【学海导航】高三物理一轮复习 第14章 第3节 光电效应 光的波粒二象性课件 新人教版.ppt

第3节光电效应光的波粒二象性 考点1 光的电磁说 例1 光的电磁说认为 a 光波和机械波相同 在真空中传播时速度最大b 光波也能产生干涉 衍射等现象c 光是一种电磁波d 在真空中光速和电磁波传播速度相同 解析 光波是电磁波 不同于机械波 光波在真空中传播速度最大 而机械波不能在真空中传播 但是光波和机械波都能产生干涉 衍射等波特有的现象 答案 bcd点评 了解光的电磁说 知道光波和机械波的异同 就能作出正确的判断 考点2 光电效应 例2 关于光电效应 下列几种叙述正确的是 a 金属电子的逸出功与入射光的频率成正比b 光电流的强度与入射光的强度无关c 用不可见光照射金属一定比用可见光照射同种金属产生的光电子的初动能要大d 对于任何一种金属都存在一个 最大波长 入射光的波长必须小于这个波长 才能产生光电效应 解析 金属的逸出功由该金属决定 与入射光源频率无关 光电流的强度与入射光强度成正比 选项a b错误 不可见光包括能量大的紫外线 x射线 射线 也包括能量比可见光小的红外线 无线电波 选项c错误 答案 d 点评 光电效应是金属中的自由电子吸收了光子的能量后 其动能大到足以克服金属离子的引力而逃逸出金属表面 成为光电子 对一定的金属来说 逸出功是一定的 照射光的频率越大 光子的能量越大 从金属中逸出的光电子的初动能就越大 如果入射光子的频率较低 它的能量小于金属的逸出功 就不能产生光电效应 这就是存在极限频率的原因 考点3 波粒二象性 例3 如图下列实验中 深入地揭示了光的粒子性一面的有 解析 a为康普顿散射 b为光电效应 康普顿散射和光电效应都深入揭示了光的粒子性 c为 粒子散射 不是光子 揭示了原子的核式结构模型 d为光谱分析 揭示了氢原子能级的不连续 选ab 答案 ab点评 本题是一个识记的内容 熟悉光的波动性和粒子性以及原子物理的有关知识即可得出答案 题型一 光电效应规律 例4 对爱因斯坦光电效应方程ek h w 下面的理解正确的有 a 只要是用同种频率的光照射同一种金属 那么从金属中逸出的所有光电子都会具有同样的初动能ekb 式中的w表示每个光电子从金属中飞出过程中克服金属中正电荷引力所做的功c 逸出功w和极限频率 0之间应满足关系式w h 0d 光电子的最大初动能和入射光的频率成正比 解析 爱因斯坦光电效应方程ek h w中的w表示从金属表面直接逸出的光电子克服金属中正电荷引力做的功 因此是所有逸出的光电子中克服引力做功的最小值 对应的光电子的初动能是所有光电子中最大的 其他光电子的初动能都小于这个值 若入射光的频率恰好是极限频率 即刚好能有光电子逸出 可理解为逸出的光电子的最大初动能是0 因此有w h 0 由ek h w可知ek和 之间是一次函数关系 但不是成正比 答案 c 题型二 光电效应的综合应用 例5 2010 江苏卷 1 研究光电效应的电路如图14 3 1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的关系图象的 正确的是 图14 3 1 2 钠金属中的电子吸收光子的能量 从金属表面逸出 这就是光电子 光电子从金属表面逸出的过程中 其动量的大小 选填 增大 减小 或 不变 原因是 3 已知氢原子处在第一 第二激发态的能级分别为 3 4ev和 1 51ev 金属钠的截止频率为5 53 1014hz 普朗克常量h 6 63 10 34j s 请通过计算判断 氢原子从第二激发态跃迁到第一激发态过程中发出的光照射金属钠板 能否发生光电效应 解析 1 对于一定频率的光 无论光的强弱如何变化 遏止电压都是一样的 只有光的频率改变 遏止电压才会改变 但发生了光电效应后 入射光越强 饱和光电流越强 c正确 2 光电子从金属表面逸出的过程中 受到金属表面层中力的阻碍作用 或需要克服逸出功 动能要减少 速度要减小 所以动量也要减小 3 氢原子放出的光子能量e e3 e2 代入数据得 e 1 89ev 金属钠的逸出功w0 h 0 代入数据得w0 2 3ev 因为e w0 所以不能发生光电效应 答案 1 c 2 减小光电子受到金属表面层中力的阻碍作用 或需要克服逸出功 3 见解析 题型三 波粒二象性 例6 在双缝干涉实验中 在光屏处放上照相底片 若减弱光的强度使光子只能一个一个地通过狭缝 实验结果表明 如果曝光时间不太长 底片上只能出现一些无规则的亮点 如果曝光时间足够长 底片上就会出现规则的干涉条纹 下列与这个实验结果相关的分析中 正确的是 a 曝光时间不长时 光的能量太小 底片上的条纹看不清楚 故出现无规则的亮点b 单个光子的运动没有确定的轨道c 干涉条纹中明亮的部分是光子到达机会较多的地方d 只有大量光子才能表现出波动性 解析 少量的光子表现为粒子性 波动性不明显 大量的光子才表现为波动性 光子表现的波动性为一种概率波 故选项b c d正确 答案 bcd点评 粒子和波动对宏观物体是两个对立的事物 但是对于微观粒子 波动性和粒子性是统一的 1 2011 全国 在光电效应实验中 某金属的截止频率相应的波长为 0 该金属的逸出功为 若用波长为 0 单色光做实验 则其遏止电压为 已知电子的电荷量 真空中的光速和普朗克常量分别为e c和h 2 2011 上海 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14 3 2 a b c 所示的图像 则 a 图像 a 表明光具有粒子性b 图像 c 表明光具有波动性c 用紫外光观察不到类似的图像d 实验表明光是一种概率波 图14 3 2 abd 解析 本题考查光的双缝干涉实验和光的波粒二象性 a 中是少量的光打在底板上 出现的是无规则的点子 显示出光的粒子性 b c 中延长光照时间 使大量光子打在底板上 出现了明暗相间的干涉条纹 显示了光的波动性 用紫外光仍可看到条纹 只是条纹宽度较窄 故选项c错 实验表明光的波动性和粒子性这一对矛盾在一定条件下可以相互转化 这是一种概率统计波 3 2011 广东 光电效应实验中 下列表述正确的是 a 光照时间越长光电流越大b 入射光足够强就可以有光电流c 遏止电压与入射光的频率有关d 入射光频率大于极限频率才能产生光电子 cd 解析 光电流的大小只与到达阳极的光电子个数有关 a错 由h w ek和uq ek知 cd正确 4 2010 宁波模拟 氢原子从n 3的激发态向低能级状态跃迁可能放出的光子中 只有一种光子不能使金属a产生光电效应 则下列说法正确的是 a 不能使金属a产生光电效应的光子一定是从n 3激发态直接跃迁到基态放出的b 不能使金属a产生光电效应的光子一定是从n 3激发态直接跃迁到n 2激发态时放出的c 从n 4激发态跃迁到n 3激发态 所放出的光子一定不能使金属a产生光电效应d 从n 4激发态跃迁到基态 所放出的光子一定不能使金属