【优化方案】高考物理总复习 第二章第一节 波和粒子课件 新人教版选修35.ppt

第二章近代物理 第二章近代物理 第一节波和粒子 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 电子 大于 3 光电效应规律 1 每种金属都有一个极限频率 入射光的 必须大于这个极限频率才能产生光电效应 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 频率 强度 增大 3 光电效应的发生几乎是瞬时的 一般不超过10 9s 4 当入射光的频率大于极限频率时 的强度与入射光的强度成正比 光电流 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 最小值 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 最大值 2 光电效应方程爱因斯坦光电效应方程是根据能量守恒定律推导出来的 描述的是光电子的最大初动能ek跟入射光子的能量h 和逸出功w0之间的关系 ek h w0 三 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 四 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 大 小 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 一 正确理解光电效应规律中的两个关系1 光电子的最大初动能ek 随入射光频率 的增大而增大 由爱因斯坦光电效应方程知 ek h w0 对于某一金属而言 逸出功w0是一定值 普朗克常量h是一常数 故从上式可以看出 最大初动能ek与入射光频率 成一次函数关系 但不是成正比的 函数图象为图2 1 1 图2 1 1 当光照射到金属表面上时 能量为e的光子被电子所吸收 电子把这个能量的一部分用来克服金属表面对它的吸引 剩余部分就是电子离开金属表面时的动能 2 电子吸收光子后能量立即增大h 不需要能量的积累过程 因此光电效应的发射几乎是瞬时的 3 电子每次只吸收一个光子 由能量守恒可知 光电子的最大的初动能ek h w0 且ek随频率的增大而增大 与光的强度无关 2 光电流与光强 电压的关系 1 光电流与光强的关系光电流的大小是由单位时间内从金属表面逸出的光电子数目决定的 而从金属表面逸出的光电子数目由入射光子的数目决定 而与光子的频率无关 2 光电流与电压的关系 给光电管加反向电压时 随电压的增大 光电流逐渐减小 当电压大于或等于遏止电压时 光电流为0 给光电管加正向电压时 随电压的增大光电流逐渐增大 当电压增大到某一值时 光电流达到饱和值 再增大电压 光电流不再增加 即时应用1 2012 河南名校联考 对光电效应的解释正确的是 a 金属内的每个电子可以吸收一个或一个以上的光子 当它积累的动能足够大时 就能逸出成为光电子b 如果入射光子的能量小于金属表面的电子克服原子核的引力逸出时需要做的最小功 光电效应就不能发生 c 发生光电效应时 入射光越强 光子的能量就越大 光电子的最大初动能就越大d 由于不同金属的逸出功是不相同的 因此使不同金属产生光电效应的入射光的最低频率也不相同 解析 选bd 电子只可吸收一个光子 若不能逸出 则不会吸收该光子 a错误 发生光电效应时 入射光子能量h w0 否则便不能发生光电效应 b正确 光电子的最大初动能与光的强度无关 c错误 逸出功w0 h 0 故知d正确 二 对光的波粒二象性的理解光的波粒二象性中所说的波是一种概率波 对大量光子才有意义 波粒二象性中所说的粒子 是指其不连续性 是一份能量 两者不是孤立的 而是有机的统一体 其表现为 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 越不容易看到光的干涉和衍射现象 贯穿本领越强 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 即时应用2 2011 高考上海卷 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2 1 2 a b c 所示的图象 则 图2 1 2 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 解析 选abd 图象 a 曝光时间短 通过光子数很少 呈现粒子性 图象 b 曝光时间长 通过了大量光子 呈现波动性 故a b正确 同时也表明光波是一种概率波 故d也正确 紫外光本质和可见光本质相同 也可以发生上述现象 故c错误 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 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 而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 不是不具有波粒二象性 d项合题意 答案 d 规律总结 一切运动的物体都具有波粒二象性 只是由于宏观物体的德布罗意波长极短 才很难观察到其波动性 2012 南京模拟 1 在光电效应实验中 小明同学用同一实验装置 如图2 1 3 在甲 乙 丙三种光的照射下得到了三条电流表与电压表读数之间的关系曲线 如图b所示 则正确的是 图2 1 3 a 乙光的频率小于甲光的频率b 甲光的波长大于丙光的波长c 丙光的光子能量小于甲光的光子能量d 乙光对应的光电子最大初动能小于丙光的光电子最大初动能 2 用光照射某金属 使它发生光电效应现象 若增加该入射光的强度 则单位时间内从该金属表面逸出的光电子数 从表面逸出的光电子的最大动量大小 选填 增加 减小 或 不变 解析 1 由于是同一光电管 因而不论对哪种光 极限频率和金属逸出功相同 由图知 乙 丙两种光的截止电压相同 都大于甲光的截止电压 甲光