【红对勾】2013高考物理复习 16-1 光电效应 波粒二象性课件

1、第十六章波粒二象性第十六章波粒二象性原子结构与原子核原子结构与原子核课前自主学习课前自主学习课堂讲练互动课堂讲练互动课时作业课时作业随堂巩固训练随堂巩固训练考纲展示考纲展示 内容内容要求要求氢原子光谱氢原子光谱氢原子的能级结构、能级公式氢原子的能级结构、能级公式原子核的组成、放射性、原子核的衰变、半衰期原子核的组成、放射性、原子核的衰变、半衰期放射性同位素放射性同位素核力、核反应方程核力、核反应方程结合能、质量亏损结合能、质量亏损裂变反应和聚变反应、裂变反应堆裂变反应和聚变反应、裂变反应堆放射性的防护放射性的防护命题导向命题导向 高考对该部分知识要求较低，但每年均有试题涉及其高考对该部分知识要

2、求较低，但每年均有试题涉及其中氢原子能级和核反应方程和质能方程等命题频率较高其次中氢原子能级和核反应方程和质能方程等命题频率较高其次对物理学史、著名实验和重要的物理学理论等，近几年高考中对物理学史、著名实验和重要的物理学理论等，近几年高考中也时有出现，其他知识点，试题呈交替出现情况因此，对本也时有出现，其他知识点，试题呈交替出现情况因此，对本章的复习应注意既突出重点，又不丢细节章的复习应注意既突出重点，又不丢细节复习策略复习策略 本章的重点是：氢原子能级原子核的人工转变，原子核本章的重点是：氢原子能级原子核的人工转变，原子核的组成和核能难点是：核能和核反应方程的书写的组成和核能难点是：核能和核

3、反应方程的书写宏观领域的经验和规律在微观领域遇到严重的障碍，微宏观领域的经验和规律在微观领域遇到严重的障碍，微观领域问题的研究方法是：从实验事实出发，经过分析总结，观领域问题的研究方法是：从实验事实出发，经过分析总结，提出假设，建立模型，再经过实验的验证，并发现新的问题，提出假设，建立模型，再经过实验的验证，并发现新的问题，从而对假设进行修正，如此循环，使人类的认识不断进步从而对假设进行修正，如此循环，使人类的认识不断进步 课时课时1光电效应光电效应 波粒二象性波粒二象性 梳理知识梳理知识 突破难点突破难点 课前自主学习课前自主学习知识回顾知识回顾1光电效应：光电效应：在光在光(包括不可见光包

4、括不可见光)的照射下，从物体发的照射下，从物体发射射出出电子电子的现象称为光电效应的现象称为光电效应2光电效应的实验规律：光电效应的实验规律：简易装置：如图简易装置：如图1所示所示(1)任何一种金属都有一个任何一种金属都有一个极限频率极限频率，入射光的频率必须，入射光的频率必须大于这个大于这个极限频率极限频率才能发生光电效应，低于这个才能发生光电效应，低于这个极限频率极限频率则不则不能发生光电效应能发生光电效应(2)光电子的最大初动能与入射光的强度无关，随入射光光电子的最大初动能与入射光的强度无关，随入射光频率频率的增大而增大的增大而增大(3)大于极限频率的光照射金属时，光电流强度大于极限频率

5、的光照射金属时，光电流强度(反映单位反映单位时间内发射出的光电子数的多少时间内发射出的光电子数的多少)与入射光强度成正比与入射光强度成正比(4)金属受到光照，光电子的发射一般不超过金属受到光照，光电子的发射一般不超过109s.3光子说：光子说：(1)量子论：量子论：1900年德国物理学家普朗克提出：电磁波的年德国物理学家普朗克提出：电磁波的发射和吸收不是发射和吸收不是不连续不连续的，而是一份一份的，每一份电磁波的的，而是一份一份的，每一份电磁波的能量能量Eh.(2)光子说：光子说：1905年爱因斯坦提出：空间传播的光也是年爱因斯坦提出：空间传播的光也是不不连续连续的，而是一份一份的，每一份称为

