第1课时-光电效应-波粒二象性课件

1、第十二章原子与原子核第十二章原子与原子核第1课时-光电效应-波粒二象性课件第1课时光电效应波粒二象性第1课时光电效应波粒二象性【备考建议】 1.知道光电效应现象相关的基本概念及光电效应发生的条件.2.掌握爱因斯坦光电效应方程,并能利用光电效应图像分析相关问题.3.知道光的波粒二象性及物质波的概念.【备考建议】 1.知道光电效应现象相关的基本概念及光电效应考点一光电效应规律1.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 .光电子2.实验规律(1)每种金属都有一个 .(2)光子的最大初动能与入射光的 无关,只随入射光的 增大而增大.(3)光照射到金属表面

2、时,光电子的发射几乎是 的.(4)饱和电流的强度与入射光的 成正比.截止频率强度频率瞬时强度考点一光电效应规律1.光电效应光电子2.实验规律截止频率强3.几个概念(1)光子的能量:= ,其中h=6.6310-34 Js称为(普朗克常量).(2)逸出功W0: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.(4)遏止电压:使光电流减小到零时的反向电压Uc.(5)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截止频率.h最小值电子最小3.几个概念h最小值电子最

3、小把一块锌板连接在验电器上,并使锌板带负电,验电器指针张开.用紫外线灯照射锌板,能观察到什么现象?为什么?答案:能观察到验电器指针张角减小,因为紫外线灯照射锌板,锌板上的电子从锌板上逸出,原来带负电的锌板负电荷减少,故指针张角减小. 把一块锌板连接在验电器上,并使锌板带负电,验电器指针张开.用4.光电效应中的三个关系(1)爱因斯坦光电效应方程Ek=h-W0.(2)光电子的最大初动能Ek可以利用光电管用实验的方法测得,即Ek=eUc,其中Uc是遏止电压.(3)光电效应方程中的W0为逸出功,它与金属的截止频率c的关系是W0=hc.5.光电效应规律的“四点”理解(1)放不放光电子,看入射光的最低频率

4、是否大于金属的截止频率.(2)放多少光电子,看光的强度.(3)光电子的最大初动能大小,看入射光的频率.(4)要放光电子,瞬时放.4.光电效应中的三个关系【典例1】 (2017西安市长安区一模)(多选)诺贝尔物理学奖得主威拉德博伊尔和乔治史密斯主要成就是发明了电荷耦合器件(CCD)图像传感器.他们的发明利用了爱因斯坦的光电效应原理.如图所示电路可研究光电效应规律.图中标有A和K的为光电管,其中A为阴极,K为阳极.理想电流计可检测通过光电管的电流.理想电压表用来指示光电管两端的电压.现接通电源,用光子能量为10.5 eV的光照射阴极K,电流计中有示数,若将滑动变阻器的滑片P缓慢向右滑动,电流计的读

5、数逐渐减小,当滑至某一位置时电流计的读数恰好为零,读出此时的电压表的示数为6.0 V;现保持滑片P位置不变,以下判断正确的是( )A.光电管阴极材料的逸出功为4.5 eVB.若增大入射光的强度,电流计的读数不为零C.若用光子能量为12 eV的光照射阴极K,光电子的最大初动能一定变大D.若用光子能量为9.5 eV的光照射阴极K,同时把滑片P向左移动少许,电流计的读数一定不为零AC【典例1】 (2017西安市长安区一模)(多选)诺贝尔物理解析:由电路图可知图中所加电压为反向电压,根据题意可知遏止电压为6 V,由Ek=h-W0=eUc得W0=4.5 eV,选项A正确;当电压达到遏止电压时,所有电子都

6、不能到达A极,无论光强如何变化,电流计示数仍为零,选项B错误;若光子能量增大,根据光电效应方程,光电子的最大初动能一定变大,选项C正确;若用光子能量为9.5 eV的光照射阴极K,则遏止电压为5 V,滑片P向左移动少许,电流计的读数仍可能为零,选项D错误解析:由电路图可知图中所加电压为反向电压,根据题意可知遏止电题后反思 (1)光电效应的研究思路两条线索两条对应关系a.通过频率分析:光子频率高光子能量大产生光电子的最大初动能大.b.通过光的强度分析:入射光强度大光子数目多产生的光电子多光电流大.题后反思 (1)光电效应的研究思路两条对应关系(2)区分光电效应中的五组概念:光子与光电子:光子指光在

7、空间传播时的每一份能量,光子不带电;光电子是金属表面受到光照射时发射出来的电子,其本质是电子.光子是光电效应的因,光电子是果.光电子的动能与光电子的最大初动能:光照射到金属表面时,电子吸收光子的全部能量,可能向各个方向运动,需克服原子核和其他原子的阻碍而损失一部分能量,剩余部分为光电子的初动能;只有金属表面的电子直接向外飞出时,只需克服原子核的引力做功的情况,才具有最大初动能.光电子的初动能小于等于光电子的最大初动能.光电流和饱和电流:金属板飞出的光电子到达阳极,回路中便产生光电流,随着所加正向电压的增大,光电流趋于一个饱和值,这个饱和值是饱和电流,在一定的光照条件下,饱和电流与所加电压大小无

