2019-2020年高考物理专题辅导：第十二章 第1讲 光电效应-中高考前沿
江苏专用2020版高考物理大一轮复习第十二章近代物理第一节光电效应课件
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迁、核反应方程、核能的分析与
计算为命题重点.
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光的波粒二象性 物质波
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第十二章 近代物理
第十二章 近代物理
第一节 光电效应
【基础梳理】
提示：电子 光电子 大于 增大 hν hν－W0 干涉 波动性 光电效应 粒子性 波动 粒子
【自我诊断】 判一判 (1)只要光照射的时间足够长 ，任何金属都能发生光电效 应．( ) (2)光电子就是光子．( ) (3)极限频率越大的金属材料逸出功越大．( ) (4)从金属表面出来的光电子的最大初动能越大，这种金属的 逸出功越小．( ) (5)入射光的频率越大，逸出功越大．( ) 提示：(1)× (2)× (3)√ (4)× (5)×
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选择题结
Ⅰ 2018·T12C 构、核反应方程的书写、核能的 2017·T12C
Ⅰ 2016·T12C 计算问题的考查比较频繁.
从整体命题趋势上看，高考对本
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2015·T12C 部分的命题基本会保持原有命题
Ⅰ
2014·T12C 思路，仍将以光电效应、能级跃
解析：选 ACD.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，故 B 错误；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强度无关，故 C 正确．
2．(多选)(2016·高考全国卷Ⅰ改编)现用一光电管进行光电效 应实验，当用某一频率的光入射时，有光电流产生．下列说 法正确的是( ) A．保持入射光的频率不变，入射光的光强变大，饱和光电 流变大 B．入射光的频率变高，饱和光电流变大 C．入射光的频率变高，光电子的最大初动能变大 D．保持入射光的光强不变，不断减小入射光的频率，始终 有光电流产生
高考物理复习-第12章
第1节光电效应波粒二象性一、光电效应及其规律1．光电效应现象在光的照射下，金属中的电子从表面逸出的现象，发射出来的电子叫光电子．2．光电效应的产生条件入射光的频率大于金属的极限频率．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．(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是瞬时的，一般不超过10－9s.(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．二、爱因斯坦光电效应方程1．光子说在空间传播的光不是连续的，而是一份一份的，每—份叫做一个光子，光子的能量ε＝hν.2．逸出功W0：电子从金属中逸出所需做功的最小值．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．光电效应方程(1)表达式：hν＝E k＋W0或E k＝hν－W0.(2)物理意义：金属表面的电子吸收一个光子获得的能量是hν，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电子的最大初动能．三、光的波粒二象性1．光的干涉、衍射、偏振现象证明光具有波动性．2．光电效应、康普顿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．[自我诊断]1．判断正误(1)任何频率的光照射到金属表面都可以发生光电效应．(×)(2)要使某金属发生光电效应，入射光子的能量必须大于金属的逸出功．(√)(3)光电子的最大初动能与入射光子的频率成正比．(×)(4)光的频率越高，光的粒子性越明显，但仍具有波动性．(√)(5)德国物理学家普朗克提出了量子假说，成功地解释了光电效应规律．(×)(6)美国物理学家康普顿发现了康普顿效应，证实了光的粒子性．(√)(7)法国物理学家德布罗意大胆预言了实物粒子具有波动性．(√)2．当用一束紫外线照射锌板时，产生了光电效应，这时()A．锌板带负电B．有正离子从锌板逸出C．有电子从锌板逸出D．锌板会吸附空气中的正离子解析：选 C.发生光电效应时，有光电子从锌板中逸出，逸出光电子后的锌板带正电，对空气中的正离子有排斥作用，C正确．3．(多选)一单色光照到某金属表面时，有光电子从金属表面逸出，下列说法中正确的是()A．无论增大入射光的频率还是增大入射光的强度，金属的逸出功都不变B．只延长入射光照射时间，光电子的最大初动能将增大C．只增大入射光的频率，光电子的最大初动能将增大D．只增大入射光的频率，光电子逸出所经历的时间将缩短解析：选AC.金属逸出功只与极限频率有关，A正确．根据光电效应方程E k＝hν－W0可知，光电子的最大初动能由入射光的频率和逸出功决定，只延长入射光照射时间，光电子的最大初动能将不变，B错误，C正确．发生光电效应的条件是入射光的频率大于截止频率，光电子逸出所经历的时间几乎同时，D错误．4．关于光的本性，下列说法正确的是()A．光既具有波动性，又具有粒子性，这是互相矛盾和对立的B．光的波动性类似于机械波，光的粒子性类似于质点C．