高考物理一轮 14.1波粒二象性课件.ppt

第十四章原子与原子核 分析2012年全国高考新课标卷物理考试大纲可知 本单元的知识考点的要求均为 级 它与原来的考试大纲相比 主要有下列几个方面的变化 1 新课程标准已降低了对光电效应 光电效应方程 氢原子的能级结构 核能 质量亏损 爱因斯坦质能方程等几个方面的要求 均由原来的 级要求降为 级要求 2 新课标卷物理考试大纲的提法与原来的大纲的提法有多处不同 如从结合能的角度来分析核反应中核能的释放成因 它更加注重介绍近代物理的基本原理与规律 更加注重科普性与应用性 更加注重知识与物理学史及现代科技相结合 本章要复习的内容主要是近代物理的部分知识 内容相对独立 知识面广 但要求相对较低 大部分的知识考点只要求作了解或理解 高考对本章内容的考查的题型主要以选择题或填空题为主 例如2011全国大纲卷18题 全国新课标卷35题 1 北京卷13题 天津卷第1题 重庆卷第16题 浙江卷第15题 四川卷第18题 福建卷第29题 广东卷第18题 山东卷第38题 1 江苏卷第12题 c 2012山东第38题 江苏第12题 四川第17题 天津第1题 福建第29题 全国新课标第35题 广东第18 题 江苏第12题 浙江第14题 福建第29题 全国大纲第15题等 根据 联系实际 联系生活 联系高科技 联系社会热点问题 的高考命题趋向 考查的内容将体现时代气息 新背景 新名词 新观点接近高考的几率较大 试题将注重知识的联系 体现学科的综合性 分析近几年来的高考试题 光电效应 质能方程与核能 原子能级 核反应方程 半衰期 原子的核式结构 物理学史等内容是高考的热点内容 其中 光电效应 原子能级 核反应方程与核能的计算等命题率较高 考虑到新教材已新增了许多新的内容 结合分析新高考的特点 预计近代物理学的基本观点与理论 重要的物理现象等内容将可能在高考中有所表现 第1节波粒二象性 1 光电效应现象光电效应 在光的照射下金属中的电子从表面逸出的现象 叫做光电效应 发射出来的电子叫做 特别提醒 1 光电效应的实质是光现象转化为电现象 2 定义中的光包括可见光和不可见光 光电子 一 光电效应 2 几个名词解释 1 遏止电压 使光电流减小到零时的 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 3 逸出功 电子从金属中逸出所需做功的 叫做该金属的逸出功 反向电压uc 最小 最小值 3 光电效应规律 1 每种金属都有一个极限频率 入射光的频率必须极限频率才能产生光电效应 2 光电子的与入射光的强度无关 只随入射光频率的增大而 3 只要入射光的频率大于金属的极限频率 照到金属表面时 光电子的发射几乎是 一般不超过10 9s 与光的强度关 4 当入射光的频率大于金属的极限频率时 饱和光电流的强度与入射光的强度成比 大于 最大初动能 增大 瞬时的 无 正 4 爱因斯坦光电效应方程 1 光子说 空间传播的光的能量是不连续的 是一份一份的 每一份叫做一个光子 光子的能量为e 其中h是普朗克常量 其值为6 63 10 34j s 是光的频率 2 光电效应方程 其中h 为入射光子的能量 ek为光电子的最大初动能 w是金属的逸出功 二 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 光电效应和康普顿效应说明光具有性 h ek h w 波动 粒子 3 光既具有波动性 又具有粒子性 称为光的性 三 物质波 又叫德布罗意波 1 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 2 物质波是概率波 光子和粒子在空间各处出现的概率受波动规律支配 概率大的地方 光子或粒子出现的 反之就少 不要以宏观观点中的波来理解德布罗意波 波粒二象 次数多 例1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越大 这种金属的逸出功越小d 入射光的光强一定时 频率越高 单位时间内逸出的光电子数就越多 题型一 光电效应规律的理解 思路点拨 弄清光电效应发生的条件 光电子的最大初动能和光电子的的决定因素是解答本题的关键 答案 a 方法与知识感悟 光电效应规律的解释 例2如图所示 当电键s断开时 用光子能量为2 5ev的一束光照射阴极p 发现电流表读数不为零 合上电键 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 1 求此时光电子的最大初动能的大小 2 求该阴极材料的逸出功 题型二 光电效应方程的应用 解析 设用光子能量为2 5ev的光照射时 光电子的最大初动能为ekm 阴极材料逸出功为w0 当反向电压达到u 0 60v以后 具有最大初动能的光电子也达不到阳极 因此eu ek由光电效应方程 ek h w0由以上二式 