《南方新课堂·高考总复习》物理 第十三章 第1节 光电效应 波粒二象性配套课件

第十三章近代物理初步课标要求热点考向1.了解微观世界中的量子化现象.比较宏观物体和微观粒子的能量变化特点.体会量子论的建立深化了人们对于物质世界的认识2.通过实验了解光电效应.知道爱因斯坦光电方程以及意义3.了解康普顿效应4.根据实验说明光的波粒二象性.知道光是一种概率波5.知道实物粒子具有波动性.知道电子云.初步了解不确定性关系1.光电效应现象与光电效应方程的应用2.原子核式结构课标要求热点考向6.通过典型事例了解人类直接经验的局限性.体会人类对世界的探究是不断深入的7.了解人类探索原子结构的历史以及有关经典实验8.通过对氢原子光谱的分析，了解原子的能级结构9.知道原子核的组成.知道放射性和原子核的衰变.会用半衰期描述衰变速度，知道半衰期的统计意义10.了解放射性同位素的应用.知道射线的危害和防护3.氢原子光谱规律、能级跃迁4.核衰变与核反应方程(续表)课标要求热点考向11.知道核力的性质.能简单解释轻核与重核内中子数、质子数具有不同比例的原因.会根据质量数守恒和电荷守恒写出核反应方程12.认识原子核的结合能.知道裂变反应和聚变反应.关注受控聚变反应研究的进展13.知道链式反应的发生条件.了解裂变反应堆的工作原理.了解常用裂变反应堆的类型.知道核电站的工作模式14.通过核能的利用，思考科学技术与社会的关系15.初步了解恒星的演化.初步了解粒子物理学的基础知识5.核能与爱因斯坦质能方程(续表)第1节光电效应波粒二象性一、光电效应1.光电效应.如图所示，在光的照射下物体发射电子的现象叫光电效应，发射出来的电子叫________.光电子条件任何一种金属都有一个极限频率ν0，入射光的频率ν>______，才能产生光电效应最大初动能光电子的最大初动能与入射光的强度______关，随入射光频率的增大而增大发生时间入射光照到金属上时，光电子的发射几乎是_______的，一般不超过10－9s光电流强度当入射光的频率大于极限频率时，入射光越强光电流________2.光电效应的规律.ν0无瞬时越大

说明：(1)遏止电压：使________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________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.光电流最小不是hν

3.爱因斯坦的光子说：光的能量________连续的，而是一份一份的，每一份叫做一个光子，光子的能量E跟光的频率ν成正比：E＝________(h是普朗克常量).

4.爱因斯坦光电效应方程.

(1)最大初动能和逸出功.

金属表面的电子吸收光子后，克服金属原子核的引力做功.直接从金属表面逸出的电子所具有的最大动能称为最大初动能，克服金属原子核的引力逃逸出而成为光电子所做的功的最小值叫________.逸出功Ek＝hν－W0

(2)光电效应方程：______________，hν极限

＝W0.(Ek

是光电子的最大初动能；W0

是逸出功，即从金属表面直接飞出的光电子克服原子核的引力所做的功).二、光的波粒二象性1.光的波粒二象性.(1)光的干涉、衍射、偏振现象证明光具有____________.(2)光电效应说明光具有__________.

(3)光既具有波动性，又具有粒子性，称为光的_____________.

2.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

克常量.波动性粒子性波粒二象性3.概率波.

光的干涉现象是大量光子的运动遵循波动规律的表现，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.【基础自测】1.判断下列题目的正误.(1)光子和光电子都是实物粒子.()(2)只要入射光的强度足够强，时间足够长，就可以使金属发生光电效应.()(3)若红光能使某金属发生光电效应，则紫光必然能使该金属发生光电效应()(4)光电效应方程Ek＝hν－W0

中，ν为入射光子的频率不是金属的极限频率.()(5)光的频率越高，光的粒子性越明显，但仍具有波动性.()答案：(1)×

(2)×

(3)√

(4)√

(5)√

2.(2023年吉林白山一模)用甲、乙两种单色光分别照射锌板，都能发生光电效应.已知乙光的频率是甲光频率的2倍，用甲光照射锌板逸出的光电子的最大初动能为Ek，用乙光照射锌板逸出的光电子的最大初动能为3Ek，则锌板的逸出功为()

解析：根据爱因斯坦光电效应方程有Ek＝hν－W0

，3Ek

＝2hν－W0，解得W0＝Ek，选A.

