,.,(2),逸出功,W,0,：电子从金属中逸出所需做功,.,(3),最大初动能：发生光电效应时，金属表面上,吸收光子后克服原子核引力逸出时所含有动能最大值,.,h,最小值,电子,7/69,(4),光电效应方程,表示式：,h,E,k,W,0,或,E,k,.,物理意义：金属表面电子吸收一个光子取得能量是,h,，这些能量一部分用来克服金属逸出功,W,0,，剩下表现为逸出后电子最大初动能,.,h,W,0,8/69,三、光波粒二象性物质波,1.,光波粒二象性,(1),波动性：光干涉、衍射、偏振现象证实光含有,性,.,(2),粒子性：光电效应、康普顿效应说明光含有,性,.,(3),光既含有,性，又含有,性，称为光波粒二象性,.,波动,粒子,波动,粒子,9/69,2.,物质波,(1),概率波,光干涉现象是大量光子运动恪守波动规律表现，亮条纹是光子抵达概率,地方，暗条纹是光子抵达概率,地方，所以光波又叫概率波,.,(2),物质波,任何一个运动着物体，小到微观粒子大到宏观物体都有一个波与它对应，其波长,，,p,为运动物体动量，,h,为普朗克常量,.,大,小,10/69,1.,判断以下说法是否正确,.,(1),任何频率光照射到金属表面都能够发生光电效应,.(,),(2),要使某金属发生光电效应，入射光子能量必须大于金属逸出功,.(,),(3),光电子最大初动能与入射光子频率成正比,.(,),(4),光频率越高，光粒子性越显著，但仍含有波动性,.(,),深度思索,11/69,(5),德国物理学家普朗克提出了量子假说，成功地解释了光电效应规律,.(,),(6),美国物理学家康普顿发觉了康普顿效应，证实了光粒子性,.(,),(7),法国物理学家德布罗意大胆预言了实物粒子含有波动性,.(,),12/69,2.(,多项选择,),如图所表示，用导线把验电器与锌板相连接，当用紫外线照射锌板时，发生现象是,A.,有光子从锌板逸出,B.,有电子从锌板逸出,C.,验电器指针张开一个角度,D.,锌板带负电,基础题组自测,答案,13/69,3.(,多项选择,),在光电效应试验中，用频率为,光照射光电管阴极，发生了光电效应，以下说法正确是,A.,增大入射光强度，光电流增大,B.,减小入射光强度，光电效应现象消失,C.,改用频率小于,光照射，一定不发生光电效应,D.,改用频率大于,光照射，光电子最大初动能变大,答案,解析,14/69,增大入射光强度，单位时间内照射到单位面积光子数增加，则光电流将增大，故选项,A,正确；,光电效应是否发生取决于入射光频率，而与入射光强度无关，故选项,B,错误,.,用频率为,光照射光电管阴极，发生光电效应，用频率较小光照射时，若光频率仍大于等于极限频率，则仍会发生光电效应，选项,C,错误；,依据,h,W,逸,m,v,2,可知，增加入射光频率，光电子最大初动能增大，故选项,D,正确,.,15/69,4.,相关光本性，以下说法正确是,A.,光既含有波动性，又含有粒子性，两种性质是不相容,B.,光波动性类似于机械波，光粒子性类似于质点,C.,大量光子才含有波动性，个别光子只含有粒子性,D.,因为光既含有波动性，又含有粒子性，无法只用其中一个性质去,说明光一切行为，只能认为光含有波粒二象性,答案,16/69,5.,黑体辐射规律如图所表示，从中能够看出，伴随温度降低，各种波长辐射强度都,_(,填,“,增大,”“,减小,”,或,“,不变,),，辐射强度极大值向波长,_(,填,“,较长,”,或,“,较短,”,),方向移动,.,降低,答案,解析,较长,由题图可知，伴随温度降低，相同波长光辐射强度都会减小；同时最大