大量光子才具有波动性，个别光子只具有粒子性D．由于光既具有波动性，又具有粒子性，无法只用其中一种去说明光的—切行为，只能认为光具有波粒二象性解析：选 D.光既具有波动性，又具有粒子性，但不同于宏观的机械波和机械粒子，波动性和粒子性是光在不同的情况下的不同表现，是同一客体的两个不同的侧面、不同属性，只能认为光具有波粒二象性，A、B、C错误，D正确．5．在某次光电效应实验中，得到的遏止电压U c与入射光的频率ν的关系如图所示．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________．解析：根据光电效应方程E km＝hν－W0及E km＝eU c得U c＝hνe－W0e，故he＝k，b＝－W0e，得h＝ek，W0＝－eb.答案：ek－eb考点一光电效应的理解1．光电效应中的几个概念比较(1)光子与光电子光子指光在空间传播时的每一份能量，光子不带电；光电子是金属表面受到光照射时发射出来的电子，其本质是电子．(2)光电子的动能与光电子的最大初动能光照射到金属表面时，电子吸收光子的全部能量，可能向各个方向运动，需克服原子核和其他原子的阻碍而损失一部分能量，剩余部分为光电子的初动能；只有金属表面的电子直接向外飞出时，只需克服原子核的引力做功的情况，才具有最大初动能．(3)光电流和饱和光电流金属板飞出的光电子到达阳极，回路中便产生光电流，随着所加正向电压的增大，光电流趋于一个饱和值，这个饱和值是饱和光电流，在一定的光照条件下，饱和光电流与所加电压大小无关．(4)光的强弱与饱和光电流频率相同的光照射金属产生光电效应，入射光越强，饱和光电流越大．2．对光电效应规律的解释1．(2016·高考全国乙卷)(多选)现用某一光电管进行光电效应实验，当用某一频率的光入射时，有光电流产生．下列说法正确的是()A．保持入射光的频率不变，入射光的光强变大，饱和光电流变大B．入射光的频率变高，饱和光电流变大C．入射光的频率变高，光电子的最大初动能变大D．保持入射光的光强不变，不断减小入射光的频率，始终有光电流产生解析：选AC.产生光电效应时，光的强度越大，单位时间内逸出的光电子数越多，饱和光电流越大，说法A正确．饱和光电流大小与入射光的频率无关，说法B错误．光电子的最大初动能随入射光频率的增加而增加，与入射光的强度无关，说法C正确．减小入射光的频率，如低于极限频率，则不能发生光电效应，没有光电流产生，说法D错误．2．(2017·广东深圳模拟)(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，下列物理过程中一定不同的是() A．遏止电压B．饱和光电流C．光电子的最大初动能D．逸出功解析：选ACD.同一束光照射不同的金属，一定相同的是入射光的光子能量，不同金属的逸出功不同，根据光电效应方程E km＝hν－W0知，最大初动能不同，则遏止电压不同，选项A、C、D正确；同一束光照射，单位时间内射到金属表面的光子数目相等，所以饱和光电流是相同的，选项B错误．3．(2017·广东省湛江一中高三模拟)(多选)用如图所示的光电管研究光电效应的实验中，用某种频率的单色光a照射光电管阴极K，电流计G的指针发生偏转．而用另一频率的单色光b照射光电管阴极K时，电流计G的指针不发生偏转，那么()A．a光的频率一定大于b光的频率B．只增加a光的强度可使通过电流计G的电流增大C．增加b光的强度可能使电流计G的指针发生偏转D．用a光照射光电管阴极K时通过电流计G的电流是由d到c解析：选AB.由于用单色光a照射光电管阴极K，电流计G的指针发生偏转，说明发生了光电效应，而用另一频率的单色光b照射光电管阴极K时，电流计G的指针不发生偏转，说明b光不能发生光电效应，即a光的频率一定大于b光的频率；增加a光的强度可使单位时间内逸出光电子的数量增加，则通过电流计G的电流增大；因为b光不能发生光电效应，所以即使增加b光的强度也不可能使电流计G的指针发生偏转；用a光照射光电管阴极K时通过电流计G的电子的方向是由d到c，所以电流方向是由c到d.选项A、B正确．光电效应实质及发生条件(1)光电效应的实质是金属中的电子获得能量后逸出金属表面，从而使金属带上正电．(2)能否发生光电效应，不取决于光的强度，而是取决于光的频率．只要照射光的频率大于该金属的极限频率，无论照射光强弱，均能发生光电效应．考点二光电效应方程及图象的理解1．爱因斯坦光电效应方程E k＝hν－W0hν：光子的能量W0：逸出功，即从金属表面直接飞出的光电子克服原子核引力所做的功．E k：光电子的最大初动能．2．四类图象[典例](2017·重庆万州二中模拟)(多选)某金属在光的照射下产生光电效应，其遏止电压U c 与入射光频率ν的关系图象如图所示．则由图象可知( )A ．该金属的逸出功等于hν0B ．若已知电子电荷量e ，就可以求出普朗克常量hC ．遏止电压是确定的，与照射光的频率无关D ．入射光的频率为2ν0时，产生的光电子的最大初动能为hν0解析 当遏止电压为零时，最大初动能为零，则入射光的能量等于逸出功，所以W 0＝hν0，A 正确；根据光电效应方程E k ＝hν－W 0和－eU c ＝0－E k 得，U c ＝h e ν－W 0e ，可知当入射光的频率大于极限频率时，遏止电压与入射光的频率呈线性关系，C 错误；因为U c ＝h e ν－W 0e ，知图线的斜率等于h e ，从图象上可以得出斜率的大小，已知电子电荷量e ，可以求出普朗克常量h ，B 正确；从图象上可知逸出功W 0＝hν0，根据光电效应方程E k ＝h ·2ν0－W 0＝hν0，D 正确．答案 ABD应用光电效应方程时的注意事项(1)每种金属都有一个截止频率，光频率大于这个截止频率才能发生光电效应．