ek 0 60ev w0 1 9ev 答案 1 0 60ev 2 1 9ev 方法与知识感悟 1 光电效应现象中射出的光电子具有一定动能 因此易与电场 磁场相结合命制综合性较强的试题 射出的光电子的动能是解决这类问题的重要条件 可由爱因斯坦光电效应方程求得 2 由爱因斯坦光电效应方程可得ekm 曲线 如图 由图象可以得到的物理量 极限频率 图线与 轴交点的横坐标 0 逸出功 图线与ekm轴交点的纵坐标的绝对值e w0 普朗克常量 图线的斜率k h 题型三 光的波粒二象性 例3下列说法中正确的是 a 随着温度的升高 一方面各种波长的辐射强度都会增加 另一方面辐射强度的极大值向波长较短的方向移动b 在康普顿效应中 当入射光子与晶体中的电子碰撞时 把一部分动量转移给电子 因此 光子散射后波长变短c 根据海森伯提出的不确定性关系可知 不可能同时准确地测定微观粒子的位置和动量d 物质波和光波都是概率波 答案 acd 方法与知识感悟 1 对光的波粒二象性的理解光既有波动性 又有粒子性 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 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 2 德布罗意波假说是光的波粒二象性的一种推广 使之包含了物质粒子 即光子和实物粒子都具有粒子性 又都具有波动性 与光子对应的波是电磁波 与实物粒子对应的波是德布罗意波 1 有关光的本性的说法正确的是 a 关于光的本性 牛顿提出了 微粒说 惠更斯提出了 波动说 爱因斯坦提出了 光子说 它们都圆满地说明了光的本性b 光具有波粒二象性是指 既可以把光看成宏观概念上的波 也可以看成宏观概念上的粒子c 光的干涉 衍射现象说明光具有波动性 光电效应说明光具有粒子性d 在光的双缝干涉实验中 光通过双缝时显出波动性 如果光只通过一个缝时 就显出粒子性 c 解析 牛顿主张的微粒说中的微粒与实物粒子一样 惠更斯主张的波动说中的波动与宏观机械波等同 这两种观点是相互对立的 都不能说明光的本性 所以a b错 c正确 在双缝干涉实验中 双缝干涉出现明暗均匀的条纹 单缝出现中央亮而宽 周围暗而窄的条纹 都说明光的波动性 当让光子一个一个地通过单缝时 曝光时间短时表现出粒子性 曝光时间长时显出波动性 因此d错误 2 下列说法中正确的是 a 物质波既是一种电磁波 又是一种概率波b 电子虽然具有波动性 但这种波不属于概率波c 光波是概率波而物质波不是概率波d 光的干涉现象中 干涉亮条纹部分是光子到达几率大的地方 d 3 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 b 解析 由题图可知 甲 乙两光对应的反向截止电压均为uc2 由爱因斯坦光电效应方程ekm h w0及 euc2 0 ekm可知甲 乙两光频率相同 且均小于丙光频率 选项a c均错 甲光频率小 则甲光对应光电子最大初动能小于丙光的光电子最大初动能 选项d错误 乙光频率小于丙光频率 故乙光的波长大于丙光的波长 选项b正确 巩固基础 1 2006年度诺贝尔物理学奖授予了两名美国科学家 以表彰他们发现了宇宙微波背景辐射的黑体谱形状及其温度在不同方向上的微小变化 他们的出色工作被誉为是宇宙学研究进入精密科学时代的起点 下列与宇宙微波背景辐射黑体谱相关的说法中正确的是 a 微波是指波长在10 3m到10m之间的电磁波b 微波和声波一样都只能在介质中传播c 黑体的热辐射实际上是电磁辐射d 普朗克在研究黑体的热辐射问题中提出了能量子假说 acd 2 光电效应的实验结论是 对于某种金属 a 无论光强多强 只要光的频率小于极限频率就不能产生光电效应b 无论光的频率多低 只要光照时间足够长就能产生光电效应c 超过极限频率的入射光强度越弱 所产生的光电子的最大初动能就越小d 超过极限频率的入射光频率越高 所产生的光电子的最大初动能就越大 ad 3 下面说法正确的是 a 光电效应实验证实了光具有粒子性b 红外线的波长比x射线的波长短c 射线的贯穿本领比 粒子的强d 太阳辐射能量主要来自太阳内部的裂变反应 ac 4 在演示光电效应的实验中 原来不带电的一块锌板与灵敏验电器相连 用弧光灯照射锌板时 验电器的指针张开一个角度 如图所示 这时锌板带电 指针带电 正 正 解析 在光电效应实验中 锌板因逸出电子带正电 验电器由于与锌板接触也带正电 其指针也带正电 a 提升能力 6 下表给出了一些金属材料的逸出功 现用波长为400nm的单色光照射上述材料 能产生光电效应的材料最多有几种 普朗克常量h 6 63 10 34j s 光速c 3 0 108m s a 2种b 3种c 4种d 5种 a 7 研究光电效应的电路如图所示 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 c 解析