高考物理一轮复习 第14章 近代物理初步 第1讲 波粒二象性课件 新人教版.ppt

近代物理初步 第十四章 考试说明 第1讲波粒二象性 知识梳理自测 1 光电效应现象 在光的照射下 金属中的 从表面逸出的现象 发射出来的电子叫 2 光电效应的产生条件 入射光的频率 金属的 光电效应 电子 光电子 大于 极限频率 3 光电效应的四个规律 1 每种金属都有一个极限频率 入射光的频率必须 截止频率或极限频率才能产生光电效应 低于截止频率时不能发生光电效应 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 大于 强度 增大 几乎是瞬时 正比 4 用光电管研究光电效应 1 光电效应电路图 2 光电流与饱和光电流 入射光强度 入射到金属表面单位面积上的能量 频率一定时 越大 光子数越多 光电流 光电子在电路中形成的电流 光电流有最大值 未达到最大值以前 其大小和 都有关 达到最大值以后 光电流和 成正比 饱和光电流 在 的光照射下的最大光电流 饱和光电流不随电路中 的增大而增大 单位时间内 光强 光强 电压 光强 一定频率与强度 电压 1 光子说在空间传播的光是不连续的 而是一份一份的 每一份叫作一个光的能量子 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 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 爱因斯坦光电效应方程 h 最小值 电子 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uc 2 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 5 爱因斯坦光电效应方程 1 表达式 ek h 2 物理意义 金属表面的电子吸收一个光子获得的能量是h 这些能量的一部分用来克服金属的 剩下的表现为逸出后光电子的最大初动能ek 最小 w0 逸出功w0 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 康谱顿效应说明光具有 性 3 光既具有波动性 又具有粒子性 称为光的 性 光的波粒二象性物质波 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 思维诊断 1 光和光电子都是实物粒子 2 只要入射光的强度足够强 就可以使金属发生光电效应 3 要使某金属发生光电效应 入射光子的能量必须大于金属的逸出功 4 光电子的最大初动能与入射光子的频率成正比 5 光的频率越高 光的粒子性越明显 但仍具有波动性 6 德国物理学家普朗克提出了量子假说 成功地解释了光电效应规律 7 美国物理学家康普顿发现了康普顿效应 证实了光的粒子性 8 法国物理学家德布罗意大胆预言了实物粒子在一定条件下会表现为波动性 abc ab 解析 普朗克把最小的能量单位叫能量子 故a正确 德布罗意提出了实物粒子具有波动性的规律 故b正确 在康普顿效应中 也揭示了光具有粒子性 故c错误 x射线是处于激发态的原子内层电子受到激发辐射出的 故d错误 b 解析 能否发生光电效应 与入射光的频率有关 与入射光的强度和光照时间均无关 a错误 若发生光电效应 则在相同时间内 用强度较大的光照射金属时逸出的光电子数较多 b正确 光电子的最大初动能ekm h w0 若发生光电效应 则两束光照射出的光电子的最大初动能相同 c d错误 解析 用紫外线照射锌板能够发生光电效应 锌板上的电子吸收紫外线的能量从锌板表面逸出 称之为光电子 故a错误 b正确 锌板与验电器相连 带有相同电性的电荷 锌板失去电子应该带正电 且失去电子越多 带正电的电荷量越多 验电器指针张角越大 故c正确 d错误 bc 核心考点突破 1 对光电效应实验规律的理解 光电效应规律的理解 2 光电效应中几个易混淆的概念 1 光子与光电子光子是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 光子是光电效应的因 光电子是果 2 光电子的最大初动能与光电子的动能当光照射金属时 光子的能量全部被电子吸收 电子吸收光子的能量后可能向各个方向运动 有的向金属内部运动 有的向金属表面运动 但因途径不同 运动途中消耗的能量也不同 唯独在金属表面的电子 只要克服金属原子核的引力做功 就能从金属中逸出而具有最大初动能 根据爱因斯坦光电效应方程可以算出光电子的最大初动能为ek h w0 w0为金属的逸出功 而其他经过不同的路径射出的光电子 其动能一定小于最大初动能 3 光电流与饱和光电流在一定频率与强度的光照射下产生光电效应 光电流与电压之间的关系为 开始时 光电流随电压u的增大而增大 当u比较大时 光电流达到饱和值im 这时即使再增大u 在单位时间内也不可能有更多的光电子定向移动 光电流也就不会再增大 即饱和光电流是在一定频率与强度的光照射下的最大光电流 在一定光照条件下 饱和光电流与所加电压大小无关 4 入射光强度和光子能量入射光强度是单位时间内照射到金属表面单位面积上总的能量 光子能量即每个光子的能量 光子总能量等于光子能量与入射光子数的乘积 c 解析 用红光照射时 红光的频率小于绿光的频率 则不一定发生光电效应 故a错误 增大绿光的强度 逸出的光电子的最大初动能不变 单位时间内逸出的光电子数增加 故b错误 c正确 改用紫光照射 由于紫光的频率大于绿光的频率 根据光电效应方程ek h w0 则逸出的光电子的最大初动能增大 但是单位时间内逸出的光电子的数目不一定增多 故d错误 类题演练1 b a 若换用波长为 1 1 0 的光照射阴极k时 电路中一定没有光电流b 若换用波长为 2 2 0 的光照射阴极k时 电路中一定有光电流c 增大电路中电源电压 电路中光电流一定增大d 若将电源极性反接 电路中一定没有光电流产生 1 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可以利用光电管实验的方法测得 即ekm euc 其中uc遏止电压 3 光电效应方程中的w0为逸出功 它与极限频率 c的关系是w0 h c 光电效应的方程及图象 2 四个图象 abc a 因为材料不同逸出功不同 所以遏止电压uc不同b 光电子的最大初动能不同c 因为光强不确定 所以单位时间逸出的光电子数可能相同 饱和光电流也可能相同d 两个光电管的uc 图象的斜率可能不同 类题演练2 b 解析 由h w0 ek 变形得ek h w0 可知图线的斜率为普朗克常量 即h 故a错误 断开开关s后 光电子匀速运动到阳极 所以电流表g的示数不为零 故b正确 只有增大入射光的频率 才能增大光电子的最大初动能 与光的强度无关 故c错误 仅提高照射光强度 单位时间内发出的光电子增多 电流表g的示数增大 故d错误 所以本题中b正确 a c d错误 类题演练3 bc a a c两束光的光强相同b a c两束光的频率相同c b光的波长最短d 用a光照射时光电管发出的光电子的最大初动能最大 1 对光的波动性和粒子性的进一步理解 对波粒二象