答案：A3.(2025年甘肃兰州一模)已知一个激光发射器功率为P，发射)波长为λ的光，光速为c，普朗克常量为h，则(答案：A4.(多选)下列有关光的波粒二象性的说法中，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.康普顿效应表明光具有粒子性

答案：CD热点1光电效应[热点归纳]1.光电效应的研究思路.(1)两条线索：(2)两条对应关系：(3)三点提醒：①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”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.2.定量分析光电效应时应抓住的三个关系式.(1)爱因斯坦光电效应方程：Ek＝hν－W0.(2)最大初动能与遏止电压的关系：Ek＝eUc.

3.光电管上加正向与反向电压情况分析.

(1)光电管加正向电压情况(图甲). ①P右移时，参与导电的光电子数增加； ②P移到某一位置时(电压增大到一定程度，越来越接近饱和，是一个无限接近的值)，所有逸出的光电子恰好都参与了导电，光电流恰好达到最大值；③P再右移时，光电流不再增大.(2)光电管加反向电压情况(图乙).

①P右移时，参与导电的光电子数减少； ②P移到某一位置时，所有逸出的光电子恰好都不参与导电，光电流恰好为0，此时光电管两端加的电压为遏止电压； ③P再右移时，光电流始终为0.

考向1光电效应现象

【典题1】(多选)如图所示，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.有光电子从锌板逸出C.验电器指针张开一个角度D.锌板带负电

解析：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，A错误，B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，带正电的电荷量越多，验电器指针张角越大，C正确，D错误.

答案：BC思路导引发生光电效应，从锌板上溢出的是吸收了光子的电子——光电子，锌板失去电子带正电，而验电器与锌板相连，二者带同种电荷，并非溢出的光电子飞到验电器上.

考向2光电效应的规律 【典题2】(2024年海南卷)利用如图所示的装置研究光电效应，闭合单刀双掷开关S接1，用频率为ν1的光照射光电管，调节滑动变阻器，使电流表的示数刚好为0，此时电压表的示数为U1，已知电子电荷量为e，普朗克常量为h，下列说法正确的是()

A.其他条件不变，增大光强，电压表示数增大 B.改用比ν1

更大频率的光照射，调整电流表的示数为零，此时电压表示数仍为U

C.其他条件不变，使开关接2，电流表示数仍为零D.光电管阴极材料的截止频率νc＝ν1－eU1

h，D正确.

解析：当开关S接1时，由爱因斯坦光电效应方程eU1＝hν1－W0，其他条件不变时，增大光强，电压表的示数不变，A错误；若改用比ν1

更大频率的光照射时，调整电流表的示数为零，而金属的逸出功不变，故遏止电压变大，即此时电压表示数大于U，B错误；其他条件不变时，使开关S接2，此时hν1＞W0

可发生光电效应，故电流表示数不为零，C错误；根据爱因斯坦光电效应方程eU1＝hν1－W0，其中W0＝hνc，联立解得，光电管阴极材料的截止频率为νc＝ν1－eU1

h答案：D图像名称图线形状由图线直接(间接)得到的物理量最大初动能Ek与入射光频率ν的关系图线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轴交点的纵坐标的绝对值W0＝

|－E|＝E；③普朗克常量：图线的斜率k＝h热点2光电效应与图像的综合图像名称图线形状由图线直接(间接)得到的物理量颜色相同、强弱不同的光，光电流与电压的关系①遏止电压Uc：图线与横轴的交点；②饱和光电流Im：电流的最大值；③最大初动能：Ekm＝eUc(续表)图像名称图线形状由图线直接(间接)得到的物理量颜色不同时，光电流与电压的关系①遏止电压Uc1、Uc2；②饱和光电流；③最大初动能Ek1＝eUc1、Ek2＝eUc2(续表)图像名称图线形状由图线直接(间接)得到的物理量遏止电压Uc与入射光频率ν的关系图线①截止频率ν0：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；③普朗克常量h：等于图线的斜率与电子电荷量的乘积，即h＝ke

