北京市2016届高三物理下册-3.4.7-光电效应波粒二象性

1、选修3-4 光学考纲展示考纲展示复习策略复习策略内容内容要求要求说明说明1、光的折射，折射率、光的折射，折射率相相对对折折射射率率不不做做高高考考要要求求1、对光的折射和全反射问题主、对光的折射和全反射问题主要采用几何方法来研究，高考要采用几何方法来研究，高考对该知识块的考查突出了对该知识块的考查突出了“应应用数学方法解决物理问题用数学方法解决物理问题”的的能力要求，所以要注重数学中能力要求，所以要注重数学中几何方法的迁移。几何方法的迁移。2、对于光的本性，由于其知识、对于光的本性，由于其知识点较多而且散乱，高考对其考点较多而且散乱，高考对其考查的的综合性较强，对知识的查的的综合性较强，对知识

2、的识记、理解要求较高，对其复识记、理解要求较高，对其复习要全面彻底不留死角，所以习要全面彻底不留死角，所以一般采用一般采用“列提纲逐一解决列提纲逐一解决”的方法。的方法。2、全反射，临界角、全反射，临界角3、光导纤维、光导纤维4、光的干涉、光的干涉5、光的衍射和偏振、光的衍射和偏振6、光的颜色与色散、光的颜色与色散7、电磁场，电磁波，电磁、电磁场，电磁波，电磁波的波长，频率，周期波的波长，频率，周期和波速的关系和波速的关系8、光电效应、光电效应 波粒二象性波粒二象性 光电效应光电效应 波粒二象性波粒二象性选修3-4 光学第七节第七节 光电效应，波粒二象性光电效应，波粒二象性(1)(1)光电效应

3、现象：在光的照射下金属中的光电效应现象：在光的照射下金属中的_从金属表面逸出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。的现象，叫做光电效应；发射出来的电子叫做光电子。 基础知识梳理基础知识梳理(2)(2)光电效应规律光电效应规律每种金属都有一个截止频率，入射光的频率必须每种金属都有一个截止频率，入射光的频率必须_这个这个截止频率才能产生光电效应截止频率才能产生光电效应. .当入射光的频率高于截止频率当入射光的频率高于截止频率, ,光电流出现时光电流出现时, ,光电流的大小光电流的大小由由_决定决定, _, _越大越大, ,光电流越大光电流越大. .光电子的最大初动能与入射光

4、的频率成光电子的最大初动能与入射光的频率成_关系关系. .光电效应的发生光电效应的发生_的的, ,一般不超过一般不超过1010-9 -9 s.s.大于大于光强光强光强光强线性线性几乎是瞬时几乎是瞬时电子电子一、光电效应一、光电效应（3）光电效应方程光电效应方程光子说：空间传播的光的能量是不连续的，是一份一份的，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每一份叫做一个光子光子的能量为_，其中，其中h是普朗是普朗克常量，其值为克常量，其值为6.631034 Js.光电效应方程：光电效应方程：Ek_；其中；其中h为入射光的能量，为入射光的能量，Ek为光电子的最

5、大初动能，为光电子的最大初动能，W0是金属的逸出功是金属的逸出功hvhvhW0电子电子（4）遏止电压与截止频率）遏止电压与截止频率遏止电压：使光电流减小到遏止电压：使光电流减小到_的反向电压的反向电压Uc.截止频率：能使某种金属发生光电效应的截止频率：能使某种金属发生光电效应的_频率叫做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不同的极限频率逸出功：电子从金属中逸出所需做功的逸出功：电子从金属中逸出所需做功的_值，叫做该值，叫做该金属的逸出功金属的逸出功零零最小最小最小最小2、光的波粒二象性光的波粒二象性（1）光的

6、干涉、衍射、偏振现象证明光具有）光的干涉、衍射、偏振现象证明光具有_性性（2）光电效应说明光具有）光电效应说明光具有_性性（3）光既具有波动性，又具有粒子性，称为光的波粒二象）光既具有波动性，又具有粒子性，称为光的波粒二象性性（4）大量光子运动的规律表现出光的）大量光子运动的规律表现出光的_性，单个光子的性，单个光子的运动表现出光的运动表现出光的_性性.（5）光的波长越长，）光的波长越长，_越明显，越容易看到光的干涉越明显，越容易看到光的干涉和衍射现象；光的频率越高，和衍射现象；光的频率越高，_越明显，穿透本领越强越明显，穿透本领越强.粒子粒子波动波动波动波动粒子粒子波动性波动性粒子性粒子性3

