光电效应和波粒二象性(共19页).docx

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1、精选优质文档-倾情为你奉上光电效应和波粒二象性一、黑体辐射与能量子1黑体与黑体辐射（1）黑体：是指能够完全吸收入射的各种波长的电磁波而不发生反射的物体（2）黑体辐射的实验规律一般材料的物体，辐射的电磁波除与温度有关外，还与材料的种类及表面状况有关黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关a随着温度的升高，各种波长的辐射强度都增加b随着温度的升高，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动2能量子（1）定义：普朗克认为，带电微粒辐射或者吸收能量时，只能辐射或吸收某个最小能量值的整数倍即能量的辐射或者吸收只能是一份一份的这个不可再分的最小能量值叫做能量子（2）能量子的大小：h，其中是电磁波的频率

2、，h称为普朗克常量h6.631034 Js二、光电效应1定义：照射到金属表面的光，能使金属中的电子从表面逸出的现象。2光电子：光电效应中发射出来的电子。3光电效应规律(1)每种金属都有一个极限频率，入射光的频率必须大于这个极限频率才能产生光电效应。低于这个频率的光不能产生光电效应。(2)光电子的最大初动能与入射光的强度无关，只随入射光频率的增大而增大。(3)光电效应的发生几乎瞬时的，一般不超过109s。(4)当入射光的频率大于极限频率时，饱和光电流的强度与入射光的强度成正比。三、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，每一份叫做一个光的能量子，简称光子，光子的能

3、量h。其中h6.631034Js。(称为普朗克常量)2逸出功W0：使电子脱离某种金属所做功的最小值。3最大初动能：发生光电效应时，金属表面上的电子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。4爱因斯坦光电效应方程(1)表达式：EkhW0。(2)物理意义：金属表面的电子吸收一个光子获得的能量是h，这些能量的一部分用来克服金属的逸出功W0，剩下的表现为逸出后光电子的最大初动能Ekmev2。5、光电效应的图象分析两条线索（1）通过频率分析：光子频率高光子能量大产生光电子的最大初动能大（2）通过光的强度分析：入射光强度大光子数目多产生的光电子多光电流大图象名称图线形状由图线直接（间接） 得到

4、的物理量最大初动能Ek与入射光频率的关系图线极限频率：图线与轴交点的横坐标c逸出功：图线与Ek轴交点的纵坐标的值W0|E|E普朗克常量：图线的斜率kh颜色相同、强度不同的光，光电流与电压的关系遏止电压Uc：图线与横轴的交点饱和光电流Im：电流的最大值最大初动能：EkmeUc颜色不同时，光电流与电压的关系遏止电压Uc1、Uc2饱和光电流最大初动能Ek1eUc1，Ek2eUc2遏止电压Uc与入射光频率的关系图线截止频率c：图线与横轴的交点遏止电压Uc：随入射光频率的增大而增大普朗克常量h：等于图线的斜率与电子电量的乘积，即hke。（注：此时两极之间接反向电压）四、光的波粒二象性与物质波1光的波粒二

5、象性(1)光的干涉、衍射、偏振现象证明光具有波动性。(2)光电效应说明光具有粒子性。(3)光既具有波动性，又具有粒子性，称为光的波粒二象性。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。(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，p为运动物体的动量，h为普朗克常量。高频考点一光电效应的实验规律例1(多选)如图1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有电子从锌板逸出C验电器指针张开一个角度D锌板

6、带负电【变式探究】用一束紫外线照射某金属时不能产生光电效应，可能使该金属发生光电效应的措施是()A改用频率更小的紫外线照射B改用X射线照射C改用强度更大的原紫外线照射D延长原紫外线的照射时间【举一反三】(多选)如图2所示，电路中所有元件完好，但光照射到光电管上，灵敏电流计中没有电流通过，其原因可能是()A 入射光太弱B入射光波长太长C光照时间短D电源正、负极接反【变式探究】入射光照到某金属表面发生光电效应，若入射光的强度减弱，而频率保持不变，则下列说法中正确的是()A从光照射到金属表面上到金属发射出光电子之间的时间间隔将明显增加B逸出的光电子的最大初动能减小C单位时间内从金属表面逸出的光电子数

7、目将减少D有可能不发生光电效应针对练习1关于光电效应，下列说法正确的是： （ ）A极限频率越大的金属材料逸出功越大B只要光照射的时间足够长，任何金属都能产生光电效应C从金属表面逸出的光电子的最大初动能越大，这种金属的逸出功越小D入射光的光强一定时，频率越高，单位时间内逸出的光电子数就越多高频考点二光电效应方程和光电效应图象例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

