高考物理一轮复习 第2课时 光电效应 波粒二象性课件(选修3-5)[优制课堂]

1、第第2课时光电效应波粒二象性课时光电效应波粒二象性知知 识识 梳梳 理理知识点一、黑体和黑体辐射普朗克能量子假说知识点一、黑体和黑体辐射普朗克能量子假说1黑体与黑体辐射黑体与黑体辐射(1)黑黑体：是指能够完全吸收入射的各种波长的电磁波而体：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。不发生反射的物体。(2)黑体辐射的实验规律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。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。黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的

2、温度有关。a随着温度的升高，各种波长的辐射强度都随着温度的升高，各种波长的辐射强度都增加增加。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。移动。2能量子能量子(1)定定义：普朗克认为，带电微粒辐射或者吸收能量时，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只能辐射或吸收某个 值的整数倍。即能量的辐值的整数倍。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量值叫做能量子。叫做能量子。(2)能量子的大小：能量子的大小：h，其中，其中是电磁波的频率，是电磁波的

3、频率，h称为称为普朗克常量。普朗克常量。h6.631034 Js。最小能量最小能量知识点二、光电效应知识点二、光电效应1定义定义照照射到金属表面的光，能使金属中的你射到金属表面的光，能使金属中的你 从表面逸出从表面逸出的现象。的现象。2光电子光电子 中发射出来的电子。中发射出来的电子。电子电子光光电效应电效应3光电效应规律光电效应规律(1)每每种金属都有一个极限频率，入射光的频率必须种金属都有一个极限频率，入射光的频率必须 这个极限频率才能产生光电效应。低于这个频率的光这个极限频率才能产生光电效应。低于这个频率的光不不 能产生光电效应。能产生光电效应。(2)光电子的最大初动能与入射光的光电子的

4、最大初动能与入射光的 无关，只随入射无关，只随入射光频率的增大而光频率的增大而 。(3)光电效应的发生光电效应的发生 的，一般不超过的，一般不超过109s。(4)当入射光的频率大于极限频率时，饱和光电流的强度当入射光的频率大于极限频率时，饱和光电流的强度与入射光的强度成与入射光的强度成 。大于大于强度强度增大增大几乎瞬时几乎瞬时正比正比知识点三、爱因斯坦光电效应方程知识点三、爱因斯坦光电效应方程1光子说光子说在在空间传播的光是不连续的，而是一份一份的，每一份叫空间传播的光是不连续的，而是一份一份的，每一份叫做一个光的能量子，简称光子，光子的能量做一个光的能量子，简称光子，光子的能量 。其中。其

5、中h6.631034Js。(称为普朗克常量称为普朗克常量)2逸出功逸出功W0使使电子脱离某种金属所做功的电子脱离某种金属所做功的 。3最大初动能最大初动能发发生光电效应时，金属表面上的生光电效应时，金属表面上的 吸收光子后克服原子吸收光子后克服原子核的引力逸出时所具有的动能的最大值。核的引力逸出时所具有的动能的最大值。h最小值最小值电子电子W0 逸出功逸出功W0 5遏止电压与截止频率遏止电压与截止频率(1)遏遏止电压：使光电流减小到零的反向电压止电压：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截止频率：能使某种金属发生光电效应的 频率叫频率叫做该种金属的截止频率

6、做该种金属的截止频率(又叫极限频率又叫极限频率)。不同的金属对应。不同的金属对应着不同的极限频率。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逸出功：电子从金属中逸出所需做功的 ，叫，叫做该金属的逸出功。做该金属的逸出功。最小最小最小值最小值知识点四、光的波粒二象性与物质波知识点四、光的波粒二象性与物质波1光的波粒二象性光的波粒二象性(1)光光的干涉、衍射、偏振现象证明光具有的干涉、衍射、偏振现象证明光具有 。(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，称为光的光既具有波动性，又具有粒子性，称为光的 性。性。波动性波动性粒子粒子波粒二象

7、波粒二象大大 小小 思维深化思维深化判断正误，正确的画判断正误，正确的画“”，错误的画，错误的画“”。(1)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。()(2)光电子就是光子。光电子就是光子。 ()(3)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。()(4)从金属表面出来的光电子的最大初动能越大，这种金属的从金属表面出来的光电子的最大初动能越大，这种金属的逸出功越小。逸出功越小。()(5)入射光的频率越大，逸出功越大。入射光的频率越大，逸出功越大。()答案答案(1)(2)(3)(4)(5)题题 组组 自自 测测题

