高考核动力高考物理一轮复习 13.2光电效应 波粒二象性课件.ppt

第2单元光电效应波粒二象性 填一填 1 产生条件入射光的频率金属的极限频率 2 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 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 9s 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 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 34j s 称为普朗克常量 2 几个概念 1 光子的能量 其中h 6 63 10 34j s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极限频率 3 光电效应方程 光电子的最大初动能ek与入射光光子的能量h 和逸出功w0之间的关系 ek 1 光电效应说明光具有 同时光还具有性 即光具有波粒二象性 2 大量光子运动的规律表现出光的 单个光子的运动表现出光的性 3 光的波长越长 越明显 越容易看到光的干涉和衍射现象 光的频率越高 越明显 穿透本领越强 练一练 1 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 7sd 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 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项合题意 答案 d 3 2013 上海卷 2 当用一束紫外线照射锌板时 产生了光电效应 这时 a 锌板带负电b 有正离子从锌板逸出c 有电子从锌板逸出d 锌板会吸附空气中的正离子 解析 发生光电效应时 有电子从锌板逸出 锌板带上正电 a b两项错误 c项正确 锌板带正电 吸附空气中的负离子 d项错误 答案 c 4 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 解析 由爱因斯坦光电效应方程ek h w0可知 ek只与频率 有关 故选项b c d错 选项a正确 答案 a 考点一对光电效应规律的理解 考点梳理 1 对光电效应规律的解释 2 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 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 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 光子能量是指每一个光子的能量 典例应用 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 课堂笔记 增大入射光强度 使单位时间内逸出的光电子数增加 因此光电流增大 选项a正确 光电效应与照射光的频率有关 与强度无关 选项b错误 当照射光的频率小于 大于极限频率时发生光电效应 选项c错误 由ekm h w 增加照射光的频率 光电子的最大初动能变大 选项d正确 答案 ad 总结提升 解决光电效应规律问题的技巧熟练掌握光电效应规律是解决此类问题的关键 光电效应实验规律可理解记忆 放不放 光电子 看光限 入射光最低频率 放多少 光电子 看光强 光电子的 最大初动能 大小 看 入射光的 频率 要放瞬时放 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 解析 光电效应瞬时 10 9s 发生 与光强无关 a错 能否发生光电效应 只取决于入射光的频率是否大于极限频率 与光强无关 d错 对于某种特定金属 光电子的最大初动能只与入射光频率有关 入射光频率越大 最大初动能越大 b错 光电子数目多少与入射光强度有关 可理解为一个光子能打出一个电子 光强减弱 逸出的电子数目减少 c对 答案 c 考点二光电效应方程的应用 考点梳理 1 爱因斯坦光电效应方程ek h w0 ek是光电子的最大初动能 w0是逸出功 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 2 光电效应的图象描述 典例应用 7分 如图 当电键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 合上电键 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 规范解答 设用光子能量为2 5ev的光照射时 光电子的最大初动能为ek 阴极材料逸出功为w0 当反向电压达到u 0 60v以后 具有最大初动能的光电子也达不到阳极 因此eu ek 2分 由光电效应方程 ek h w0 2分 由以上二式 ek 0 6ev w0 1 9ev 2分 所以光电子最大初动能为0 6ev 该材料的逸出功为1 9ev 1分 答案 1 0 6ev 2 1 9ev 解题指导 2013 北京卷 20 以往我们认识的光电效应是单光子光电效应 即一个电子在极短时间内只能吸收到一个光子而从金属表面逸出 强激光的出现丰富了人们对于光电效应的认识 用强激光照射金属 由于其光子密度极大 一个电子在极短时间内吸收多个光子成为可能 从而形成多光子光电效应 这已被实验证实 光电效应实验装置示意如图所示 用频率为 的普通光源照射阴极k 没有发生光电效应 换用同样频率 的强激光照射阴极k 则发生了光电效应 此时 若加上反向电压u 即将阴极k接电源正极 阳极a接电源负极 在ka之间就形成了使光电子减速的电场 逐渐增大u 光电流会逐渐减小 当光电流恰好减小到零时 所加反向电压u可能是下列的 其中w为逸出功 h为普朗克常量 e为电子电量 答案 b 考点三对光的波粒二象性的理解 考点梳理 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 从数量上看 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 从频率上看 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 从传播与作用上看 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 5 理解光的波粒二象性时不可把光当成宏观概念中的波 也不可把光当成宏观概念中的粒子 典例应用 2013 江苏卷 12c 1 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 答案 c 用极微弱的可见光做双缝干涉实验 随着时间的增加 在屏上先后出现如图 a b c 所示的图象 则 a 图象 a 表明光具有粒子性b 图象 c 表明光具有波动性c 用紫外光观察不到类似的图象d 实验表明光是一种概率波 解析 图象 a 曝光时间短 通过光子数很少 呈现粒子性 图象 b 曝光时间长 通过了大量光子 呈现波动性 故a b正确 同时也表明光波是一种概率波 故d也正确 紫外光本质和可见光本质相同 也可以发生上述现象 故c错误 答案 abd 模拟题组 1 2015 金华高三质检 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 解析 只有当入射光频率大于极限频率时才能产生光电子 其大小与光强有关 与光照时间长短无关 a b错 由爱因斯坦光电效应方程知euc ek h w0 其中uc为遏止电压 ek为光电子的最大初动能 w0为逸出功 为入射光频率 c d正确 答案 cd 2 2015 上海浦东高三模拟 根据爱因斯坦光子说 光子能量e等于 h为普朗克常量 c 为真空中的光速和波长 答案 a 高考题组 3 2014 天津理综 8 一束由两种频率不同的单色光组成的复色光从空气射入玻璃三棱镜后 出射光分成a b两束 如图所示 则a b两束光 a 垂直穿过同一块平板玻璃 a光所用的时间比b光长b 从同种介质射入真空发生全反射时 a光临界角比b光的小 c 分别通过同一双缝干涉装置 b光形成的相邻亮条纹间距小d 若照射同一金属都能发生光电效应 b光照射时逸出的光电子最大初动能大 答案 ab 4 2014 江苏单科 12c 1 已知钙和钾的截止频率分别为7 73 1014hz和5 44 1014hz 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 新题快递 5 1927年戴维