波粒二象性.doc

★江安中学高二物理组★ ★教学活动单★
第十七章 波粒二象性
活动一：普朗克能量量子假说 黑体和黑体辐射
1．下列说法正确的是（ ）
A．一般物体辐射电磁波的情况与温度无关，只与材料的种类及表面情况有关
B．黑体能完全吸收入射的各种波长的电磁波，不反射
C．带电微粒辐射和吸收的能量，只能是某一最小能量值的整数倍
D．普朗克最先提出了能量子的概念
2．下列描绘两种温度下黑体辐射强度与波长关系的图中，符合黑体辐射实验规律的是 (　)

【归纳小结】

1．我们周围的一切物体都在辐射____________，这种辐射与物体的____________有关，所以叫______________。除了这种辐射以外，物体表面还会____________和____________外界射来的电磁波。
2．黑体：如果某种物体能够完全吸收入射的各种波长的电磁波而 ，这种物体就是绝对黑体，简称黑体
3．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，随着温度的升高：
一方面， ；
另一方面， .
4．1900年底， 做出了这样的大胆假设：振动着的带电微粒的能量只能是某一最小能量值ε的整数倍。当带电微粒辐射或吸收能量时，也是以这个最小值能量为单位一份一份地辐射或吸收。这个不可再分的能量值ε叫做 。ε=hν，ν是 ，h是普朗克常量，其值为h=6.626×10-23J·s，普朗克的假设认为微观粒子的能量是 的

活动二：光电效应
3．在演示光电效应的实验中，原来不带电的一块锌板与灵敏验电器相连，用弧光灯照射锌板时，验电器指针张开一个角度，如图所示，这时 ( )
A．锌板带正电，指针带负电
B．锌板带正电，指针带正电
C．锌板带负电，指针带正电
D．锌板带负电，指针带负电

4．对于任何一种金属，必须满足下列哪种条件，才能发生光电效应 ( )
A．入射光的强度大于某一极限强度 B．入射光的波长大于某一极限波长
C．入射光照射时间大于某一极限时间 D．入射光的频率大于某一极限频率

5．一束绿光照射某金属发生了光电效应，对此，以下说法中正确的是[　　]
　　A．若增加绿光的照射强度，则单位时间内逸出的光电子数目不变
　　B．若增加绿光的照射强度，则逸出的光电子最大初动能增加
　　C．若改用紫光照射，则逸出光电子的最大初动能增加
D．若改用紫光照射，则单位时间内逸出的光电子数目一定增加

6．研究光电效应电路如图所示，用频率相同、强度不同的光分别照射密封真空管的钠极板（阴极K），钠极板发射出的光电子被阳极A吸收，在电路中形成光电流。下列光电流I与AK之间的电压UAK的关系图象中，正确的是 ( )

【归纳小结】
1．光电效应现象
光电效应：在光的照射下金属中的电子从金属表面逸出的现象，叫做光电效应，发射出来的电子叫做 ．这种现象说明光具有____________性。
2．光电效应规律
(1)饱和电流：在光照条件不变的情况下，随着所加电压的增大，光电流趋于一个饱和值，这个电流的饱和值就叫做饱和电流
(2)每种金属都有一个极限频率（截止频率）．
(3)光子的最大初动能与入射光的强度无关，只随入射光的频率增大而增大．
(4) 一个电子只吸收一个光子，电子只要吸收一个光子就可以从金属表面逸出，所以不需时间的累积。从光开始照射到光电子逸出所需时间不超过10-9s
(5) 光强大，光子数多，释放的光电子也多，因而饱和电流也大；所以，光电流的强度与入射光的强度成正比
3．爱因斯坦光电效应方程
(1)光子说：空间传播的光的能量是不连续的，是一份一份的，每一份叫做一个光子．光子的能量为ε＝hν，其中h是普朗克常量，其值为6.63×10－34 J·s.
(2)光电效应方程：
其中hν为入射光的能量，Ek为光电子的最大初动能，W0是金属的逸出功．
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Uc.
(2)截止频率：能使某种金属发生光电效应的最小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．
(3)逸出功：电子从金属中逸出所需做功的最小值，叫做该金属的逸出功．

活动三：光的波粒二象性 物质波
7．下列说法中正确的是
A．电子束的衍射实验证明了宏观物体的波动性
B．宏观物体的波动性我们不易观察到的原因是因为其波长太小
C．电子有波动性，质量较大的中子和质子没有波动性
D．德布罗意因为电子束的衍射实验获得1929年的诺贝尔物理学奖

