高考物理 核心要点突破系列 第21章第二节《光的波粒二象性》课件 新人教版选修35.ppt

第一节光电效应光子第二节光的波粒二象性,核心要点突破,课堂互动讲练,知能优化训练,第二节,课前自主学案,目标概览,目标概览,学习目标：1.知道光电效应的现象，知道光电效应现象与光的电磁说的矛盾2理解光子说及其对光电效应现象的解释3理解光电效应方程并会用其解决简单问题4知道光具有波粒二象性，光是一种概率波重点难点：1.光电效应现象和规律2光子说的内容及光电效应方程3对光的波粒二象性的理解,课前自主学案,一、光电效应1光电效应在光(包括不可见光)的照射下物体发射_现象叫做光电效应发射出来的电子叫做_这一现象是由赫兹首先发现的,电子,光电子,2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_这个极个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_的增大而增大(3)光电效应的发生几乎是瞬时的，一般不超过109s.(4)当入射光的频率一定，且大于极限频率时，光电流的强度与入射光的_成正比,大于,强度,频率,强度,二、光子说光是一份一份的不连续传播的，每一份叫做一个_，它的能量跟它的_成正比，即_(h为普朗克常量)三、光电效应方程1逸出功使电子脱离金属所做功的最小值叫做_不同金属的逸出功_,光子,频率,eh,逸出功,不同,2光电效应方程解释光电效应时，根据能量守恒定律，光电子的最大初动能与入射光子的能量h和逸出功w之间的关系为_，这个方程叫做爱因斯坦光电效应方程四、波粒二象性光的_、_现象和光的电磁说，说明光具有波动性_和_证明光具有粒子性无法用其中的一种性质解释所有光现象，所以认定光具有_,ekhw,干涉,衍射,光电效应现象,光子说,波粒二象性,五、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，因而光波又叫做概率波,大,小,一、光子能量与光强有什么区别？光子能量是指一个光子具有的能量，在数值上光子能量eh.光强是指在垂直于光的传播方向上，每平方米面积上1s内获得的能量，它等于垂直于光传播方向上每平方米面积1s内通过的所有光子的能量和光子能量大不意味着光强大，同样光强大也不等于光子能量大光强一定，频率越高的光，在垂直于光传播方向上，每平方米面积上1s内获得的光子数越少,核心要点突破,二、光子说对光电效应规律的解释光子照射到金属上时，某个电子吸收光子的能量后动能变大，若电子的动能增大到足以克服原子核的引力时，便飞出金属表面，成为光电子1金属的逸出功是一定的，光子的能量必须大于逸出功才能发生光电效应，这就是每一种金属都存在一个极限频率的原因,2光照射到金属上时，电子吸收光子能量不需积累，吸收能量立刻增大动能，(若动能大于逸出功)就逸出金属表面成为光电子3电子吸收光子能量后，从金属表面逸出，其中金属表面的电子在克服逸出功飞出金属表面时具有最大初动能,4光电效应规律“饱和光电流强度与入射光的强度成正比”中“饱和光电流强度”指的是光电流的最大值(亦称饱和值)，因为光电流未达到最大值之前，其值大小，不仅与入射光的强度有关，还与光电管两极间的电压有关只有在光电流达到最大值以后才和入射光的强度成正比,5“入射光的强度”，指的是单位时间内照射到金属表面单位面积上的光子的总能量在入射光频率不变的情况下光强正比于单位时间内照射到金属表面单位面积上的光子数但若换用不同频率的光照射，即使光强相同，单位时间内照射到金属表面单位面积的光子数也不相同，因而从金属表面逸出的光电子数也不相同，形成的光电流也不同,三、如何理解光的波粒二象性光既具有波动性，又具有粒子性，即光具有波粒二象性，这很难用宏观的观念来认识，必须从微观的角度建立起光的行为图景对此可以从以下几个方面理解：1大量光子产生的效果往往显示出波动性，个别光子产生的效果往往显示出粒子性2光子和电子、质子等实物粒子一样，具有能量和动量和其他物质相互作用时，粒子性起主导作用；在光的传播过程中，波动性起主导作用,3频率低、波长长的光，波动性特征显著；而频率高、波长短的光，粒子性特征显著4光子的能量与其对应的频率成正比，而频率是反映波动特征的物理量因此eh揭示了光的粒子性和波动性之间的密切联系,课堂互动讲练,激光器是一个特殊的光源，它发出的光是激光红宝石激光器发射的激光是不连续的一道一道的闪光，每道闪光称为一列光脉冲现有一红宝石激光器，发射功率为1.01010w，所发射的每列光脉冲持续的时间t为1.01011s，波长为793.4nm，问：(1)每列光脉冲的长度l是多少？