7、、物质波、物质波（1）概率波：光的干涉现象是大量光子的运动遵守）概率波：光的干涉现象是大量光子的运动遵守_规规律的表现，亮条纹是光子到达概率律的表现，亮条纹是光子到达概率_的地方，暗条纹是光的地方，暗条纹是光子到达概率子到达概率_的地方，因此光波又叫概率波的地方，因此光波又叫概率波（2）物质波：任何一个运动着的物体，小到微观粒子大到宏）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，其波长观物体都有一种波与它对应，其波长_，p为运动物体为运动物体的动量，的动量，h为普朗克常量为普朗克常量.大大波动波动小小ph1、对光电效应的四点提醒、对光电效应的四点提醒（1）能否发生

8、光电效应，不取决于光的强度而取决于光的频率。）能否发生光电效应，不取决于光的强度而取决于光的频率。（2）光电效应中的）光电效应中的“光光”不是特指可见光，也包括不可见光。不是特指可见光，也包括不可见光。（3）逸出功的大小由金属本身决定，与入射光无关。）逸出功的大小由金属本身决定，与入射光无关。（4）光电子不是光子，而是电子。）光电子不是光子，而是电子。 深化拓展深化拓展2、光电效应的两条对应关系、光电效应的两条对应关系光强大光强大光子数目多光子数目多发射光电子多发射光电子多光电流大；光电流大；光子频率高光子频率高光子能量大光子能量大光电子的最大初动能大。光电子的最大初动能大。3、光电效应定量分

9、析时应抓住三个关系式、光电效应定量分析时应抓住三个关系式（1）爱因斯坦光电效应方程：）爱因斯坦光电效应方程：EkhW0。（2）最大初动能与遏止电压的关系：）最大初动能与遏止电压的关系：EkeUc。（3）逸出功与极限频率的关系：）逸出功与极限频率的关系：W0h0。图象名称图象名称图线形状图线形状由图线直接（间接）由图线直接（间接） 得到得到的物理量的物理量4、光电效应的图象分析、光电效应的图象分析最大初动能最大初动能Ek与入射光频率与入射光频率的关系图线的关系图线极限频率：图线与极限频率：图线与轴交点的横轴交点的横坐标坐标c逸出功：图线与逸出功：图线与Ek轴交点的纵轴交点的纵坐标的值坐标的值W0

10、|E|E普朗克常量：图线的斜率普朗克常量：图线的斜率kh颜色相同、强颜色相同、强度不同的光，度不同的光，光电流与电压光电流与电压的关系的关系遏止电压遏止电压Uc：图线与横轴的交：图线与横轴的交点点饱和光电流饱和光电流Im：电流的最大值：电流的最大值最大初动能：最大初动能：EkmeUc图象名称图象名称图线形状图线形状由图线直接（间接）由图线直接（间接） 得到的物得到的物理量理量4、光电效应的图象分析、光电效应的图象分析颜色不同时，光颜色不同时，光电流与电压的关电流与电压的关系系遏止电压遏止电压Uc1、Uc2饱和光电流饱和光电流最大初动能最大初动能Ek1eUc1，Ek2eUc2遏止电压遏止电压Uc

11、与入与入射光频率射光频率的关系的关系图线图线截止频率截止频率c：图线与横轴的交点：图线与横轴的交点遏止电压遏止电压Uc：随入射光频率的增：随入射光频率的增大而增大大而增大普朗克常量普朗克常量h：等于图线的斜率：等于图线的斜率与电子电量的乘积，即与电子电量的乘积，即hke。（注：此时两极之间接反向电压）（注：此时两极之间接反向电压）5 5、对光的波粒二象性的进一步说明、对光的波粒二象性的进一步说明光既有波动性光既有波动性, ,又有粒子性，两者不是孤立的又有粒子性，两者不是孤立的, ,而是有机的统而是有机的统一一体体, ,其表现规律为其表现规律为: :(1)(1)从数量上看：个别光子的作用效果往往

12、表现为粒子性从数量上看：个别光子的作用效果往往表现为粒子性; ;大大量量光子的作用效果往往表现为波动性光子的作用效果往往表现为波动性. .(2)(2)从频率上看：频率越低波动性越显著从频率上看：频率越低波动性越显著, ,越容易看到光的干越容易看到光的干涉涉和衍射现象和衍射现象; ;频率越高粒子性越显著频率越高粒子性越显著, ,越不容易看到光的干涉越不容易看到光的干涉和和衍射现象衍射现象, ,贯穿本领越强贯穿本领越强. .(3)从传播与作用上看：光在传播过程中往往表现出波动性从传播与作用上看：光在传播过程中往往表现出波动性;在在与物质发生作用时往往表现为粒子性与物质发生作用时往往表现为粒子性.(

