2013届高考一轮物理习课件选修3-5碰撞与动量守恒-波粒二象性-原子核与原子结构第2讲-波粒二象性(教科版)

2013届高考一轮物理习课件选修(xuǎnxiū)3-5碰撞与动量守恒-波粒二象性-原子核与原子结构第2讲-波粒二象性(教科版)第一页，共32页。光电效应(ɡuānɡdiànxiàoyìng)Ⅰ(考纲要求)1.定义照射到金属外表的光，能使金属中的电子(diànzǐ)从外表逸出，叫做光电效应，光电效应中发射出来的电子(diànzǐ)叫做______.光电子第二页，共32页。光电效应的实验规律(1)入射光的频率低于_________或截止频率时不发生光电效应．(2)发生光电效应几乎不需要时间．(3)入射光越强，单位时间内发射的光电子数越多．(4)光电子的最大初动能决定于入射光的光子能量和金属(jīnshǔ)的逸出功之差．逸出功使电子脱离某种金属(jīnshǔ)所做功的最小值．极限(jíxiàn)频率2．3．第三页，共32页。光子说对光电效应规律的理解(1)光子说爱因斯坦提出：空间传播的光不是(bùshi)连续的，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：E＝hν，其中h＝6.63×10－34J·s.(2)爱因斯坦光电效应方程Ek＝hν－W0(Ek是光电子的最大初动能；W0是逸出功，即从金属外表直接飞出的光电子克服正电荷引力所做的功)．1．爱因斯坦光电效应(ɡuānɡdiànxiàoyìng)方程第四页，共32页。对光电效应规律(guīlǜ)的解释对应规律对规律的产生的解释存在极限频率ν0光电子的最大初动能随着入射光频率的增大而增大，与入射光强度无关电子吸收光子能量后，一部分克服阻碍作用做功，剩余部分转化为光电子的初动能，只有直接从金属表面飞出的光电子才具有最大初动能，对于确定的金属，W0是一定的，故光电子的最大初动能只随入射光的频率增大而增大光电效应具有瞬时性光照射金属时，电子吸收一个光子的能量后，动能立即增大，不需要能量积累的过程光较强时饱和光电流大光较强时，包含的光子数较多，照射金属时产生的光电子较多，因而饱和光电流较大2．第五页，共32页。光的波粒二象性(1)光的干预、衍射、偏振现象证明光具有_____性．(2)光电效应说明光具有_____性．(3)光既具有波动性，又具有粒子(lìzǐ)性，称为光的_________性．物质波(1)概率波光的干预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___的地方，暗条纹是光子到达概率___的地方，因此光波又叫概率波．粒子(lìzǐ)波粒二象大小波动(bōdòng)3.4．第六页，共32页。第七页，共32页。1．常见概念(gàiniàn)辨析2．用图象表示光电效应方程(1)最大初动能Ek与入射光频率ν的关系图线如下图．第八页，共32页。(2)由曲线(qūxiàn)可以得到的物理量①极限频率：图线与ν轴交点的横坐标ν0.②逸出功：图线与Ek轴交点的纵坐标的值W0＝E.③普朗克常量：图线的斜率k＝h.3．入射光强度、频率对光电效应(ɡuānɡdiànxiàoyìng)的影响第九页，共32页。用同一(tóngyī)束单色光，在同一(tóngyī)条件下先后照射锌片和银片，都能产生光电效应，在这两个过程中，对于以下四个量，一定相同的是________，可能相同的是________，一定不同的是________．A．光子的能量 B．光电子的逸出功C．光电子动能 D．光电子初动能1．第十页，共32页。解析光子的能量由光的频率决定，同一束单色光频率相同，因而光子能量相同．逸出功等于电子脱离原子核束缚需要做的最少的功，因此只由材料决定．锌片和银片的光电效应中，光电子的逸出功一定不相同．由Ek＝hν－W0，照射光子能量hν相同，逸出功W0不同，那么电子最大初动能也不同．由于光电子吸收光子后到达金属外表(wàibiǎo)的路径不同，途中损失的能量也不同，因而脱离金属时的动能可能分布在零到最大初动能之间．所以，两个不同光电效应的光电子中，有时初动能是可能相等的．答案ACDB第十一页，共32页。有关光的本性的说法正确的选项是 ()．A．关于光的本性，牛顿提出了“微粒说〞，惠更斯提出了“波动说〞，爱因斯坦提出了“光子说〞，它们都圆满(yuánmǎn)地说明了光的本性B．光具有波粒二象性是指：既可以把光看成宏观概念上的波，也可以看成宏观概念上的粒子C．光的干预、衍射现象说明光具有波动性，光电效应说明光具有粒子性D．在光的双缝干预实验中，如果光通过双缝时显出波动性，如果光只通过一个缝时显出粒子性2．第十二页，共32页。解析牛顿主张的微粒说中的微粒与实物粒子(lìzǐ)一样，惠更斯主张的波动说中的波动与宏观机械波等同，这两种观点是相互对立的，都不能说明光的本性，所以A、B错，C正确．在双缝干预实验中，双缝干预出现明暗均匀的条纹，单缝出现中央亮而宽，周围暗而窄的条纹，都说明光的波动性．当让光子一个一个地通过单缝时，曝光时间短时表现出粒子(lìzǐ)性，曝光时间长时显出波动性，因此D错误．答案C第十三页，共32页。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95%以上，假设现在只让一个光子通过单缝，那么该光子 ()．A．一定(yīdìng)落在中央亮纹处B．一定(yīdìng)落在亮纹处C．可能落在暗纹处D．