第2课时光电效应波粒二象性

1、第2课时光电效应波粒二象性考纲解读 1.知道什么是光电效应，理解光电效应的实验规律.2.会利用光电效应方程计算逸出功、截止频率、最大初动能等物理量.3.知道光的波粒二象性，知道物质波的概念1黑体辐射和能量子的理解下列说法正确的是()A一般物体辐射电磁波的情况与温度无关，只与材料的种类及表面情况有关B黑体能完全吸收入射的各种波长的电磁波，不反射C带电微粒辐射和吸收的能量，只能是某一最小能量值的整数倍D普朗克最先提出了能量子的概念答案BCD2光电效应规律的理解关于光电效应的规律，下列说法中正确的是()A只有入射光的波长大于该金属的极限波长，光电效应才能产生B光电子的最大初动能跟入射光强度成正比C发

2、生光电效应的反应时间一般都大于107 sD发生光电效应时，单位时间内从金属内逸出的光电子数目与入射光强度成正比答案D解析由hh知，当入射光波长小于金属的极限波长时，发生光电效应，故A错由EkhW0知，最大初动能由入射光频率决定，与入射光强度无关，故B错发生光电效应的反应时间一般不超过109 s，故C错3光的波粒二象性的理解下列说法正确的是()A光电效应反映了光的粒子性B大量光子产生的效果往往显示出粒子性，个别光子产生的效果往往显示出波动性C光的干涉、衍射、偏振现象证明了光具有波动性D只有运动着的小物体才有一种波和它相对应，大的物体运动是没有波和它对应的答案AC一、黑体辐射与能量子1黑体与黑体辐

3、射(1)黑体：是指能够完全吸收入射的各种波长的电磁波而不发生反射的物体(2)黑体辐射的实验规律一般材料的物体，辐射的电磁波除与温度有关外，还与材料的种类及表面状况有关黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关a随着温度的升高，各种波长的辐射强度都增加b随着温度的升高，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动2能量子(1)定义：普朗克认为，带电微粒辐射或者吸收能量时，只能辐射或吸收某个最小能量值的整数倍即能量的辐射或者吸收只能是一份一份的这个不可再分的最小能量值叫做能量子(2)能量子的大小：h，其中是电磁波的频率，h称为普朗克常量h6.63×1034 J·s.二、光电效应

4、1光电效应现象光电效应：在光的照射下金属中的电子从金属表面逸出的现象，叫做光电效应，发射出来的电子叫做光电子2光电效应规律(1)每种金属都有一个极限频率(2)光子的最大初动能与入射光的强度无关，只随入射光的频率增大而增大(3)光照射到金属表面时，光电子的发射几乎是瞬时的(4)光电流的强度与入射光的强度成正比3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h，其中h是普朗克常量，其值为6.63×1034 J·s.(2)光电效应方程：EkhW0.其中h为入射光的能量，Ek为光电子的最大初动能，W0是金属的逸出功4遏止

5、电压与截止频率(1)遏止电压：使光电流减小到零的反向电压Uc.(2)截止频率：能使某种金属发生光电效应的最小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最小值，叫做该金属的逸出功三、光的波粒二象性与物质波1光的波粒二象性(1)光的干涉、衍射、偏振现象证明光具有波动性(2)光电效应说明光具有粒子性(3)光既具有波动性，又具有粒子性，称为光的波粒二象性2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大的地方，暗条纹是光子到达概率小的地方，因此光波又叫概率波(2)物质波任何一个运动着的物体，小

6、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.考点一对光电效应实验规律的理解光电效应实验规律可理解为1放不放光电子，看入射光的最低频率2放多少光电子，看光的强度3光电子的最大初动能大小，看入射光的频率4要放光电子，瞬时放例11905年是爱因斯坦的“奇迹”之年，这一年他先后发表了三篇具有划时代意义的论文，其中关于光量子的理论成功的解释了光电效应现象关于光电效应，下列说法正确的是()A当入射光的频率低于极限频率时，不能发生光电效应B光电子的最大初动能与入射光的频率成正比C光电子的最大初动能与入射光的强度成正比D某单色光照射一金属时不发生光电效应，改用波长较短