13、4)波动性与粒子性的统一：由光子的能量波动性与粒子性的统一：由光子的能量E=hv,光子的动量光子的动量 表达式也可以看出表达式也可以看出,光的波动性和粒子性并不矛盾光的波动性和粒子性并不矛盾:表示粒表示粒子性的粒子能量和动量的计算式中都含有表示波的特征的物理子性的粒子能量和动量的计算式中都含有表示波的特征的物理量量频率频率v和波长和波长.(5)理解光的波粒二象性时不可把光当成宏观概念中的波，也不理解光的波粒二象性时不可把光当成宏观概念中的波，也不可把光当成宏观概念中的粒子可把光当成宏观概念中的粒子.hp 例例1 如图是光电管的原理图，已知当有频率为如图是光电管的原理图，已知当有频率为0的光照射

14、到阴极的光照射到阴极 K上时，电上时，电路中有光电流，则（路中有光电流，则（ ） A当换用频率为当换用频率为1（10）的光照射阴极）的光照射阴极 K时，电路中一定没有光电流时，电路中一定没有光电流B当换用频率为当换用频率为2 （20）的光照射阴极）的光照射阴极K时，电路中一定有光电流时，电路中一定有光电流C当增大电路中电的电压时，电路中的光电流一定增大当增大电路中电的电压时，电路中的光电流一定增大D当将电极性反接时，电路中一定没有光电流产生当将电极性反接时，电路中一定没有光电流产生典例精析典例精析例例1 如图是光电管的原理图，已知当有频率为如图是光电管的原理图，已知当有频率为0的光照射到阴极的

15、光照射到阴极 K上时，电上时，电路中有光电流，则路中有光电流，则 （ ） 典例精析典例精析【解析解析】有频率为有频率为0 的光照射到阴极的光照射到阴极 K 上时，电路中有光电流上时，电路中有光电流,则当换用频则当换用频率为率为20的光照射阴极的光照射阴极K时，电路中一定有光电流时，电路中一定有光电流 ，但是换用频率为，但是换用频率为10）的光照射阴极）的光照射阴极 K时，电路中不一定没有光电流，选项时，电路中不一定没有光电流，选项B正确，正确，A 错误；错误；光电管两端所加的电压为正向电压，故当增大电路中电的电压时，电路中光电管两端所加的电压为正向电压，故当增大电路中电的电压时，电路中的光电流

16、不一定增大，因为若光电流达到饱和态时，即使在增加电压，光的光电流不一定增大，因为若光电流达到饱和态时，即使在增加电压，光电流也不会再增大电流也不会再增大 ，选项，选项C 错误；当电极极性反接时，所加电压为反向电错误；当电极极性反接时，所加电压为反向电压，当电压满足时，光电子恰能到达负极板，故当时，电路中才没有光电压，当电压满足时，光电子恰能到达负极板，故当时，电路中才没有光电流产生，选项流产生，选项D 错误。错误。B例例2 关于物质的波粒二象性，下列说法中不正确的是（）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不仅光子具有波粒二象性，

17、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实物的运动有特定的轨道，所以实物不具有波粒二象性典例精析典例精析【解析解析】由德布罗意波可知由德布罗意波可知A、C正确；运动的微观粒子，达到正确；运动的微观粒子，达到的位置具有随机性，而没有特定的运动轨道，的位置具有随机性，

18、而没有特定的运动轨道，B正确；由德布罗正确；由德布罗意理论知，宏观物体的德布罗意波的波长太小，实际很难观察到意理论知，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，波动性，不是不具有波粒二象性，D错误。错误。D1.关于光电效应，下列说法正确的是：关于光电效应，下列说法正确的是： （ ）A. 极限频率越大的金属材料逸出功越大极限频率越大的金属材料逸出功越大B. 只要光照射的时间足够长，任何金属都能产生光电效应只要光照射的时间足够长，任何金属都能产生光电效应C. 从金属表面出的光电子的最大初动能越大，这种金属的逸出从金属表面出的光电子的最大初动能越大，这种金属的逸出功

19、越小功越小D. 入射光的光强一定时，频率越高，单位时间内逸出的光电子入射光的光强一定时，频率越高，单位时间内逸出的光电子数就越多数就越多A课后练习课后练习拓展自我拓展自我2、如图所示，一光电管的阴极用极限波长、如图所示，一光电管的阴极用极限波长0=5l0-7m的钠制成的钠制成.用波长用波长=3l0-7m的紫外线照射阴极尺，光电管阳极的紫外线照射阴极尺，光电管阳极A和阴极和阴极K之间的电势差之间的电势差U=2.1V时光电流达到饱和，饱和值为时光电流达到饱和，饱和值为I=0.56 mA.则每秒内由则每秒内由K极发射的电子极发射的电子数为数为 .电子到达阳极电子到达阳极A时的最大动能为时的最大动能为 J（结果均保留（结果均保留两位有效数字）两位有效数字）.如果电势差如果电势差U不变，而照射光的强度增到原值的三倍，此时不变，而照射光的强度增到原值的三倍，此时电子到达阳极电子到达阳极A时的最大动能时的最大动能_ （填（填“变大变大”“”“不变不