资源描述
,基础诊断,考点突破,随堂演练,基础课时,3,光电效应波粒二象性,知识梳理,知识点一、黑体和黑体辐射普朗克能量子假说,1,.,黑体与黑体辐射,(1),黑体：是指能够完全吸收入射的各种波长的电磁波而不发生反射的物体。,(2),黑体辐射的实验规律,一般材料的物体，辐射的电磁波除与温度有关外，还与材料的种类及表面状况有关。,黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关。,a,.,随着温度的升高，各种波长的辐射强度都,_,。,b,.,随着温度的升高，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动。,增加,2.,能量子,(1),定义：普朗克认为，带电微粒辐射或者吸收能量时，只能辐射或吸收某个,_,值的整数倍。即能量的辐射或者吸收只能是一份一份的。这个不可再分的最小能量值,叫做能量子。,(2),能量子的大小：,h,，其中,是电磁波的频率，,h,称为普朗克常量。,h,6.63,10,34,Js,。,最小能量,知识点,二,、光电效应,1,.,定义,照射到金属表面的光，能使金属中的,_,从表面逸出的现象。,2,.,光电子,_,中发射出来的电子。,3.,研究光电效应的电路图,(,如图,1),：,光电效应,电子,图,1,其中,A,是,_,。,K,是,_,。,4,.,光电效应规律,(1),每种金属都有一个极限频率，入射光的频率必须,_,这个极限频率才能产生光电效应。低于这个频率的光不能产生光电效应。,(2),光电子的最大初动能与入射光的,_,无关，只随入射光频率的增大而,_,。,(3),光电效应的发生,_,的，一般不超过,10,9,s,。,(4),当入射光的频率大于极限频率时，饱和光电流的强度与入射光的强度成,_,阳极,阴极,大于,强度,增大,几乎瞬时,正比,知识点,三,、爱因斯坦光电效应方程,1,.,光子说,在空间传播的光是不连续的，而是一份一份的，每一份叫做一个光的能量子，简称光子，光子的能量,_,。其中,h,6.63,10,34,Js,。,(,称为普朗克常量,),2,.,逸出功,W,0,使电子脱离某种金属所做功的,_,。,3,.,最大初动能,发生光电效应时，金属表面上的,_,吸收光子后克服原子核的引力逸出时所具有的动能的最大值。,h,最小值,电子,4.,遏止电压与截止频率,(1),遏止电压：使光电流减小到零的反向电压,U,c,。,(2),截止频率：能使某种金属发生光电效应的,_,频率叫做该种金属的截止频率,(,又叫极限频率,),。不同的金属对应着不同的极限频率。,5,.,爱因斯坦光电效应方程,(1),表达式：,E,k,h,_,。,(2),物理意义：金属表面的电子吸收一个光子获得的能量是,h,，,这些能量的一部分用来克服金属的,_,，剩下的表现,为逸出后光电子的最大初动能,E,k,_,。,最小,逸出功,W,0,W,0,知识点,四,、光的波粒二象性与物质波,1,.,光的波粒二象性,(1),光的干涉、衍射、偏振现象证明光具有,_,性。,(2),光电效应说明光具有,_,性。,(3),光既具有波动性，又具有粒子性，称为光的,_,。,2,.,物质波,(1),概率波,光的干涉现象是大量光子的运动遵守波动规律的表现，亮条纹是光子到达概率,_,的地方，暗条纹是光子到达概率,_,的地方，因此光波又叫概率波。,(2),物质波,任何一个运动着的物体，小到微观粒子大到宏观物体都有一种,波与它对应，其波长,_,，,p,为运动物体的动量，,h,为普朗克,常量。,波动,粒子,波粒二象性,大,小,思考,下列说法是否正确，正确的画,“,”,，错误的画,“”,。,(1),只要光照射的时间足够长，任何金属都能产生光电效应。,(,),(2),光电子就是光子。,(,),(3),极限频率越大的金属材料逸出功越大。