7、的光照射该金属可能发生光电效应解析根据光电效应现象的实验规律，只有入射光频率大于极限频率才能发生光电效应，故A、D正确根据光电效应方程，最大初动能与入射光频率为线性关系，但非正比关系，B错误；根据光电效应现象的实验规律，光电子的最大初动能与入射光强度无关，C错误答案AD突破训练1用光照射某种金属，有光电子从金属表面逸出，如果光的频率不变，而减弱光的强度，则()A逸出的光电子数减少，光电子的最大初动能不变B逸出的光电子数减少，光电子的最大初动能减小C逸出的光电子数不变，光电子的最大初动能减小D光的强度减弱到某一数值，就没有光电子逸出了答案A解析光的频率不变，表示光子能量不变，仍会有光电子从该金属

8、表面逸出，逸出的光电子的最大初动能也不变；而减弱光的强度，逸出的光电子数就会减少，选项A正确考点二对光电效应方程的应用和Ek图象的考查1爱因斯坦光电效应方程EkhW0h：光电子的能量W0：逸出功，即从金属表面直接飞出的光电子克服正电荷引力所做的功Ek：光电子的最大初动能2由Ek图象(如图1)可以得到的信息图1(1)极限频率：图线与轴交点的横坐标c.(2)逸出功：图线与Ek轴交点的纵坐标的绝对值EW0.(3)普朗克常量：图线的斜率kh.例2如图2所示是用光照射某种金属时逸出的光电子的最大初动能随入射光频率的变化图线(直线与横轴的交点坐标为4.27，与纵轴交点坐标为0.5)由图可知()图2A该金属

9、的截止频率为4.27×1014 HzB该金属的截止频率为5.5×1014 HzC该图线的斜率表示普朗克常量D该金属的逸出功为0.5 eV解析图线在横轴上的截距为截止频率，A正确，B错误；由光电效应方程EkhW0可知图线的斜率为普朗克常量，C正确；金属的逸出功为W0hc eV1.77 eV，D错误答案AC突破训练2(2011·新课标全国·35)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)的单色光做该实验，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.答案解析由光电效应方程知，光电

10、子的最大初动能EkhW0，其中金属的逸出功W0h0，又由c知W0，用波长为的单色光照射时，其Ekhc.又因为eUEk，所以遏止电压U.考点三对光的波粒二象性、物质波的考查光既具有波动性，又具有粒子性，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，而贯穿本领越强(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，往往表现为粒子性例3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，

11、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答案D突破训练3用很弱的光做双缝干涉实验，把入射光减弱到可以认为光源和感光胶片之间不可能同时有两个光子存在，如图3所示是不同数

12、量的光子照射到感光胶片上得到的照片这些照片说明()图3A光只有粒子性没有波动性B光只有波动性没有粒子性C少量光子的运动显示波动性，大量光子的运动显示粒子性D少量光子的运动显示粒子性，大量光子的运动显示波动性答案D解析光具有波粒二象性，这些照片说明少量光子的运动显示粒子性，大量光子的运动显示波动性，故D正确49用光电管研究光电效应的规律例4小明用金属铷为阴极的光电管，观测光电效应现象，实验装置示意图如图4甲所示已知普朗克常量h6.63×1034 J·s，结果保留三位有效数字图4(1)图甲中电极A为光电管的_(填“阴极”或“阳极”)；(2)实验中测得铷的遏止电压Uc与入射光频率

13、之间的关系如图乙所示，则铷的截止频率c_Hz，逸出功W0_J；(3)如果实验中入射光的频率7.00×1014 Hz，则产生的光电子的最大初动能Ek_J.解析(1)由光电管的结构知，A为阳极；(2)Uc图象中横轴的截距表示截止频率c，逸出功W0hc；(3)由爱因斯坦的光电效应方程EkhW0，可求结果答案(1)阳极(2)5.15×1014(5.10×10145.20×1014均可)3.41×1019(3.38×10193.45×1019均可)(3)1.23×1019(1.19×10191.26×10

14、19均可)突破训练4(2010·江苏单科·12C(1)研究光电效应的电路如图5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_图5 答案C解析由于光的频率相同，所以对应的反向截止电压相同，选项A、B错误；发生光电效应时，在同样的加速电压下，光强度越大，逸出的光电子数目越多，形成的光电流越大，所以选项C正确，D错误1.常见电路(如图6所示)图62由Uc图象得到的物理量：(1)截止频率c：图线与横轴的交点；(2)遏止电压Uc：随入射光频率的增大而增大