落在中央亮纹处的可能性最大解析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时机更大(有95%以上)．答案CD3．第十四页，共32页。(2010·上海卷)根据爱因斯坦光子说，光子能量E等于(děngyú)(h为普朗克常量，c、λ为真空中的光速和波长 ()．答案(dáàn)A4．第十五页，共32页。用波长为2.0×10－7m的紫外线照射(zhàoshè)钨的外表，释放出来的光电子中最大的动能是4.7×10－19J．由此可知，钨的极限频率是(普朗克常量h＝6.63×10－34J·s，光速c＝×108m/s) ()．A．5.5×1014Hz B．7.9×1014HzC．9.8×1014Hz D．1.2×1015Hz答案(dáàn)B5．第十六页，共32页。(2011·上海单科，17)用极微弱的可见光做双缝干预实验，随着时间的增加，在屏上先后(xiānhòu)出现如图1－2－1(a)、(b)、(c)所示的图象，那么 ()．图1－2－16．A．图象(túxiànɡ)(a)说明光具有粒子性B．图象(túxiànɡ)(c)说明光具有波动性C．用紫外光观察不到类似的图象(túxiànɡ)D．实验说明光是一种概率波第十七页，共32页。解析图象(a)曝光时间短，通过光子数很少，呈现粒子性．图象(b)曝光时间长，通过了大量光子，呈现波动性，故A、B正确；同时也说明光波(guāngbō)是一种概率波，故D也正确；紫外光本质和可见光本质相同．也可以发生上述现象，故C错误．答案ABD第十八页，共32页。(2012·汕头模拟)如图1－2－2所示，用导线把验电器与锌板相连接，当用紫外线照射锌板时，发生的现象是 ()．A．有光子从锌板逸出B．有电子(diànzǐ)从锌板逸出C．验电器指针张开一个角度D．锌板带负电图1－2－2解析用紫外线照射锌板(xīnbǎn)是能够发生光电效应的，锌板(xīnbǎn)上的电子吸收紫外线的能量从锌板(xīnbǎn)外表逸出，称之为光电子，故A错误、B正确；锌板(xīnbǎn)与验电器相连，带有相同电性的电荷，锌板(xīnbǎn)失去电子应该带正电，且失去电子越多，带正电的电量越多，验电器指针张角越大，故C正确、D错误．答案BC7．第十九页，共32页。下表给出了一些(yīxiē)金属材料的逸出功.材料铯钙镁铍钛逸出功(10－19J)3.04.35.96.26.6现用波长为400nm的单色光照射上述材料，能产生光电效应的材料最多有几种(jǐzhǒnɡ)(普朗克常量h＝6.63×10－34J·s，光速c＝3.0×108m/s) ()．A．2种 B．3种 C．4种 D．5种8．第二十页，共32页。答案(dáàn)A

第二十一页，共32页。1905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，以下说法正确的选项是()．A．当入射光的频率低于极限(jíxiàn)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，改用波长较短的光照射该金属可能发生光电效应考点一对光电效应规律(guīlǜ)的理解【典例1】第二十二页，共32页。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(fāngchéng)，最大初动能与入射光频率为线性关系，但非正比关系，B错；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．答案AD第二十三页，共32页。入射光照射到某金属外表上发生光电效应，假设入射光的强度减弱，而频率保持不变，那么 ()．A．从光照至金属外表上到发射(fāshè)出光电子之间的时间间隔将明显增加B．逸出的光电子的最大初动能将减小C．单位时间内从金属外表逸出的光电子数目将减少D．有可能不发生光电效应【变式1】第二十四页，共32页。解析光电效应瞬时(10－9s)发生(fāshēng)，与光强无关，A错；能否发生(fāshēng)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，D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，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打出一个电子)，光强减弱，逸出的电子数目减少，C对．答案C第二十五页，共32页。如图1－2－1所示的实验电路，K为光电管的阴极，A为阳极．当用黄光照射光电管中的阴极K时，毫安表的指针发生了偏转(piānzhuǎn)．假设将电路中的滑动变阻器的滑片P向左移动到某一位置时，毫安表的读数恰好减小到零，此时电压表读数为U.考点二光电效应方程(fāngchéng)的应用【典例2】图1－2－1第二十六页，共32页。假设增加黄光的强度，那么毫安表________(选填“有〞或“无〞)示数；假设用几种能使光电管中的阴极K发生光电效应的不同频率ν的光照射到光电管的阴极K，分别测出能使毫安表的读数恰好减小到零时的不同的电压值U.通过U和ν的几组对应数据，就可作出U－ν的图象(túxiànɡ)，图象(túxiànɡ)的斜率为k，那么普朗克常量h＝________(电子的电荷量为e)．第二十七页，共32页。答案(dáàn)无ke第二十八页，共32页。如图