8、关.入射光强度与光子能量:入射光强度指单位时间内照射到金属表面单位面积上的总能量.光的强度与饱和电流:饱和电流与入射光强度成正比的规律是对频率相同的光照射金属产生光电效应而言的,对于不同频率的光,由于每个光子的能量不同,饱和电流与入射光强度之间没有简单的正比关系.(2)区分光电效应中的五组概念:【即时训练1】下表给出了一些金属材料的逸出功.A 现用波长为400 nm的单色光照射上述材料,能产生光电效应的材料最多有(普朗克常量h=6.6310-34 Js,光速c=3.0108 m/s)( )A.2种B.3种C.4种D.5种【即时训练1】下表给出了一些金属材料的逸出功.A 现用波长第1课时-光电效

9、应-波粒二象性课件【即时训练2】 (2018山西长治联考)如图所示,当一束一定强度某一频率的黄光照射到光电管阴极K上时,此时滑片P处于A,B中点,电流表中有电流通过,则( )A.若将滑动触头P向B端移动时,电流表读数有可能不变B.若将滑动触头P向A端移动时,电流表读数一定增大C.若用红外线照射阴极K,电流表中一定没有电流通过D.若用一束强度相同的紫外线照射阴极K时,电流表读数不变A【即时训练2】 (2018山西长治联考)如图所示,当一束一解析:所加的是正向电压,使光电子到达阳极,则灵敏电流表中有电流通过,且可能处于饱和电流,当滑片向B端移动时,电流表读数有可能不变;当滑片向A端移动时,所加电压

10、减小,则光电流可能减小,也可能不变,故选项A正确,B错误.若用红外线照射阴极K,因红外线频率小于可见光,但是不一定不能发生光电效应,电流表不一定没有电流,故选项C错误;若用一束强度相同的紫外线照射阴极K时,紫外线的频率大于可见光的频率,则光子数目减小,电流表读数减小,故选项D错误.解析:所加的是正向电压,使光电子到达阳极,则灵敏电流表中有电考点二光电效应图像问题考点二光电效应图像问题第1课时-光电效应-波粒二象性课件【典例2】 小明用金属铷为阴极的光电管,观测光电效应现象,实验装置示意图如图(甲)所示.已知普朗克常量h=6.6310-34 Js.【典例2】 小明用金属铷为阴极的光电管,观测光电

11、效应现象,实(1)图(甲)中电极A为光电管的(填“阴极”或“阳极”);(2)实验中测得铷的遏止电压Uc与入射频率之间的关系如图(乙)所示,则铷的截止频率c= Hz,逸出功W0=J;(3)如果实验中入射光的频率=7.001014 Hz,则产生的光电子的最大初动能Ek= J.解析:(1)因电子向A极运动,故A为阳极;(2)Uc-图像中横轴的截距表示截止频率c为5.151014 Hz,逸出功W=h0=6.6310-345.151014 J3.4110-19 J;(3)由爱因斯坦的光电效应方程Ek=h-W,得Ek=6.6310-34(7.00-5.15)1014J1.23 10-19 J.答案:(1)

12、阳极(2)5.151014(5.125.18)1014均可3.4110-19(3.393.43)10-19均可(3)1.2310-19(1.211.25)10-19均可(1)图(甲)中电极A为光电管的(填“阴极”或“阳极方法规律 光电效应图像问题处理技巧(1)明确光电效应图像相对应的关系式爱因斯坦光电效应方程:Ek=h-W0.最大初动能与遏止电压的关系:Ek=eUc.(2)搞清并充分利用图像中斜率、截距的物理意义.方法规律 光电效应图像问题处理技巧(2)搞清并充分利用图像【即时训练3】 (2018安徽淮北月考)(多选)用甲、乙两种单色光照射同一金属做光电效应实验,发现光电流与电压的关系如图所示

13、.已知普朗克常量为h,被照射金属的逸出功为W0,遏止电压为Uc,电子的电荷量为e,则下列说法正确的是( )A.甲光的强度大于乙光的强度B.甲光的频率大于乙光的频率C.甲光照射时产生的光电子初动能均为eUcD.乙光的频率为AD【即时训练3】 (2018安徽淮北月考)(多选)用甲、乙两第1课时-光电效应-波粒二象性课件ABCABC第1课时-光电效应-波粒二象性课件考点三光的波粒二象性物质波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 性.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

14、,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,因此光波是种概率波.波动粒子波粒二象大小考点三光的波粒二象性物质波1.光的波粒二象性波动粒子波粒(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.3.对光的波粒二象性的理解: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)频率越低波动性越显著,越容易观察到光的干涉和衍射现象;频率越高粒子性越显著,越不容易观察到光的干涉和衍射现象,贯穿本领越强.(2)