15、；(3)普朗克常量h：等于图线的斜率与电子电荷量的乘积，即hke.(注：此时两极之间接反向电压)高考题组1(2012·海南单科·19(1)产生光电效应时，关于逸出光电子的最大初动能Ek，下列说法正确的是()A对于同种金属，Ek与照射光的强度无关B对于同种金属，Ek与照射光的波长成反比C对于同种金属，Ek与光照射的时间成正比D对于同种金属，Ek与照射光的频率成线性关系E对于不同种金属，若照射光频率不变，Ek与金属的逸出功成线性关系答案ADE解析由EkhW0知Ek与照射光的强度及照射时间无关，与成线性关系，故选项A、D正确，C错误由EkW0可知Ek与不成反比，故选项B错误在h不

16、变的情况下，Ek与W0成线性关系，故选项E正确2(2013·北京·20)以往我们认识的光电效应是单光子光电效应，即一个电子在极短时间内只能吸收到一个光子而从金属表面逸出强激光的出现丰富了人们对于光电效应的认识，用强激光照射金属，由于其光子密度极大，一个电子在极短时间内吸收多个光子成为可能，从而形成多光子光电效应，这已被实验证实光电效应实验装置示意图如图7所示用频率为的普通光源照射阴极K，没有发生光电效应，换用同样频率的强激光照射阴极K，则发生了光电效应；此时，若加上反向电压U，即将阴极K接电源正极，阳极A接电源负极，在K、A之间就形成了使光电子减速的电场逐渐增大U，光电流会

17、逐渐减小；当光电流恰好减小到零时，所加反向电压U可能是下列的(其中W为逸出功，h为普朗克常量，e为电子电量)()图7AU BUCU2hW DU答案B解析由光电效应方程可知：nhWmv(n2,3，4)在减速电场中由动能定理得：eU0mv联立式得：U(n2,3,4)，故选项B正确3(2013·江苏单科·12C(1)如果一个电子的德布罗意波长和一个中子的相等，则它们的_也相等A速度 B动能 C动量 D总能量答案C解析由德布罗意波长知二者的动量应相同，故C正确由pmv可知二者速度不同，Ekmv2，二者动能不同，由Emc2可知总能量也不同，A、B、D均错模拟题组4如图8所示，用a、b

18、两种不同频率的光分别照射同一金属板，发现当a光照射时验电器的指针偏转，b光照射时指针未偏转，以下说法正确的是()图8A增大a光的强度，验电器的指针偏角一定减小Ba光照射金属板时验电器的金属小球带负电Ca光在真空中的速度大于b光在真空中的速度Da光在真空中的波长小于b光在真空中的波长答案D解析增大a光的强度，从金属板飞出的光电子增多，金属板带电荷量增大，验电器的指针偏角一定增大，选项A错误；a光照射金属板时，光电子从金属板飞出，金属板带正电，验电器的金属小球带正电，选项B错误；光在真空中的速度为c，选项C错误；经分析，a光在真空中的频率大于b光在真空中的频率，故a光在真空中的波长小于b光在真空中

19、的波长，选项D正确5如图9所示的实验电路，当用黄光照射光电管中的金属涂层时，毫安表的指针发生了偏转若将电路中的滑动变阻器的滑片P向右移动到某一位置时，毫安表的读数恰好减小到零，此时电压表读数为U.若此时增加黄光照射的强度，则毫安表_(选填“有”或“无”)示数若改用蓝光照射光电管中的金属涂层，则毫安表_(选填“有”或“无”)示数图9答案无有解析光电效应的原理是当有频率足够大的光照射到金属表面时，将会使金属中的电子获得足够能量而从表面逸出，逸出的光电子向另一极板定向移动而形成电流当增加黄光照射的强度时，不能增加光电子的最大初动能，故毫安表无示数当改用蓝光照射时，光电子的最大初动能增大，光电子能到达

20、A极，形成电流(限时：30分钟)题组1对光的波粒二象性的考查1下列说法正确的是()A有的光是波，有的光是粒子B光子与电子是同样的一种粒子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射线具有显著的粒子性，而不具有波动性答案C解析从光的波粒二象性可知：光是同时具有波粒二象性的，只不过在有的情况下波动性显著，有的情况下粒子性显著光的波长越长，越容易观察到其显示波动特征光子是一种不带电的微观粒子，而电子是带负电的微观粒子，它们虽然都是微观粒子，但有本质区别，故上述选项中正确的是C.2物理学家做了一个有趣的实验：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

