講義：第13章 第2講

1、考點一光電效應的實驗規(guī)律1光電效應在光的照射下金屬中的電子從金屬表面逸出的現(xiàn)象，叫做光電效應，發(fā)射出來的電子叫做光電子2實驗規(guī)律(1)每種金屬都有一個極限頻率(2)光子的最大初動能與入射光的強度無關(guān)，只隨入射光的頻率增大而增大(3)光照射到金屬表面時，光電子的發(fā)射幾乎是瞬時的(4)光電流的強度與入射光的強度成正比3遏止電壓與截止頻率(1)遏止電壓：使光電流減小到零的反向電壓Uc.(2)截止頻率：能使某種金屬發(fā)生光電效應的最小頻率叫做該種金屬的截止頻率(又叫極限頻率)不同的金屬對應著不同的極限頻率(3)逸出功：電子從金屬中逸出所需做功的最小值，叫做該金屬的逸出功1光電效應現(xiàn)象(多選)如圖1所示，

2、用導線把驗電器與鋅板相連接，當用紫外線照射鋅板時，發(fā)生的現(xiàn)象是()圖1A有光子從鋅板逸出B有電子從鋅板逸出C驗電器指針張開一個角度D鋅板帶負電答案BC解析用紫外線照射鋅板是能夠發(fā)生光電效應的，鋅板上的電子吸收紫外線的能量從鋅板表面逸出，稱之為光電子，故A錯誤，B正確；鋅板與驗電器相連，帶有相同電性的電荷，鋅板失去電子應該帶正電，且失去電子越多，帶正電的電荷量越多，驗電器指針張角越大，故C正確，D錯誤2光電效應產(chǎn)生的條件用一束紫外線照射某金屬時不能產(chǎn)生光電效應，可能使該金屬發(fā)生光電效應的措施是()A改用頻率更小的紫外線照射B改用X射線照射C改用強度更大的原紫外線照射D延長原紫外線的照射時間答案B

3、解析某種金屬能否發(fā)生光電效應取決于入射光的頻率，與入射光的強度和照射時間無關(guān)，不能發(fā)生光電效應，說明入射光的頻率小于金屬的極限頻率，所以要使金屬發(fā)生光電效應，應增大入射光的頻率，X射線的頻率比紫外線頻率高，所以本題答案為B.3光電管(多選)如圖2所示，電路中所有元件完好，但光照射到光電管上，靈敏電流計中沒有電流通過，其原因可能是()圖2A入射光太弱B入射光波長太長C光照時間短D電源正、負極接反答案BD解析入射光波長太長，入射光的頻率低于截止頻率時，不能發(fā)生光電效應，故選項B正確；電路中電源反接，對光電管加了反向電壓，若該電壓超過了遏止電壓，也沒有光電流產(chǎn)生，故選項D正確4光電效應的規(guī)律入射光照

4、到某金屬表面發(fā)生光電效應，若入射光的強度減弱，而頻率保持不變，則下列說法中正確的是()A從光照射到金屬表面上到金屬發(fā)射出光電子之間的時間間隔將明顯增加B逸出的光電子的最大初動能減小C單位時間內(nèi)從金屬表面逸出的光電子數(shù)目將減少D有可能不發(fā)生光電效應答案C解析光電效應瞬時(109 s)發(fā)生，與光強無關(guān)，A錯誤光電子的最大初動能只與入射光的頻率有關(guān)，入射光的頻率越大，最大初動能越大，B錯誤光電子數(shù)目多少與入射光的強度有關(guān)，光強減弱，單位時間內(nèi)從金屬表面逸出的光電子數(shù)目減少，C正確能否發(fā)生光電效應，只取決于入射光的頻率是否大于極限頻率，與光強無關(guān)，D錯誤光電效應規(guī)律的“四點”理解1放不放光電子，看入射

5、光的最低頻率2放多少光電子，看光的強度3光電子的最大初動能大小，看入射光的頻率4要放光電子，瞬時放考點二光電效應方程和光電效應圖象1光子說愛因斯坦提出：空間傳播的光不是連續(xù)的，而是一份一份的，每一份稱為一個光子，光子具有的能量與光的頻率成正比，即：h，其中h6.631034 Js.2光電效應方程(1)表達式：hEkW0或EkhW0.(2)物理意義：金屬中的電子吸收一個光子獲得的能量是h，這些能量的一部分用來克服金屬的逸出功W0，剩下的表現(xiàn)為逸出后電子的最大初動能Ekmv2.3由Ek圖象(如圖3)可以得到的信息圖3(1)極限頻率：圖線與軸交點的橫坐標c.(2)逸出功：圖線與Ek軸交點的縱坐標的絕

