高考物理一輪復(fù)習(xí) 第16章第3講 光電效應(yīng)、康普頓效應(yīng)及波粒二象限課件 魯科版.ppt

1 光電效應(yīng) 1 定義 在下電子從物體表面逸出的現(xiàn)象稱為光電效應(yīng) 發(fā)射出來的電子稱為 2 極限頻率 對于每一種金屬 都存在一個(gè)極限頻率 只有當(dāng)入射光的頻率時(shí) 才會產(chǎn)生光電流 光的照射 光電子 大于某一頻率 0 2 光電效應(yīng)方程 1 光的能量不是連續(xù)的 而是一份一份的 每一份叫做一個(gè) 一個(gè)光子的能量為 2 電子逃逸出來后 可能還具有一定的動(dòng)能 根據(jù)能量守恒定律 的能量等于出射光子的最大初始動(dòng)能與逸出功之和 即這就是愛因斯坦建立的光電效應(yīng)方程 3 康普頓效應(yīng) 1 用x射線照射物體時(shí) 散射出來的x射線的波長 這個(gè)現(xiàn)象稱為康普頓效應(yīng) 光子 h 入射光子 會變長 2 光子的能量和動(dòng)量 4 光的波粒二象性光既有 又有 即光具有波粒二象性 5 德布羅意波 1 德布羅意波 任何一個(gè)都和一個(gè)波相對應(yīng) 這種波稱為德布羅意波 實(shí)物粒子的德布羅意波長與其動(dòng)量關(guān)系是 2 不確定關(guān)系 對光子位置的測量越精確 其動(dòng)量的不確定性就 用 x表示微觀粒子位置的不確定量 用 p表示微觀粒子動(dòng)量的不確定量 則 x p 這就是不確定性關(guān)系 粒子性 波動(dòng)性 實(shí)物粒子 越大 考點(diǎn)一光電效應(yīng) 光的波粒二象性1 對光電效應(yīng)規(guī)律的解釋 2 光電效應(yīng)中入射光強(qiáng)度 頻率的影響 1 入射光頻率 決定光子能量 決定光電子最大初動(dòng)能 決定遏止電壓 2 入射光強(qiáng)度 決定單位時(shí)間內(nèi)接收的光子數(shù) 決定單位時(shí)間內(nèi)發(fā)射的光電子數(shù) 4 光波是概率波光子在空間出現(xiàn)的概率可以通過波動(dòng)的規(guī)律確定 例如在干涉實(shí)驗(yàn)中 光子落在明條紋處的概率大 落在暗條紋處的概率小 所以光波是一種概率波 案例1 2010 江蘇高考 鈉金屬中的電子吸收光子的能量 從金屬表面逸出 這就是光電子 光電子從金屬表面逸出的過程中 其動(dòng)量的大小 選填 增大 減小 或 不變 原因是 答案 減小光電子受到金屬表面層中力的阻礙作用 或需要克服逸出功 即時(shí)鞏固1 2009 遼寧 寧夏理綜 關(guān)于光電效應(yīng) 下列說法正確的是 a 極限頻率越大的金屬材料逸出功越大b 只要光照射的時(shí)間足夠長 任何金屬都能產(chǎn)生光電效應(yīng)c 從金屬表面出來的光電子的最大初動(dòng)能越大 這種金屬的逸出功越小d 入射光的光強(qiáng)一定時(shí) 頻率越高 單位時(shí)間內(nèi)逸出的光電子數(shù)就越多 解析 金屬材料逸出功w0與極限頻率 0的關(guān)系為w0 h 0 a正確 只有照射光的頻率大于金屬的逸出功 才能產(chǎn)生光電效應(yīng) 與光照射的時(shí)間無關(guān) b錯(cuò)誤 由光電效應(yīng)方程可知光電子的最大初動(dòng)能mv 2 h w0 由入射光的頻率決定 c錯(cuò)誤 產(chǎn)生光電效應(yīng)時(shí)單位時(shí)間內(nèi)逸出的光電子數(shù)由入射光的光子數(shù)決定 與入射光的頻率無關(guān) d錯(cuò)誤 答案 a 案例2 物理學(xué)家做了一個(gè)有趣的實(shí)驗(yàn) 在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中 