高考物理一轮复习 第十三章 原子物理 13.2 波粒二象性课件.ppt

第十三章原子物理 必考部分原子物理学 13章 第2节波粒二象性 栏目导航 1 2 3 4 抓知识点 抓重难点 课时跟踪检测 抓易错点 一 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 电子 光电效应 加深理解光电效应的规律1 每种金属都有一个极限频率 入射光的频率必须大于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强度无关 只随入射光频率的增大而增大 3 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正比 4 光电效应的发生几乎瞬时的 一般不超过10 9s 在光电效应的实验结果中 与光的波动理论不矛盾的是 a 光电效应是瞬时发生的b 所有金属都存在极限频率c 光电流随着入射光增强而变大d 入射光频率越大 光电子最大初动能越大答案 c 即时突破 二 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 h 最小值 电子 w0 逸出功w0 加深理解与光电效应有关的五组概念对比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 光电流和饱和光电流 金属板飞出的光电子到达阳极 回路中便产生光电流 随着所加正向电压的增大 光电流趋于一个饱和值 这个饱和值是饱和光电流 在一定的光照条件下 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 5 光的强度与饱和光电流 饱和光电流与入射光强度成正比的规律是对频率相同的光照射金属产生光电效应而言的 对于不同频率的光 由于每个光子的能量不同 饱和光电流与入射光强度之间没有简单的正比关系 判断正误 1 光子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 即时突破 三 光的波粒二象性物质波1 光的波粒二象性 1 光的干涉 衍射 偏振现象说明光具有性 2 光电效应证明光具有性 3 光既具有波动性 又具有粒子性 称为光的性 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 波动 粒子 波粒二象 大 小 加深理解对波粒二象性的进一步理解 多选 关于物质的波粒二象性 下列说法中正确的是 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答案 abc 即时突破 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 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 例1 光电效应规律的 四点 理解1 放不放光电子 看入射光的最低频率 2 放多少光电子 看光的强度 3 光电子的最大初动能大小 看入射光的频率 4 要放光电子 瞬时放 提分秘笈 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 跟踪训练1 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图如下图 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k a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为电子电荷量 跟踪训练2 2015年新课标全国卷 在某次光电效应实验中 得到的遏止电压uc与入射光的频率 的关系如图所示 若该直线的斜率和截距分别为k和b 电子电荷量的绝对值为e 则普朗克常量可表示为 所用材料的逸出功可表示为 例2 在光电效应实验中 飞飞同学用同一光电管在不同实验条件下得到了三条光电流与电压之间的关系曲线 甲光 乙光 丙光 如图所示 则可判断出 a 甲光的频率大于乙光的频率b 乙光的波长大于丙光的波长c 乙光对应的截止频率大于丙光的截止频率d 甲光对应的光电子最大初动能大于丙光的光电子最大初动能 跟踪训练3 解析 由于是同一光电管 因而不论对哪种光 极限频率和金属的逸出功相同 对于甲 乙两种光 反向遏止电压相同 因而频率相同 a错误 丙光对应的反向遏止电压较大 因而丙光的频率较高 波长较短 对应的光电子的最大初动能较大 故c d均错误 b正确 答案 b 光既具有波动性 又具有粒子性 两者不是孤立的 而是有机的统一体 其表现规律为 1 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 而贯穿本领越强 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 多选 如图甲所示为实验小组利用100多个电子通过双缝后的干涉图样 可以看出每一个电子都是一个点 如果乙所示为该小组利用70000多个电子通过双缝后的干涉图样 为明暗相间的条纹 则对本实验的理解正确的是 例3 a 图甲体现了电子的粒子性b 图乙体现了电子的粒子性c 单个电子运动轨道是确定的d 图乙中明条纹是电子到达概率大的地方e 图乙中暗条纹处仍有电子到达 只不过到达的概率小 解析 题图甲中的每一个电子都是一个点 说明少数粒子体现粒子性 到达的位置不同 说明单个电子的运动轨道不确定 a正确 c错误 题图乙中明暗相间的条纹说明大量的粒子表现为波动性 b错误 明条纹是电子到达概率大的地方 d正确 题图乙中暗条纹处仍有电子到达 只不过到达的概率小 e正确 答案 ade 波粒二象性的 三个易错 1 光子表现为波动性 并不否认光子具有粒子性 2 宏观物体也具有波动性 3 微观粒子的波动性与机械波不同 微观粒子的波是概率波 提分秘笈 多选 2015年江苏卷 波粒二象性是微观世界的基本特征 以下说法正确的有 a 光电效应现象揭示了光的粒子性b 热中子束射到晶体上产生衍射图样说明中子具有波动性c 黑体辐射的实验规律可用光的波动性解释d 动能相等的质子和电子 它们的德布罗意波长也相等 跟踪训练4 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 跟踪训练5 如图 甲 合上开关 用光子能量为2