6、一个光子，光子具有的的，而是一份一份的，每一份称为一个光子，光子具有的能量与光的频率成正比，即：能量与光的频率成正比，即：Eh，其中，其中h为普朗克常量，为普朗克常量，h6.631034Js.要点深化要点深化1金属中的自由电子，获得光子后其能量增大，当能量金属中的自由电子，获得光子后其能量增大，当能量大于逸出功时，电子即可脱离金属表面，入射光的频率越大，大于逸出功时，电子即可脱离金属表面，入射光的频率越大，光子能量越大，电子获得的能量也越大，飞出时的最大初动能光子能量越大，电子获得的能量也越大，飞出时的最大初动能也越大也越大 2.光电效应是金属中的自由电子吸收了光子的能量后，光电效应是金属中的

7、自由电子吸收了光子的能量后，其动能大到足以克服金属离子对其的引力而逃逸出金属表面，其动能大到足以克服金属离子对其的引力而逃逸出金属表面，成为光电子对一定的金属来说，逸出功是一定的照射光的成为光电子对一定的金属来说，逸出功是一定的照射光的频率越大，光子的能量越大，从金属中逸出的光电子的初动能频率越大，光子的能量越大，从金属中逸出的光电子的初动能就越大如果入射光子的频率较低，它的能量小于金属的逸出就越大如果入射光子的频率较低，它的能量小于金属的逸出功，就不能使金属产生光电效应，这就是存在极限频率的原功，就不能使金属产生光电效应，这就是存在极限频率的原因因3.光子说成功地解释了光电效应现象，光电效应

8、现象表明光子说成功地解释了光电效应现象，光电效应现象表明光具有粒子性光具有粒子性基础自测基础自测(2009上海高考上海高考)光电效应的实验结论是：对于某种金光电效应的实验结论是：对于某种金属属()A无论光强多强，只要光的频率小于极限频率就不能产无论光强多强，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，所产生的光电子的超过极限频

9、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最大初动能就越大知识回顾知识回顾1爱因斯坦光电效应方程：爱因斯坦光电效应方程：EkhW(Ek是光电子的是光电子的最大初动能；最大初动能；W是逸出功，即从金属表面直接飞出的光电子克是逸出功，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服正电荷引力所做的功)2逸出功逸出功W与极限频率与极限频率0的关系为的关系为Wh0.要点深化要点深化1每个电子只能吸收一个光子的能量光子的本质是光，每个电子只能吸收一个光子的能量光子的本质是光，光电子的本质是电子，二者有本质的区别光电子的本质是电子，二者有本质的区别2金属的逸出功金属的逸出功W0是由金属材料本

10、身决定的是由金属材料本身决定的3光电子的最大初动能与入射光的频率是线性关系，但光电子的最大初动能与入射光的频率是线性关系，但不是正比例关系不是正比例关系A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：由光电效应方程由光电效应方程EkmhW、Wh0，与，与ykxb相对应可知只有相对应可知只有D项正确项正确答案：答案：D知识回顾知识回顾1光的波粒二象性：光的波粒二象性：(1)干涉、衍射和偏振以无可辩驳的事实表明光是一种波；干涉、衍射和偏振以无可辩驳的事实表明光是一

11、种波；光电效应和康普顿效应又用无可辩驳的事实表明光是一种粒光电效应和康普顿效应又用无可辩驳的事实表明光是一种粒子因此现代物理学认为：光具有子因此现代物理学认为：光具有波粒二象性波粒二象性(2)正确理解波粒二象性：波粒二象性中所说的波是一种正确理解波粒二象性：波粒二象性中所说的波是一种概率波，对大量光子才有意义波粒二象性中所说的粒子，是概率波，对大量光子才有意义波粒二象性中所说的粒子，是指其不连续性，是一份能量指其不连续性，是一份能量个别个别光子的作用效果往往表现为粒子性；光子的作用效果往往表现为粒子性；大量大量光子的光子的作用效果往往表现为波动性作用效果往往表现为波动性频率越低频率越低波动性波