8.有关光的本性的说法正确的是 (　　)
A．关于光的本性，牛顿提出了“微粒说”，惠更斯提出了“波动说”，爱因斯坦提出了“光子说”，它们都圆满地说明了光的本性
B．光具有波粒二象性是指：既可以把光看成宏观概念上的波，也可以看成宏观概念上的粒子
C．光的干涉、衍射现象说明光具有波动性，光电效应说明光具有粒子性
D．大量光子往往表现波动性，少量光子往往表现粒子性

【归纳小结】
1．光的波粒二象性
(1)光的干涉、衍射、偏振现象证明光具有波动性．
(2)光电效应说明光具有粒子性．
(3)光既具有波动性，又具有粒子性，称为光的波粒二象性．

光既有波动性，又有粒子性，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）频率较低波动性越显著，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，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，往往表现粒子性
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，其其中为波长，p为运动物体的动量，h为普朗克常量.

【巩固练习】
1．某种频率的光射到金属表面上时，金属表面有电子逸出，若光的频率不变而强度减弱，那么下述结论中正确的是 ( )
A．光的强度减弱到某一数值时，就没有电子逸出 B．逸出的电子数减少
C．逸出的电子数和最大初动能都减小 D．逸出的电子最大初动能不变

2．利用光子说对光电效应的解释，下列说法正确的是( )
A．金属表面的一个电子只能吸收一个光子
B．电子吸收光子后一定能从金属表面逸出，成为光电子
C．金属表面的一个电子吸收若干个光子，积累了足够的能量才能从金属表面逸出
D．无论光子能量大小如何，电子吸收光子并积累了能量后，总能逸出成为光电子

3.在光电效应实验中，某同学用同一光电管在不同实验条件下得到了三条光电流与电压之间的关系曲线(甲光、乙光、丙光)，如图所示．则可判断出 (　　)
A．甲光的频率大于乙光的频率
B．乙光的波长大于丙光的波长
C．乙光对应的截止频率大于丙光的截止频率
D．甲光对应的光电子最大初动能大于丙光的光电子最大初动能

4．如图所示是用光照射某种金属时逸出的光电子的最大初动能随入射光频率的变化图线，普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s，由图可知(　　)
A．该金属的极限频率为4.27×1014 Hz
B．该金属的极限频率为5.5×1014 Hz
C．该图线的斜率表示普朗克常量
D．该金属的逸出功为0.5 eV

V
A
P
K

5．如图所示，当电键K断开时，用光子能量为2.5 eV的一束光照射阴极P，发现电流表读数不为零。合上电键K，调节滑线变阻器，发现当电压表读数小于0.60 V时，电流表读数仍不为零；当电压表读数大于或等于0.60 V时，电流表读数为零。由此可知阴极材料的逸出功为
A．1.9 eV B．0.6 eV
C．2.5 eV D．3.1 eV

6．如图是某金属在光的照射下,光电子最大初动能E k与入射光频率v的关系图象,由图象可知
A．该金属的逸出功等于E
B．该金属的逸出功等于hv 0
C．入射光的频率为2v0时,产生的光电子的最大初动能为２E
D．入射光的频率为v 0/2时,产生的光电子的最大初动能为E/2

7．一光电管的阴极用极限波长λ0＝5×10-7m的钠制成。用波长λ＝3×10-7m的紫外线照射阴极，光电管阳极A和阴极K之间的电势差U ＝21V，光电流的饱和值I ＝0.56µA。
（1）求每秒内由K极发射的电子数；
（2）求电子到达A极时的最大动能；
（3）如果电势差U不变，而照射光的强度增到原值的3倍，此时电子到达A极时的最大动能是多少？(普朗克恒量h＝6.63×10-34J·s，电子的电量e＝1.6×10-19C)。

8．如图所示是做光电效应实验的装置简图。在抽成真空的玻璃管内，K为阴极（用金属铯制成，发生光电效应的逸出功为1.9eV），A为阳极。在a、b间不接任何电源，用频率为（高于铯的极限频率）的单色光照射阴极K，会发现电流表指针有偏转。这时，若在a、b间接入直流电源，a接正极，b接负极，并使a、b间电压从零开始逐渐增大，发现当电压表的示数增大到2.1V时，电流表的示数刚好减小到零。求：
V

μA

K
A
a
b
单色光
⑴a、b间未接直流电源时，通过电流表的电流方向。
⑵从阴极K发出的光电子的最大初动能EK是多少焦？
⑶入射单色光的频率是多少？
选修3-5◎第6页共6页◎2015-3-31