高考物理一轮总复习 专题12 原子与原子核 第1讲 波粒二象性课件.ppt

第1讲波粒二象性 考纲解读 1 知道什么是光电效应 理解光电效应的实验规律 2 会利用光电效应方程计算逸出功 截止频率 最大初动能等物理量 3 知道光的波粒二象性 知道物质波的概念 一 光电效应1 定义 在光的照射下从物体发射出 的现象 发射出的电子称为光电子 2 产生条件 入射光的频率 极限频率 考点o讲堂梳理自查 电子 大于 3 光电效应规律 1 存在着饱和电流 2 存在着遏止电压和截止频率 光电子的能量只与入射光的频率有关 与入射光的强弱无关 当入射光的频率低于截止频率时不发生光电效应 3 光电效应具有瞬时性 当频率超过截止频率时 无论入射光怎样微弱 几乎在照到金属时立即产生光电流 时间不超过10 9s 二 光电效应方程1 基本物理量 1 光子的能量 h 其中h 6 626 10 34j s 称为普朗克常量 2 逸出功 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 金属表面上的电子吸收光子后克服原子核的引力逸出时所具有动能的 2 光电效应方程 ek 最小值 最大值 h w0 波动 粒子 波粒二象 大 小 1 对光电效应原理的考查 当用一束紫外线照射锌板时 产生了光电效应 这时 a 锌板带负电b 有正离子从锌板逸出c 有电子从锌板逸出d 锌板会吸附空气中的正离子 答案 c 解析 当用一束紫外线照射锌板时 产生了光电效应 有电子从锌板逸出 锌板带正电 选项c正确 a b d错误 2 对光电效应方程的考查 爱因斯坦提出了光量子概念并成功地解释了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 的关系如图所示 其中 0为极限频率 从图中可以确定的是 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 答案 d 解析 逸出功由金属材料本身决定 a项错 由ekm h w0可知b项错 d项正确 由图象可知 当 0时会逸出光电子 c项错 3 对波粒二象性的考查 关于物质的波粒二象性 下列说法中不正确的是 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 d 解析 光具有波粒二象性是微观世界具有的特殊规律 大量光子运动的规律表现出光的波动性 而单个光子的运动表现出光的粒子性 光的波长越长 波动性越明显 光的频率越高 粒子性越明显 宏观物体的德布罗意波的波长太小 很难观察到波动性 并不是不具有波粒二象性 4 对概率波的考查 多选 在单缝衍射实验中 中央亮纹的光强占整个从单缝射入的光强的95 以上 假设现在只让一个光子通过单缝 那么该光子 a 一定落在中央亮纹处b 一定落在亮纹处c 可能落在暗纹处d 落在中央亮纹处的可能性最大 答案 cd 解析 大量光子的行为显示出波动性 当大量光子通过单缝时光子落在亮纹处的概率较大 尤其是中央亮纹处 依题将有95 以上的光子落在中央亮纹处 落在其他亮处相对少一些 落在暗纹处光子最少 要注意暗纹处不是没有光子落在上面 只是很少而已 只让一个光子通过单缝 这个光子落在哪一位置是不可确定的 可以落在亮纹处 也可以落在暗纹处 只是落在中央亮纹处的机会更大 有95 以上 1 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 光电子的动能与最大初动能 光电子往各个方向逸出 克服阻碍做功不同 所以逸出的初动能各不相同 其中直接飞出的光电子动能最大 为最大初动能 考点1对光电效应的理解 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 饱和光电流与所加电压大小无关 与光强和光的频率有关 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 例1入射光照射到某金属表面上发生光电效应 若入射光的强度减弱 而频率保持不变 则 a 从光照至金属表面上到发射出光电子之间的时间间隔将明显增加b 逸出的光电子的最大初动能将减小c 单位时间内从金属表面逸出的光电子数目将减少d 有可能不发生光电效应思路剖析 1 电子吸收光子的能量 需要一定的时间积累吗 2 光电子的最大初动能与入射光的强度有关吗 3 产生光电效应的条件是什么 答案 c 解析 光照射到金属表面上到光电子逸出并不需要一定时间的积累 它们几乎是同时发生的 a项错误 光电子的最大初动能与入射光的强度无关 而与入射光的频率有关 故b项错误 只要入射光频率不变 光电效应一定能发生 d项错误 入射光的强度减弱 单位时间入射到金属表面的光子数目减少 因此逸出的光电子数目也减少 c项正确 练1 多选 1905年是爱因斯坦的 