高考物理总复习 第12章 第3课时 光电效应 波粒二象性课件.ppt

第3课时光电效应波粒二象性 导学目标 1 能认识光电效应现象 理解光电效应的实验规律 会用光子说解释光电效应 2 掌握光电效应方程 会计算逸出功 极限频率 最大初动能等物理量 一 黑体辐射与能量子 基础导引 判断下列说法的正误 1 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 2 黑体能完全吸收入射的各种波长的电磁波 不反射 3 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 4 普朗克最先提出了能量子的概念 答案 1 2 3 4 知识梳理 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 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最小能量值的整数倍 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 叫作能量子 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 34j s 特别提醒在微观世界中能量是量子化的 或者说微观粒子的能量是分立的 二 光电效应 基础导引 已知能使某金属产生光电效应的极限频率为 0 则 a 当用频率为2 0的单色光照射该金属时 一定能产生光电子b 当用频率为2 0的单色光照射该金属时 所产生的光电子的最大初动能为h 0c 当照射光的频率 大于 0时 若 增大 则逸出功增大d 当照射光的频率 大于 0时 若 增大一倍 则光电子的最大初动能也增大一倍 答案 ab 知识梳理 1 光电效应现象光电效应 金属在光的照射下发射电子的现象 发射出来的电子叫作 2 光电效应规律 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 光照射到金属表面时 光电子的发射几乎是 的 4 光电流的强度与入射光的 成正比 光电子 极限频率 强度 频率 瞬时 强度 h 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u0 2 截止频率 能使某种金属发生光电效应的 频率叫作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 叫作该金属的逸出功 最小 最小值 三 光的波粒二象性 物质波 基础导引 判断下列说法的正误 1 光电效应反映了光的粒子性 2 大量光子产生的效果往往显示出粒子性 个别光子产生的效果往往显示出波动性 3 光的干涉 衍射 偏振现象证明了光具有波动性 4 只有运动着的小物体才有一种波和它相对应 大的物体运动是没有波和它对应的 答案 1 2 3 4 知识梳理 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 波动 粒子 波粒二象 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 大 小 考点一对光电效应规律的理解 2 对光电效应规律的解释 特别提醒光电效应方程研究的对象是从金属表面逸出的光电子 其列式依据为能量守恒定律 典例剖析 例1爱因斯坦因提出了光量子概念并成功地解释光电效应的规律而获得了1921年诺贝尔物理学奖 某种金属逸出光电子的最大初动能ekm与入射光频率 的关系如图3所示 其中 0为极限频率 从图中可以确定的是 a 逸出功与 有关b ekm与入射光强度成正比c 当 0时 会逸出光电子d 图中直线的斜率与普朗克常量有关答案d 考点二波粒二象性 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 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 典例剖析 例2关于物质的波粒二象性 下列说法中不正确的是 a 不仅光子具有波粒二象性 一切运动的微粒都具有波粒二象性b 运动的微观粒子与光子一样 当它们通过一个小孔时 都没有特定的运动轨道c 波动性和粒子性 在宏观现象中是矛盾的 对立的 但在微观高速运动的现象中是统一的d 实物的运动有特定的轨道 所以实物不具有波粒二象性 解析光具有波粒二象性是微观世界具有的特殊规律 大量光子运动的规律表现出光的波动性 而单个光子的运动表现出光的粒子性 光的波长越长 波动性越明显 光的频率越高 粒子性越明显 而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 不是不具有波粒二象性 d项正确 答案d 跟踪训练1 2012 上海 根据爱因斯坦的 光子说 可知 a 光子说 本质就是牛顿的 微粒说 b 光的波长越大 光子的能量越小c 一束单色光的能量可以连续变化d 只有光子数很多时 光才具有粒子性 答案 b 解析 本题考查对 光子说 和光的波粒二象性的理解 难度较小 光子说 说明空间传播的波是不连续的 而是一份一份的 光具有波粒二象性 它不同于牛顿基于宏观现象的 微粒说 也不同于惠更斯基于宏观现象的 波动说 a c错误 少数光子表现为粒子性 大量光子表现为波动性 d错误 波长越短的波 粒子性越强 波长越长的波 波动性越强 频率越低 光子的能量越小 b正确 例3如图4所示 当开关s断开时 用光子能量为2 5ev的一束光照射阴极p 发现电流表读数不为零 合上开关 调节滑动变阻器 发现当电压表读数小于0 60v时 电流表读数仍不为零 当电压表读数大于或等于0 60v时 电流表读数为零 1 求此时光电子的最大初动能的大小 2 求该阴极材料的逸出功 考点三光电效应方程的应用 解析设用光子能量为2 5ev的光照射时 光电子的最大初动能为ekm 阴极材料逸出功为w0当反向电压达到u0 0 60v以后 具有最大初动能的光电子也达不到阳极 因此eu0 ekm由光电效应方程知ekm h w0由以上二式得ekm 0 6ev w0 1 9ev 答案 1 0 6ev 2 1 9ev 例4研究光电效应的电路如图5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a k之间的电压uak的关系图象中 正确的是 13 用光电管研究光电效应 解析由于光的频率相同 所以对应的反向截止电压相同 选项a b错误 发生光电效应时 在同样的加速电压下 光强度越大 逸出的光电子数目越多 形成的光电流越大 所以c正确 d错误 答案c 方法提炼1 常见电路 如图所示 2 两条线索 1 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 a 滑动变阻器的滑动触头由a端向b端滑动的过程中 电流表中一定无电流通过b 滑动变阻器的滑动触头由a端向b端滑动的过程中 电流表的示数一定会持续增大c 将滑动变阻器的滑动触头置于b