第1講：光電效應(yīng)波粒二象性學(xué)生版

1、第1講：光電效應(yīng) 波粒二象性基礎(chǔ)知識強(qiáng)化：考點(diǎn)一 光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律.光電效應(yīng)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(yīng)，發(fā)射出來的電子叫做光電子.實(shí)驗(yàn)規(guī)律(1)每種金屬都有一個(gè)極限頻率.(2)光子的最大初動能與入射光的強(qiáng)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(shí)，光電子的發(fā)射幾乎是瞬時(shí)的.(4)光電流的強(qiáng)度與入射光的強(qiáng)度成正比.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(yīng)的最小頻至叫做該種金屬的截止頻率(又叫極限頻率).不同的金屬對應(yīng)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

2、.叫做該金屬的逸出功.考點(diǎn)二 光電效應(yīng)方程和 Ek Y圖象.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(gè)光子，光子具有的能量與光的頻率成正比，即：h_v,其中h= 6.63X 10 34 j s.光電效應(yīng)方程(1)表達(dá)式：h 尸 Ek + W。或 Ek=hL Wq.(2)物理意義：金屬中的電子吸收一個(gè)光子獲得的能量是hv,這些能量的一部分用來克服金屬的逸出功 Wq,剩下的表現(xiàn)為逸出后電子的最大初動能Ek = ；mv2.由Ek 丫圖象(如圖1)可以得到的信息圖1(1)極限頻率：圖線與 Y軸交點(diǎn)的橫坐標(biāo)C.(2)逸出功：圖線與 Ek軸交點(diǎn)的縱坐標(biāo)的絕對值 E = W0

3、.普朗克常量：圖線的斜率k= h.考點(diǎn)三光的波粒二象性、物質(zhì)波.光的波粒二象性 (1)光的干涉、衍射、偏振現(xiàn)象證明光具有波動生 (2)光電效應(yīng)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.物質(zhì)波(1)概率波光的干涉現(xiàn)象是大量光子的運(yùn)動遵守波動規(guī)律的表現(xiàn),亮條紋是光子到達(dá)概率大的地方，暗條紋是光子到達(dá)概率小的地方，因此光波又叫概率波.(2)物質(zhì)波、h甘一，pP任何一個(gè)運(yùn)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(yīng)，其波長 為運(yùn)動物體的動量，h為普朗克常量.強(qiáng)化理解例題: 【例1用一束紫外線照射某金屬時(shí)不能產(chǎn)生光電效應(yīng)，可能使該金屬發(fā)生光電效應(yīng)的措施 是()A

4、.改用頻率更小的紫外線照射B.改用X射線照射C.改用強(qiáng)度更大的原紫外線照射D.延長原紫外線的照射時(shí)間1921年諾貝爾物【例2】愛因斯坦提出了光量子概念并成功地解釋了光電效應(yīng)的規(guī)律而獲得理學(xué)獎.某種金屬逸出光電子的最大初動能Ekm與入射光頻率V的關(guān)系如圖2所示，其中七為極限頻率.從圖中可以確定的是圖2A .逸出功與Y有關(guān)B. Ekm與入射光強(qiáng)度成正比C.當(dāng)v4時(shí)，會逸出光電子D.圖中直線的斜率與普朗克常量有關(guān)【例3】關(guān)于物質(zhì)的波粒二象性，下列說法中不正確的是（）A.不僅光子具有波粒二象性，一切運(yùn)動的微粒都具有波粒二象性B.運(yùn)動的微觀粒子與光子一樣，當(dāng)它們通過一個(gè)小孔時(shí)，都沒有特定的運(yùn)動軌道C.波

5、動性和粒子性在宏觀現(xiàn)象中是矛盾的、對立的，但在微觀高速運(yùn)動的現(xiàn)象中是統(tǒng)一的D.實(shí)物的運(yùn)動有特定的軌道，所以實(shí)物不具有波粒二象性:變式強(qiáng)化題組】1 .光電效應(yīng)規(guī)律用光照射某種金屬，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(qiáng)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(qiáng)度減弱到某一數(shù)值，就沒有光電子逸出了2.光電效應(yīng)原理應(yīng)用當(dāng)用一束紫外線照射鋅板時(shí)，產(chǎn)生了光電效應(yīng)，這時(shí) （）A.鋅板帶負(fù)電B.有正離子從鋅板逸出C.有電子從鋅板逸出D.鋅板會吸附空氣中的正離子3.光電效應(yīng)條件在