21、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不规则的点；如果曝光时间足够长，底片上就会出现规则的干涉条纹对这个实验结果下列认识正确的是()A曝光时间不长时，光的能量太小，底片上的条纹看不清楚，故出现不规则的点B单个光子的运动没有确定的规律C干涉条纹中明亮的部分是光子到达机会较多的地方D只有大量光子的行为才表现出波动性答案BCD解析单个光子通过双缝后的落点无法预测，大量光子的落点呈现一定的规律性，落在某些区域的可能性较大，这些区域正是波通过双缝后发生干涉时振幅加强的区域，因而把光波叫做概率波光具有波粒二象性，少数光子的行为表现为粒子性，大量光子的行为表现为波动性所以正确选项为B、C、

22、D.题组2对光电效应理解的考查3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时才能产生光电子答案CD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，为入射光的频率)由以上分析知，A、B错误，C、D正确4用一束紫外线照射某金属时不能产生光电效应，可能使该金属发生光电效应的措施是()A改用频率更小的紫外线照射B改用X射线照射C改用强度

23、更大的原紫外线照射D延长原紫外线的照射时间答案B解析要使该金属发生光电效应必须使光的频率大于极限频率，X射线的频率大于紫外线的频率5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答案AD解析根据光电效应规律可知，选项A正确；根据光电效应方程EkhW0知，频率越高，初动能就越大，选项D正确6入射光照射到某金属表面上发生光电效应，若入射光的强度减弱，而频率保持不变，下列

24、说法中正确的是()A有可能不发生光电效应B从光照射到金属表面上至发射出光电子之间的时间间隔将明显增加C逸出的光电子的最大初动能将减小D单位时间内从金属表面逸出的光电子数目将减少答案D解析由光电效应方程EkhW0可知，光电子的最大初动能只与入射光的频率有关，与光强没有关系，但入射光的强度减弱，单位时间内从金属表面逸出的光电子数目将减少，A、C错，D对；光电效应具有瞬时性，B错7对光电效应的理解正确的是()A金属钠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，就能逸出金属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而逸出时所需做的最小功，便不能发生光电效应C发生光电效应

25、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，因此使不同金属发生光电效应，入射光的最低频率也不同答案BD解析按照爱因斯坦的光子说，光子的能量由光的频率决定，与光强无关，入射光的频率越大，发生光电效应时产生的光电子的最大初动能越大但要使电子离开金属，须使电子具有足够的动能，而电子增加的动能只能来源于入射光的光子能量，且电子只能吸收一个光子，不能吸收多个光子若入射光子的能量小于金属表面的电子克服原子核的引力而逸出时所需做的最小功，不会发生光电效应综上所述，选项B、D正确题组3对光电效应方程应用的考查8.如图1是某金属在光的照射下产生的光电子的最大初动能

26、Ek与入射光频率的关系图象由图象可知()图1A该金属的逸出功等于EB该金属的逸出功等于hcC入射光的频率为2c时，产生的光电子的最大初动能为ED入射光的频率为时，产生的光电子的最大初动能为答案ABC解析由题图并结合EkhW0得，EkhE，故逸出功W0E，故选项A对；当Ek0时，c，故Ehc，故选项B对；2c时，可得出EkE，故选项C对；当入射光的频率为时，不发生光电效应，故选项D错9用不同频率的紫外线分别照射钨和锌的表面而产生光电效应，可得到光电子的最大初动能Ek随入射光频率变化的Ek图象已知钨的逸出功是3.28 eV，锌的逸出功是3.34 eV，若将二者的图线画在同一个坐标图中，以实线表示钨

27、，虚线表示锌，如图所示，则正确反映这一过程的图象是() 答案A解析根据EkhW0知，图象斜率代表普朗克常量h，所以两条线应平行；横轴截距代表了极限频率c，c，因此锌的c大些10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2所示，则可判断出()图2A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乙光的频率大于丙光的频率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答案B解析由题图可知，甲、乙两光对应的遏止电压均为Uc2，由爱因斯坦光电效应方程EkhW0和eUc0Ek可知甲、乙两光的频率相同，且小于丙光的频率，故选项A、C均错误；甲光频率小于丙光的频率，则甲光对应的光电子的最大初动能小于丙光对应光电子的最大初动能，选项D错误；乙光频率小于丙光频率，由c可知乙光的波长大