在光屏處放上照相底片 若減弱光的強(qiáng)度 使光子只能一個(gè)一個(gè)地通過狹縫 實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明 如果曝光時(shí)間不太長 底片上只出現(xiàn)一些不規(guī)則的點(diǎn)子 如果曝光時(shí)間足夠長 底片上就會出現(xiàn)規(guī)則的干涉條紋 對這個(gè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果有下列認(rèn)識 正確的是 a 曝光時(shí)間不長時(shí) 出現(xiàn)不規(guī)則的點(diǎn)子 表現(xiàn)出光的波動(dòng)性b 單個(gè)光子通過雙縫后的落點(diǎn)可以預(yù)測c 干涉條紋中明亮的部分是光子到達(dá)機(jī)會較多的地方d 只有大量光子的行為才能表現(xiàn)出光的粒子性 解析 由于光波是一種概率波 故b錯(cuò)誤 c正確 a中的現(xiàn)象說明了光的粒子性 個(gè)別光子的行為才通常表現(xiàn)出粒子性 故a d錯(cuò)誤 答案 c 即時(shí)鞏固2 有關(guān)光的本性的說法正確的是 a 關(guān)于光的本性 牛頓提出 微粒說 惠更斯提出 波動(dòng)說 愛因斯坦提出 光子說 它們都說明了光的本性b 光具有波粒二象性是指 既可以把光看成宏觀概念上的波 也可以看成微觀概念上的粒子c 光的干涉 衍射現(xiàn)象說明光具有波動(dòng)性 光電效應(yīng)說明光具有粒子性d 在光的雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中 如果光通過雙縫則顯出波動(dòng)性 如果光只通過一個(gè)縫則顯出粒子性 解析 牛頓主張的 微粒說 中的微粒與實(shí)物粒子一樣 惠更斯主張的 波動(dòng)說 中的波動(dòng)與宏觀機(jī)械波等同 這兩種觀點(diǎn)是相互對立的 都不能說明光的本性 所以a b錯(cuò) c正確 雙縫干涉出現(xiàn)明暗相間的條紋 單縫衍射出現(xiàn)中央亮而寬 周圍暗而窄的條紋 都說明光的波動(dòng)性 當(dāng)讓光子一個(gè)一個(gè)地通過單縫時(shí) 曝光時(shí)間短時(shí)表現(xiàn)出粒子性 曝光時(shí)間長時(shí)顯出波動(dòng)性 因此d錯(cuò)誤 答案 c 考點(diǎn)二實(shí)物粒子的波動(dòng)性1 光和實(shí)物粒子的對稱之美 1 光具有波粒二象性 實(shí)物粒子也具有波粒二象性 光和實(shí)物粒子都遵從e h p 體現(xiàn)了光和實(shí)物粒子的對稱美 2 雖然光子的靜止質(zhì)量為零 實(shí)物粒子的靜止質(zhì)量不為零 但光和實(shí)物粒子都具有動(dòng)量 能量 3 雖然光子對應(yīng)的是電磁波 實(shí)物粒子對應(yīng)的是物質(zhì)波 但兩者都是概率波 2 對不確定關(guān)系的正確理解 1 不確定關(guān)系告訴我們 不能準(zhǔn)確地把握粒子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài) 對應(yīng)每時(shí)刻的情況更無從談起 因而不能用 軌道 來描述粒子的運(yùn)動(dòng) 2 除位置和動(dòng)量的不確定關(guān)系外 還有其他不確定關(guān)系 例如時(shí)間和動(dòng)能的不確定關(guān)系 案例3 關(guān)于物質(zhì)波 下列認(rèn)識不正確的是 a 任何一個(gè)物體都有一種波和它對應(yīng) 這就是物質(zhì)波b x光的衍射證實(shí)了物質(zhì)波的假設(shè)是正確的c 電子