高考物理大一轮复习 第十二章 波粒二象性 原子结构和原子核 基础课1 波粒二象性课件 粤教版.ppt

高考导航 基础课1波粒二象性 知识点一 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 光电效应 电子 3 研究光电效应的电路图 如图1 图1 其中a是 k是 阳极 阴极 4 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 低于这个频率的光不能产生光电效应 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 大于 强度 几乎是瞬时 增大 正比 知识点二 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 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 最小 5 爱因斯坦光电效应方程 1 表达式 ek h w0 逸出功w0 知识点三 光的波粒二象性与物质波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 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 思考判断 1 只要光照射的时间足够长 任何金属都能产生光电效应 2 光电子就是光子 3 极限频率越大的金属材料逸出功越大 4 从金属表面逸出的光电子的最大初动能越大 这种金属的逸出功越小 5 入射光的频率越大 逸出功越大 6 光电效应说明了光具有粒子性 证明光的波动说是错误的 答案 1 2 3 4 5 6 光电效应现象和光电效应方程的应用 1 对光电效应的四点提醒 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 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 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 区分光电效应中的四组概念 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 2 光电子的动能与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 1 光电效应现象 多选 如图2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 图2 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 光电效应规律 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 3 光电管 多选 图3为一真空光电管的应用电路 其金属材料的极限频率为4 5 1014hz 则以下判断中正确的是 图3 a 发生光电效应时 电路中光电流的饱和值取决于入射光的频率b 发生光电效应时 电路中光电流的饱和值取决于入射光的强度c用 0 5 m的光照射光电管时 电路中有光电流产生d 光照射时间越长 电路中的电流越大 答案bc 光电效应的四类图象分析 1 ek 图象 爱因斯坦因提出了光量子概念并成功地解释光电效应的规律而获得1921年诺贝尔物理学奖 某种金属逸出光电子的最大初动能ekm与入射光频率 的关系如图4所示 其中 0为极限频率 从图中可以确定的是 图4 a 逸出功与 有关b ekm与入射光强度成正比c 当 0时 会逸出光电子d 图中直线的斜率与普朗克常量有关解析由爱因斯坦光电效应方程ek h w0和w0 h 0 w0为金属的逸出功 可得 ek h h 0 可见图象的斜率表示普朗克常量 d正确 只有 0时才会发生光电效应 c错 金属的逸出功只和金属的极限频率有关 与入射光的频率无关 a错 最大初动能取决于入射光的频率 而与入射光的强度无关 b错 答案d 2 i u图象 研究光电效应的电路如图5所示 用频率相同 强度不同的光分别照射密封真空管的钠极板 阴极k 钠极板发射出的光电子被阳极a吸收 在电路中形成光电流 下列光电流i与a k之间的电压uak的关系图象中 正确的是 图5 解析虽然入射光强度不同 但光的频率相同 所以遏止电压相同 又因当入射光强时 单位时间逸出的光电子多 饱和光电流大 所以选c 答案c 3 uc 图象 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6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 则普朗克常量和所用材料的逸出功可分别表示为 图6 a ekebb ekebc ek ebd ek eb 答案c 光的波粒二象性 物质波 光既具有粒子性 又具有波动性 对波粒二象性的理解 1 波粒二象性的理解 多选 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7 a b c 所示的图象 则 图7 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像d 实验表明光是一种概率波解析图像 a 只有分散的亮点 表明光具有粒子性 图像 c 呈现干涉条纹 表明光具有波动性 用紫外光也可以观察到类似的图象 实验表明光是一种概率波 选项a b d正确 答案abd 2 光的波粒二象性 下列说法中正确的是 a 实物的运动有特定的轨道 所以实物不具有波粒二象性b 康普顿效应说明光子既有能量又有动量c 光是高速运动的微观粒子 单个光子不具有波粒二象性d 宏观物体的物质波波长非常小 极易观察到它的波动 解析由德布罗意理论知 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 但仍具有波粒二象性 a d错误 康普顿效应说明光子除了具有能量之外还有动量 b正确 波粒二象性是光子的特性 单个光子也具有波粒二象性 c错误 答案b 1 2016 全国卷 35 1 改编 多选 现用某一光电管进行光电效应实验 当用某一频率的光入射时 有光电流产生 下列说法正确的是 a 保持入射光的频率不变 入射光的光强变大 饱和光电流变大b 入射光的频率变高 光电子的最大初动能变大c 保持入射光的光强不变 不断减小入射光的频率 始终有光电流产生d 遏止电压的大小与入射光的频率有关 与入射光的光强无关 解析在发生光电效应时 饱和光电流大小由光照强度来决定 与频率无关 光照强度越大饱和光电流越大 因此a正确 根据ekm h w0可知 对于同一光电管 逸出功w0不变 当频率变高 最大初动能ekm变大 因此b正确 由光电效应规律可知 当频率低于截止频率时无论光照强度多大 都不会有光电流产生 因此c错误 由ekm euc和ekm h w0 得h w0 euc 遏制电压只与入射光频率有关 与入射光强无关 因此d正确 答案abd 2 2015 江苏单科 12c 1 多选 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 答案ab 3 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 4 2017 成都一诊 多选 如图8所示为光电管的工作电路图 分别用波长为 0 1 2的单色光做实验 已知 1 0 2 当开关闭合后 用波长为 0的单色光照射光电管的阴极k时 电流表有示数 则下列说法正确的是 图8 a 光电管阴极材料的逸出功与入射光无关b 若用波长为 1的单色光进行实验 则电流表的示数一定为零c 若仅增大电源的电动势 则电流表的示数一定增大d 若仅将电源的正负极对调 则电流表的示数可能为零 解析光电管阴极材料的逸出功只与材料有关 而与入射光的频率 入射光的强度无关 a正确 用波长为 0的光