奇迹 之年 这一年他先后发表了三篇具有划时代意义的论文 其中关于光量子的理论成功地解释了光电效应现象 关于光电效应 下列说法正确的是 a 当入射光的频率低于极限频率时 不能发生光电效应b 光电子的最大初动能与入射光的频率成正比c 光电子的最大初动能与入射光的强度成正比d 某单色光照射一金属时不发生光电效应 改用波长较短的光照射该金属可能发生光电效应 答案 ad 解析 根据光电效应现象的实验规律 只有入射光频率大于极限频率才能发生光电效应 故选项a d正确 根据光电效应方程 最大初动能与入射光频率为线性关系 但非正比关系 选项b错误 根据光电效应现象的实验规律 光电子的最大初动能与入射光强度无关 选项c错误 光电效应实质及发生条件1 光电效应的实质是金属中的电子获得能量后逸出金属表面 从而使金属带上正电 2 能否发生光电效应 不取决于光的强度 而是取决于光的频率 只要照射光的频率大于该金属的极限频率 无论照射光强弱 均能发生光电效应 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可以利用光电管用实验的方法测得 即ek euc 其中uc是遏止电压 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 考点2爱因斯坦的光电效应方程及应用 2 四类图象 例2小明用金属铷为阴极的光电管 观测光电效应现象 实验装置示意图如图甲所示 已知普朗克常量h 6 63 10 34j s 1 图甲中电极a为光电管的 填 阴极 或 阳极 2 实验中测得铷的遏止电压uc与入射光频率 之间的关系如图乙所示 则铷的截止频率 c hz 逸出功w0 j 3 如果实验中入射光的频率 7 00 1014hz 则产生的光电子的最大初动能ek j 答案 1 阳极 2 5 15 10143 41 10 19 3 1 23 10 19 解析 1 题图甲为利用光电管产生光电流的实验电路 光电子从k极发射出来 故k为光电管的阴极 a为光电管的阳极 2 遏止电压对光电子做负功 根据爱因斯坦光电效应方程有euc ek h w0 结合题图乙可知 当uc 0时 5 15 1014hz 故铷的截止频率 c 5 15 1014hz 逸出功w0 h c 3 41 10 19j 3 若入射光的频率 7 00 1014hz 则产生的光电子的最大初动能ek h w0 1 23 10 19j 1 对波粒二象性的进一步理解 考点3对波粒二象性的理解 例3关于光的波粒二象性的理解 正确的是 a 大量的光子中有些光子表现出波动性 有些光子表现出粒子性b 光在传播时是波 而与物质相互作用时就转变成粒子c 高频光是粒子 低频光是波d 波粒二象性是光的属性 有时它的波动性显著 有时它的粒子性显著思路剖析 光子什么情况下表现出粒子性 什么情况下表现出波动性 答案 d 解析 光的波粒二象性是光的属性 不论其频率的高低还是光在传播或者是与物质相互作用 光都具有波粒二象性 大量光子的效果易呈现出波动性 个别光子的效果易表现出粒子性 光的频率越高 粒子性越强 光的频率越低 波动性越强 故选项a b c错误 d正确 练2为了观察到纳米级的微小结构 需要用到分辨率比光学显微镜更高的电子显微镜 下列说法中正确的是 a 电子显微镜所利用的电子物质波的波长可以比可见光短 因此不容易发生明显衍射b 电子显微镜所利用的电子物质波的波长可以比可见光长 因此不容易发生明显衍射c 电子显微镜所利用的电子物质波的波长可以比可见光短 因此更容易发生明显衍射d 电子显微镜所利用的电子物质波的波长可以比可见光长 因此更容易发生明显衍射 答案 a 解析 为了观察纳米级的微小结构 用光学显微镜是不可能的 因为可见光的波长数量级是10 7m 远大于纳米 会发生明显的衍射现象 因此不能精确聚焦 如果用很高的电压使电子加速 使它具有很大的动量 其物质波的波长就会很短 衍射的影响就小多了 故a项正确 热点题组一光电效应1 多选 2017年汕头检测 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 答案 bc 模拟精选 组合专练 2 多选 2017年天津六校联考 关于光电效应 下列说法正确的是 a 极限频率越大的金属材料逸出功越大b 只要光照射的时间足够长 任何金属都能产生光电效应c 从金属表面出来的光电子的最大初动能与入射光的频率成正比d 若发生了光电效应且入射光的频率一定时 光强越强 单位时间内逸出的光电子数就越多 答案 ad 解析 由逸出功w h 0知极限频率越大 逸出功越大 故选项a正确 发生光电效应与入射光的频率有关 与入射光的强度和光的照射时间无关 故选项b错误 根据光电效应方程ekm h w0得 最大初动能与入射光的频率成一次函数关系 不是正比关系 故选项c错误 在发