6、光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，用單色光照射某種金屬表面，有光電子逸出，則光電子的最大初動能取決于入射光的（）A.頻率 B,強(qiáng)度C.照射時(shí)間 D.光子數(shù)目規(guī)律總結(jié).放不放光電子，看入射光的最低頻率.放多少光電子，看光的強(qiáng)度.光電子的最大初動能大小，看入射光的頻率.要放光電子，瞬時(shí)放.4.光電效應(yīng)電路的分析圖3為一真空光電管的應(yīng)用電路，其陰極金屬材料的極限頻率為4.5X1014 Hz,則以下判斷中正確的是圖3A.發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)，電路中光電流的飽和值取決于入射光的頻率B.發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)，電路中光電流的飽和值取決于入射光的強(qiáng)度C.用 壯0.5科的光照射光電管時(shí)，電路中有光電流產(chǎn)生D.光照射時(shí)間越長，電路中的電流越大

7、.光電效應(yīng)方程的應(yīng)用在光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，某金屬的截止頻率相應(yīng)的波長為辰 該金屬的逸出功為 .若用波長為 乂太幼的單色光做該實(shí)驗(yàn)，則其遏止電壓為 .已知 電子的電荷量、真空中的光速和普朗克常量分別為e、c和h.光的波粒二象性的理解用很弱的光做雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，把入射光減弱到可以認(rèn)為光源和感光膠片之間不可能同時(shí)有兩個(gè)光子存在，如圖4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 （）7個(gè)晦予*000個(gè)電子附000個(gè)電子圖4A.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(yùn)動顯示波動性，大量光子的運(yùn)動顯示粒子性D.少量光子的運(yùn)動顯示粒子性，大量光子的運(yùn)動顯示波動性7.光的波

8、粒二象性的理解在單縫衍射實(shí)驗(yàn)中，中央亮紋的光強(qiáng)占整個(gè)從單縫射入的光強(qiáng)的95%以上，假設(shè)現(xiàn)在只讓一個(gè)光子通過單縫，那么該光子（）一定落在中央亮紋處一定落在亮紋處C.可能落在暗紋處D.落在中央亮紋處的可能性最大8.對德布羅意波的理解德布羅意認(rèn)為，任何一個(gè)運(yùn)動著的物體，都有一種波與它對應(yīng),波長是入=h式中p是運(yùn)動物體的動量，h是普朗克常量.已知某種紫光的波長是 440 nm, P若將電子加速，使它的德布羅意波長是這種紫光波長的104倍.求：電子的動量大小.(2)試推導(dǎo)加速電壓跟德布羅意波長的關(guān)系，并計(jì)算加速電壓的大小.電子質(zhì)量m= 9.1X1031 kg,電子電荷量e= 1.6X10 19 C,普朗

9、克常量h= 6.6X10 j s；加速電壓的計(jì)算結(jié)果取 一位有效數(shù)字.特別提醒分析波粒二象性應(yīng)注意的“三個(gè)”問題(1)個(gè)別光子的作用效果往往表現(xiàn)為粒子性；大量光子的作用效果往往表現(xiàn)為波動性.(2)頻率越低波動性越顯著，越容易看到光的干涉和衍射現(xiàn)象；頻率越高粒子性越顯著，越 不容易看到光的干涉和衍射現(xiàn)象，貫穿本領(lǐng)越強(qiáng).(3)光在傳播過程中往往表現(xiàn)出波動性；在與物質(zhì)發(fā)生作用時(shí)，往往表現(xiàn)為粒子性. 課堂強(qiáng)化作業(yè)1.在光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，用頻率為V的光照射光電管陰極，發(fā)生了光電效應(yīng)，下列說法正確的是()A.增大入射光的強(qiáng)度，光電流增大B.減小入射光的強(qiáng)度，光電效應(yīng)現(xiàn)象消失C.改用頻率小于 Y的光照射，一定