,(,),(4),从金属表面出来的光电子的最大初动能越大，这种金属的逸出功越小。,(,),(5),入射光的频率越大，逸出功越大。,(,),答案,(1),(2),(3),(4),(5),诊断自测,1.,如图,2,所示，用导线把验电器与锌板相连接，当用紫外线照射锌板时，发生的现象是,_,。,图,2,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,解析,用紫外线照射锌板是能够发生光电效应的，锌板上的电子吸收紫外线的能量从锌板表面逸出，称之为光电子，故,A,错误，,B,正确；锌板与验电器相连，带有相同电性的电荷，锌板失去电子应该带正电，且失去电子越多，带正电的电荷量越多，验电器指针张角越大，故,C,正确，,D,错误。,答案,BC,2.,在光电效应实验中，用单色光照射某种金属表面，有光电子逸出，则光电子的最大初动能取决于入射光的,_,。,A.,频率,B.,强度,C.,照射时间,D.,光子数目,答案,A,3.,关于光电效应的产生以及现象，下列描述正确的是,_,。,A.,逸出的光电子的最大初动能随入射光频率的增大而增大,B.,对某金属来说，入射光波长必须大于一极限值，才能产生光电效应,C.,产生光电效应时从金属表面逸出的所有光电子的动能都相同,D.,一束光照射到某种金属上不能发生光电效应，一定是入射光的光子能量太小,解析,根据爱因斯坦光电效应方程,E,km,h,W,0,可知，逸出的光电子的最大初动能随入射光频率的增大而增大，,A,正确；由光电效应方程可知入射光波长必须小于一极限值，才能产生光电效应，,B,错误；光电子的动能与入射光的频率和金属的种类以及逸出的方式有关，因此光电子的动能不一定都相同，,C,错误；能否发生光电效应与入射光的强度无关，与入射光的光子频率、光子能量有关，,D,正确。,答案,AD,4.,有关光的本性，下列说法正确的是,_,。,A.,光既具有波动性，又具有粒子性，两种性质是不相容的,B.,光的波动性类似于机械波，光的粒子性类似于质点,C.,大量光子才具有波动性，个别光子只具有粒子性,D.,由于光既具有波动性，又具有粒子性，无法只用其中一种性质去说明光的一切行为，只能认为光具有波粒二象性,解析,光既具有波动性，又具有粒子性，但它又不同于宏观观念中的机械波和粒子。波动性和粒子性是光在不同情况下的不同表现，是同一客体的两个不同侧面、不同属性，我们无法用其中的一种性质去说明光的一切行为，只能认为光具有波粒二象性。,答案,D,5.,关于光电效应的规律，下列说法中正确的是,_,。,A.,只有入射光的波长大于该金属的极限波长，光电效应才能产生,B.,光电子的最大初动能跟入射光强度成正比,C.,发生光电效应的反应时间一般都大于,10,7,s,D.,发生光电效应时，单位时间内从金属内逸出的光电子数目与入射光强度成正比,答案,D,考点一光电效应现象和光电效应方程的应用,1.,对光电效应的四点提醒,(1),能否发生光电效应，不取决于光的强度而取决于光的频率。,(2),光电效应中的,“,光,”,不是特指可见光，也包括不可见光。,(3),逸出功的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。,2.,两条对应关系,(1),光强大,光子数目多,发射光电子多,光电流大；,(2),光子频率高,光子能量大,光电子的最大初动能大。,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的关系：,E,k,eU,c,。,(3),逸出功与极限频率的关系：,W,0,h,0,。,【例,1,】,(2014,广东理综，,18),在光电效应实验中，用频率为,的光照射光电管阴极，发生了光电效应，下列说法正确的是,_,。