高二物理人教版选修3-5课件：第十七章 波粒二象性

将数据代入①④式，就得到该列光脉冲的长度、含有的光子数分 别为l＝3×10－3 m＝3 mm、n＝4.0×1017个． 答案 3 mm 4.0×1017个
二、光电效应的规律和光电效应方程
1．光电效应的实验规律
(1) 任何一种金属都有一个极限频率，入射光的频率必须高于这
个极限频率，才能发生光电效应．低于极限频率时，无论光照强
D．光具有波粒二象性
1 2 3 4 5 解析 牛顿的“微粒说”认为光是一种物质微粒，爱因斯坦的
“光子说”认为光是一份一份不连续的能量，显然A错； 干涉、衍射是波的特性，光能发生干涉说明光具有波动性，B 正确； 麦克斯韦根据光的传播不需要介质，以及电磁波在真空中的传
播速度与光速Leabharlann 似相等认为光是一种电磁波，后来赫兹用实验
关于这种金属的最大初动能Ek跟入射光的频率ν的关系图象应是图
中的( )
A．a
B．b
C．c
D．上述三条图线都不正确
1 2 3 4 5 解析 根据光电效应方程知，Ek－ν为一次函数，普朗克常量h是斜
率，h是确定的值，虽然金属的逸出功不同，但两个Ek－ν图象的斜
率相同，两个直线平行，同时再利用Ek＝hν－W0，结合图象E2<E1，
2．实物粒子(如：电子、质子等)都有一种波与之对应(物质波的波 h ε 长 λ＝ ，频率 ν＝ )． p h
3．物质波与光波一样都属于概率波．概率波的实质：是指粒子 在空间分布的概率是受波动规律支配的．
例3 关于光的波粒二象性，下列说法中不正确的是(
)
A．波粒二象性指光有时表现为波动性，有时表现为粒子性 B．光波频率越高，粒子性越明显 C．能量越大的光子其波动性越显著 D．个别光子易表现出粒子性，大量光子易表现出波动性
证实了光的电磁说，C正确；
1 2 3 4 5 光具有波动性与粒子性，称为光的波粒二象性，D正确．
答案 A
1 2 3 4 5 5．(波粒二象性的理解 )在众人关注的男子 110米栏决赛中，雅典 奥运冠军刘翔以12秒91的成绩第一个冲过终点．设刘翔的质量约 为74 kg，计算他在110米栏决赛中的德布罗意波长． 解析 由德布罗意波长公式知，
W0表示金属的逸出功，νc表示金属的极限频率，则W0＝hνc.
例2
用波长为2.0×10－7 m的紫外线照射钨的表面，释放出来的
光电子中最大的动能是4.7×10－19 J．由此可知，钨的极限频率是 (普朗克常量h＝6.63×10－34 J· s，光速c＝3.0×108 m/s)( A．5.5×1014 Hz C．9.8×1014 Hz B．7.9×1014 Hz D．1.2×1015 Hz )
强度无关，C错．
答案 AD
1 2 3 4 5 3．(光电效应的规律及应用)已知金属锌发生光电效
应时产生的光电子的最大初动能Ek跟入射光的频率ν
的关系图象如图1中的直线1所示．某种单色光照射 图1 到金属锌的表面时，产生的光电子的最大初动能为 E1.若该单色光 照射到另一金属表面时产生的光电子的最大初动能为 E2，E2<E1，
视觉效应时 E＝nε，联立可得 n≈3，B 正确．
答案 B
1 2 3 4 5 2 ． ( 光电效应规律及应用 )100 多年前的 1905 年是爱因斯坦的
“奇迹”之年，这一年他先后发表了三篇具有划时代意义的论
文，成功地解释了光电效应现象．关于光电效应，下列说法正 确的是( )
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A．当入射光的频率低于极限频率时，不能发生光电效应
－34 6.63 × 10 h h －36m. λ＝ ＝ ＝ m ≈ 1.05 × 10 110 p mv 74×12.91
答案 1.05×10－36 m
解析
光的波粒二象性指光有时候表现的粒子性较明显，有时候
表现出的波动性较明显，或者说在某种场合下光的粒子性表现明
显，在另外某种场合下光的波动性表现明显；个别光子易表现出
粒子性，大量光子易表现出波动性，A、D正确．