10、不發(fā)生光電效應(yīng)D.改用頻率大于 Y的光照射，光電子的最大初動能變大2.以往我們認(rèn)識的光電效應(yīng)是單光子光電效應(yīng)，即一個(gè)電子在極短時(shí)間內(nèi)只能吸收到一個(gè) 光子而從金屬表面逸出.強(qiáng)激光的出現(xiàn)豐富了人們對于光電效應(yīng)的認(rèn)識，用強(qiáng)激光照射金屬，由于其光子密度極大， 一個(gè)電子在極短時(shí)間內(nèi)吸收多個(gè)光子成為可能，從而形成多光子光電效應(yīng)，這已被實(shí)驗(yàn)證實(shí).光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)裝置示意如圖5.用頻率為V的普通光源照射陰極 K,沒有發(fā)生光電效應(yīng).換同樣頻率為V的強(qiáng)激光照射陰極 K,則發(fā)生了光電效應(yīng)；此時(shí)，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(fù)極，在K、A之間就形成了使光 電子減速的電場.逐漸增大 U,光電流會逐

11、漸減??；當(dāng)光電流恰好減小到零時(shí)，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)()h v W A. U = B.2h y WU=e e5hv W電赤C. U = 2hL W D . U =-2e e.小明用金屬鋤為陰極的光電管，觀測光電效應(yīng)現(xiàn)象，實(shí)驗(yàn)裝置示意如圖6甲所示.已知普朗克常量h= 6.63X 10 34 j s.(1)圖甲中電極A為光電管的 (填“陰極”或“陽極”)；(2)實(shí)驗(yàn)中測得鋤的遏止電壓Uc與入射光頻率y之間的關(guān)系如圖乙所示，則鋤的截止頻率匕=Hz,逸出功 W0=J;如果實(shí)驗(yàn)中入射光的頻率尸7.00X1014 Hz,則產(chǎn)生的光電子的最大初動能E

12、k =J.入射光照射到某金屬表面上發(fā)生光電效應(yīng)，若入射光的強(qiáng)度減弱，而頻率保持不變，則()A .從光照至金屬表面上至發(fā)射出光電子之間的時(shí)間間隔將明顯增加B.逸出的光電子的最大初動能將減小C.單位時(shí)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(yīng).某同學(xué)采用如圖 7所示的實(shí)驗(yàn)裝置來研究光電效應(yīng)現(xiàn)象.當(dāng)用某單色光照射光電管的陰極K時(shí)，會發(fā)生光電效應(yīng)現(xiàn)象.閉合開關(guān)S,在陽極A和陰極K之間加上反向電壓，通過調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片逐漸增大電壓，直至電流計(jì)中的電流恰好為零，此時(shí)電壓表的電壓值Ekm.現(xiàn)分別用頻率U稱為反向截止電壓，根據(jù)反向截止電壓可以計(jì)算出光電子的最大初動能為M和受的單色光照射陰

13、極K,測量到反向截止電壓分別為Ui和U2,設(shè)電子的質(zhì)量為m,帶電荷量為e,A.頻率為iB,陰極K金屬的逸出功 Wo=h eUiC.陰極K金屬的極限頻率U2廠Ui邊U 1 U2D.普朗克常量h =課后強(qiáng)化作業(yè)、單項(xiàng)選擇題1 .下列說法正確的是（）A.有的光是波，有的光是粒子B.光子與電子是同樣的一種粒子C.光的波長越長，其波動性越顯著；波長越短，其粒子性越顯著D. 丫射線具有顯著的粒子性，而不具有波動性2.根據(jù)愛因斯坦的“光子說”可知 （）A. “光子說”本質(zhì)就是牛頓的“微粒說”B.光的波長越大，光子的能量越小C. 一束單色光的能量可以連續(xù)變化D.只有光子數(shù)很多時(shí)，光才具有粒子性3.如圖1所示，

14、用a、b兩種不同頻率的光分別照射同一金屬板，發(fā)現(xiàn)當(dāng)a光照射時(shí)驗(yàn)電器的指針偏轉(zhuǎn)，b光照射時(shí)指針未偏轉(zhuǎn)，以下說法正確的是（）驗(yàn)電器令屬板圖1A.增大a光的強(qiáng)度，驗(yàn)電器的指針偏角一定減小a光照射金屬板時(shí)驗(yàn)電器的金屬小球帶負(fù)電a光在真空中的速度大于b光在真空中的速度a光在真空中的波長小于b光在真空中的波長.在光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，飛飛同學(xué)用同一光電管在不同實(shí)驗(yàn)條件下得到了三條光電流與電壓之間的關(guān)系曲線（甲光、()A.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(yīng)的截止頻率大于丙光的截止頻率D.甲光對應(yīng)的光電子最大初動能大于丙光的光電子最大初動能.圖3為一光電管電路，滑動變阻器滑動觸頭P位于

