第1讲　光电效应　波粒二象性 2026年高考物理第一轮总复习

第十五章近代物理初步第1讲光电效应波粒二象性知识点一

光电效应1.

定义：在光的照射下

从物体表面逸出的现象（发射出的

电子称为光电子）.2.

产生条件：入射光的频率

极限频率.电子大于（1）存在着饱和电流：对于一定颜色的光，入射光越强，单位时间

内发射的光电子数越多.（2）存在着遏止电压和截止频率：光电子的能量只与入射光的频率

有关，而与入射光的强弱无关.当入射光的频率低于截止频率时不发

生光电效应.（3）光电效应具有瞬时性：当频率超过截止频率时，无论入射光怎

样微弱，几乎在照到金属时立即产生光电流，时间不超过10－9

s.3.

光电效应规律知识点二

爱因斯坦光电效应方程1.

光子说：在空间传播的光是不连续的，而是一份一份的，每一份

称为一个光子，光子的能量ε＝

⁠.2.

逸出功W0：电子从金属中逸出所需做功的

⁠.3.

最大初动能：发生光电效应时，金属表面上的

⁠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.hν

最小值电子（1）表达式：hν＝Ek＋W或Ek＝

⁠.（2）物理意义：金属表面的电子吸收一个光子获得的能量是hν，这

些能量有一部分用来克服金属的逸出功W，剩下的表现为逸出后电子

的最大初动能.

4.

光电效应方程知识点三

光的波粒二象性与物质波1.

光的波粒二象性（1）光的干涉、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，又具有粒子性，称为光的

性.波动粒子波粒二象2.

物质波（1）概率波：光的干涉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.（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

都有一种波与它对应，其波长λ＝

，p为运动物体的动量，h为普

朗克常量.大小

（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，就可以使金属发生光电效应.

（

×

）（3）要使某金属发生光电效应，入射光子的能量必须大于金属的逸

出功.

（

√

）（4）光电子的最大初动能与入射光子的频率成正比.

（

×

）（5）光的频率越高，光的粒子性越明显，但仍具有波动性.

（

√

）××√×√（6）德国物理学家普朗克提出了量子假说，成功地解释了光电效应

规律.

（

×

）（7）美国物理学家康普顿发现了康普顿效应，证实了光的粒子性.

（

√

）（8）法国物理学家德布罗意大胆预言了实物粒子在一定条件下会表

现为波动性.

（

√

）×√√

考点1

光电效应现象和光电效应方程的应用考向1

用光电管研究光电效应现象[典例1]

（2024·盐城三模）如图所示，研究光电效应的实验装

置，当用频率分别为ν1、ν2的光照射同一光电管，微安表中均有电

流.第一次用频率为ν1的光照射时，调节滑动变阻器，使微安表示

数恰好变为0，记下此时电压表的示数U1；第二次用频率为ν2的光

照射光电管，当电压表的示数为U2时，微安表示数为0.已知电子

的电荷量为e，求：（1）第一次产生的光电子的最大初动能Ek1；答案：（1）eU1

解析：（1）由动能定理得－eU1＝0－Ek1解得Ek1＝eU1.（2）普朗克常量h的表达式.

解析：（2）由光电效应方程得eU1＝hν1－W0，eU2＝hν2－W0

[变式1]

（2023·广州模拟）用如图所示的装置研究光电效应现象，

闭合开关，当用光子能量为2.5

eV的光照射到光电管上时，电流计G

的读数为0.2

mA.

移动滑动变阻器的滑片C，当电压表的示数大于或

等于0.7

V时，电流计读数为0.则（

A

）AA.

光电管阴极的逸出功为1.8

eVB.

开关S断开后，没有电流流过电流计GC.

光电子的最大初动能为1.8

eVD.

改用能量为1.5

eV的光子照射，电流计G也有电流，但电流较小解析：由题图可知，光电管两端所加的电压为反向电压，由电压表的

示数大于或等于0.7

V时，电流表示数为0，可知光电子的最大初动能

为0.7

eV，根据光电效应方程Ek＝hν－W0，可得W0＝1.8

eV，A正

确，C错误；开关S断开后，无反向电压，用光子能量为2.5

eV的光

照射到光电管上时依然能发生光电效应，有光电子逸出，则有电流流

过电流表，B错误；改用能量为1.5

eV的光子照射，由于光子的能量

小于逸出功，不能发生光电效应，无光电流，D错误.考向2

爱因斯坦光电效应方程的应用[典例2]

（双选）在光电效应实验中，分别用频率为νa、νb的单色光

a、b照射到同种金属上，测得相应的遏止电压分别为Ua和Ub、光电子

的最大初动能分别为Eka和Ekb.h为普朗克常量.下列说法正确的是

（

BC

）A.

若νa＞νb，则一定有Ua＜UbB.

若νa＞νb，则一定有Eka＞EkbC.

若Ua＜Ub，则一定有Eka＜EkbD.