辐射强度向右侧移动，即向波长较长方向移动,.,17/69,命题点,一,光电效应试验规律,2,18/69,1.,对光电效应四点提醒,(1),能否发生光电效应，不取决于光强度而取决于光频率,.,(2),光电效应中,“,光,”,不是特指可见光，也包含不可见光,.,(3),逸出功大小由金属本身决定，与入射光无关,.,(4),光电子不是光子，而是电子,.,19/69,2.,光电效应研究思绪,(1),两条线索：,(2),两条对应关系：,20/69,3.,定量分析时应抓住三个关系式,(1),爱因斯坦光电效应方程：,E,k,h,W,0,.,(2),最大初动能与遏止电压关系：,E,k,eU,c,.,(3),逸出功与极限频率关系：,W,0,h,0,.,21/69,(,多项选择,),现用某一光电管进行光电效应试验，当用某一频率光入射时，有光电流产生,.,以下说法正确是,A.,保持入射光频率不变，入射光光强变大，饱和光电流变大,B.,入射光频率变高，饱和光电流变大,C.,入射光频率变高，光电子最大初动能变大,D.,保持入射光光强不变，不停减小入射光频率，一直有光电流,产生,【,例,1】,答案,解析,22/69,在发生光电效应时，饱和光电流大小由光照强度来决定，与频率无关，光照强度越大饱和光电流越大，所以,A,正确，,B,错误；,依据,E,km,h,W,0,可知，对于同一光电管，逸出功,W,0,不变，当频率变高，最大初动能,E,km,变大，所以,C,正确；,由光电效应规律可知，当频率低于截止频率时不论光照强度多大，都不会有光电流产生，所以,D,错误,.,23/69,题组阶梯突破,1.(,多项选择,),以下对光电效应了解，正确是,A.,金属钠每个电子能够吸收一个或一个以上光子，当它积累动能,足够大时，就能逸出金属表面,B.,假如入射光子能量小于金属表面电子克服原子核引力而逸出时,所需做最小功，便不能发生光电效应,C.,发生光电效应时，入射光越强，光子能量就越大，光电子最大初,动能就越大,D.,因为不一样金属逸出功是不相同，所以使不一样金属产生光电效应，,入射光最低频率也不一样,答案,24/69,2.(,多项选择,),用如图所表示光电管研究光电效应，用某种频率单色光,a,照射光电管阴极,K,，电流计,G,指针发生偏转,.,而用另一频率单色光,b,照射光电管阴极,K,时，电流计,G,指针不发生偏转，那么,A.,a,光频率一定大于,b,光频率,B.,只增加,a,光强度可使经过电流计,G,电流增大,C.,增加,b,光强度可能使电流计,G,指针发生偏转,D.,用,a,光照射光电管阴极,K,时经过电流计,G,电流是由,d,到,c,答案,25/69,3.,如图甲所表示为光电管原理图，当频率为,可见光照射到阴极,K,上时，电流表中有电流经过,.,26/69,(1),当变阻器滑片,P,向,_,滑动时,(,填,“,左,”,或,“,右,”,),，经过电流表电流将会减小,.,右,答案,解析,由题图可知光电管两端所加电压为反向电压，当变阻器滑动端,P,向右移动时，反向电压增大，光电子抵达右端速度减小，则经过电流表电流减小,.,27/69,(2),由乙图,I,U,图象可知光电子最大初动能为,_.,2 eV,答案,解析,当电流表电流刚减小到零时，电压表读数为,U,，依据动能定理得，,eU,则光电子最大初动能为,2 