15、AB上某點(diǎn)，用光照射光電管陰極,圖3()電表無偏轉(zhuǎn)，要使電表指針偏轉(zhuǎn)，可采取的措施有A.加大照射光強(qiáng)度B.換用波長短的光照射C.將P向B滑動D.將電源正負(fù)極對調(diào)6.研究光電效應(yīng)的電路如圖4所示.用頻率相同、強(qiáng)度不同的光分別照射密封真空管的鈉極板（陰極K）,鈉極板發(fā)射出的光電子被陽極A吸收，在電路中形成光電流.下列光電流與A、K之間的電壓UAK的關(guān)系圖象中，正確的是（）、多項(xiàng)選擇題、乙、丙所示的圖象，則（)甲丙.用極微弱的可見光做雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，隨著時(shí)間的增加，在屏上先后出現(xiàn)如圖5甲A.圖象甲表明光具有粒子性.圖象乙表明光具有波動性C.用紫外光觀察不到類似的圖象D.實(shí)驗(yàn)表明光是一種概率波8.光電效

16、應(yīng)的實(shí)驗(yàn)結(jié)論是：對某種金屬（）A.無論光強(qiáng)多強(qiáng)，只要光的頻率小于極限頻率就不能產(chǎn)生光電效應(yīng)B.無論光的頻率多低，只要光照時(shí)間足夠長就能產(chǎn)生光電效應(yīng)C.超過極限頻率的入射光強(qiáng)度越弱，所產(chǎn)生的光電子的最大初動能就越小D.超過極限頻率的入射光頻率越高，所產(chǎn)生的光電子的最大初動能就越大的另9,用頻率為的單色光照射某種金屬表面，發(fā)生了光電效應(yīng)現(xiàn)象.現(xiàn)改為頻率為單色光照射該金屬表面，下面說法正確的是（）A.如果 邊Y,能夠發(fā)生光電效應(yīng)B.如果 辿V不能夠發(fā)生光電效應(yīng)C.如果辿M,逸出光電子的最大初動能增大D.如果邊Y,逸出光電子的最大初動能不受影響10.產(chǎn)生光電效應(yīng)時(shí)，關(guān)于逸出光電子的最大初動能Ek,下列

17、說法正確的是()A.對于同種金屬，Ek與照射光的強(qiáng)度無關(guān)B.對于同種金屬，Ek與照射光的波長成反比C.對于同種金屬，Ek與光照射的時(shí)間成正比D .對于同種金屬，Ek與照射光的頻率成線性關(guān)系E.對于不同種金屬，若照射光頻率不變，Ek與金屬的逸出功成線性關(guān)系.如圖6所示是用光照射某種金屬時(shí)逸出的光電子的最大初動能隨入射光頻率的變化圖線(直線與橫軸的交點(diǎn)坐標(biāo)為 4.27,與縱軸交點(diǎn)坐標(biāo)為 0.5).由圖可知()。寓 “I、04用 43 55&56,5 7.0 v/(xWiJ Hi)圖6A .該金屬的截止頻率為4.27X 1014 HzB.該金屬的截止頻率為5.5X1014HzC.該圖線的斜率表示普朗

18、克常量D.該金屬的逸出功為0.5 eV三、非選擇題.圖7所示是研究光電管產(chǎn)生的電流的電路圖，A、K是光電管的兩個(gè)電極，已知該光電管陰極的極限頻率為 如現(xiàn)將頻率為乂大于 助的光照射在陰極上，則：圖7(1)是陰極，陰極材料的逸出功等于 .(2)加在A、K間的正向電壓為 U時(shí)，到達(dá)陽極的光電子的最大動能為 ,將A、K間的正向電壓從零開始逐漸增加，電流表的示數(shù)的變化情況是 .為了阻止光電子到達(dá)陽極，在A、K間應(yīng)加上U反=的反向電壓.(4)下列方法一定能夠增加飽和光電流的是 .A.照射光頻率不變，增加光強(qiáng)B.照射光強(qiáng)度不變，增加光的頻率C.增加A、K電極間的電壓D.減小A、K電極間的電壓.某光源能發(fā)出波長上0.60的可見光，用它照射某金屬可