8、示意图如图6.用频率为的普通光源照射阴极K，没有发生光电效应换用同样频率的强激光照射阴极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)()A U BUCU2hW DU【变式探究】在某次光电效应实验中，得到的遏止电压Uc与入射光的频率的关系如图7所示若该直线的斜率和截距分别为k和b，电子电荷量的绝对值为e，则普朗克常量可表示为 ，所用材料的逸出功可表示为 【举一反三】爱因斯坦因提出了光量子概

9、念并成功地解释光电效应的规律而获得1921年诺贝尔物理学奖某种金属逸出光电子的最大初动能Ek与入射光频率的关系如图8所示，其中c为极限频率从图中可以确定的是()A逸出功与有关BEk与入射光强度成正比C当c时，会逸出光电子D图中直线的斜率与普朗克常量有关【方法技巧】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：EkhW0.2最大初动能与遏止电压的关系：EkeUc.3逸出功与极限频率、极限波长的关系：W0hh.高频考点三光的波粒二象性、物质波例3用很弱的光做双缝干涉实验，把入射光减弱到可以认为光源和感光胶片之间不可能同时有两个光子存在，如图10所示是不同数量的光子照射到感光胶片上得到

10、的照片这些照片说明()A光只有粒子性没有波动性B光只有波动性没有粒子性C少量光子的运动显示波动性，大量光子的运动显示粒子性D少量光子的运动显示粒子性，大量光子的运动显示波动性【变式探究】 (多选)波粒二象性是微观世界的基本特征，以下说法正确的有 A光电效应现象揭示了光的粒子性B热中子束射到晶体上产生衍射图样说明中子具有波动性C黑体辐射的实验规律可用光的波动性解释D动能相等的质子和电子，它们的德布罗意波长也相等【举一反三】用很弱的光做双缝干涉实验，把入射光减弱到可以认为光源和感光胶片之间不可能同时有两个光子存在，如图所示是不同数量的光子照射到感光胶片上得到的照片。这些照片说明()A光只有粒子性没

11、有波动性B光只有波动性没有粒子性C少量光子的运动显示波动性，大量光子的运动显示粒子性D少量光子的运动显示粒子性，大量光子的运动显示波动性针对练习1实物粒子和光都具有波粒二象性。下列事实中不能体现波动性的是： （ ）A电子束通过双缝实验装置后可以形成干涉图样B射线在云室中穿过会留下清晰的径迹C人们利用慢中子衍射来研究晶体的结构D人们利用电子显微镜观测物质的微观结构针对练习2下列说法不正确的是： （ ）A黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关B光波是一种概率波C实物粒子也具有波动性D光电效应现象说明光具有粒子性而康普顿效应现象说明光具有波动性强化训练（1）1.1用很弱的光做单缝衍射实验

12、，改变曝光时间，在胶片上出现的图像如图所示，该实验表明A 光的本质是波 B光的本质是粒子C光的能量在胶片上分布不均匀 D光到达胶片上不同位置的概率相同2.波粒二象性时微观世界的基本特征，以下说法正确的有_。A光电效应现象揭示了光的粒子性B热中子束射到晶体上产生衍射图样说明中子具有波动性C黑体辐射的实验规律可用光的波动性解释D动能相等的质子和电子，它们的德布罗意波也相等3.某光源发出的光由不同波长的光组成，不同波长的光的强度如图所示，表中给出了一些材料的极限波长，用该光源发出的光照射表中材料A仅钠能产生光电子 B仅钠、铜能产生光电子C仅铜、铂能产生光电子 D都能产生光电子4.实物粒子和光都具有波

13、粒二象性，下列事实中突出体现波动性的是 。A电子束通过双缝实验后可以形成干涉图样B 射线在云室中穿过会留下清晰的径迹C人们利慢中子衍射来研究晶体的结构D人们利用电子显微镜观测物质的微观结构E光电效应实验中，光电子的最大初动能与入射光的频率有关，与入射光的强度无关5.在某次光电效应实验中，得到的遏制电压与入射光的频率的关系如图所示，若该直线的斜率和截距分别为和，电子电荷量的绝对值为，则普朗克常量可表示为，所用材料的逸出功可表示为。强化训练（2）1.(多选)在光电效应实验中，用频率为的光照射光电管阴极，发生了光电效应，下列说法正确的是()A增大入射光的强度，光电流增大B减小入射光的强度，光电效应现

14、象消失 C改用频率小于的光照射，一定不发生光电效应D改用频率大于的光照射，光电子的最大初动能变大2已知钙和钾的截止频率分别为7.731014 Hz和5.441014 Hz，在某种单色光的照射下两种金属均发生光电效应，比较它们表面逸出的具有最大初动能的光电子，钙逸出的光电子具有较大的()A波长 B频率 C能量 D动量3在光电效应的实验结果中，与光的波动理论不矛盾的是()A光电效应是瞬时发生的B所有金属都存在极限频率C光电流随着入射光增强而变大D入射光频率越大，光电子最大初动能越大4(多选)在光电效应实验中，用同一种单色光，先后照射锌和银的表面，都能发生光电效应。对于这两个过程，下列四个物理过程中