(2)截止频率是发生光电效应的最小频率，对应着光的极限波长和金属的逸出功，即hν0＝h c λ0＝W 0. (3)应用光电效应方程E k ＝hν－W 0时，注意能量单位电子伏和焦耳的换算(1 eV ＝1.6×10－19 J)．1．(多选)甲、乙两种金属发生光电效应时，光电子的最大初动能与入射光频率间的关系分别如图中的a 、b 所示．下列判断正确的是( )A ．图线a 与b 不一定平行B．乙金属的极限频率大于甲金属的极限频率C．改变入射光强度不会对图线产生任何影响D．图线的斜率是定值，与入射光和金属材料均无关解析：选BCD.根据光电效应方程E k＝hν－W0＝hν－hν0知，图线的斜率表示普朗克常量，根据图线斜率可得出普朗克常量，因此a与b一定平行，且两斜率是固定值，与入射光和金属材料皆无关系，A错误，D正确；横轴截距表示最大初动能为零时的入射光频率，此时的频率等于金属的极限频率，由图可知乙金属的极限频率大，故B正确；纵截距对应ν＝0的时候，此时纵截距就是逸出功的相反数，根据W0＝hν0可求出，与入射光强度无关，C正确．2．(多选)用同一光电管研究a、b两种单色光产生的光电效应，得到光电流I与光电管两极间所加电压U的关系如图所示．则这两种光()A．照射该光电管时，a光使其逸出的光电子最大初动能大B．从同种玻璃射入空气发生全反射时，a光的临界角大C．通过同一装置发生双缝干涉，a光的相邻条纹间距大D．通过同一玻璃三棱镜时，a光的偏折程度大解析：选BC.从b的反向遏止电压更高可知b光频率更高，使逸出的光电子最大初动能大，A错误．a光频率低，则折射率小，临界角大，B正确．a光频率低，则波长长，干涉时相邻条纹间距大，C正确．a光频率低，折射率小，通过同一玻璃三棱镜时，a光的偏折程度小，D错误．3．从1907年起，美国物理学家密立根开始以精湛的技术测量光电效应中几个重要的物理量．他通过如图所示的实验装置测量某金属的遏止电压U c与入射光频率ν，作出U c－ν的图象，由此算出普朗克常量h，并与普朗克根据黑体辐射测出的h相比较，以检验爱因斯坦方程的正确性．图中频率ν1、ν2，遏止电压U c1、U c2及电子的电荷量e均为已知，求：(1)普朗克常量h；(2)该金属的截止频率ν0.解析：根据爱因斯坦光电效应方程E k＝hν－W0及动能定理eU c＝E k得U c＝heν－heν0结合图象知k＝he＝U c2－U c1ν2－ν1＝U c1ν1－ν0普朗克常量h＝e(U c2－U c1)ν2－ν1，ν0＝U c2ν1－U c1ν2U c2－U c1.答案：(1)e(U c2－U c1)ν2－ν1(2)U c2ν1－U c1ν2U c2－U c1考点三光的波粒二象性物质波光既有波动性，又有粒子性，两者不是孤立的，而是有机的统一体，其表现规律为：(1)从数量上看：个别光子的作用效果往往表现为粒子性；大量光子的作用效果往往表现为波动性．(2)从频率上看：频率越低波动性越显著，越容易看到光的干涉和衍射现象；频率越高粒子性越显著，贯穿本领越强，越不容易看到光的干涉和衍射现象．(3)从传播与作用上看：光在传播过程中往往表现出波动性；在与物质发生作用时往往表现为粒子性．(4)波动性与粒子性的统一：由光子的能量E＝hν、光子的动量表达式p＝hλ也可以看出，光的波动性和粒子性并不矛盾：表示粒子性的能量和动量的计算式中都含有表示波的特征的物理量——频率ν和波长λ.(5)理解光的波粒二象性时不可把光当成宏观概念中的波，也不可把光当成宏观概念中的粒子．1．(多选)如图甲所示为实验小组利用100多个电子通过双缝后的干涉图样，可以看出每一个电子都是一个点；如图乙所示为该小组利用70 000多个电子通过双缝后的干涉图样，为明暗相间的条纹．则对本实验的理解正确的是()A．图甲体现了电子的粒子性B．图乙体现了电子的粒子性C．单个电子运动轨道是确定的D．图乙中明条纹是电子到达概率大的地方解析：选AD.题图甲中的每一个电子都是一个点，说明少数粒子体现粒子性，到达的位置不同，说明单个电子的运动轨道不确定，A 正确，C 错误；题图乙中明暗相间的条纹说明大量的粒子表现为波动性，B 错误；明条纹是电子到达概率大的地方，D 正确．2．(多选)实物粒子和光都具有波粒二象性．下列事实中突出体现波动性的是( )A ．电子束通过双缝实验装置后可以形成干涉图样B ．β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解析：选ACD.电子束具有波动性，通过双缝实验装置后可以形成干涉图样，选项A 正确. β射线在云室中高速运动时，径迹又细又直，表现出粒子性，选项B 错误．人们利用慢中子衍射来研究晶体的结构，体现出波动性，选项C 正确．电子显微镜是利用电子束工作的，体现了波动性，选项D 正确．3．如果一个电子的德布罗意波长和一个中子的相等，则它们的________也相等．A ．速度B ．动能C ．动量D ．总能量解析：选C.由德布罗意波长λ＝h p 知二者的动量应相同，故C 正确，由p ＝m v 可知二者速度不同，E k ＝12m v 2＝p 22m ，二者动能不同，由E ＝mc 2可知总能量也不同，A 、B 、D 均错．课时规范训练[基础巩固题组]1．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解析：选 C.光具有波粒二象性，即光既具有波动性又具有粒子性．光电效应证实了光的粒子性．因为光子的能量是一份一份的，不能积累，所以光电效应具有瞬时性，这与光的波动性矛盾，A项错误；同理，因为光子的能量不能积累，所以只有当光子的频率大于金属的极限频率时，才会发生光电效应，B项错误；光强增大时，光子数量和能量都增大，所以光电流会增大，这与波动性无关，C项正确；一个光电子只能吸收一个光子，所以入射光的频率增大，光电子吸收的能量变大，所以最大初动能变大，D项错误．