光的频率越高，能量越大，粒子性相对波动性越明显，B正确，
C错误．
答案 C
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中的传播速度，
由题意可知l＝cΔt 则有：E＝PΔt
以P和E表示红宝石激光器发射的功率和一列光脉冲的能量，
c 以 λ 和 ν 表示红宝石激光器激光的波长和频率，则有 ν＝ ，因此 λ hc 就得到每个光子的能量 hν＝ ③ λ
由②③式就得到该列光脉冲含有的光子数
E λPΔt n＝ ＝ hν hc ④
B．光电子的最大初动能与入射光的频率成正比 C．光电子的最大初动能与入射光的强度成正比
D．某单色光照射一金属时不发生光电效应，改用波长较短的
光照射该金属可能发生光电效应
1 2 3 4 5 解析 根据光电效应现象的实验规律，只有入射光频率大于极
限频率时才能发生光电效应，故A、D正确． 根据光电效应方程，最大初动能与入射光频率为线性关系，但 非正比关系，B错． 根据光电效应现象的实验规律，光电子的最大初动能与入射光
第十七章
波粒二象性
学案6 章末总结
网络构建
专题整合
自我检测
hv
饱和 遏止电压
网络构建
截止频率
hv-W0
波力二象性
hv
一、光子能量的计算
2．一束光的能量E＝nhν，n为光子数目．
c 3．频率与波长的关系：ν＝ . λ
专题整合
1．一个光子的能量ε＝hν，其中h是普朗克常量，ν是光的频率．
例1
激光器是一个特殊的光源，它发出的光便是激光，红宝石
自我检测
1 ． ( 光子能量的计算)能引起人的眼睛视觉效应的最小能量为 10－18 J，已知可见光的平均波长约为0.6 μm，普朗克常量h＝
6.63×10－34 J· s，则进入人眼的能量子数至少为(
A．1个 B．3个 C．30个
)
D．300个
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解析 c 可见光的平均频率 ν＝ ，能量子的平均能量为 ε＝hν，引起 λ
激光器发射的激光是不连续的一道一道的闪光，每道闪光称为一 个光脉冲，现有一红宝石激光器，发射功率为1.0×1010 W，所发
射的每个光脉冲持续的时间Δt为1.0×10－11 s，波长为 793.4 nm.问
每列光脉冲的长度l是多少？其中含有的光子数n是多少？
解析
以Δt、l 和c分别表示光脉冲的持续时间、长度和光在真空 ① ②
hν相同，所以W1<W2，即直线在纵轴上的截距W2大，故选A. 答案 A
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4．(波粒二象性的理解)人类对光的本性的认识经历了曲折的过程，
下列关于光的本性的陈述不符合科学规律或历史事实的是( B．光的双缝干涉实验显示了光具有波动性
C．麦克斯韦预言了光是一种电磁波
)
A．牛顿的“微粒说”与爱因斯坦的“光子说”本质上是一样的
c 解析 由爱因斯坦光电效应方程得 h ＝Ek＋W0，而金属的逸出功 λ c Ek W0＝hνc，由以上两式得，钨的极限频率为：νc＝ － ≈7.9×1014 λ h Hz，B 项正确．
答案 B
三、波粒二象性的理解
1．光的波粒二象性 (1) 光的干涉、衍射、偏振说明光具有波动性，光电效应现象、 康普顿效应则证明光具有粒子性，因此，光具有波粒二象性，对 于光子这样的微观粒子只有从波粒二象性出发，才能统一说明光 的各种行为． (2)大量光子产生的效果显示出光的波动性，少数光子产生的效 果显示出粒子性，且随着光的频率的增大，波动性越来越不显著， 而粒子性却越来越显著．
度多强，都不会发生光电效应．
(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) 入射光照射到金属上时，光电子的发射几乎是瞬时的，一般
不超过10－9s.
(4)当入射光的频率高于极限频率时，单位时间内从金属表面逸
出的光电子数目与入射光的强度成正比．
2．爱因斯坦光电效应方程Ek＝hν－W0.