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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,*,*,*,动量近代物理初步,(,选修,3,5),第 十 三 章,第,39,讲波粒二象性,1/37,考纲要求,考情分析,命题趋势,1.,光电效应,(,),2,爱因斯坦光电效应方程,(,),全国卷，35(1)江苏卷，12C(1),全国卷，35(1)江苏卷，12C(1),上海卷，2,高考对本部分知识考查主要以选择题形式出现高考试题往往综合考查光电效应、波粒二象性学习中要注意对光电效应规律了解和光电效应方程了解、应用.,2/37,栏目导航,板 块 一,板 块 二,板 块 三,板 块 四,3/37,1,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,考点光电效应波粒二象性,电子,光电子,大于,4/37,(3),光电效应规律,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,光电子最大初动能与入射光,_,无关，只随入射光频率增大而,_,光电效应发生几乎是瞬时，普通不超出,10,9,s.,当入射光频率大于极限频率时，饱和光电流大小与入射光强度成,_,大于,强度,增大,正比,5/37,2,光子说及光电效应方程,(1),光子说：在空间传输光不是连续，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,(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,最小值,电子,h,W,0,6/37,3,光波粒二象性,(1),光电效应说明光含有粒子性，同时光还含有波动性，即光含有,_,(2),大量光子运动规律主要表现为光,_,性，单个光子运动主要表现为光,_,性,(3),光波长越长，波动性越,_,，光干涉、衍射、偏振现象证实光含有波动性,(4),光频率越高，粒子性越,_,，穿透本事,_,光电效应、康普顿效应说明光含有粒子性,波粒二象性,波动,粒子,强,强,越大,7/37,1,判断正误,(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,(,),(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,(,),8/37,1,光子与光电子,光子是指光在空间传输时每一份能量，光子不带电；光电子是指金属表面受到光照射时发射出来电子，光子是光电效应因，光电子是果,一光电效应试验规律,9/37,2,光电子最大初动能与光电子动能,当光照射金属时，光子能量全部被电子吸收，电子吸收光子能量后可能向各个方向运动有向金属内部运动，有向金属表面运动，但因路径不一样，运动途中消耗能量也不一样唯独在金属表面电子，只要克服金属原子核引力做功，就能从金属中逸出而含有最大初动能依据爱因斯坦光电效应方程能够算出光电子最大初动能为,E,k,h,W,0,(,W,0,为金属逸出功,),而其它经过不一样路径射出光电子，其动能一定小于最大初动能,10/37,3,光电流与饱和光电流,在一定频率与强度光照射下产生光电效应，光电流与电压之间关系为：开始时，光电流随电压,U,增大而增大，当,U,比较大时，光电流到达饱和值,I,m,.,这时即使再增大,U,，在单位时间内也不可能有更多光电子定向移动，光电流也就不会再增大，即饱和光电流是在一定频率与强度光照射下最大光电流在一定光照条件下，饱和光电流与所加电压大小无关,4,入射光强度和光子能量,入射光强度是单位时间内照射到金属表面单位面积上总能量，光子能量即每个光子能量，光子总能量等于光子能量与入射光子数乘积,11/37,5,光强度与饱和光电流,饱和光电流与入射光强度成正比规律是对频率相同光照射金属产生光电效应而言，对于不一样频率光，因为每个光子能量不一样，饱和光电流与入射光强度之间没有简单正比关系,12/37,处理光电效应规律问题技巧,放不放,(,光电子,),，看截频,(,截止频率，即最低频率,),；放多少,(,光电子,),，看光强；,(,光电子,),最大初动能,(,大小,),，看,(,入射光,),频率；要放瞬时放,13/37,例,1,(,多项选择,)(,湖北宜昌质检,),用如图所表示光电管研究光电效应试验中，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,E,用,a,光照射时，增大光电管两端电压时，流过,G,电流可能不变,ABE,14/37,解析：,产生光电效应条件是入射光频率大于极限频率,v,C,，故,A,项正确，,C,项错误；在能发生光电效应前提条件下，只增加,a,光强度可使阴极,k,单位时间发射出更多光电子，,B,项正确；光电管中光电子,(,带负电荷,),从,k,到,A,，故,G,中电流从,c,到,d,，,D,项错误；当用,a,光照射时，若已达饱和电流，即使再增大光电管两端电压，,G,中电流也不变，,E,项正确,15/37,二光电效应图象分析,16/37,17/37,18/37,例,2,(,湖北武汉模拟,),从,1907,年起，美国物理学家密立根开始以精湛技术测量光电效应中几个主要物理量他经过如图所表示试验装置测量某金属遏止电压,U,c,与入射光频率,，作出,U,c,图象，由此算出普朗克常量,h,，并与普朗克依据黑体辐射测出,h,相比较，以检验爱因斯坦方程正确性图中频率,1,、,2,，遏止电压,U,c1,、,U,c2,及电子电荷量,e,均为已知，求：,(1),普朗克常量,h,；,(2),该金属截止频率,0,.,19/37,思维导引,(1),最大初动能,E,k,与入射光频率,关系？