eV.,28/69,(3),假如不改变入射光频率，而减小入射光强度，则光电子最大初动能,_(,填,“,增加,”“,减小,”,或,“,不变,”,).,不变,答案,解析,依据光电效应方程,E,km,h,W,0,，知入射光频率不变，则光电子最大初动能不变,.,29/69,命题点,二,光电效应方程和光电效应图象,3,30/69,1.,三个关系,(1),爱因斯坦光电效应方程,E,k,h,W,0,.,(2),光电子最大初动能,E,k,能够利用光电管用试验方法测得，即,E,k,eU,c,，其中,U,c,是遏止电压,.,(3),光电效应方程中,W,0,为逸出功，它与极限频率,c,关系是,W,0,h,c,.,31/69,2.,四类图象,图象名称,图线形状,由图线直接(间接)得到物理量,最大初动能Ek与入射光频率关系图线,极限频率：图线与轴交点横坐标c,逸出功：图线与Ek轴交点纵坐标值W0|E|E,普朗克常量：图线斜率kh,32/69,颜色相同、强度不一样光，光电流与电压关系,遏止电压Uc：图线与横轴交点,饱和光电流Im：电流最大值,最大初动能：EkmeUc,颜色不一样时，光电流与电压关系,遏止电压,U,c1,、,U,c2,饱和光电流,最大初动能,E,k1,eU,c1,，,E,k2,eU,c2,33/69,遏止电压Uc与入射光频率关系图线,截止频率c：图线与横轴交点,遏止电压Uc：随入射光频率增大而增大,普朗克常量h：等于图线斜率与电子电量乘积，即hke.(注：此时两极之间接反向电压),34/69,用如图甲所表示装置研究光电效应现象，当用光子能量为,5 eV,光照射到光电管上时，测得电流计上示数随电压改变图象如图乙所表示,.,则光电子最大初动能为,_ J,，金属逸出功为,_ J.,【,例,2】,答案,解析,3.2,10,19,4.8,10,19,35/69,由题图乙可知，当该装置所加电压为反向电压等于,2 V,时，电流表示数为,0,，则光电子最大初动能为,E,km,2 eV,3.2,10,19,J,，依据光电效应方程,E,km,h,W,0,知，,W,0,3 eV,4.8,10,19,J.,36/69,(,江苏单科,12C)(1),贝可勒尔在,120,年前首先发觉了天然放射现象，如今原子核放射性在众多领域中有着广泛应用,.,以下属于放射性衰变是,_.,【,例,3】,答案,解析,A,属于,衰变，,B,属于裂变，,C,是聚变，,D,是原子核人工转变，故选,A,项,.,37/69,(2),已知光速为,c,，普朗克常数为,h,，则频率为,光子动量为,_,，用该频率光垂直照射平面镜，光被镜面全部垂直反射回去，则光子在反,射前后动量改变量大小为,_.,答案,解析,38/69,用一束可见光照射上述金属表面，请经过计算说明哪些能发生光电效应,.,已知该可见光波长范围为,4.0,10,7,7.6,10,7,m,，普朗克常数,h,6.63,10,34,Js.,(3),几个金属逸出功,W,0,见下表：,答案,解析,钠、钾、铷能发生光电效应,.,金属,钨,钙,钠,钾,铷,W,0,(,10,19,J),7.26,5.12,3.66,3.60,3.41,光子能量,E,取,4.0,10,7,m,，则,E,5.0,10,19,J,依据,E,W,0,判断，钠、钾、铷能发生光电效应,.,39/69,4.,在光电效应试验中，飞飞同学用同一光电管在不一样试验条件下得到了三条光电流与电压之间关系曲线,(,甲光、乙光、丙光,),，如图所表示,.,则可判断出,A.,甲光频率大于乙光频率,B.,乙光波长大于丙光波长,C.,乙光对应截止频率大于丙光截止频率,D.,甲光对应光电子最大初动能大于丙光对应光电子最大初动能,题组阶梯突破,答案,解析,40/69,因为是同一光电管，因而不论对哪种光，极限频率和金属逸出功都相同，对于甲、乙两种光，反向遏止电压相同，因而频率相同，,A,错误；,丙光对应反向遏止电压较大，因而丙光频率较高，波长较短，对应光电子最大初动能较大，故,C,、,D,均错，,B,正确,.,41/69,5.