高考物理总复习 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.ppt

高考导航 基础课1波粒二象性 光电效应 1 光电效应现象 在光的照射下金属中的电子从金属表面逸出的现象 称为光电效应 发射出来的电子称为 2 光电效应的四个规律 1 每种金属都有一个 2 光子的最大初动能与入射光的强度无关 只随入射光的增大而增大 3 光照射到金属表面时 光电子的发射几乎是的 4 光电流的强度与入射光的成正比 知识排查 3 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 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 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 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 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 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 小题速练 1 人教版选修3 5 p30 演示实验改编 多选 如图1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1 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 故选项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 故选项c正确 d错误 答案bc 2 人教版选修3 5 p36 t2改编 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 答案ad 3 下列说法正确的是 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 选项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 选项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 选项c错误 答案b 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 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 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 3 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 2018 江西省五校模拟 下列有关光电效应的说法正确的是 a 光电效应现象证明了光是电磁波b 普朗克为了解释光电效应现象 提出了光子说c 只要增大入射光的强度 就可以产生光电效应d 入射光的频率低于金属的截止频率时不发生光电效应解析光电效应显示了光的粒子性 但不能证明光是电磁波 选项a错误 爱因斯坦为了解释光电效应现象 提出了光子说 选项b错误 根据光电效应产生的条件可知 只有当入射光的频率大于金属的极限频率 或截止频率 时 才能发生光电效应 选项c错误 d正确 答案d 2 2017 北京理综 18 2017年年初 我国研制的 大连光源 极紫外自由电子激光装置 发出了波长在100nm 1nm 10 9m 附近连续可调的世界上最强的极紫外激光脉冲 大连光源 因其光子的能量大 密度高 可在能源利用 光刻技术 雾霾治理等领域的研究中发挥重要作用 一个处于极紫外波段的光子所具有的能量可以电离一个分子 但又不会把分子打碎 据此判断 能够电离一个分子的能量约为 取普朗克常量h 6 6 10 34j s 真空光速c 3 108m s a 10 21jb 10 18jc 10 15jd 10 12j 答案b 3 2017 全国卷 19 多选 在光电效应实验中 分别用频率为 a b的单色光a b照射到同种金属上 测得相应的遏止电压分别为ua和ub 光电子的最大初动能分别为eka和ekb h为普朗克常量 下列说法正确的是 a 若 a b 则一定有ua ubb 若 a b 则一定有eka ekbc 若ua ub 则一定有eka ekbd 若 a b 则一定有h a eka h b ekb 解析由爱因斯坦光电效应方程得 ekm h w0 由动能定理得 ekm eu 若用a b单色光照射同种金属时 逸出功w0相同 当 a b时 一定有eka ekb ua ub 故选项a错误 b正确 若ua ub 则一定有eka ekb 故选项c正确 因逸出功相同 有w0 h a eka h b ekb 故选项d错误 答案bc 4 如图2甲所示 合上开关 用光子能量为2 5ev的一束光照射阴极k 发现电流表读数不为零 调节滑动变阻器 发现当电压表读数小于0 60v时 电流表读数仍不为零 当电压表读数大于或等于0 60v时 电流表读数为零 把电路改为图乙 当电压表读数为2v时 则逸出功及电子到达阳极时的最大动能为 a 1 5ev0 6evb 1 7ev1 9evc 1 9ev2 6evd 3 1ev4 5ev 图2 答案c 光电效应的图象分析 1 极限频率 图线与 轴交点的横坐标 c 2 逸出功 图线与ek轴交点的纵坐标的绝对值e w0 3 普朗克常量 图线的斜率k h 1 由ek 图象可以得到的信息 2 由i u图象可以得到的信息 1 遏止电压uc 图线与横轴的交点的绝对值 2 饱和光电流im 电流的最大值 3 最大初动能 ekm euc 3 由uc 图象可以得到的信息 1 截止频率 c 图线与横轴的交点 2 遏止电压uc 随入射光频率的增大而增大 3 普朗克常量h 等于图线的斜率与电子电荷量的乘积 即h ke 注 此时两极之间接反向电压 1 多选 某种金属逸出光电子的最大初动能ek与入射光频率 的关系如图3所示 已知该金属的逸出功为w0 普朗克常量为h 下列说法正确的是 图3 答案cd 2 研究光电效应的电路如图4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4 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 又因当入射光强度大时 单位时间逸出的光电子多 饱和光电流大 所以选项c正确 答案c 3 2018 重庆万州月考 多选 某金属在光的照射下产生光电效应 其遏止电压uc与入射光频率 的关系图象如图5所示 则由图象可知 a 该金属的逸出功等于h 0b 遏止电压是确定的 与入射光的频率无关c 入射光的频率为2 0时 产生的光电子的最大初动能为h 0d 入射光的频率为3 0时 产生的光电子的最大初动能为h 0 图5 答案ac 光的波粒二象性的规律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 贯穿本领越强 越不容易看到光的干涉和衍射现象 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 光的波粒二象性 物质波 1 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6 a b c 所示的图象 则 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象d 实验表明光是一种概率波 图6 解析图象 a 只有分散的亮点 表明光具有粒子性 图象 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 多选 实物粒子和光都具有波粒二象性 下列事实中突出体现波动性的是 a 电子束通过双缝实验装置后可以形成干涉图样b 射线在云室中穿过会留下清晰的径迹c 人们利用慢中子衍射来研究晶体的结构d 人们利用电子显微镜观测物质的微观结构解析电子束通过双缝实验装置后可以形成干涉图样 可以说明电子是一种波 故选项a正确 射线在云室中穿过会留下清晰的径迹 可以说明 射线是一种粒子 故选项b错误 人们利用慢中子衍射来研究晶体的结构 中子衍射说明