8、组一黑体辐射和能量子的理解题组一黑体辐射和能量子的理解1能能正确解释黑体辐射实验规律的是正确解释黑体辐射实验规律的是()A能量的连续经典理论能量的连续经典理论B普朗克提出的能量量子化理论普朗克提出的能量量子化理论C以上两种理论体系任何一种都能解释以上两种理论体系任何一种都能解释D牛顿提出的能量微粒说牛顿提出的能量微粒说解析解析根据黑体辐射的实验规律，随着温度的升高，一方面根据黑体辐射的实验规律，随着温度的升高，一方面各种波长的辐射强度都增加；另一方面，辐射强度的极大值各种波长的辐射强度都增加；另一方面，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动，只能用普朗克提出的能量量子化理向波长较短的方向移动，只

9、能用普朗克提出的能量量子化理论才能得到较满意的解释，故论才能得到较满意的解释，故B正确。正确。答案答案B2下列描绘两种温度下黑体辐射强度与波长关系的图中，下列描绘两种温度下黑体辐射强度与波长关系的图中，符合黑体辐射实验规律的是符合黑体辐射实验规律的是()解析解析由黑体实验规律知温度越高，辐射越强，且最大强度由黑体实验规律知温度越高，辐射越强，且最大强度向波长小的方向移动，向波长小的方向移动，A对，对，B、C、D错。错。答案答案A题组二光电效应现象及光电效应方程的应用题组二光电效应现象及光电效应方程的应用3(多选多选)如如图图1所示，用导线把验电器与锌板相连接，当用所示，用导线把验电器与锌板相连

10、接，当用紫外线照射锌板时，发生的现象是紫外线照射锌板时，发生的现象是()图图1A有光子从锌板逸出有光子从锌板逸出B有电子从锌板逸出有电子从锌板逸出C验电器指针张开一个角度验电器指针张开一个角度D锌板带负电锌板带负电解析解析用紫外线照射锌板是能够发生光电效应的，锌板上的用紫外线照射锌板是能够发生光电效应的，锌板上的电子吸收紫外线的能量从锌板表面逸出，称之为光电子，故电子吸收紫外线的能量从锌板表面逸出，称之为光电子，故A错误、错误、B正确；锌板与验电器相连，带有相同电性的电荷，正确；锌板与验电器相连，带有相同电性的电荷，锌板失去电子应该带正电，且失去电子越多，带正电的电荷锌板失去电子应该带正电，且

11、失去电子越多，带正电的电荷量越多，验电器指针张角越大，故量越多，验电器指针张角越大，故C正确、正确、D错误。错误。答案答案BC4关关于光电效应的规律，下列说法中正确的是于光电效应的规律，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，光电效应才能产生应才能产生B光电子的最大初动能跟入射光强度成正比光电子的最大初动能跟入射光强度成正比C发生光电效应的反应时间一般都大于发生光电效应的反应时间一般都大于107sD发生光电效应时，单位时间内从金属内逸出的光电发生光电效应时，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子数目与入射光强度成

12、正比题组三波粒二象性物质波题组三波粒二象性物质波 5(多选多选)关关于物质的波粒二象性，下列说法中正确的是于物质的波粒二象性，下列说法中正确的是()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，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，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

13、象实物的运动有特定的轨道，所以实物不具有波粒二象性性解析解析由德布罗意波可知由德布罗意波可知A、C对；运动的微观粒子，达到对；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，而没有特定的运动轨道，B对；由德布对；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，实际很难观察到波动性，不是不具有波粒二象性，观察到波动性，不是不具有波粒二象性，D错。错。答案答案ABC6用用很弱的光做双缝干涉实验，把入射光减弱到可以认为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，如图光源和

14、感光胶片之间不可能同时有两个光子存在，如图2所示是不同数量的光子照射到感光胶片上得到的照片。所示是不同数量的光子照射到感光胶片上得到的照片。这些照片说明这些照片说明()图图5 5A光只有粒子性没有波动性光只有粒子性没有波动性B光只有波动性没有粒子性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少量光子的运动显示波动性，大量光子的运动显示粒子性性D少量光子的运动显示粒子性，大量光子的运动显示波动少量光子的运动显示粒子性，大量光子的运动显示波动性性解析解析光具有波粒二象性，这些照片说明少量光子的运动显光具有波粒二象性，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

15、示波动性，故示粒子性，大量光子的运动显示波动性，故D正确正确。答案答案D考点一光电效应现象和光电效应方程的应用考点一光电效应现象和光电效应方程的应用1对光电效应的四点提醒对光电效应的四点提醒(1)能能否发生光电效应，不取决于光的强度而取决于光的否发生光电效应，不取决于光的强度而取决于光的频率。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。2两条对应关系两条对应关系光光强大强大光子