2．(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解析：选AB.光电效应现象、黑体辐射的实验规律都可以用光的粒子性解释，选项A正确、选项C错误；热中子束射到晶体上产生衍射图样说明中子具有波动性，选项B正确；由德布罗意波长公式λ＝hp和p2＝2m·Ek知动能相等的质子和电子动量不同，德布罗意波长不相等，选项D错误．3．(多选)产生光电效应时，关于逸出光电子的最大初动能E k，下列说法正确的是() A．对于同种金属，E k与照射光的强度无关B．对于同种金属，E k与照射光的波长成反比C．对于同种金属，E k与光照射的时间成正比D．对于同种金属，E k与照射光的频率成线性关系解析：选AD.根据爱因斯坦光电效应方程E k＝hν－W0.可得：E k与照射光的强度和照射时间无关，与照射光的频率成线性关系，与波长不成反比，所以A、D正确，B、C错误．4．在利用光电管研究光电效应的实验中，入射光照到某金属表面上发生光电效应，若入射光的强度减弱，而频率保持不变，那么()A．从光照射到金属表面到发射出光电子之间的时间间隔将明显增加B．饱和光电流将会减弱C．遏止电压将会减小D．有可能不再发生光电效应解析：选 B.发生光电效应时，若入射光的强度减弱，而频率保持不变，则从光照射到金属表面到发射出光电子之间的时间间隔将保持不变，选项A错误；入射光的强度减弱，则单位时间内逸出的光电子的数目将减小，则饱和光电流将会减弱，选项B正确；根据eU c＝12m v2m，入射光的频率不变，则最大初动能不变，则遏止电压不变，选项C错误；因为光电效应能否发生取决于光的频率，故仍能发生光电效应，选项D错误．5．(多选)下列说法正确的是()A．用光照射某种金属，有光电子从金属表面逸出，如果光的频率不变，而减弱光的强度，则逸出的光电子数减少，光电子的最大初动能不变B．X射线的衍射实验，证实了物质波假设是正确的C．发生光电效应时，光电子的最大初动能与入射光的频率成正比D．在康普顿效应中，当入射光子与晶体中的电子碰撞时，把一部分动量转移给电子，因此光子散射后波长变长解析：选AD.根据光电效应方程可知，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，选项A正确；电子的衍射说明粒子具有波动性，证实了物质波的存在，选项B 错误；根据光电效应方程E k＝hν－W0，可知光电子的最大初动能与入射光的频率有关，是线性关系，不是成正比，选项C错误；在康普顿效应中，当入射光子与晶体中的电子碰撞时，把一部分动量转移给电子，则动量减小，根据λ＝hp知波长变长，选项D正确．6．如图所示电路可研究光电效应的规律．图中标有A和K的为光电管，其中K为阴极，A为阳极．理想电流计可检测通过光电管的电流，理想电压表用来指示光电管两端的电压．现接通电源，用光子能量为10.5 eV的光照射阴极K，电流计中有示数，若将滑动变阻器的滑片P缓慢向右滑动，电流计的读数逐渐减小，当滑至某一位置时电流计的读数恰好为零，读出此时电压表的示数为6.0 V；现保持滑片P位置不变，光电管阴极材料的逸出功为________，若增大入射光的强度，电流计的读数________(填“为零”或“不为零”)．解析：根据爱因斯坦光电效应方程得：E k＝hν－W，E k＝Ue＝6 eV，解得逸出功W＝10.5 eV －6 eV＝4.5 eV，若增大入射光的强度，电流计的读数仍为零．答案：4.5 eV为零7．(1)已知光速为c，普朗克常量为h，则频率为ν的光子的动量为________．用该频率的光垂直照射平面镜，光被镜面全部垂直反射回去，则光子在反射前后动量改变量的大小为________．(2)几种金属的逸出功W0见下表：已知该可见光的波长的范围为4.0×10－7～7.6×10－7 m ，普朗克常量h ＝6.63×10－34J·s.解析：(1)光子的动量为p ＝h λ，光速c ＝λν，所以动量p ＝hνc ，动量的变化量Δp ＝p 2－p 1＝hνc －⎝ ⎛⎭⎪⎫－hνc ＝2hνc .(2)光束中光子的最大能量E ＝hc λ＝6.63×10－34×3×1084×10－7 J ＝4.97×10－19 J ，大于钠、钾、铷的逸出功，即钠、钾、铷可以发生光电效应．答案：(1)hνc 2hνc (2)钠、钾、铷[综合应用题组]8．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．则在如图所示的光电流I 与A 、K 之间的电压U AK 的关系图象中，正确的是( )解析：选 C.光电子的最大初动能与入射光的频率有关，与光照强度无关，因此在入射光频率相同的情况下，遏止电压相同，在能发生光电效应的前提下，光电流随着光照强度增大而增大，C 正确．A 、B 表示入射光频率相同的情况下，遏止电压不相同，均错误．D 表示在发生光电效应时，光电流随着光照强度增大而减小，D 错误．9．如图所示，真空中有一平行板电容器，两极板分别用锌板和铜板制成(锌板和铜板的截止频率分别为ν1和ν2，且ν1＜ν2)，极板的面积为S ，间距为d .锌板与灵敏静电计相连，锌板和铜板原来都不带电．现用频率为ν(ν1＜ν＜ν2)的单色光持续照射两板内表面，假设光电子全部到达另一极板，则电容器的最终带电荷量Q 正比于( )A.d S (ν1－ν)B.d S (ν1－ν2)C.S d ⎝ ⎛⎭⎪⎫ν－ν1νν1D.S d (ν－ν1)解析：选D.现用频率为ν(ν1＜ν＜ν2)的单色光持续照射两板内表面，根据光电效应的条件，知该单色光照射锌板能发生光电效应，照射铜板不能发生光电效应．通过光电效应方程知，光电子的最大初动能E km ＝hν－hν1.临界状态是电子减速到负极板时速度刚好为零．