(,多项选择,),如图所表示是用光照射某种金属时逸出光电子最大初动能随入射光频率改变图线,(,直线与横轴交点坐标为,4.27,，与纵轴交点坐标为,0.5).,由图可知,A.,该金属截止频率为,4.27,10,14,Hz,B.,该金属截止频率为,5.5,10,14,Hz,C.,该图线斜率表示普朗克常量,D.,该金属逸出功为,0.5 eV,答案,解析,42/69,图线在横轴上截距为截止频率，,A,正确，,B,错误；,由光电效应方程,E,k,h,W,0,，可知图线斜率为普朗克常量，,C,正确；,金属逸出功为：,W,0,h,0,1.77 eV,，,D,错误,.,43/69,6.,如图甲所表示是研究光电效应规律光电管,.,用波长,0.50 m,绿光照射阴极,K,，试验测得流过,表电流,I,与,AK,之间电势差,U,AK,满足如图乙所表示规律，取,h,6.63,10,34,Js.,结合图象，求：,(,结果保留两位有效数字,),44/69,(1),每秒钟阴极发射光电子数和光电子飞出阴极,K,时最大动能,.,答案,解析,4.0,10,12,个,9.6,10,20,J,光电流抵达饱和时，阴极发射光电子全部抵达阳极,A,，阴极每秒钟发射光电子个数,光电子最大初动能为：,E,km,eU,c,1.6,10,19,C,0.6 V,9.6,10,20,J.,45/69,(2),该阴极材料极限波长,.,答案,解析,0.66 m,设该阴极材料极限波长为,c,，依据爱因斯坦光电效应方程：,E,km,代入数据得,c,0.66 m.,46/69,命题点,三,光波粒二象性和物质波,4,47/69,光现有波动性，又有粒子性，二者不是孤立，而是有机统一体，其表现规律为：,(1),从数量上看：个别光子作用效果往往表现为粒子性；大量光子作用效果往往表现为波动性,.,(2),从频率上看：频率越低波动性越显著，越轻易看到光干涉和衍射现象：频率越高粒子性越显著，贯通本事越强，越不轻易看到光干涉和衍射现象,.,(3),从传输与作用上看：光在传输过程中往往表现出波动性；在与物质发生作用时往往表现为粒子性,.,48/69,(4),波动性与粒子性统一：由光子能量,E,h,、光子动量表示式,p,也能够看出，光波动性和粒子性并不矛盾：表示粒子性能量和动量计算式中都含有表示波特征物理量,频率,和波长,.,(5),了解光波粒二象性时不可把光当成宏观概念中波，也不可把光当成宏观概念中粒子,.,49/69,(,多项选择,),实物粒子和光都含有波粒二象性,.,以下事实中突出表达波动性是,A.,射线在云室中穿过会留下清楚径迹,B.,人们利用慢中子衍射来研究晶体结构,C.,人们利用电子显微镜观察物质微观结构,D.,光电效应试验中，光电子最大初动能与入射光频率相关，与入射,光强度无关,【,例,4】,答案,解析,50/69,射线在云室中穿过会留下清楚径迹，能够说明,射线是一个粒子，故,A,错误；,人们利用慢中子衍射来研究晶体结构，中子衍射说明中子是一个波，故,B,正确；,人们利用电子显微镜观察物质微观结构，利用了电子束衍射现象，说明电子束是一个波，故,C,正确；,光电效应试验中，光电子最大初动能与入射光频率相关，与入射光强度无关，说明光是一个粒子，故,D,错误,.,51/69,题组阶梯突破,7.,以下各组现象能说明光含有波粒二象性是,A.,光色散和光干涉,B.,光干涉和光衍射,C.,泊松亮斑和光电效应,D.,光反射和光电效应,