高中物理 模块复习课 专题四优质课件 教科版选修3-5

1、专题四波粒二象性h h 21mvW2h概率概率 hph4一、光电效应规律的应用一、光电效应规律的应用有关光电效应的问题主要有两个方面有关光电效应的问题主要有两个方面: :一是关于光电效一是关于光电效应现象的判断应现象的判断, ,二是运用光电效应方程进行计算。求解二是运用光电效应方程进行计算。求解光电效应问题的关键在于掌握光电效应规律光电效应问题的关键在于掌握光电效应规律, ,明确各概明确各概念之间的决定关系念之间的决定关系, ,准确把握它们的内在联系。准确把握它们的内在联系。1.1.决定关系及联系图。决定关系及联系图。2.“2.“光电子的动能光电子的动能”可以是介于可以是介于0 0E Ekmk

2、m的任意值的任意值, ,只有只有从金属表面逸出的光电子才具有最大初动能从金属表面逸出的光电子才具有最大初动能, ,且随入射且随入射光频率增大而增大。光频率增大而增大。3.3.光电效应是单个光子和单个电子之间的相互作用产光电效应是单个光子和单个电子之间的相互作用产生的生的, ,金属中的某个电子只能吸收一个光子的能量金属中的某个电子只能吸收一个光子的能量, ,只只有当电子吸收的能量足够克服原子核的引力而逸出时有当电子吸收的能量足够克服原子核的引力而逸出时, ,才能产生光电效应。才能产生光电效应。4.4.入射光强度指的是单位时间内入射到金属表面单位入射光强度指的是单位时间内入射到金属表面单位面积上的

3、光子的总能量面积上的光子的总能量, ,在入射光频率在入射光频率不变时不变时, ,光强光强正比于单位时间内照到金属表面单位面积上的光子数正比于单位时间内照到金属表面单位面积上的光子数, ,但若入射光频率不同但若入射光频率不同, ,即使光强相同即使光强相同, ,单位时间内照到单位时间内照到金属表面单位面积上的光子数也不相同金属表面单位面积上的光子数也不相同, ,因而从金属表因而从金属表面逸出的光电子数也不相同面逸出的光电子数也不相同( (形成的光电流也不相同形成的光电流也不相同) )。【典例典例1 1】( (多选多选) )如图所示的光电管的实验中如图所示的光电管的实验中, ,发现用发现用一定频率的

4、一定频率的A A单色光照射光电管时单色光照射光电管时, ,电流表指针会发生电流表指针会发生偏转偏转, ,而用另一频率的而用另一频率的B B单色光照射时不发生光电效应单色光照射时不发生光电效应, ,那么那么( () )A.AA.A光的频率大于光的频率大于B B光的频率光的频率B.BB.B光的频率大于光的频率大于A A光的频率光的频率C.C.用用A A光照射光电管时流过电流表光照射光电管时流过电流表G G的电流方向是的电流方向是a a到到b bD.D.用用A A光照射光电管时流过电流表光照射光电管时流过电流表G G的电流方向是的电流方向是b b到到a a【正确解答正确解答】选选A A、C C。当入

5、射光的频率大于金属的极。当入射光的频率大于金属的极限频率时才能发生光电效应。限频率时才能发生光电效应。A A光能使指针偏转光能使指针偏转,B,B光不光不能。即能。即A A光发生光电效应光发生光电效应,B,B不能发生。可见不能发生。可见A A光的频率光的频率大于金属的极限频率而大于金属的极限频率而B B光的频率小于金属的极限频率光的频率小于金属的极限频率, ,故选项故选项A A正确。光电效应产生的电子在光电管内从右向正确。光电效应产生的电子在光电管内从右向左定向移动左定向移动, ,所以电流方向从所以电流方向从a a经电流表经电流表G G流向流向b,b,故选项故选项C C正确。正确。【变式训练变式

6、训练】( (多选多选) )下列关于光电效应的说法正确的是下列关于光电效应的说法正确的是( () )A.A.若某材料的逸出功是若某材料的逸出功是W,W,则它的极限频率则它的极限频率0 0= =B.B.光电子的初速度和照射光的频率成正比光电子的初速度和照射光的频率成正比C.C.光电子的最大初动能和照射光的频率成正比光电子的最大初动能和照射光的频率成正比D.D.光电子的最大初动能随照射光频率的增大而增大且光电子的最大初动能随照射光频率的增大而增大且要吸收能量要吸收能量Wh【解析解析】选选A A、D D。由光电效应方程。由光电效应方程h=W+ mvh=W+ mv2 2得得 mvmv2 2=h-W,=h