根据动能定理有eU ＝E km ＝hν－hν1.平行板电容器的电容C ∝S d ，而Q ＝CU ，所以Q ∝S d (ν－ν1)，故D 正确．10．美国物理学家密立根以精湛的技术测出了光电效应中几个重要的物理量．若某次实验中，他用光照射某种金属时发现其发生了光电效应，且得到该金属逸出的光电子的最大初动能随入射光频率的变化图象如图所示，经准确测量发现图象与横轴的交点坐标为4.77，与纵轴交点坐标为0.5.已知电子的电荷量为1.6×10－19 C ，由图中数据可知普朗克常量为________ J·s ，金属的极限频率为________ Hz.(均保留两位有效数字)解析：根据爱因斯坦光电效应方程E k ＝hν－W ，E k －ν图象的横轴的截距大小等于截止频率，由图知该金属的截止频率为ν0＝4.77×1014 Hz ≈4.8×1014Hz.根据光电效应方程得E km ＝hν－W 0，当入射光的频率为ν＝6.0×1014 Hz 时，最大初动能为E km ＝0.5 eV .当入射光的频率为ν0＝4.77×1014 Hz 时，光电子的最大初动能为0.即h ×6.0×1014Hz －W 0＝0.5×1.6×10－19J ，即h ×4.77×1014Hz －W 0＝0联立两式解得h ＝6.5×10－34J·s.答案：6.5×10－34 4.8×101411．图示是研究光电管产生的电流的电路图，A、K是光电管的两个电极，已知该光电管阴极的极限频率为ν0.现将频率为ν(大于ν0)的光照射在阴极上，则：(1)________是阴极，阴极材料的逸出功等于________．(2)加在A、K间的正向电压为U时，到达阳极的光电子的最大动能为__________________，将A、K间的正向电压从零开始逐渐增加，电流表的示数的变化情况是________________．(3)为了阻止光电子到达阳极，在A、K间应加上U反＝________的反向电压．(4)下列方法一定能够增加饱和光电流的是()A．照射光频率不变，增加光强B．照射光强度不变，增加光的频率C．增加A、K电极间的电压D．减小A、K电极间的电压解析：(1)被光照射的金属将有光电子逸出，故K是阴极，逸出功与极限频率的关系为W0＝hν0.(2)根据光电效应方程可知，逸出的光电子的最大初动能为hν－hν0，经过电场加速获得的能量为eU，所以到达阳极的光电子的最大动能为hν－hν0＋eU，随着电压增加，单位时间内到达阳极的光电子数量将逐渐增多，但当从阴极逸出的所有光电子都到达阳极时，再增大电压，也不可能使单位时间内到达阳极的光电子数量增多．所以，电流表的示数先是逐渐增大，直至保持不变．(3)从阴极逸出的光电子在到达阳极的过程中将被减速，被电场消耗的动能为eU c，如果hν－hν0＝eU c，就将没有光电子能够到达阳极，所以U c＝hν－hν0e.(4)要增加单位时间内从阴极逸出的光电子的数量，就需要增加照射光单位时间内入射光子的个数，所以只有A正确．答案：(1)K hν0(2)hν－hν0＋eU逐渐增大，直至保持不变(3)hν－hν0e(4)A12．如图甲所示是研究光电效应规律的光电管．用波长λ＝0.50 μm的绿光照射阴极K，实验测得流过○G表的电流I与AK之间的电势差U AK满足如图乙所示规律，取h＝6.63×10－。
高考物理复习 第十二章 近代物理 第一节 光电效应
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第十二章 近代物理
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2.如图所示，当一束一定强度某一频率的黄光照射到光电管阴极 K 上时，此时滑片 P 处 于 A、B 中点，电流表中有电流通过，则 ( ) A．若将滑动触头 P 向 B 端移动时，电流表读数有可能不变 B．若将滑动触头 P 向 A 端移动时，电流表读数一定增大 C．若用红外线照射阴极 K 时，电流表中一定没有电流通过 D．若用一束强度相同的紫外线照射阴极 K 时，电流表读数不变
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第十二章 近代物理
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对光电效应的理解 【知识提炼】 与光电效应有关的五组概念对比 1．光子与光电子：光子指光在空间传播时的每一份能量，光子不带电；光电子是金属 表面受到光照射时发射出来的电子，其本质是电子．光子是光电效应的因，光电子是果．
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第十二章 近代物理
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提示：电子 光电子 大于 增大 hν hν－W0 干涉 波动性 光电效应 粒子性 波动 粒子
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第十二章 近代物理
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【自我诊断】 1．判一判 (1)只要光照射的时间足够长，任何金属都能发生光电效应． (2)光电子就是光子． (3)极限频率越大的金属材料逸出功越大． (4)从金属表面出来的光电子的最大初动能越大，这种金属的逸出功越小． (5)入射光的频率越大，逸出功越大．