,(2),最大初动能与遏止电压,U,c,关系？,(3),U,c,图线与横轴交点物理意义？,20/37,思维导引,(1),E,k,h,W,0,，,E,k,随,增大而增大成一次函数关系，并非成正百分比关系,(2),E,k,eU,c,.(3),交点表示极限频率,21/37,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,三光波粒二象性物质波,22/37,23/37,波粒二象性深入了解,(1),即使平时看到宏观物体运动时，看不出其波动性，但也有一个波长与之对应比如飞行子弹波长约为,10,34,m.,(2),波粒二象性是微观粒子特殊规律，一切微观粒子都存在波动性；宏观物体也存在波动性，只是波长太小，难以观察,(3),德布罗意波也是概率波，衍射图样中亮圆是电子落点概率大地方，但概率大小受波动规律支配,24/37,例,3,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,(),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,解析：,由这些照片能够看出，少许光子运动显示粒子性，大量光子运动展现出波动性，故,D,正确,D,25/37,1,(,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,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,BD,26/37,2,(,江苏苏州模拟,),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,C,27/37,3,(,上海卷,),某光源发出光由不一样波长光组成，不一样波长光强度如图所表示表中给出了一些材料极限波长，用该光源发出光照射表中材料,(),材料,钠,铜,铂,极限波长,(nm),541,268,196,A,仅钠能产生光电子,B,仅钠、铜能产生光电子,C,仅铜、铂能产生光电子,D,都能产生光电子,D,解析：,发生光电效应条件是入射光频率不低于金属极限频率，也就是入射光波长不高于金属极限波长由题可知，入射光波长大约介于,25 nm,420 nm,，包含有小于这三种金属极限波长成份，能够使三种金属都发生光电效应，都能产生光电子，故,D,项正确,28/37,4,(,多项选择,)(,湖北黄冈模拟,),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，普朗克常量,h,6.63,10,34,Js,，由图可知,(,),A,该金属极限频率为,4.27,10,14,Hz,B,该金属极限频率为,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,AC,29/37,例,1,(,河南郑州质检,5,分,),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光电子最大初动能,30/37,答题送检,来自阅卷名师汇报,错误,致错原因,扣分,C,不明白光电流与电压之间关系，不知道截止电压含义，错选C项,5,A,不能依据题干所给图象，求出三种色光频率关系，错选A项,31/37,解析,因光电管不变，所以逸出功不变由图象知甲光、乙光对应遏止电压相等，且小于丙光对应遏止电压，所以甲光和乙光对应光电子最大初动能相等且小于丙光光电子最大初动能，故,D,错误；依据爱因斯坦光电效应方程,E,k,h,W,0,知甲光和乙光频率相等，且小于丙光频率，故,A,错误，,B,正确；截止频率是由金属决定，与入射光无关，故,C,错误,答案,B,32/37,1,(,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,(,),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,BC,33/37,2,(,北京卷,),以往我们认识光电效应是单光子光电效应，即一个电子在极短时间内只能吸收到一个光子而从金属表面逸出强激光出现丰富了人们对于光电效应认识，用强激光照射金属，因为其光子密度极大，一个电子在极短时间内吸收多个光子成为可能，从而形成多光子光电效应，这已被试验证实光电效应试验装置示意如图用频率为,普通光源照射阴极,K,，没有发生光电效应换一样频率为,强激光照射阴极,K,，则发生了光电效应；此时，若加上反向电压,U,，即将阴极,K,接电源正极，阳极,A,接电源负极，在,K,、,A,之间就形成了使光电子减速电场逐步增大,U,，光电流会逐步减小；当光电流恰好减小到零时，所加反向电压,U,可能是以下,(,其中,W,为逸出功，,h,为普朗克常量，,e,为电子电荷量,)(,),B,34/37,35/37,36/37,课时达标,37/37,
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