12、动性越显著，越容易看到光的干涉和衍射越显著，越容易看到光的干涉和衍射现象；频率越高现象；频率越高粒子性粒子性越显著，越不容易看到光的干涉和衍射越显著，越不容易看到光的干涉和衍射现象，贯穿本领越强现象，贯穿本领越强光在传播过程中往往表现出光在传播过程中往往表现出波动性波动性；在与物质发生作；在与物质发生作用时往往表现为用时往往表现为粒子性粒子性4康普顿效应：康普顿效应：在研究电子对在研究电子对X射线的散射时发现：有射线的散射时发现：有些散射波的波长比入射波的波长略大康普顿认为这是因为光些散射波的波长比入射波的波长略大康普顿认为这是因为光子不仅有能量，也具有动量实验结果证明这个设想是正确子不仅有能

13、量，也具有动量实验结果证明这个设想是正确的因此康普顿效应也证明了光具有粒子性的因此康普顿效应也证明了光具有粒子性3物质波不是机械波，也不是电磁波，物质波的某一地物质波不是机械波，也不是电磁波，物质波的某一地方的强度跟该处找到它所代表的概率成正比，物质波仍是一种方的强度跟该处找到它所代表的概率成正比，物质波仍是一种概率波概率波4对于光子这样的微观粒子只有从波粒二象性的角度出对于光子这样的微观粒子只有从波粒二象性的角度出发，才能统一说明光的各种发，才能统一说明光的各种“行为行为”光子说并不否认光的电光子说并不否认光的电磁说在理解光的波粒二象性时，既不能把光当成宏观概念中磁说在理解光的波粒二象性时，

14、既不能把光当成宏观概念中的波，也不能把光当成微观概念中的粒子的波，也不能把光当成微观概念中的粒子基础自测基础自测物理学家做了一个有趣的实验：在光屏处放上照相用物理学家做了一个有趣的实验：在光屏处放上照相用的底片若减弱光的强度，使光子只能一个一个地通过狭的底片若减弱光的强度，使光子只能一个一个地通过狭缝实验结果表明，如果曝光时间不太长，底片只能出现一些缝实验结果表明，如果曝光时间不太长，底片只能出现一些不规则的点子；如果曝光时间足够长，底片上就会出现规则的不规则的点子；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有下列认识，其中正确的是干涉条纹对这个实验结果有下列认识，其中正确

15、的是()A曝光时间不太长时，底片上只能出现一些不规则的点曝光时间不太长时，底片上只能出现一些不规则的点子，表现出光的波动性子，表现出光的波动性B单个光子通过双缝后的落点可以预测单个光子通过双缝后的落点可以预测C只有大量光子的行为才能表现出光的粒子性只有大量光子的行为才能表现出光的粒子性D干涉条纹中明亮的部分是光子到达机会较多的地方干涉条纹中明亮的部分是光子到达机会较多的地方解析：解析：每个光子的运动规律是不确定的，底片上出现的每个光子的运动规律是不确定的，底片上出现的一些不规则的点子，表明了光的粒子性只有大量光子的行为一些不规则的点子，表明了光的粒子性只有大量光子的行为才能表现出光的波动性干涉

16、条纹中明亮的部分是光子到达机才能表现出光的波动性干涉条纹中明亮的部分是光子到达机会较多的地方，暗条纹处是光子到达机会较少的地方会较多的地方，暗条纹处是光子到达机会较少的地方答案：答案：D师生互动师生互动 规律总结规律总结 课堂讲练互动课堂讲练互动例例1入射光照射到某金属表面上发生光电效应，若入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，那么射光的强度减弱，而频率保持不变，那么()A从光照至金属表面上到发射出光电子之间的时间间隔从光照至金属表面上到发射出光电子之间的时间间隔将明显增加将明显增加B逸出的光电子的最大初动能将减小逸出的光电子的最大初动能将减小C单位时间内

17、从金属表面逸出的光电子数目将减少单位时间内从金属表面逸出的光电子数目将减少D有可能不发生光电效应有可能不发生光电效应解析解析光电效应瞬时光电效应瞬时(109 s)发生，与光强无关，发生，与光强无关，A错；错；能否发生光电效应，只取决于入射光的频率是否大于极限频率，能否发生光电效应，只取决于入射光的频率是否大于极限频率，与光强无关，与光强无关，D错；对于某种特定金属，光电子的最大初动能错；对于某种特定金属，光电子的最大初动能只与入射光频率有关，入射光频率越大，最大初动能越大，只与入射光频率有关，入射光频率越大，最大初动能越大，B错；光电子数目多少与入射光强度有关，可理解为一个光子能错；光电子数目