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2．光电子的初动能与光电子的最大初动能：光照射到金属表面时，电子吸收光子的全 部能量，可能向各个方向运动，需克服原子核和其他原子的阻碍而损失一部分能量，剩 余部分为光电子的初动能；只有金属表面的电子直接向外飞出时，只需克服原子核的引 力做功的情况，才具有最大初动能．光电子的初动能小于等于光电子的最大初动能． 3．光电流和饱和光电流：金属板飞出的光电子到达阳极，回路中便产生光电流，随着 所加正向电压的增大，光电流趋于一个饱和值，这个饱和值是饱和光电流，在一定的光 照条件下，饱和光电流与所加电压大小无关．
2019高考通用版物理一轮复习讲义： 第12章 第1节 光电效应 氢原子光谱
第章 量子论初步 原子核1．考纲变化：本章内容是模块3－5中的部分内容，考纲要求从2017年起由原来的“选考内容”调至“必考内容”．2．考情总结：作为“选考内容”时，对原子和原子核的考查，以基础为主，难度不大，主要以选择题的形式出现．3．命题预测：调到“必考内容”以后，预计命题的热点不变，仍然集中在光电效应、氢原子能级结构、半衰期、核反应方程及核能的计算等方面，考查题型仍然是选择题． 4．2017年考题分布第一节 光电效应 氢原子光谱(对应学生用书第214页)[教材知识速填]知识点1 光电效应和波粒二象性 1．光电效应的实验规律(1)存在着饱和电流：对于一定颜色的光，入射光越强，单位时间内发射的光电子数越多，饱和光电流越大．(2)存在着遏止电压和截止频率：光电子的能量只与入射光的频率有关，而与入射光的强弱无关．当入射光的频率低于截止频率时不发生光电效应．使光电流减小到零的反向电压叫遏止电压．(3)光电效应具有瞬时性：当频率超过截止频率时，无论入射光怎样微弱，几乎在照到金属时立即产生光电流，时间不超过10－9 s. 2．光子说爱因斯坦提出：空间传播的光不是连续的，而是一份一份的，每一份称为一个光子，光子具有的能量ε＝hν，其中h ＝6.63×10－34 J·s. 3．光电效应方程(1)表达式：hν＝E k ＋W 0或E k ＝hν－W 0.(2)物理意义：金属中的电子吸收一个光子获得的能量是hν，这些能量的一部分用来克服金属的逸出功W 0，剩下的表现为逸出后电子的最大初动能E k ＝12m v 2. 4．光的波粒二象性(1)波动性：光的干涉、衍射、偏振现象证明光具有波动性． (2)粒子性：光电效应、康普顿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． 5．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λ＝hp ，p 为运动物体的动量，h 为普朗克常量．。
物理高考知识点光电效应
物理高考知识点光电效应光电效应是物理中的一个重要概念，也是高考物理中经常涉及的知识点之一。
它是指当光束照射到某种物质表面时，如果光的能量足够大，就会引起物质表面电子的发射现象。
在本文中，我们将探讨光电效应的基本原理、实验观察现象以及相关的应用。
光电效应最早被德国物理学家赫兹在19世纪末发现并进行了系统的实验研究。
从实验观察来看，当一束特定频率的光照射到金属表面时，金属会发射出电子。
这里有两个关键的概念：“特定频率”和“金属表面发射电子”。
首先我们来谈谈“特定频率”这个概念。
根据经典物理学的电磁波理论，光波的能量与频率成正比，即能量越高，频率越大。
光子的能量可以通过公式E=h×ν计算得到，其中E代表光子的能量，h代表普朗克常数，ν代表光子的频率。
在光电效应中，只有当光子的能量大于物质的逸出功时，光子才能给物质表面的电子足够的能量来跳出原子束缚，从而发生光电效应。
接下来我们来讨论“金属表面发射电子”这个现象。
当光子的能量大于逸出功时，光子与金属表面的电子发生相互作用，光子的能量被电子吸收，使电子获得能量并跳出金属表面。
这些被光子击出的电子称为光电子。
根据牛顿第三定律，根据质能关系，E=mc²，可以得知，被击出的光电子在光电效应中获得了动能。
我们剖析了光电效应的基本原理，现在来看看它在实验观察中的一些特点。
根据实验结果，我们可以发现以下几个规律：首先是光电效应的阈值频率现象。
当光的频率小于某个临界值时，无论光的强度多大，都无法发生光电效应。
只有当光的频率大于这个临界值时，光电效应才会发生。
这个临界值与物质的性质有关，被称为截止频率。
另外一个观察现象是光电流的强度与入射光的强度成正比。
当入射光强度增大时，光电流的强度也会随之增大。
这个规律可以解释为，入射光的强度增大，光源中的光子数量增多，对物质表面的电子击出的机会就更多，光电效应的强度自然也会增大。
除了观察现象，光电效应还有一些重要的应用。
2019届一轮复习人教版 第十二章 第1讲 光电效应 波粒二象性 课件(63张)
[基础知识•自主梳理]
一、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．研究光电效应的电路图(如图)
其中 A 是 阳极 K 是 阴极
4．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是瞬时的，一般不超过 10－9 s. (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
c 解析：由 ε＝hν＝h 知，当入射光波长小于金属的极限波长时， λ 发生光电效应，故 A 错；由 Ek＝hν－W0 知，最大初动能由入 射光频率决定，与入射光强度无关，故 B 错；发生光电效应的 时间一般不超过 10－9 s，故 C 错；发生光电效应时，单位时间 内从金属内逸出的光电子数目与入射光的强度是成正比的， D 正确． 答案：D
2．[光电效应现象分析]
(多选)用如图所示的光电管研究光电