(注：此时两极之间接反向电压)(续表)

考向1光电效应的Ek-ν图像

【典题3】(多选，2022年广东珠海模拟)在研究甲、乙两种金属光电效应现象的实验中，光电子的最大初动能Ek与入射光频率ν的关系如图所示，则(

)A.两条图线与横轴的夹角α和β可能不相等B.若增大入射光频率ν，则所需的遏止电压Uc

随之增大C.若某一频率的光可以使乙金属发生光电效应，则一定也能使甲金属发生光电效应D.若增加入射光的强度，不改变入射光频率ν，则光电子的最大初动能将增大

解析：根据爱因斯坦光电效应方程Ek＝hν－W0可知，光电子的最大初动能Ek与入射光频率ν的关系图像的斜率为普朗克常量h，所以两条图线的斜率一定相等，α和β一定相等，A错误.由Ek＝hν－W0可知，若增大入射光的频率ν，则产生的光电子的最大初动能增大.由eUc＝Ek可知，若增大入射光频率ν，则所需的遏止电压Uc将增大，B正确.光电子的最大初动能Ek与入射光频率ν的关系图像与横轴的截距等于金属的逸出功W0

与普朗克常量h的比值，由图像可知甲的逸出功较小，因此某一频率的光可以使乙金属发生光电效应，则一定能使甲金属发生光电效应，C正确.根据光电效应规律，若不改变入射光频率ν，而增加入射光的强度，则光电子的最大初动能不变，D错误.答案：BC

考向2光电效应的I-U图像 【典题4】(多选，2025年浙江杭州一模)图甲所示实验装置中阴极K由金属M制成，由此装置测出金属M的遏止电压Uc

与入射光的频率ν关系如图乙所示.已知普朗克常量h＝6.626×10-34

J·s.下列说法正确的是()甲乙A.测量遏止电压时应将图甲中滑片P向a端移动B.乙图中直线的斜率为普朗克常量hC.由图乙可知金属M的逸出功约为4.27eVD.图乙中A点对应的入射光光子动量大小数量级为10-27

kg·m/s答案：AD

思路导引遏止电压与入射光的频率有关，与光的强度无关，对同样频率的光，饱和光电流，与光子个数成正比，即与光的强度成正比.

考向3光电效应的Uc-ν图像 【典题5】(2024年浙江湖州二模)用各种频率的光照射两种金属材料得到遏止电压Uc

随光的频率ν变化的两条图线1、2，图线上有P和Q两点.下列说法正确的是()A.图线1、2一定平行B.图线1对应金属材料的逸出功大C.照射同一金属材料，用Q对应的光比P对应的光产生的饱和电流大D.照射同一金属材料，用P对应的光比Q对应的光溢出的电子初动能大解析：根据光电效应方程可得Ek＝hν－W0，Ek＝eUc，可得A正确；结合图线可知，图线2对应金属材料的逸出功大，B错误；P光对应的频率较小，当不能确定光的强度，所以不可以确定饱和光电流的大小，C错误；P光对应的频率较小，Q光的频率较大，所以照射同一金属材料，用Q对应的光比P对应的光溢出的电子初动能大，D错误.答案：A思路导引由光电效应方程可求光电子的最大初动能，但这不是求光电子最大初动能的唯一途径，也可以应用动能定理求得.从数量上看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从频率上看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，贯穿本领越强热点3光的波粒二象性与物质波[热点归纳]1.对光的波粒二象性的理解.从传播与作用上看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出粒子性波动性与粒子性的统一

h由光子的能量ε＝hν、光子的动量表达式p＝也可以

λ看出，光的波动性和粒子性并不矛盾，表示粒子性的能量和动量的计算式中都含有表示波的特征的物理量——频率ν和波长λ(续表)2.物质波.(1)定义：任何运动着的物体都有一种波与之对应，这种波叫做物质波，也叫德布罗意波.

【典题6】质量为m

的粒子