,A.,增大入射光的强度，光电流增大,B.,减小入射光的强度，光电效应现象消失,C.,改用频率小于,的光照射，一定不发生光电效应,D.,改用频率大于,的光照射，光电子的最大初动能变大,答案,AD,易错提醒,(1),误认为入射光的强度只由光的频率决定，入射光的强度增大时，光电流不变而漏选,A,项。,(2),误认为频率,是极限频率，只要入射光的频率减小就一定不发生光电效应而错选,C,项，实际上，入射光的频率变小后，只要入射光的频率大于金属的极限频率，仍能发生光电效应。,【拓展延伸】,在,【例,1,】,中，现改为频率为,的另一单色光照射该金属表面，下面说法正确的是,_,。,A.,如果,，能够发生光电效应,B.,如果,，不能够发生光电效应,C.,如果,，逸出功不变,D.,如果,，逸出光电子的最大初动能不受影响,答案,AC,【变式训练】,1.,在光电效应实验中，某金属的截止频率相应的波长为,0,，该金属的逸出功为,_,。若用波长为,(,0,),的单色光做该实验，则其遏止电压为,_,。已知电子的电荷量、真空中的光速和普朗克常量分别为,e,、,c,和,h,。,考点二光电效应的图象分析,图象名称,图线形状,由图线直接,(,间接,),得到的物理量,最大初动能,E,k,与入射光频率,的关系图线,极限频率：图线与,轴交点的横坐标,c,逸出功：图线与,E,k,轴交点的纵坐标的值,W,0,|,E,|,E,普朗克常量：图线的斜率,k,h,颜色相同、强度不同的光，光电流与电压的关系,遏止电压,U,c,：图线与横轴的交点,饱和光电流,I,m,：电流的最大值,最大初动能：,E,km,eU,c,颜色不同时，光电流与电压的关系,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,遏止电压,U,c,与入射光频率,的关系图线,截止频率,c,：图线与横轴的交点,遏止电压,U,c,：随入射光频率的增大而增大,普朗克常量,h,：等于图线的斜率与电子电量的乘积，即,h,ke,。,(,注：此时两极之间接反向电压,),【例,2,】,2015,新课标全国卷,，,35(1),在某次光电效应实验中，得到的遏止电压,U,c,与入射光的频率,的关系如图,3,所示。若该直线的斜率和截距分别为,k,和,b,，电子电荷量的绝对值为,e,，则普朗克常量可表示为,_,，所用材料的逸出功可表示为,_,。,图,3,答案,ek,eb,【变式训练】,2.,用不同频率的紫外线分别照射钨和锌的表面而产生光电效应，可得到光电子最大初动能,E,k,随入射光频率,变化的,E,k,图象。已知钨的逸出功是,3.28,eV,，锌的逸出功是,3.34,eV,，若将二者的图线画在同一个,E,k,坐标系中，如图所示，用实线表示钨，虚线表示锌，则正确反映这一过程的是,_,。,答案,A,考点三光的波粒二象性、物质波,光既具有波动性，又具有粒子性，两者不是孤立的，而是有机的统一体，其表现规律为：,(1),个别光子的作用效果往往表现为粒子性；大量光子的作用效果往往表现为波动性。,(2),频率越低波动性越显著，越容易看到光的干涉和衍射现象；频率越高粒子性越显著，越不容易看到光的干涉和衍射现象，而贯穿本领越强。,(3),光在传播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。,【例,3,】,如图,4,甲所示为实验小组利用,100,多个电子通过双缝后的干涉图样，可以看出每一个电子都是一个点；如图乙所示为该小组利用,70 000,多个电子通过双缝后的干涉图样，为明暗相间的条纹。则对本实验的理解正确的是,_,。,图,4,A.,图甲体现了电子的粒子性,B.,图乙体现了电子的粒子性,C.,单个电子运动轨道是确定的,D.,图乙中明条纹是电子到达概率大的地方,解析,题图甲中的每一个电子都是一个点，说明少数粒子体现粒子性，到达的位置不同，说明单个电子的运动轨道不确定，,A,正确，,C,错误；题图乙中明暗相间的条纹说明大量的粒子表现为波动性，,B,错误；明条纹是电子到达概率大的地方，,D,正确。