高中物理 第2章 波和粒子 章末总结课件 沪科版选修35.ppt

第2章 章末总结 内容索引 知识网络 题型探究 达标检测 知识网络 波和粒子 能量的量子化 黑体与黑体辐射 电磁辐射不 黑体辐射的实验规律 各种波长的辐射只与 有关 能量子 定义 每一份辐射的能量是一个 大小 e h 6 63 10 34j s 连续 温度 能量子 h 波和粒子 光的粒子性 概念 光照使金属发射 的现象 爱因斯坦光电效应方程 ekm 康普顿效应 x射线对石墨晶体的散射 说明光具有 任何金属都存在 最大初动能与光频率是 关系光电子数目正比于光强 存在 瞬时性 电子 极限频率 一次函数 饱和电流 光电效应 实验规律 h w 动量 波和粒子 光的粒子性 光子说 少量光子易表现出 性 大量光子易表现出 性高频光子 性显著 低频光子 性显著光传播时表现出 性 与微粒作用时表现出 性 光子 光辐射不连续 每一份光叫做一个 光子的能量 e 光子的动量 p 粒子 光子 波动 粒子 波动 光具有波粒二象性 波动 粒子 波和粒子 光的粒子性 粒子的波动性 提出粒子具有波动性 物质波或概率波电子的衍射现象证实了粒子的 概率波波长 粒子具有 性 德布罗意 波动性 波粒二象 不确定关系 x px 题型探究 1 量子论德国物理学家普朗克提出 电磁波的发射和吸收是不连续的 是一份一份的 每一份电磁波的能量e h 2 光子说爱因斯坦提出 空间传播的光也是不连续的 也是一份一份的 每一份称为一个光子 光子具有的能量与光的频率成正比 即e h 其中h为普朗克常量 h 6 63 10 34j s 3 光的频率与波长的关系 一 量子论 光子说 光子能量的计算 例1 多选 下列对光子的认识 正确的是a 光子说中的光子就是牛顿在微粒说中所说的微粒b 光子说中的光子就是光电效应的光电子c 在空间传播的光是不连续的 而是一份一份的 每一份叫做一个光量子 简称光子d 光子的能量跟光的频率成正比 解析 答案 解析根据光子说 在空间传播的光是不连续的 而是一份一份的 每一份叫做一个光量子 简称光子 而牛顿的 微粒说 中的微粒指宏观世界的微小颗粒 光电效应中 金属内的电子吸收光子后克服原子核的库仑引力等束缚 逸出金属表面 成为光电子 故a b选项错误 c选项正确 由e h 知 光子能量e与其频率 成正比 故d选项正确 1 光电效应的实验规律 1 任何一种金属都有一个极限频率 入射光的频率必须大于等于这个极限频率 才能发生光电效应 低于极限频率时 无论光照强度多强 都不会发生光电效应 2 光电子的最大动能与入射光的强度无关 只随入射光频率的增大而增大 3 入射光照射到金属上时 光电子的发射几乎是瞬时的 一般不超过10 9s 4 当入射光的频率高于极限频率时 单位时间内从金属表面逸出的光电子数目与入射光的强度成正比 2 爱因斯坦光电效应方程ekm h ww表示金属的逸出功 0表示金属的极限频率 则w h 0 二 光电效应的规律和光电效应方程 例2如图1甲所示为研究光电效应的电路图 1 对于某金属用紫外线照射时 电流表指针发生偏转 将滑动变阻器滑片向右移动的过程中 电流表的示数不可能 选填 减小 增大 如果改用频率略低的紫光照射 电流表 选填 一定 可能 或 一定没 有示数 减小 解析 答案 可能 图1 解析ak间所加的电压为正向电压 光电子在光电管中加速 滑动变阻器滑片向右移动的过程中 若光电流达到饱和 则电流表示数不变 若光电流没达到饱和电流 则电流表示数增大 所以滑动变阻器滑片向右移动的过程中 电流表的示数不可能减小 紫光照射可能会发生光电效应 所以电流表可能有示数 2 当用光子能量为5ev的光照射到光电管上时 测得电流表上的示数随电压变化的图像如图乙所示 则光电子的最大初动能为 j 金属的逸出功为 j 3 2 10 19 解析 答案 4 8 10 19 解析由题图乙可知 当该装置所加的电压为反向电压 当电压为 2v时 电流表示数为0 得光电子的最大初动能为2ev 根据光电效应方程ekm h w得w 3ev 4 8 10 19j 针对训练关于光电效应 以下说法正确的是a 光电子的最大动能与入射光的频率成正比b 光电子的最大动能越大 形成的光电流越强c 能否产生光电效应现象 取决于入射光光子的能量是否大于金属的逸出功d 用频率是 1的绿光照射某金属发生了光电效应 改用频率是 2的黄光照射该金属一定不发生光电效应 解析 答案 解析由光电效应方程知 光电子的最大动能随入射光频率的增大而增大 