效应，用某种频率的单色光 a 照射光电管阴极 K，电流计 G 的 指针发生偏转． 而用另一频率的单色光 b 照射光电管阴极 K 时， 电流计 G 的指针不发生偏转，那么( )
第十二章 原子与原子核 第1讲 光电效应 波粒二象性
[考纲解读]
C
目 录
ONTENTS
[基础知识•自主梳理] [高频考点•分类突破]
[跟踪检测•巩固提升]
5 [课时作业]
[考纲解读]
1．知道什么是光电效应，理解光电效应的实验规律． 2.会利 用光电效应方程计算逸出功、波粒二象性，知道物质波的概念．
高考物理一轮总复习第十二章第1讲光电效应波粒二象性课件高三全册物理课件
12/9/2021
第七页，共五十页。
判断正误，正确的划“√”，错误的划“×”． (1)入射光的强度相同，则入射光的频率一定相同．(×) (2)极限频率越大的金属其逸出功越大．(√) (3)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．(×) (4)入射光的频率越大，则金属的逸出功越大．(×)
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[解析] AC [保持入射光的频率不变，入射光的光强变大，单 位时间内光电子变多，饱和光电流变大，A 对；据爱因斯坦光电效 应方程12mvm2 ＝hν－W0 可知，入射光的频率变高，光电子的最大初动 能变大，饱和光电流不变，B 错，C 对；当 hν＜W0 时没有光电流产 生，D 错．]
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2．(多选)用如图所示的光电管研究光电效应的实验中，用某种 频率的单色光 a 照射光电管阴极 K，电流计 G 的指针发生偏转．而 用另一频率的单色光 b 照射光电管阴极 K 时，电流计 G 的指针不发 生偏转，那么( )
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A．a 光的频率一定大于 b 光的频率 B．只增加 a 光的强度可使通过电流计 G 的电流增大 C．增加 b 光的强度可能使电流计 G 的指针发生偏转 D．用 a 光照射光电管阴极 K 时通过电流计 G 的电流是由 d 到 c
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解析：AB [由于用单色光 a 照射光电管阴极 K ，电流计 G 的指 针发生偏转，说明发生了光电效应，而用另一频率的单色光 b 照射 光电管阴极 K 时，电流计 G 的指针不发生偏转，说明 b 光不能发生 光电效应，即 a 光的频率一定大于 b 光的频率，A 正确；增加 a 光的
高考物理一轮复习第12章第1节光电效应氢原子光谱教学案新人教版
1．光电效应与光电效应有关的五组概念对比考法光电效应的实验现象1．(光入射时，有光电流产生。
下列说法正确的是．若电路中电源的正、负极反接后，电路中仍可能有光电流．单色光照射一段时间后，才能观察到电流表指针转动(λ2>λ1)照射到光电管的阴极时，电路中也可能产生光光子数目多→发射光电子多→光电流大考法3.(20xx·全国卷Ⅱ)用波长为1.28×10爱因斯坦光电效应方程光电子的最大初动能遏止电压。
光电效应方程中的考法5．(20xx·南平检测的光照射光电管时发生了光电效应。
图乙是该光电管发生光电效应时光电子的最大初动能甲乙．甲光照射时产生的光电子初动能均为eU c考法7．(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在原子中心有一个很小的核，原子全部的正电荷和几乎全部质量都集中在核里，带负电粒子散射实验结果一致的是( )，…)，其中E1为基态能量，其数值为E1＝－，…)，其中r1为基态半径，又称玻尔半径，其数值为在玻尔模型中，原子的状态是不连续的。
(√)能级跃迁到n＝2能级，该氢原子(B．51.0 eVD．40.8 eV54.4 eV的能量，当光子能量大于等于基态能量时，将被处自发跃迁：高能级→低能级，释放能量，发出光子。
光子的频率高－E低。
h受激跃迁：低能级→高能级，吸收能量。
①光照吸收光子：光子的能量必须恰等于能级差择性。
②当入射光子能量大于该能级的电离能时，原子对光子吸收不再具有选择性，而是吸收。
高考物理总复习第十二章近代物理第一节光电效应课件
做一做 (多选)(高考广东卷)在光电效应实验中，用频率为 ν 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，光电效应现象消失 C．改用频率小于 ν 的光照射，一定不发生光电效应 D．改用频率大于 ν 的光照射，光电子的最大初动能变大
【典题例析】 (多选)(2017·高考全国卷Ⅲ)在光电效应实验中，分别 用频率为 νa、νb 的单色光 a、b 照射到同种金属上，测得相 应的遏止电压分别为 Ua 和 Ub、光电子的最大初动能分别为 Eka 和 Ekb.h 为普朗克常量．下列说法正确的是( ) A．若 νa＞νb，则一定有 Ua＜Ub B．若 νa＞νb，则一定有 Eka＞Ekb C．若 Ua＜Ub，则一定有 Eka＜Ekb D．若 νa＞νb，则一定有 hνa－Eka＞hνb－Ekb
2．光电效应中有关图象问题的解题方法 (1)明确图象中纵坐标和横坐标所表示的物理量． (2)明确图象所表示的物理意义及所对应的函数关系，同时还 要知道截距、交点等特殊点的意义．例如， ①Ekm－ν 图象，表示了光电子的最大初动能 Ekm 随入射光 频率 ν 的变化曲线，图甲中横轴上的截距是阴极金属的极限 频率，纵轴上的截距表示了阴极金属的逸出功负值，直线的 斜率为普朗克常量，图象的函数式：Ek＝hν－W0.