,答案,AD,【变式训练】,3.,在单缝衍射实验中，中央亮纹的光强占整个从单缝射入的光强的,95%,以上，假设现在只让一个光子通过单缝，那么该光子,_,。,A.,一定落在中央亮纹处,B.,一定落在亮纹处,C.,可能落在暗纹处,D.,落在中央亮纹处的可能性最大,解析,大量光子的行为显示出波动性，当大量光子通过单缝时光子落在亮纹处的概率较大，尤其是中央亮纹处，依题将有,95%,以上的光子落在中央亮纹处，落在其他亮处相对少一些，落在暗纹处光子最少，要注意暗纹处不是没有光子落在上面，只是很少而已。只让一个光子通过单缝，这个光子落在哪一位置是不可确定的，可以落在亮纹处，也可以落在暗纹处，只是落在中央亮纹处的机会更大,(,有,95%,以上,),。,答案,CD,1.,下列说法中正确的是,_,。,A.,实物的运动有特定的轨道，所以实物不具有波粒二象性,B.,康普顿效应说明光子既有能量又有动量,C.,光是高速运动的微观粒子，单个光子不具有波粒二象性,D.,宏观物体的物质波波长非常小，极易观察到它的波动,解析,由德布罗意理论知，宏观物体的德布罗意波的波长太小，实际很难观察到波动性，但仍具有波粒二象性，,A,、,D,错误；康普顿效应说明光子除了具有能量之外还有动量，,B,正确；波粒二象性是光子的特性，单个光子也具有波粒二象性，,C,错误。,答案,B,2.,实物粒子和光都具有波粒二象性。下列事实中突出体现波动性的是,_,。,A.,电子束通过双缝实验装置后可以形成干涉图样,B.,射线在云室中穿过会留下清晰的径迹,C.,人们利用慢中子衍射来研究晶体的结构,D.,光电效应实验中，光电子的最大初动能与入射光的频率有关，与入射光的强度无关,解析,电子束通过双缝实验装置后可以形成干涉图样，可以说明电子是一种波，故,A,正确；,射线在云室中穿过会留下清晰的径迹，可以说明,射线是一种粒子，故,B,错误；人们利用慢中子衍射来研究晶体的结构，中子衍射说明中子是一种波，故,C,正确；光电效应实验中，光电子的最大初动能与入射光的频率有关，与入射光的强度无关，说明光是一种粒子，故,D,错误。,答案,AC,3.,关于光电效应，下列说法正确的是,_,。,A.,极限频率越大的金属材料逸出功越大,B.,只要光照射的时间足够长，任何金属都能产生光电效应,C.,从金属表面逸出的光电子的最大初动能越大，这种金属的逸出功越小,D.,入射光的光强一定时，频率越高，单位时间内逸出的光电子数就越多,解析,逸出功,W,0,h,0,，,W,0,0,，,A,正确；只有照射光的频率,大于金属极限频率,0,，才能产生光电效应现象，,B,错误；由光电效应方程,E,km,h,W,0,知，因,不确定时，无法确定,E,km,与,W,0,的关系，,C,错误；光强,E,nh,，,越大，,E,一定，则光子数,n,越小，单位时间内逸出的光电子数就越少，,D,错误。,答案,A,4.,(2016,湖北武汉名校联考,),在,X,射线管中，由阴极发射的电子,(,不计初速度,),被加速后打到阳极，会产生包括,X,光在内的各种能量的光子，其中光子能量的最大值等于电子的动能。已知阳极与阴极之间的电势差,U,、普朗克常量,h,、电子电荷量,e,和光速,c,，则可知该,X,射线管发出的,X,光的,_,。,图,5,答案,AD,5.,2014,江苏单科,12(C),已知钙和钾的截止频率分别为,7.73,10,14,Hz,和,5.44,10,14,Hz,，在某种单色光的照射下两种金属均发生光电效应，比较它们表面逸出的具有最大初动能的光电子，钙逸出的光电子具有较大的,_,。,A.,波长,B.,频率,C.,能量,D.,动量,答案,A,
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