高考物理一轮复习 第十二章 近代物理 1 光电效应 波粒二象性课件.ppt

第十二章近代物理 2 第1节光电效应波粒二象性 4 基础夯实 自我诊断 一 光电效应1 定义 在光的照射下从物体发射出电子的现象 发射出的电子称为光电子 2 产生条件 入射光的频率大于或等于极限频率 3 光电效应规律 1 存在着饱和电流 对于一定颜色的光 入射光强度越大 单位时间内发射出的光电子数越多 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 而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 5 基础夯实 自我诊断 二 光子说及光电效应方程1 光子说空间传播的光是一份一份的 每一份叫一个光子 一个光子的能量为e h 其中h 6 63 10 34j s 称为普朗克常量 2 光电效应方程 1 表达式 光电子的最大初动能ek与入射光光子的能量h 和逸出功w0之间的关系 ek h w0 其中逸出功是指使某种金属原子中的电子脱离金属所做功的最小值 2 物理意义 金属中电子吸收一个光子获得的能量是h 这些能量一部分用于克服金属的逸出功 剩下的表现为逸出电子的初动能 6 基础夯实 自我诊断 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波动性 2 光电效应说明光具有粒子性 3 光既具有波动性 又具有粒子性 称为光的波粒二象性 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大的地方 暗条纹是光子到达概率小的地方 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 7 基础夯实 自我诊断 光电效应的电路图如图所示 用频率 的光照射阴极k 发生了光电效应 阴极金属的逸出功为w0 电压表的读数为u 到达阳极a的光电子的最大动能是多大 提示从阴极k射出的光电子的最大初动能ek h w0 光电子从k极到a极又被电场加速 由动能定理得 到达a极光电子的最大动能em h w0 ue 8 基础夯实 自我诊断 1 2016 广东茂名一模 用一束紫外线照射某金属时不能产生光电效应 可能使该金属产生光电效应的措施是 a 改用红光照射b 改用x射线照射c 改用强度更大的原紫外线照射d 延长原紫外线的照射时间 答案 解析 9 基础夯实 自我诊断 2 多选 如图所示 用导线把验电器与锌板相连接 已知紫光频率大于锌的极限频率 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 验电器两箔片张开一个角度d 锌板带负电 答案 解析 10 基础夯实 自我诊断 3 有关光的本性 下列说法正确的是 a 光既具有波动性 又具有粒子性 两种性质是不相容的b 光的波动性类似于机械波 光的粒子性类似于质点c 大量光子才具有波动性 个别光子只具有粒子性d 由于光既具有波动性 又具有粒子性 无法只用其中一种性质去说明光的一切行为 只能认为光具有波粒二象性 答案 解析 11 基础夯实 自我诊断 4 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 解析 12 基础夯实 自我诊断 5 请判断下列说法是否正确 1 只要光照射的时间足够长 任何金属都能发生光电效应 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 从金属表面出来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 13 考点一 考点二 考点三 考点一对光电效应的理解 自主悟透 与光电效应有关的概念对比1 光子与光电子 光本身是由一个个不可分割的能量子组成的 这些能量子称为光子 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 14 考点一 考点二 考点三 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 入射光强度是指单位时间内照射到单位面积上的总能量 与光子的能量和单位时间内光子的数目有关 5 光的强度与饱和光电流 频率相同的光照射金属产生光电效应 入射光越强 饱和光电流越大 15 考点一 考点二 考点三 突破训练1 2016 山东威海模拟 关于光电效应的规律 下面说法正确的是 a 当某种色光照射金属表面时 能产生光电效应 入射光的频率越高 产生的光电子的最大初动能也就越大b 当某种色光照射金属表面时 能产生光电效应 如果入射光的强度减弱 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c 对某金属来说 入射光波长必须大于一极限值 才能产生光电效应d 同一频率的光照射不同金属 如果都能产生光电效应 则所有金属产生的光电子的最大初动能一定相同 答案 解析 16 考点一 考点二 考点三 2 多选 在探究光电效应现象时 某小组的同学分别用波长为 2 的单色光照射某金属 逸出的光电子最大速度之比为2 1 普朗克常量用h表示 光在真空中的速度用c表示 则 a 光电子的最大初动能之比为2 1 答案 解析 17 考点一 考点二 考点三 规律总结光电效应规律的 四点 理解1 放不放光电子 看入射光的频率 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 放光电子 不需要时间 瞬时放 18 考点一 考点二 考点三 考点二光电效应方程及图象 师生共研 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可以利用光电管通过实验的方法测得 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 由金属本身决定 它与金属的极限频率 c的关系是w0 h c 19 考点一 考点二 考点三 2 四类图象 20 考点一 考点二 考点三 21 考点一 考点二 考点三 例1在光电效应实验中 某同学用同一光电管在不同实验条件下得到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 答案 解析 22 考点一 考点二 考点三 例2 多选 下图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4 27 与纵轴交点坐标0 5 已知普朗克常量为6 63 10 34j s 则由图可知 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 解析 23 考点一 考点二 考点三 例3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 24 考点一 考点二 考点三 1 图甲中电极a为光电管的 选填 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 解析 25 考点一 考点二 考点三 特别提醒应用光电效应方程时的注意事项1 每种金属都有一个截止频率 光频率大于这个截止频率才能发生光电效应 2 截止频率是发生光电效应的最小频率 对应着光的极限波长和金属的逸出功 即h c h w0 3 应用光电效应方程ek h w0时 注意能量单位电子伏和焦耳的换算 1ev 1 6 10 19j 26 考点一 考点二 考点三 突破训练3 2016 江西宜春月考 如图所示 相距为d的两平行金属板a b足够大 板间电压恒为u 有一波长为 的细激光束照射到b板表面 使b板发生光电效应 已知普朗克常量为h 金属板b的逸出功为w 电子质量为m 电荷量为e 求 1 从b板运动到a板所需时间最短的光电子到达a板时的动能 2 光电子从b板运动到a板所需的最长时间 答案 解析 27 考点一 考点二 考点三 考点三对波粒二象性的理解 自主悟透 28 考点一 考点二 考点三 29 考点一 考点二 考点三 突破训练4 多选 图甲为实验小组利用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 如图乙为该小组利用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 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 答案 解析 30 考点一 考点二 考点三 5