18、多少与入射光强度有关，可理解为一个光子能打出一个光电子，光强减弱，逸出的光电子数目减少，打出一个光电子，光强减弱，逸出的光电子数目减少，C对对答案答案C题后反思题后反思 (1)光电效应的产生条件：入射光频率大于金属的极限频光电效应的产生条件：入射光频率大于金属的极限频率率(2)入射光的频率决定最大初动能入射光的频率决定最大初动能(3)光电效应的瞬时性光电效应的瞬时性(109 s)变式变式11(2011广东卷广东卷)光电效应实验中，下列表述正光电效应实验中，下列表述正确的是确的是()A光照时间越长光电流越大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入射光足够强就可以有光电流C遏止电压与入

19、射光的频率有关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入射光频率大于极限频率才能产生光电子解析：解析：在光电效应中，若照射光的频率小于极限频率，在光电效应中，若照射光的频率小于极限频率，无论光照时间多长，光照强度多大，都无光电流，当照射光的无论光照时间多长，光照强度多大，都无光电流，当照射光的频率大于极限频率时，立刻有光电子产生，时间间隔很小故频率大于极限频率时，立刻有光电子产生，时间间隔很小故A、B错误，错误，D正确由正确由eU0Ek，EkhW，可知，可知U(hW)/e，即遏止电压与入射光频率，即遏止电压与入射光频率有关有关答案：答案：CD例例2紫光的波长为紫光的波长

20、为4 000 A，金属钠的逸出功为，金属钠的逸出功为3.51019 J，求：，求：(1)每个紫光光子的能量为多大？每个紫光光子的能量为多大？(2)若用该紫光照射金属钠时，产生的光电子的最大初动若用该紫光照射金属钠时，产生的光电子的最大初动能是多大？能是多大？(1 A1010 m)答案答案(1)5.01019 J(2)1.51019 J变式变式21某光电管的阴极是用金属钾制成的，它的逸出某光电管的阴极是用金属钾制成的，它的逸出功为功为2.21 eV，用波长为，用波长为2.5107 m的紫外线照射阴极，已知的紫外线照射阴极，已知真空中光速为真空中光速为3.0108 m/s，元电荷为，元电荷为1.6

21、1019 C，普朗克常，普朗克常量为量为6.631034 Js，求钾的极限频率和该光电管发射的光电，求钾的极限频率和该光电管发射的光电子的最大初动能子的最大初动能例例3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

22、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光具有波粒二象性是微观世界具有的特殊规律，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

23、粒二象性际很难观察到波动性，不是不具有波粒二象性D项合题意项合题意答案答案D变式变式31在单缝衍射实验中，中央亮纹的光强占整个从在单缝衍射实验中，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，以上，假设现在只让一个光子通过单缝，那么该光子那么该光子()A一定落在中央亮纹处一定落在中央亮纹处B一定落在亮纹处一定落在亮纹处C可能落在暗纹处可能落在暗纹处D落在中央亮纹处的可能性最大落在中央亮纹处的可能性最大解析：解析：大量光子的行为显示出波动性，当大量光子通过大量光子的行为显示出波动性，当大量光子通过单缝时光子落在亮纹处的概率较大，尤其是中央亮纹处，依题单缝时光子落在亮纹处的概率较大，尤其是中央亮纹处，依题将有将有95%以上的光子落在中央亮纹处，落在其他亮处相对少一以上的光子落在中央亮纹处，落在其他亮处相对少一些，落在暗纹处光子最少，注意的是暗纹处不是没有光子落在些，落在暗纹处光子最少，注意的是暗纹处不是没有光子落在上面，只是很少而已只让一个光子通过单缝，这个光子落在上面，只是很少而已只让一个光子通过单缝，这个光子落在哪一位置是不可确定的，可以落在亮纹处，也可以落在暗纹处，哪一位置是不可确定的，可以落在亮纹处，也可以落在暗纹处，只是落在中央亮纹的机会更大只是落在中央亮纹的机会