高考物理新一轮复习（热点视角+对点自测+讲练互动）第十三章第二节 光电效应、波粒二象性课件 新人教版.ppt

第二节光电效应 波粒二象性 一 光电效应1 定义 在光的照射下从物体发射出 的现象 发射出的电子称为光电子 2 产生条件 入射光的频率 极限频率 3 光电效应规律 1 存在着饱和电流对于一定颜色的光 入射光越强 单位时间内发射的光电子数越多 电子 大于 2 存在着遏止电压和截止频率光电子的能量只与入射光的频率有关 而与入射光的强弱无关 当入射光的频率低于截止频率时不发生光电效应 3 光电效应具有瞬时性当频率超过截止频率时 无论入射光怎样微弱 几乎在照到金属时立即产生光电流 时间不超过10 9s 二 光电效应方程1 基本物理量 1 光子的能量 h 其中h 6 626 10 34j s 称为普朗克常量 2 逸出功 使电子脱离某种金属所做功的 最小值 3 最大初动能发生光电效应时 金属表面上的电子吸收光子后克服原子核的引力逸出时所具有动能的 2 光电效应方程 ek 三 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 最大值 h w0 波动 粒子 波粒二象 四 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 大 小 1 光电效应实验中 下列表述正确的是 a 光照时间越长光电流越大b 入射光足够强就可以有光电流c 遏止电压与入射光的频率有关d 入射光频率大于极限频率才能产生光电子 cd 2 用波长为2 0 10 7m的紫外线照射钨的表面 释放出来的光电子中最大初动能是4 7 10 19j 由此可知 钨的极限频率是 普朗克常量h 6 63 10 34j s 光速c 3 0 108m s 结果取两位有效数字 a 5 5 1014hzb 7 9 1014hzc 9 8 1014hzd 1 2 1015hz b 3 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 在光的双缝干涉实验中 如果光通过双缝时显出波动性 如果光只通过一个缝时显出粒子性 c 4 2013 高考江苏卷 如果一个电子的德布罗意波长和一个中子的相等 则它们的 也相等 a 速度b 动能c 动量d 总能量 c 区分光电效应中的五组概念1 光子与光电子光子指光在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 光电效应规律的理解 2 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 3 光电流和饱和光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 这个饱和值是饱和光电流 在一定的光照条件下 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 5 光的强度与饱和光电流饱和光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 饱和光电流与入射光强度之间没有简单的正比关系 1905年是爱因斯坦的 奇迹 之年 这一年他先后发表了三篇具有划时代意义的论文 其中关于光量子的理论成功的解释了光电效应现象 关于光电效应 下列说法正确的是 a 当入射光的频率低于极限频率时 不能发生光电效应b 光电子的最大初动能与入射光的频率成正比c 光电子的最大初动能与入射光的强度成正比d 某单色光照射一金属时不发生光电效应 改用波长较短的光照射该金属可能发生光电效应 尝试解答 ad 解析 根据光电效应现象的实验规律 只有入射光频率大于极限频率才能发生光电效应 故a d正确 根据光电效应方程 最大初动能与入射光频率为线性关系 但非正比关系 b错误 根据光电效应现象的实验规律 光电子的最大初动能与入射光强度无关 c错误 1 入射光照射到某金属表面上发生光电效应 若入射光的强度减弱 而频率保持不变 则 a 从光照至金属表面上到发射出光电子之间的时间间隔将明显增加b 逸出的光电子的最大初动能将减小c 单位时间内从金属表面逸出的光电子数目将减小d 有可能不发生光电效应 c 1 爱因斯坦光电效应方程ek h w0h 光电子的能量 w0 逸出功 即从金属表面直接飞出的光电子克服正电荷引力所做的功 ek 光电子的最大初动能 光电效应方程及图象问题 2 图象分析 最大初动能ek与入射光频率 的关系图线 极限频率 0 逸出功 w0 e e 普朗克常量 图线的斜率k h 遏止电压uc与入射光频率 的关系图线 截止 极限 频率 0 遏止电压uc 随入射光频率的增大而增大 普朗克常量 h ke k为斜率 e为电子电量 频率相同 光强不同时 光电流与电压的关系 遏止电压 uc 饱和光电流 im 电流的最大值 最大初动能 ekm euc 频率不同 光强相同时 光电流与电压的关系 遏止电压 uc1 uc2 饱和光电流 电流最大值 最大初动能ek1 euc1 ek2 euc2 2013 高考浙江自选模块 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 63 10 34j s 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与入射光频率 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 00 1014hz 则产生的光电子的最大初动能ek j 尝试解答 阳极 5 15 1014 5 12 5 18 1014均视为正确 3 41 10 19 3 39 3 43 10 19均视为正确 1 23 10 19 1 21 1 25 10 19均视为正确 解析 1 在光电效应中 电子向a极运动 故电极a为光电管的阳极 2 由题图可知 铷的截止频率 c为5 15 1014hz 逸出功w0 h c 6 63 10 34 5 15 1014j 3 41 10 19j 3 当入射光的频率为 7 00 1014hz时 由ek h h c得 光电子的最大初动能为ek 6 63 10 34 7 00 5 15 1014j 1 23 10 19j 2 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 b 解析 由图象知 甲 乙光对应的遏止电压相等 由euc ek和h w0 ek得甲 乙光频率相等 a错误 丙光的频率大于乙光的频率 则丙光的波长小于乙光的波长 b正确 由h c w0得甲 乙 丙光对应的截止频率相同 c错误 由光电效应方程知 甲光对应的光电子最大初动能小于丙光对应的光电子最大初动能 d错误 对波粒二象性理解不透彻造成错误 范例物理学家做了一个有趣的实验 在双缝干涉实验中 在光屏处放上照相底片 若减弱光的强度 使光子只能一个一个地通过狭缝 实验结果表明 如果曝光时间不太长 底片上只能出现一些不规则的点子 如果曝光时间足够长 底片上就会出现规则的干涉条纹 对这个实验结果下列认识正确的是 a 曝光时间不长时 光的能量太小 底片上的条纹看不清楚 故出现不规则的点子b 单个光子的运动没有确定的轨道c 干涉条纹中明亮的部分是光子到达机会较多的地方d 只有大量光子的行为才表现出波动性 bcd 错因分析 此题易错选a 主要原因是对光是一种概率波理解不透彻造成的 解析 单个光子通过双缝后的落点无法预测 大量光子的落点出现一定的规律性 落在某些区域的可能性较大 这些区域正是波通过双缝后发生干涉时振幅加强的区域 光具有波粒二象性 少数