7、-W,逸出电子的最大初动能逸出电子的最大初动能E Ekmkm( (即即 mvmvmaxmax) )与入射与入射光的频率成一次函数关系光的频率成一次函数关系,B,B、C C错误错误,D,D正确正确; ;若若E Ek k=0,=0,得得极限频率极限频率0 0= ,= ,故故A A正确。正确。121212Wh二、光的波粒二象性的进一步理解二、光的波粒二象性的进一步理解现在提到的波动性和粒子性与现在提到的波动性和粒子性与1717世纪提出的波动说和世纪提出的波动说和粒子说不同。当时的两种学说是相互对立的粒子说不同。当时的两种学说是相互对立的, ,都企图用都企图用一种观点去说明光的各种一种观点去说明光的各

8、种“行为行为”, ,这是由于传统观念这是由于传统观念的影响的影响, ,这些传统观念是人们观察周围的宏观物体形成这些传统观念是人们观察周围的宏观物体形成的。波动性和粒子性在宏观现象中是相互对立的、矛的。波动性和粒子性在宏观现象中是相互对立的、矛盾的盾的, ,但对于光子这样的微观粒子却只有从波粒二象性但对于光子这样的微观粒子却只有从波粒二象性的角度出发的角度出发, ,才能统一说明光的各种才能统一说明光的各种“行为行为”。理解光的波粒二象性应注意以下几个方面理解光的波粒二象性应注意以下几个方面: :1.1.光的波粒二象性光的波粒二象性, ,既不能把光子理解为宏观概念中的既不能把光子理解为宏观概念中的

9、粒子粒子, ,也不能理解为宏观概念中的波。也不能理解为宏观概念中的波。2.2.光子说并不否认光的电磁说光子说并不否认光的电磁说, ,按光子说按光子说, ,光子的能量光子的能量=h,=h,其中其中表示光的频率表示光的频率, ,即表示了波的特征即表示了波的特征, ,而且而且从光子说或电磁说推导电子的动量都得到一致的结论。从光子说或电磁说推导电子的动量都得到一致的结论。可见可见, ,光的确具有波动性光的确具有波动性, ,也具有粒子性。也具有粒子性。3.3.光的波粒二象性在不同情况下的表现不同光的波粒二象性在不同情况下的表现不同, ,大量光子大量光子往往显示波动性往往显示波动性, ,少数光子往往显示粒

10、子性。随频率增少数光子往往显示粒子性。随频率增大大, ,波动性越来越不显著波动性越来越不显著, ,而粒子性越来越显著。而粒子性越来越显著。4.4.光波是概率波光波是概率波, ,即光子在某处出现的概率受波动规律即光子在某处出现的概率受波动规律支配。支配。【典例典例2 2】( (多选多选) )从光的波粒二象性出发从光的波粒二象性出发, ,下列说法正下列说法正确的是确的是( () )A.A.光是高速运动的微观粒子光是高速运动的微观粒子, ,每个光子都具有波粒二象每个光子都具有波粒二象性性B.B.光的频率越高光的频率越高, ,光子的能量越大光子的能量越大C.C.在光的干涉中在光的干涉中, ,暗条纹的地

11、方是光子不会到达的地方暗条纹的地方是光子不会到达的地方D.D.在光的干涉中在光的干涉中, ,亮条纹的地方是光子到达概率最大的亮条纹的地方是光子到达概率最大的地方地方【正确解答正确解答】选选B B、D D。一个光子谈不上波动性。一个光子谈不上波动性,A,A错误错误, ,暗条纹是光子到达概率最小的地方暗条纹是光子到达概率最小的地方,C,C错误错误. .故故B B、D D选项选项正确。正确。【变式训练变式训练】( (多选多选) )关于物质的波粒二象性关于物质的波粒二象性, ,下列说法正确的是下列说法正确的是 ( () )A.A.若电子与频率为若电子与频率为的光子动量相同的光子动量相同, ,则可知电子

12、的物则可知电子的物质波波长为质波波长为B.B.运动的微观粒子与光子一样运动的微观粒子与光子一样, ,当它们通过一个小孔时当它们通过一个小孔时, ,都没有特定的运动轨道都没有特定的运动轨道cC.C.波粒二象性中的波动性波粒二象性中的波动性, ,是大量光子和高速运动的微是大量光子和高速运动的微观粒子的行为观粒子的行为D.D.波动性和粒子性波动性和粒子性, ,是矛盾的、对立的、互相否定的是矛盾的、对立的、互相否定的【解析解析】选选A A、B B、C C。A A项中项中, ,光子的能量光子的能量=h=mc=h=mc2 2, ,得光子的动量为得光子的动量为p=mc= ,p=mc= ,所以电子的物质波波长为所以电子的物质波波长为= = 故故A A正确正确. .运动的微观粒子与光子一样运动的微观粒子与光子一样, ,具有具有波粒二象性波粒二象性, ,当它们通过一个小孔时当它们通过一个小孔时, ,都没有特定的运都没有特定的运动轨道动轨道,B,B正确。大量光子和高速运动的微观粒子的运正确。大