15、，一定不同的是()A遏止电压B饱和光电流C光电子的最大初动能D逸出功5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大量光子的行为往往显示出粒子性强化训练（3）1在光电效应实验中，用单色光照射某种金属表面，有光电子逸出，则光电子的最大初动能取决于入射光的()A频率 B强度C照射时间 D光子数目2如图所示，当弧光灯发出的光经一狭缝后，在锌板上形成明暗相间的条纹，同时与锌板相连的验电器铝箔有张角，则该实验()A只能证明光具有波动性B只能证明光具有粒子性C只能证明光能够发生衍射D证明光具

16、有波粒二象性3爱因斯坦因提出了光量子概念并成功地解释光电效应的规律而获得1921年诺贝尔物理学奖。某种金属逸出光电子的最大初动能Ekm与入射光频率的关系如图所示，其中0为极限频率。从图中可以确定的是()A逸出功与有关BEkm与入射光强度成正比C当0时，会逸出光电子D图中直线的斜率与普朗克常量有关4已知钙和钾的截止频率分别为7.731014 Hz和5.441014 Hz，在某种单色光的照射下两种金属均发生光电效应，比较它们表面逸出的具有最大初动能的光电子，钙逸出的光电子具有较大的()A波长 B频率C能量 D动量5.研究光电效应的电路如图所示。用频率相同、强度不同的光分别照射密封真空管的钠极板(阴

17、极K)，钠极板发射出的光电子被阳极A吸收，在电路中形成光电流。下列光电流I与A、K之间的电压UAK的关系图象中，正确的是()6一个德布罗意波长为1的中子和另一个德布罗意波长为2的氘核同向正碰后结合成一个氚核，该氚核的德布罗意波长为()A. BC. D7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。用频率为的普通光源照射阴极K，没有发生光电效应，换用同样

18、频率的强激光照射阴极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KA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)()AU BUCU2hW DU8关于物质的波粒二象性，下列说法中正确的是()A不仅光子具有波粒二象性，一切运动的微粒都具有波粒二象性B运动的微观粒子与光子一样，当它们通过一个小孔时，都没有特定的运动轨道C波动性和粒子性，在宏观现象中是矛盾的、对立的，但在微观高速运动的现象中是统一的D实物的运动有特定的轨道，所以实物不具有波粒

19、二象性9根据物质波理论，以下说法中正确的是()A只有微观粒子有波动性B宏观物体具有波动性C宏观物体的波动性不易被人观察到是因为它的波长太长D速度相同的质子和电子相比，电子的波动性更为明显10如图所示是用光照射某种金属时逸出的光电子的最大初动能随入射光频率的变化图线(直线与横轴的交点为4.27，与纵轴交点为0.5)。由图可知()A该金属的截止频率为4.271014 HzB该金属的截止频率为5.51014 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 eV11分别用波长为和2的光照射同一种金属，产生的速度最快的光电子速度之比为21，普朗克常量和真空中光速分别用h和c表示，那么下列说法正

20、确的是()A该种金属的逸出功为B该种金属的逸出功为C波长超过2的光都不能使该金属发生光电效应D波长超过4的光都不能使该金属发生光电效应12利用金属晶格(大小约1010 m)作为障碍物观察电子的衍射图样，方法是让电子束通过电场加速后，照射到金属晶格上，从而得到电子的衍射图样。已知电子质量为m，电荷量为e，初速度为0，加速电压为U，普朗克常量为h，则下列说法中正确的是()A该实验说明了电子具有波动性B实验中电子束的德布罗意波的波长为C加速电压U越大，电子的衍射现象越明显D若用相同动能的质子替代电子，衍射现象将更加明显13（多选）某同学采用如图所示的实验装置来研究光电效应现象当用某单色光照射光电管的阴极K时，会发生光电效应现象闭合开关S，在阳极A和阴极K之间加上反向电压，通过调节滑动变阻器的滑片逐渐增大电压，直至电流计中电流恰为零，此电压表的电压值U称为遏止电压，根据遏止电压，可以计算出光电子的最大初动能Ekm现分别用频率为1和2的单色光照射阴极，测量到遏止电压分别为U1和U2，设电子质量为m，电荷量为e，则下列关系式中正确的是： （ ）A用频率为1的光照射时，光电子的最大初速度B阴极K金属的逸出功C阴极K金属的极限频率cD普朗克常数专心-专注-专业