15、物质波3.对光的波粒二象性的理解:光既有波动性,又有粒(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.(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【典例3】 (2018河南郑州四校联考)(多选)波粒二象性是微观世界的基本特征,以下说法正确的是( )A.光电效应现象揭示了光的粒子性B.热中子束射到晶体上产生的衍射图样说明中子具有波动性C.黑体辐射的实验规律可用光的波动性解释D.动能相等的质子和电子,它们的德布罗意波长也相等AB【典例3】 (2018河南郑州四校联考)(多选)波粒二象性解析:光电效应现象揭示了光的粒子性,故A正确;热中子束射到晶体上产生的衍

16、射图样说明中子具有波动性,故B正确;黑体辐射的实验规律不能使用光的波动性解释,而普朗克借助于能量子假说,完美地解释了黑体辐射规律,破除了“能量连续变化”的传统观念,故C错误;根据德布罗意波长公式,若一个电子的德布罗意波长和一个质子的波长相等,则动量p也相等,动能则不相等,故D错误.解析:光电效应现象揭示了光的粒子性,故A正确;热中子束射到晶易错警示 波粒二象性的“三个易错点”(1)光子表现为波动性,并不否认光子具有粒子性.(2)宏观运动物体也具有波动性.(3)微观粒子的波动性与机械波不同,微观粒子的波是概率波.易错警示 波粒二象性的“三个易错点”【即时训练5】 (2018济南五校联考)下列有关

17、光的波粒二象性的说法中,正确的是( )A.有的光是波,有的光是粒子B.光子与电子是同样的一种粒子C.光的波长越长,其波动性越显著;波长越短,其粒子性越显著D.大量光子的行为往往显示出粒子性C【即时训练5】 (2018济南五校联考)下列有关光的波粒二解析:光具有波粒二象性,故A错误;电子是组成原子的基本粒子,有确定的静止质量,是一种物质实体,速度可以低于光速;光子代表着一份能量,没有静止质量,速度永远是光速,故B错误;光的波长越长,其波动性越明显,波长越短,其粒子性越显著,故C正确;大量光子运动的规律表现出光的波动性,故D错误.解析:光具有波粒二象性,故A错误;电子是组成原子的基本粒子,【即时训

18、练6】 (多选)下列说法正确的是( )A.康普顿效应说明了光子具有能量和动量,揭示了光的粒子性B.黑体能够完全吸收入射的电磁波而不发生反射,是理想化模型C.德布罗意认为实物粒子与光一样具有能量=h和动量p= ,它们都具有波粒二象性D.紫外线照射到锌板表面时能够产生光电效应,则当增大紫外线的照射强度时,从锌板表面逸出的光电子的最大初动能也随之增大ABC【即时训练6】 (多选)下列说法正确的是( )AB第1课时-光电效应-波粒二象性课件知能拓展回顾高考模拟增分【课时小结】知能拓展回顾高考模拟增分【课时小结】【高考模拟】1.(光电效应规律的理解)(2016全国卷,35)(多选)现用某一光电管进行光电

19、效应实验,当用某一频率的光入射时,有光电流产生.下列说法正确的是( )A.保持入射光的频率不变,入射光的光强变大,饱和光电流变大B.入射光的频率变高,饱和光电流变大C.入射光的频率变高,光电子的最大初动能变大D.保持入射光的光强不变,不断减小入射光的频率,始终有光电流产生E.遏止电压的大小与入射光的频率有关,与入射光的光强无关ACE【高考模拟】1.(光电效应规律的理解)(2016全国卷,解析:由于用某一频率的光入射时有光电流产生,保持入射光频率不变,当入射光的光强变大,则入射光子增加,产生的光电子增加,则饱和光电流变大,饱和光电流与光强有关,与入射光频率无关;根据光电效应方程Ek=h-W0可知

20、,入射光频率变大则最大初动能变大,若入射光频率减小,小于截止频率时不能产生光电效应;遏止电压Uc与最大初动能Ek关系为Ek=eUc,而Ek与有关,与光强无关,则Uc也与有关而与光强无关.选项A,C,E正确.解析:由于用某一频率的光入射时有光电流产生,保持入射光频率不2.(光电效应方程的应用)(2017全国卷,19)(多选)在光电效应实验中,分别用频率为a,b的单色光a,b照射到同种金属上,测得相应的遏止电压分别为Ua和Ub、光电子的最大初动能分别为Eka和Ekb.h为普朗克常量.下列说法正确的是( )A.若ab,则一定有Uab,则一定有EkaEkbC.若UaUb,则一定有Ekab,则一定有ha-Ekahb-EkbBC2.(光电效应方程的应用)(2017全国卷,19)(多选解析:由爱因斯坦光电效应方程知,Eka=ha-W0,Ekb=hb-W0,当ab时,EkaE