6、對值EW0.(3)普朗克常量：圖線的斜率kh.4由IU圖象(如圖4)可以得到的信息圖4(1)遏止電壓Uc：圖線與橫軸的交點的絕對值(2)飽和光電流Im：電流的最大值(3)最大初動能：EkmeUc.5由Uc圖象(如圖5)可以得到的信息圖5(1)截止頻率c：圖線與橫軸的交點(2)遏止電壓Uc：隨入射光頻率的增大而增大(3)普朗克常量h：等于圖線的斜率與電子電荷量的乘積，即hke.(注：此時兩極之間接反向電壓)思維深化請判斷下列說法是否正確(1)只要光照射的時間足夠長，任何金屬都能發(fā)生光電效應()(2)光電子就是光子()(3)極限頻率越大的金屬材料逸出功越大()(4)從金屬表面出來的光電子的最大初動

7、能越大，這種金屬的逸出功越小()(5)入射光的頻率越大，逸出功越大()5光電效應方程的應用(2013北京20)以往我們認識的光電效應是單光子光電效應，即一個電子在極短時間內(nèi)只能吸收到一個光子而從金屬表面逸出強激光的出現(xiàn)豐富了人們對于光電效應的認識，用強激光照射金屬，由于其光子密度極大，一個電子在極短時間內(nèi)吸收多個光子成為可能，從而形成多光子光電效應，這已被實驗證實光電效應實驗裝置示意圖如圖6.用頻率為的普通光源照射陰極K，沒有發(fā)生光電效應換用同樣頻率的強激光照射陰極K，則發(fā)生了光電效應；此時，若加上反向電壓U，即將陰極K接電源正極，陽極A接電源負極，在K、A之間就形成了使光電子減速的電場逐漸增

8、大U，光電流會逐漸減?。划敼怆娏髑『脺p小到零時，所加反向電壓U可能是下列的(其中W為逸出功，h為普朗克常量，e為電子電荷量)()圖6AU BUCU2hW DU答案B解析由光電效應方程可知：nhWmv2(n2,3,4)在減速電場中由動能定理得eU0mv2聯(lián)立得：U(n2,3,4)，選項B正確6Uc圖象(2015新課標35(1)在某次光電效應實驗中，得到的遏止電壓Uc與入射光的頻率的關(guān)系如圖7所示若該直線的斜率和截距分別為k和b，電子電荷量的絕對值為e，則普朗克常量可表示為 ，所用材料的逸出功可表示為 圖7答案ekeb解析光電效應中，入射光子能量為h，克服逸出功W0后多余的能量轉(zhuǎn)換為電子動能，反向

9、遏止電壓eUchW0，整理得Uc，斜率即k，所以普朗克常量hek，截距為b，即ebW0，所以逸出功W0eb.7Ek圖象愛因斯坦因提出了光量子概念并成功地解釋光電效應的規(guī)律而獲得1921年諾貝爾物理學獎某種金屬逸出光電子的最大初動能Ek與入射光頻率的關(guān)系如圖8所示，其中c為極限頻率從圖中可以確定的是()圖8A逸出功與有關(guān)BEk與入射光強度成正比C當c時，會逸出光電子D圖中直線的斜率與普朗克常量有關(guān)答案D解析由愛因斯坦光電效應方程EkhW0和W0hc(W0為金屬的逸出功)可得，Ekhhc，可見圖象的斜率表示普朗克常量，D正確；只有c時才會發(fā)生光電效應，C錯；金屬的逸出功只和金屬的極限頻率有關(guān)，與入

10、射光的頻率無關(guān)，A錯；最大初動能取決于入射光的頻率，而與入射光的強度無關(guān)，B錯8IU圖象在光電效應實驗中，飛飛同學用同一光電管在不同實驗條件下得到了三條光電流與電壓之間的關(guān)系曲線(甲光、乙光、丙光)，如圖9所示則可判斷出()圖9A甲光的頻率大于乙光的頻率B乙光的波長大于丙光的波長C乙光對應的截止頻率大于丙光的截止頻率D甲光對應的光電子最大初動能大于丙光的光電子最大初動能答案B解析由于是同一光電管，因而不論對哪種光，極限頻率和金屬的逸出功相同，對于甲、乙兩種光，反向遏止電壓相同，因而頻率相同，A錯誤；丙光對應的反向遏止電壓較大，因而丙光的頻率較高，波長較短，對應的光電子的最大初動能較大，故C、D

11、均錯，B正確定量分析光電效應時應抓住的三個關(guān)系式1愛因斯坦光電效應方程：EkhW0.2最大初動能與遏止電壓的關(guān)系：EkeUc.3逸出功與極限頻率、極限波長c的關(guān)系：W0hch.考點三光的波粒二象性、物質(zhì)波1光的波粒二象性(1)光的干涉、衍射、偏振現(xiàn)象證明光具有波動性(2)光電效應說明光具有粒子性(3)光既具有波動性，又具有粒子性，稱為光的波粒二象性2物質(zhì)波(1)概率波光的干涉現(xiàn)象是大量光子的運動遵守波動規(guī)律的表現(xiàn)，亮條紋是光子到達概率大的地方，暗條紋是光子到達概率小的地方，因此光波又叫概率波(2)物質(zhì)波任何一個運動著的物體，小到微觀粒子大到宏觀物體都有一種波與它對應，其波長，p為運動物體的動量

