高考物理大一轮复习 第十二章 动量守恒定律 波粒二象性原子结构与原子核 第2课时 波粒二象性课件.ppt

第2课时波粒二象性 一 光电效应1 能量子 1 定义 普朗克认为 带电微粒辐射或吸收能量时 只能是辐射或吸收某个最小能量值的 这个不可再分的最小能量值 叫做能量子 2 大小 h 其中 是 h是 数值h 一般h取6 63 10 34j s 整数倍 电磁波的频率 普朗克常量 6 626 10 34j s 2 光电效应 1 定义 照射到金属表面的光 能使金属中的 从表面逸出的现象 2 光电子 中发射出来的电子 3 光电效应规律 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 低于这个频率的光不能产生光电效应 电子 光电效应 大于 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 光电效应的发生 的 一般不超过10 9s 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 强度 增大 几乎瞬时 正比 3 爱因斯坦光电效应方程 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 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 爱因斯坦光电效应方程 表达式 ek h 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 h 最小值 电子 w0 逸出功w0 波动 粒子 h 粒子 波动 普朗克常量h 2 粒子的波动性 1 每一个 的粒子都与一个对应的波相联系 这种与 相联系的波称为德布罗意波 也叫做 2 物质波的波长 频率关系式波长 频率 运动 实物粒子 物质波 3 概率波 1 光波是一种概率波光的波动性不是光子之间相互作用的结果而是光子自身固有的性质 光子在空间出现的概率可以通过 确定 所以 光波是一种 2 物质波也是一种概率波对于电子和其他微观粒子 单个粒子的位置是 但在某点出现的概率的大小可以由 确定 而且对于大量粒子 这种概率分布导致确定的宏观结果 所以物质波也是概率波 波动规律 概率波 不确定的 波动规律 4 不确定性关系 不确定性 x p 思考判断 1 光电子就是光子 2 只要光强度足够强 任何金属都能发生光电效应 3 极限频率越大的金属材料逸出功越大 4 爱因斯坦认为光是一份一份的 每一份叫光量子 5 宏观物体不具有波动性 6 光子和光电子都是实物粒子 7 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 8 光电子的最大初动能与入射光子的频率成正比 9 光的频率越高 光的粒子性越明显 但仍具有波动性 10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 11 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 12 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 考点一能量量子化 b 光的粒子性 c 要点突破 1 对光电效应的四点提醒 1 能否发生光电效应 不取决于光的强度而取决于光的频率 2 光电效应中的 光 不是特指可见光 也包括不可见光 3 逸出功的大小由金属本身决定 与入射光无关 4 光电子不是光子 而是电子 2 两条对应关系 1 光强大 光子数目多 发射光电子多 光电流大 2 光子频率高 光子能量大 光电子的最大初动能大 3 定量分析时应抓住三个关系式 1 爱因斯坦光电效应方程 ek h w0 2 最大初动能与遏止电压的关系 ek euc 3 逸出功与极限频率的关系 w0 h 0 4 用图象表示光电效应方程 1 最大初动能ek与入射光频率 的关系图线如图 2 由曲线可以得到的物理量 极限频率 图线与 轴交点的横坐标 c 逸出功 图线与ek轴交点的纵坐标的值w0 e 普朗克常量 图线的斜率k h 典例剖析 例 多选 在做光电效应的实验时 某金属被光照射时发生了光电效应 实验测得光电子的最大初动能ek与入射光的频率 的关系如图所示 图线上各点对应的坐标已知 只是未标出 由实验图线可求出 a 该金属的极限频率b 普朗克常量c 该金属的逸出功d 单位时间内逸出的光电子数 解析依据光电效应方程ek h w0可知 当ek 0时 c 即图线的横截距在数值上等于该金属的极限频率 图线的斜率k h 即图线的斜率在数值上等于普朗克常量 0时 ek w0 即图线的纵截距的绝对值等于该金属的逸出功 答案abc 针对训练 1 多选 如图所示 用导线把验电器与锌板相连接 当用紫外线照射锌板时 发生的现象是 a 有光子从锌板逸出b 有电子从锌板逸出c 验电器指针张开一个角度d 锌板带负电 解析用紫外线照射锌板是能够发生光电效应的 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 答案bc 2 多选 如图所示是用光照射某种金属时逸出的光电子的最大初动能随入射光频率的变化图线 直线与横轴的交点坐标为4 27 与纵轴交点坐标为0 5 由图可知 a 该金属的截止频率为4 27 1014hzb 该金属的截止频率为5 5 1014hzc 该图线的斜率表示普朗克常量d 该金属的逸出功为0 5ev 答案ac 考点二粒子的波动性 c 概率波 b 不确定性关系 b 要点突破 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 典例剖析 例1 能够证明光具有波粒二象性的现象是 a 光电效应和康普顿效应b 光的衍射和光的色散c 光的折射和透镜成像d 光的干涉和康普顿效应解析光的干涉 光的衍射现象证明了光的波动性 光电效应和康普顿效应证明了光的粒子性 答案d 例2 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 对这个实验结果认识正确的是 a 曝光时间不长时 出现不规则的点子 表现出光的波动性b 单个光子通过双缝后的落点可以预测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能表现出光的粒子性 解析由于光波是一种概率波 故选项c正确 a中的现象说明了光的粒子性 个别光子的行为通常表现出粒子性 故选项a d错误 答案c 针对训练 1 如果一个电子的德布罗意波长和一个中子的相等 则它们的哪个物理量也相等 a 速度b 动能c 动量d 总能量 答案c 2 用很弱的光做双缝干涉实验 把入射光减弱到可以认为光源和感光胶片之间不可能同时有两个光子存在 如图所示是不同数量的光子照射到感光胶片上得到的照片 这些照片说明 a 光只有粒子性没有波动性b 光只有波动性没有粒子性c 少量光子的运动显示波动性 大量光子的运动显示粒子性d 少量光子的运动显示粒子性 大量光子的运动显示波动性 解析光具有波粒二象性 这些照片说明少量光子的运动显示粒子性 大量光子的运动显示波动性 故d正确 答案d 3 在做双缝干涉实验时 发现10000个光子中有9600个通过双缝后打到了观察屏上的b处 则b处是 a 亮纹b 暗纹c 既有可能是亮纹也有可能是暗纹d 以上各种情况均有可能 解析由光子按波的概率分布的特点去判断 由于大部分光子都落在b点 故b处一定是亮纹 选项a正确 答案a 1 多选 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 解析增大入射光强度 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 能否发生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 但仍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 2 多选 关于光的波粒二象性 正确的说法是 a 光的频率越高 光子的能量越大 粒子性越显著b 光的波长越长 光的能量越小 波动性越显著c 频率高的光子不具有波动性 波长较长的光子不具有粒子性d 个别光子产生的效果往往显示粒子性 大量光子产生的效果往往显示波动性 解析光具有波粒二象性 但在不同情况下表现不同 频率越高 波长越短 粒子性越强 反之波动性明显 个别光子易显示粒子性 大量光子显示波动性 故选项a b d正确 答案abd 答案cd 4 已知钙和钾的截止频率分别为