16、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定量分析时应抓住三个关系式定量分析时应抓住三个关系式(1)爱爱因斯坦光电效应方程：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。【例例1】2014江苏卷，江苏卷，12C(1)已已知钙和钾的截止频率分知钙和钾的截止频率分别为别为7.731014 Hz和和5.441014 Hz，在某种单色光的照，在某种单色光的照射下两种金属均发生光

17、电效应，比较它们表面逸出的具射下两种金属均发生光电效应，比较它们表面逸出的具有最大初动能的光电子，钙逸出的光电子具有较大的有最大初动能的光电子，钙逸出的光电子具有较大的()A波长波长 B频率频率 C能量能量 D动量动量答案答案A【变式训练变式训练】1关关于光电效应，下列说法正确的是于光电效应，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只要光照射的时间足够长，任何金属都能产生光电效应效应C从金属表面逸出的光电子的最大初动能越大，这种从金属表面逸出的光电子的最大初动能越大，这种金属的逸出功越小金属的逸出功越小

18、D入射光的光强一定时，频率越高，单位时间内逸出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的光电子数就越多解析解析逸出功逸出功W0h0，W00，A正确；只有照射光的频率正确；只有照射光的频率大于金属极限频率大于金属极限频率0，才能产生光电效应现象，才能产生光电效应现象，B错；由光错；由光电效应方程电效应方程EkmhW0知，因知，因不确定时，无法确定不确定时，无法确定Ekm与与W0的关系，的关系，C错；光强错；光强Enh，越大，越大，E一定，则光子数一定，则光子数n越小，单位时间内逸出的光电子数就越少，越小，单位时间内逸出的光电子数就越少，D错。错。答案答案A考点二光电效应的图象

19、分析考点二光电效应的图象分析图图象名称象名称图线形状图线形状由图线直接由图线直接(间接间接) 得到的物理量得到的物理量最大初动能最大初动能Ek与入射光与入射光频率频率的关系的关系图线图线极限频率：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|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、颜色相同、强度不同的强度不同的光，光电流光，光电流与电压的关与电压的关系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：Ekme

20、Uc颜色不同时，颜色不同时，光电流与电光电流与电压的关系压的关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与入射光频与入射光频率率的关系图的关系图线线截止频率截止频率c：图线与横轴的交：图线与横轴的交点点遏止电压遏止电压Uc：随入射光频率的：随入射光频率的增大而增大增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)【例例2】在在光电效应实验中，飞飞同学用同一光电管在不光电效应实验中，飞飞同学用同一光电

21、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、丙光甲光、乙光、丙光)，如图，如图3所示。则可判断出所示。则可判断出()图图3 3A甲光的频率大于乙光的频率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动能解析解析由于是同一光电管，因而不论对哪种光，极限频率和由于是同一光电管，因而不论对哪种光，极限频率和金属的逸出功相同，对于

22、甲、乙两种光，反向截止电压相同，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，因而频率相同，A错误；丙光对应的反向截止电压较大，因错误；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，故较大，故C、D均错，均错，B正确。正确。答案答案B【变式训练变式训练】2.爱爱因斯坦因提出了光量子概念并成功地解释光电效应的规因斯坦因提出了光量子概念并成功地解释光电效应的规律而获得律而获得1921年诺贝尔物理学奖。某种金属逸出光电子年诺贝尔物理学奖。某种金属逸出光电子的最大初动能的最大初动能Ekm

23、与入射光频率与入射光频率的关系如图的关系如图4所示，其中所示，其中0为极限频率。从图中可以确定的是为极限频率。从图中可以确定的是()图图4 4A逸出功与逸出功与有关有关BEkm与入射光强度成正比与入射光强度成正比C当当0时，会逸出光电子时，会逸出光电子D图中直线的斜率与普朗克常量有关图中直线的斜率与普朗克常量有关解析解析由由爱因斯坦光电效应方程爱因斯坦光电效应方程EkhW0和和W0h0(W0为金属的逸出功为金属的逸出功)可得，可得，Ekhh0，可见图象的斜率表示，可见图象的斜率表示普朗克常量，普朗克常量，D正确；只有正确；只有0时才会发生光电效应，时才会发生光电效应，C错；错；金属的逸出功只和金属的极限频率有关，与入射光的频率无金属的逸出功只和金属的极限频率有关，与入射光的频率无关，关，A错；最大初动能取决于入射光的频率，而与入射光的错；最大初动能取决于入射光的频率，而与入射光的强度无关，强度无关，B错。错。答案答案D考点三对光的波粒二象性、物质波的考查考点三对光的波粒二象性、物质波的考查