答案,52/69,8.1927,年戴维孙和汤姆孙分别完成了电子衍射试验，该试验是荣获诺贝尔奖重大近代物理试验之一,.,如图所表示是该试验装置简化图，以下说法不正确是,A.,亮条纹是电子抵达概率大地方,B.,该试验说明物质波理论是正确,C.,该试验再次说明光子含有波动性,D.,该试验说明实物粒子含有波动性,答案,53/69,光电效应说明光含有粒子性，,A,正确,.,衍射是波特点，说明中子含有波动性，,B,正确,.,黑体辐射试验规律说明光含有粒子性，,C,错误,.,动能相等质子和电子，二者质量不一样，德布罗意波长不相等，,D,错误,.,9.(,多项选择,)(,江苏物理,12C(1),波粒二象性是微观世界基本特征，以下说法正确有,A.,光电效应现象揭示了光粒子性,B.,热中子束射到晶体上产生衍射图样说明中子含有波动性,C.,黑体辐射试验规律可用光波动性解释,D.,动能相等质子和电子，它们德布罗意波长也相等,答案,解析,54/69,课时作业,5,55/69,1.,用一束紫外线照射某金属时不能产生光电效应，可能使金属产生光电效应办法是,A.,改用频率更小紫外线照射,B.,改用,X,射线照射,C.,改用强度更大原紫外线照射,D.,延长原紫外线照射时间,答案,1,2,3,4,5,6,7,9,8,56/69,2.(,多项选择,),已知某金属发生光电效应截止频率为,c,，则,A.,当用频率为,2,c,单色光照射该金属时，一定能产生光电子,B.,当用频率为,2,c,单色光照射该金属时，所产生光电子最大初动能,为,h,c,C.,当照射光频率,大于,c,时，若,增大，则逸出功增大,D.,当照射光频率,大于,c,时，若,增大一倍，则光电子最大初动能也,增大一倍,1,2,3,4,5,6,7,9,答案,解析,8,57/69,该金属截止频率为,c,，则可知逸出功,W,0,h,c,，逸出功由金属本身性质决定，与照射光频率无关，所以,C,错误；,由光电效应试验规律可知,A,正确；,由光电效应方程,E,k,h,W,0,，将,W,0,h,c,代入可知,B,正确，,D,错误,.,1,2,3,4,5,6,7,9,8,58/69,3.,用光照射某种金属，有光电子从金属表面逸出，假如光频率不变，而减弱光强度，则,A.,逸出光电子数降低，光电子最大初动能不变,B.,逸出光电子数降低，光电子最大初动能减小,C.,逸出光电子数不变，光电子最大初动能减小,D.,光强度减弱到某一数值，就没有光电子逸出了,1,2,3,4,5,6,7,9,答案,解析,光频率不变，表示光子能量不变，仍会有光电子从该金属表面逸出，逸出光电子最大初动能也不变；而减弱光强度，逸出光电子数就会降低，选项,A,正确,.,8,59/69,入射光波长太长，入射光频率低于截止频率时，不能发生光电效应，故选项,B,正确；,电路中电源反接，对光电管加了反向电压，若该电压超出了遏止电压，也没有光电流产生，故选项,D,正确,.,4.(,多项选择,),如图所表示，电路中全部元件完好，但光照射到光电管上，灵敏电流计中没有电流经过，其原因可能是,A.,入射光太弱,B.,入射光波长太长,C.,光照时间短,D.,电源正、负极接反,1,2,3,4,5,6,7,9,答案,解析,8,60/69,A.,照射该光电管时,a,光使其逸出光电子最大初动能大,B.,从同种玻璃射入空气发生全反射时，,a,光临界角大,C.,经过同一装置发生双缝干涉，,a,光相邻条纹间距大,D.,经过同一玻璃三棱镜时，,a,光偏折程度大,5.