若νa＞νb，则一定有hνa－Eka＞hνb－EkbBC解析：本题考查对光电效应方程hν－W0＝Ek的理解.光照射到同种金

属上，同种金属的逸出功相同.若νa＞νb，据hν－W0＝Ek，得Eka＞

Ekb，则B项正确；由hν－W0＝Ek＝eU，可知当νa＞νb时Ua＞Ub，则A

项错误；若Ua＜Ub说明Eka＜Ekb，则C项正确；由hν－Ek＝W0，而同

一种金属W0相同，则D项错误.[变式2]以往我们认识的光电效应是单光子光电效应，即一个电子在

极短时间内只能吸收到一个光子而从金属表面逸出.强激光的出现丰

富了人们对于光电效应的认识，用强激光照射金属，由于其光子密度

极大，一个电子在极短时间内吸收多个光子成为可能，从而形成多光

子光电效应，这已被实验证实.光电效应实验装置示意图如图所示.用

频率为ν的普通光源照射阴极K，没有发生光电效应.换用同样频率ν的

强激光照射阴极K，则发生了光电效应；此时，若加上反向电压U，

即将阴极K接电源正极，阳极A接电源负极，在K、A之间就形成了使

光电子减速的电场.逐渐增大U，光电流会逐渐减小；当光电流恰好

减小到零时，所加反向电压U可能是下列的（其中W为逸出功，h为普

朗克常量，e为电子电荷量）（

B

）BC.2hν－W

对光电效应的四点提醒（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.（4）光电子不是光子，而是电子.考点2

光电效应的图像分析图像名称图像形状由图线直接（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νc②逸出功：图线与Ek轴交点的纵

坐标的绝对值W＝｜－E｜＝E③普朗克常量：图线的斜率k＝

h图像名称图像形状由图线直接（间接）得到的物理量颜色相同、强度不同的光，光电流与电压的关系图线

①遏止电压Uc：图线与横轴的

交点的横坐标②饱和光电流Im：光电流的最大

值③最大初动能：Ekm＝eUc颜色不同时，光电流与电压的关系图线

①遏止电压Uc1、Uc2②饱和光电流③最大初动能Ek1＝eUc1，Ek2＝

eUc2图像名称图像形状由图线直接（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νc：图线与横轴的交

点的横坐标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

率与电子电量的乘积，即h＝ke

（注：此时两极之间接反向电

压）

ACA.

该金属的截止频率为4.27×1014

HzB.

该金属的截止频率为5.5×1014

HzC.

该图线的斜率表示普朗克常量D.

该金属的逸出功为0.5

eV

[变式3]

（光电效应的Ek－ν图像）在研究甲、乙两种金属发生光电

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，则下列说法正确的是（

B

）

BA.

两条图线与横轴的夹角α和β一定不相等B.

若增大入射光频率ν，则所需的遏止电压Uc将增大C.

若某一频率的光可以使乙金属发生光电效应，则不一定能使甲金

属发生光电效应D.

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k＝h，所以两条图线的斜

率一定相等，两条图线与横轴的夹角α和β一定相等，选项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，选项B正确；光电子的最大初动能Ek与入射光频率ν的关

系图像中横轴的截距等于金属的逸出功W0与普朗克常量h的比值（截

止频率），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，选项C错误；

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，选项D错误.考向2

对I－U图像的理解[典例4]在光电效应实验中，小飞同学用同一光电管在不同实验条件

下得到了三条光电流与电压之间的关系曲线（甲光、乙光、丙光），

如图所示，则可判断出（

B

）BA.

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C.

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动能解析：由于是同一光电管，因而不论对哪种光，极限频率和逸出

功都相同，对于甲、乙两种光，反向截止电压相同，因而频率相

同，A项错误；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较大，故C、D项均

错，只有B项正确.考向3

对Uc－ν图像的理解[典例5]

（2022·河北高考）如图是密立根于1916年发表的钠金属光

电效应的遏止电压Uc与入射光频率ν的实验曲线，该实验直接证明了

爱因斯坦光电效应方程，并且第一次利用光电效应实验测定了普朗克

常量h.由图像可知（

A

）AA.

钠的逸出功为hνcB.

钠的截止频率为8.5×1014

HzC.

图中直线的斜率为普朗克常量hD.

遏止电压Uc与入射光频率ν成正比

1.

在Uc－ν图像中，图线与横轴的交点νc表示截止频率，而在Ek

－ν图像中，图线与横轴的交点νc代表极限频率.2.

普朗克常量记为h，是一个物理常量，用以描述量子大小.在

微观世界，每一个能量子的大小等于普朗克常量与频率的乘积，即E

＝hν.考点3

光的波粒二象性、物质波考向1

对光的波粒二象性的理解[典例6]

（双选）物理学家做了一个有趣的实验：在双缝干涉实验

中，在光屏处放上照相底片，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，底片上只能出现

一些不规则的点；如果曝光时间足够长，底片上就会出现规则的干涉

条纹.对这个实验结果下列认识正确的是（

BC

）BCA.

曝光时间不长时，光的能量太小，底片上的条纹看不清楚，故出

现不规则的点B.

单个光子的运动没有确定的轨道C.

干涉条纹中明亮的部分是光子到达机会较多的地方D.

只有光子具有波粒