12、，h為普朗克常量9光的波粒二象性的理解用很弱的光做雙縫干涉實驗，把入射光減弱到可以認為光源和感光膠片之間不可能同時有兩個光子存在，如圖10所示是不同數(shù)量的光子照射到感光膠片上得到的照片這些照片說明()圖10A光只有粒子性沒有波動性B光只有波動性沒有粒子性C少量光子的運動顯示波動性，大量光子的運動顯示粒子性D少量光子的運動顯示粒子性，大量光子的運動顯示波動性答案D解析光具有波粒二象性，這些照片說明少量光子的運動顯示粒子性，大量光子的運動顯示波動性，故D正確10光的波粒二象性(2015江蘇單科12C(1)(多選)波粒二象性是微觀世界的基本特征，以下說法正確的有 A光電效應現(xiàn)象揭示了光的粒子性B熱中

13、子束射到晶體上產(chǎn)生衍射圖樣說明中子具有波動性C黑體輻射的實驗規(guī)律可用光的波動性解釋D動能相等的質(zhì)子和電子，它們的德布羅意波長也相等答案AB解析光電效應說明光的粒子性，所以A正確；熱中子束在晶體上產(chǎn)生衍射圖樣，即運動的實物粒子具有波的特性，即說明中子具有波動性，所以B正確；黑體輻射的實驗規(guī)律說明電磁輻射具有量子化，即黑體輻射是不連續(xù)的、一份一份的，所以黑體輻射用光的粒子性解釋，即C錯誤；根據(jù)德布羅意波長公式，p22mEk，又質(zhì)子的質(zhì)量大于電子的質(zhì)量，所以動能相等的質(zhì)子和電子，質(zhì)子的德布羅意波波長較短，所以D錯誤11物質(zhì)波(2013江蘇12C(1)如果一個電子的德布羅意波長和一個中子的相等，則它們

14、的 也相等A速度 B動能 C動量 D總能量答案C解析根據(jù)德布羅意波長公式，選C.波粒二象性的“三個易錯”1光子表現(xiàn)為波動性，并不否認光子具有粒子性2宏觀物體也具有波動性3微觀粒子的波動性與機械波不同，微觀粒子的波是概率波1(2014廣東18)(多選)在光電效應實驗中，用頻率為的光照射光電管陰極，發(fā)生了光電效應，下列說法正確的是()A增大入射光的強度，光電流增大B減小入射光的強度，光電效應現(xiàn)象消失C改用頻率小于的光照射，一定不發(fā)生光電效應D改用頻率大于的光照射，光電子的最大初動能變大答案AD解析增大入射光強度，單位時間內(nèi)照射到單位面積的光子數(shù)增加，則光電流將增大，故選項A正確；光電效應是否發(fā)生取

15、決于入射光的頻率，而與入射光強度無關(guān)，故選項B錯誤用頻率為的光照射光電管陰極，發(fā)生光電效應，用頻率較小的光照射時，若光的頻率仍大于極限頻率，則仍會發(fā)生光電效應，選項C錯誤；根據(jù)hW逸mv2可知，增加入射光頻率，光電子的最大初動能也增大，故選項D正確2(多選)對光電效應的解釋正確的是()A金屬鈉的每個電子可以吸收一個或一個以上的光子，當它積累的動能足夠大時，就能逸出金屬B如果入射光子的能量小于金屬表面的電子克服原子核的引力而逸出時所需做的最小功，便不能發(fā)生光電效應C發(fā)生光電效應時，入射光越強，光子的能量就越大，光電子的最大初動能就越大D由于不同金屬的逸出功是不相同的，因此使不同金屬發(fā)生光電效應入

16、射光的最低頻率也不同答案BD解析按照愛因斯坦的光子說，光的能量是由光的頻率決定的，與光強無關(guān)，入射光的頻率越大，發(fā)生光電效應時產(chǎn)生的光電子的最大初動能越大但要使電子離開金屬須使電子具有足夠的動能，而電子增加的動能只能來源于照射光的光子能量，但電子只能吸收一個光子，不能吸收多個光子，否則即使光的頻率低，只要照射時間足夠長，也會發(fā)生光電效應電子從金屬逸出時只有從金屬表面向外逸出的電子克服原子核的引力所做的功最小3用光照射某種金屬，有光電子從金屬表面逸出，如果光的頻率不變，而減弱光的強度，則()A逸出的光電子數(shù)減少，光電子的最大初動能不變B逸出的光電子數(shù)減少，光電子的最大初動能減小C逸出的光電子數(shù)不變，光電子的最大初動能減小D光的強度減弱到某一數(shù)值，就沒有光電子逸出了答案A解析光的頻率不變，表示光子能量不變，仍會有光電子從該金屬表面逸出，逸出的光電子的最大初動能也不變；而減弱光的強度，逸出的光電子數(shù)就會減少，選項A正確4在光電效應實驗中，某金屬的截止頻率相應的波長為0，該金屬的逸出功為 若用波長為(c，所以能產(chǎn)生光電效應(3)光電子的最大初動能EkhW0h(c)1.361019 J13如圖5甲所示是研究光電效應規(guī)律的光電管用波長0.50 m的綠光照射陰極K，實驗測得流過表的電流I與AK之間電勢差