(2)每列光脉冲含有的光子数n是多少？,【思路点拨】根据每列光脉冲的持续时间，再结合光速确定其长度；根据发射功率和单脉冲时间先确定光脉冲的能量，再由光脉冲的能量是每个光子能量的总和来计算个数,【答案】(1)3103m(2)41017个,变式训练1人眼对绿光最为敏感正常人的眼睛接收到波长为530nm的绿光时，只要每秒有6个绿光的光子射入曈孔，眼睛就能察觉普朗克常量为6.631034js，光速为3.0108m/s，则人眼能察觉到绿光时所接收到的最小功率是()a2.31018wb3.81019wc7.01018wd1.21018w,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,【解析】由爱因斯坦光电效应方程知，只有当入射光频率大于极限频率时才能产生光电子，光电流几乎是瞬时产生的，其大小与光强有关，与光照时间长短无关，易知eucekhw0(其中uc为遏止电压，ek为光电子的最大初动能，w0为逸出功，为入射光频率)由以上分析知，a、b错误，c、d正确【答案】cd【点评】注意掌握发生光电效应的条件，理解光电效应规律是作出正确判断的关键,变式训练2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2111所示则可判断出(),图2111,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,解析：选b.由于是同一光电管，因而不论对哪种光，极限频率和金属的逸出功相同，对于甲、乙两种光，反向截止电压相同，因而频率相同，a项错误；丙光对应的反向截止电压较大，因而丙光的频率较高，波长较短，对应的光电子的最大初动能较大，故c、d均错，只有b项正确,人们发现光电效应具有瞬时性和对各种金属都存在极限频率的规律请问谁提出了何种学说很好地解释了上述规律？已知锌的逸出功为3.34ev，用某单色紫外线照射锌板时，逸出光电子的最大速度为106m/s，求该紫外线的波长.(电子质量me9.111031kg，普朗克常量h6.631034js,1ev1.601019j)【思路点拨】利用光电效应方程，注意单位统一，直接分析求解,【答案】2.01107m【点评】应用光电效应方程时应注意结合能量守恒定律，理解光电效应方程有助于理解光电效应的规律,变式训练3如图2112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k，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，电流表的读数仍不为零；当电压表读数大于或等于0.60v时，电流表读数为零由此可知阴极材料的逸出功为(),图2112,a1.9evb0.6evc2.5evd0.31ev解析：选a.由题意知光电子的最大初动能为ekqu0.60ev，所以根据光电效应方程ekhw得whek(2.50.6)ev1.9ev.,对光的波粒二象性的说法中，正确的是()a有的光是波，有的光是粒子b光子与电子是同样一种粒子c光的波长越长，其波动性越显著，波长越短，其粒子性越显著d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,【思路点拨】理解光的波粒二象性是光的本性，区别光波和实物粒子，知道实际中体现出的是光波的哪种性质【解析】光具有波粒二象性是指光同时具有两种性质，a错光子是一种电磁波，电子是实物粒子，二者不同，b错波长长，容易发生干涉、衍射、波动性强；反之，波长短，光子能量大，粒子性强，c对干涉、衍射是波特有的现象，光电效应说明光具有粒子性，d对,【答案】cd【点评】对波粒二象性的理解应认识到波动性和粒子性是事物不可分隔的两个方面，二者同时存在，不过在具体的体现中有所不同还要区别光和电子等实物粒子，这种光子的运动，无法具体、准确描述，但是我们可以通过事实从统计规律方面认识这两种性质，描述它的波动规律,变式训练4在单缝衍射实验中，中央亮纹的光强占整个从单缝射入的光强的95%以上，假设现在只让一个光子通过单缝，那么该光子()a一定落在中央亮纹处b一定落在亮纹处c可能落在暗纹处d落在中央亮纹处的可