但不是成正比关系 a错 光电流的强度与入射光的强度成正比 与光电子的最大动能无关 b错 用频率是 1的绿光照射某金属发生了光电效应 改用频率是 2的黄光照射该金属不一定不发生光电效应 能发生光电效应的条件是入射光光子的能量要大于金属的逸出功 d错 c对 1 ekm 图像根据爱因斯坦光电效应方程ekm h w 光电子的最大动能ekm是入射光频率 的一次函数 图像如图2所示 其横轴截距为金属的极限频率 0 纵轴截距是金属的逸出功的负值 斜率为普朗克常量h 三 用图像表示光电效应的规律 图2 2 i u图像光电流强度i随光电管两极间电压u的变化图像如图3所示 图中im为饱和光电流 u遏止为遏止电压 利用 eu遏止可得光电子的最大动能 图3 3 u遏止 图像遏止电压与入射光频率 的关系图像如图4所示 图中的横轴截距 0为极限频率 而遏止电压u遏止遏止随入射光频率的增大而增大 图4 例3用不同频率的光分别照射钨和锌 产生光电效应 根据实验可画出光电子的最大动能ekm随入射光频率 变化的ekm 图线 已知钨的逸出功是2 84ev 锌的逸出功为3 34ev 若将二者的图线画在同一个ekm 坐标系中 则正确的图是 解析 答案 解析根据光电效应方程ekm h w可知 ekm 图像的斜率为普朗克常量h 因此图中两线应平行 故c d错误 图线与横轴的交点表示恰能发生光电效应 光电子动能为零 时的入射光频率即极限频率 由光电效应方程可知 逸出功越大的金属对应的入射光的极限频率越高 所以能使金属锌发生光电效应的极限频率较高 所以a正确 b错误 1 光的波粒二象性 1 光的干涉 衍射 偏振说明光具有波动性 光电效应现象 康普顿效应则证明光具有粒子性 因此 光具有波粒二象性 对于光子这样的微观粒子只有从波粒二象性出发 才能统一说明光的各种行为 2 大量光子产生的效果显示出光的波动性 少数光子产生的效果显示出粒子性 且随着光的频率的增大 波动性越来越不显著 而粒子性却越来越显著 2 实物粒子 如 电子 质子等 都有一种波与之对应 物质波的波长 频率 3 物质波与光波一样都属于概率波 概率波的实质 是指粒子在空间分布的概率是受波动规律支配的 四 波粒二象性的理解 例4 多选 实物粒子和光都具有波粒二象性 下列事实中突出体现波动性的是a 电子束通过双缝实验后可以形成干涉图样b 紫外线照射锌板 发现与锌板连接的验电器的箔片张开c 人们利用慢中子衍射来研究晶体的结构d 光电效应实验中 光电子的最大初动能与入射光的频率有关 与入射光的强度无关 解析 答案 解析电子束通过双缝实验后可以形成干涉图样 可以说明电子是一种波 故a正确 此现象是光电效应 说明光的粒子性 b错误 人们利用慢中子衍射来研究晶体的结构 中子衍射说明中子是一种波 故c正确 光电效应实验中 光电子的最大动能与入射光的频率有关 与入射光的强度无关 说明光是一种粒子 故d错误 达标检测 1 能引起人的眼睛视觉效应的最小能量为10 18j 已知可见光的平均波长约为0 6 m 普朗克常量h 6 63 10 34j s 则进入人眼的能量子数至少为a 1个b 3个c 30个d 300个 1 2 3 解析 答案 解析可见光的平均频率 能量子的平均能量为 h 引起视觉效应时e n 联立可得n 3 b正确 4 2 多选 光电效应的实验结论是 对于某种金属a 无论光强多强 只要光的频率小于极限频率就不能产生光电效应b 无论光的频率多低 只要光照时间足够长就能产生光电效应c 频率超过极限频率的入射光 光照强度越弱 所产生的光电子的最大动能就越小d 频率超过极限频率的入射光 频率越高 所产生的光电子的最大动能就越大 1 2 解析 答案 3 解析根据光电效应规律可知a正确 b错误 根据光电效应方程ekm h w知 频率 越高 光电子的最大动能就越大 c错误 d正确 4 3 多选 如图5是某金属在光的照射下产生的光电子的最大动能ekm与入射光频率 的关系图像 由图像可知a 该金属的逸出功等于eb 该金属的逸出功等于h 0c 入射光的频率为2 0时 产生的光电子的最大动能为ed 入射光的频率为时 产生的光电子的最大动能为 1 2 解析 答案 3 图5 4 解析由爱因斯坦光电效应方程ekm h w知 当 0时 w ekm 故w e a项对 而ekm 0时 h w即w h 0 b项对 入射光的频率为2 0时产生的光电子的最大动能ekm 2h 0 h 0 h 0 e c项对 入射光的频率为时 不会发生光电效