(,多项选择,),用同一光电管研究,a,、,b,两种单色光产生光电效应，得到光电流,I,与光电管两极间所加电压,U,关系如图所表示,.,则这两种光,答案,解析,1,2,3,4,5,6,7,9,8,61/69,由图可知,b,光照射时对应遏止电压,U,c2,大于,a,光照射时遏止电压,U,c1,，因,eU,c,m,v,2,，所以,b,光照射时光电子最大初动能大，且可得,b,a,，,b,a,，,A,、,D,错误，,C,正确；,b,光折射率大于,a,光折射率，所以,a,光临界角大,，,B,正确,.,1,2,3,4,5,6,7,9,8,62/69,6.(,多项选择,),如图所表示，是某金属在光照射下产生光电子最大初动能,E,k,与入射光频率,关系图象,.,由图象可知,1,2,3,4,5,6,7,9,A.,该金属逸出功等于,E,B.,该金属逸出功等于,h,c,C.,入射光频率为,2,c,时，产生光电子最大初动能为,E,D.,入射光频率为,时，产生光电子最大初动能为,答案,解析,8,63/69,由爱因斯坦光电效应方程可得：,E,k,h,W,0,，对应图线可得，该金属逸出功,W,0,E,h,c,，,A,、,B,均正确；,若入射光频率为,2,c,，则产生光电子最大初动能,E,k,2,h,c,W,0,h,c,E,，故,C,正确；,入射光频率为,时，该金属不发生光电效应，,D,错误,.,1,2,3,4,5,6,7,9,8,64/69,7.,如图所表示是研究光电管产生电流电路图，,A,、,K,是光电管两个电极，已知该光电管阴极极限频率为,c,.,现将频率为,(,大于,c,),光照射在阴极上，则：,1,2,3,4,5,6,7,9,答案,解析,(1)_,是阴极，阴极材料逸出功等于,_.,K,h,c,被光照射金属将有光电子逸出，故,K,是阴极，逸出功与极限频率关系为,W,0,h,c,.,8,65/69,(2),加在,A,、,K,间正向电压为,U,时，抵达阳极光电子最大动能为,_,，将,A,、,K,间正向电压从零开始逐步增加，电流表示数改变情况是,_.,1,2,3,4,5,6,7,9,答案,解析,h,h,c,eU,逐步增大，直至保持不变,依据光电效应方程可知，逸出光电子最大初动能为,h,h,c,，经过电场加速取得能量为,eU,，所以抵达阳极光电子最大动能为,h,h,c,eU,，伴随电压增加，单位时间内抵达阳极光电子数量将逐步增多，但当从阴极逸出全部光电子都抵达阳极时，再增大电压，也不可能使单位时间内抵达阳极光电子数量增多,.,所以，电流表示数先是逐步增大，直到保持不变,.,8,66/69,(3),为了阻止光电子抵达阳极，在,A,、,K,间应加上最小反向电压,U,反,_.,1,2,3,4,5,6,7,9,从阴极逸出光电子在抵达阳极过程中将被减速，假如,h,h,c,eU,反,，就将没有光电子能够抵达阳极，所以,U,反,8,答案,解析,67/69,A.,光只有粒子性没有波动性,B.,光只有波动性没有粒子性,C.,少许光子运动显示波动性，大量光子运动显示粒子性,D.,少许光子运动显示粒子性，大量光子运动显示波动性,8.,用很弱光做双缝干涉试验，把入射光减弱到能够认为光源和感光胶片之间不可能同时有两个光子存在，如图所表示是不一样数量光子照射到感光胶片上得到照片,.,这些照片说明,1,2,3,4,5,6,7,8,9,答案,解析,光含有波粒二象性，这些照片说明少许光子运动显示粒子性，大量光子运动显示波动性，故,D,正确,.,68/69,9.,一个德布罗意波波长为,1,中子和另一个德布罗意波波长为,2,氘核同向正碰后结合成一个氚核，该氚核德布罗意波波长为,1,2,3,4,5,6,7,9,答案,解析,8,69/69,