[解析] 根据光电效应规律，保持入射光的频率不变，入射 光的光强变大，则饱和光电流变大，选项 A 正确．由爱因 斯坦光电效应方程知，入射光的频率变高，产生的光电子最 大初动能变大，而饱和光电流与入射光的频率和光强都有关， 选项 B 错误，C 正确．保持入射光的光强不变，不断减小入 射光的频率，当入射光的频率小于极限频率时，就不能发生 光电效应，没有光电流产生，选项 D 错误． [答案] AC
2020版高考物理复习第十二章第1讲光电效应波粒二象性课件版
诺贝尔奖的重大近代物理实验之一.如图7所示的是该实验装置的简化图，下列
说法正确的是
√A.亮条纹是电子到达概率大的地方 √B.该实验说明物质波理论是正确的
C.该实验再次说明光子具有波动性
√D.该实验说明实物粒子具有波动性
图7
变式7 (多选)(2019·甘肃省天水市调研)波粒二象性是微观世界的基本特征， 以下说法正确的有
4.波动性与粒子性的统一： 由光子的能量E＝hν、光子的动量表达式p＝hλ 也可以看出，光的波动性和粒 子性并不矛盾：表示粒子性的能量和动量的计算式中都含有描述波动性的物
理量——频率ν和波长λ.
例4 (多选)实物粒子和光都具有波粒二象性.下列事实中突出体现波动性的是
√A.电子束通过双缝实验装置后可以形成干涉图样
应时光电子的最大初动能Ek与入射光频率ν 的关系图像，图线与横轴的交点坐标
为(a,0)，与纵轴的交点坐标为(0，－b)，下列说法中正确的是
√A.普朗克常量为h＝ba
B.仅增加照射光的强度，光电子的最大初动能
将增大
C.保持照射光强度不变，仅提高照射光频率，
电流表G的示数保持不变
图4
D.保持照射光强度不变，仅提高照射光频率，电流表G的示数增大
自测2 (多选)如图1是某金属在光的照射下产生的光电子的最大初动能Ek与入 射光频率ν的关系图像.普朗克常量为h，由图像可知
√A.该金属的逸出功等于E
√B.该金属的逸出功等于hν0
√C.入射光的频率为2ν0时，产生的电子的最大初动能为E
D.入射光的频率为
ν0 2
时，产生的电子的最大初动能为
E 2
图1
√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
2020年高考物理一轮复习课件：专题十二 第1讲 光电效应 原子结构
2.卢瑟福的“核式结构”模型 (1)α粒子散射实验装置：如图 12-1-2 所示.
图 12-1-2
(2)α粒子散射实验规律及卢瑟福对实验现象的分析
实验规律 __绝__大__多__数__α粒子仍沿原来的 方向前进
卢瑟福的分析 原子中绝大部分是空隙
少数α粒子发生了较大的偏转， α粒子碰到了质量比自己大得
(4)当入射光的频率大于极限频率时，入射光越强光电流 __越__大____.
3.爱因斯坦的光子说：光的能量__不__是____连续的，而是一 份一份的，每一份叫做一个光子，光子的能量 E 跟光的频率ν 成正比：E＝___h_ν____(h 是普朗克常量).
4.爱因斯坦光电效应方程 (1)最大初动能和逸出功 金属表面的电子吸收光子后，克服金属原子核的引力做功. 直接从金属表面逸出的电子所具有的最大动能称为最大初动 能，克服金属原子核的引力逃逸出而成为光电子所做的功的最 小值叫__逸__出__功__.
碎.据此判断，能够电离一个分子的能量约为(取普朗克常量 h＝
6.6×10－34 J·s，真空光速c＝3×108 m/s)( )
A.10－21 J
B.10－18 J
C.10－15 J
D.10－12 J
解析：一个处于极紫外波段的光子的能量约为 E＝hλc≈ 2×10－18 J，由题意可知，光子的能量应比电离一个分子的能量 稍大，因此数量级应相同，故选 B.
解析：紫外线的频率大于锌板的极限频率，用紫外线照射， 发生光电效应，有电子从锌板逸出，锌板失去电子带正电，所 以使验电器指针发生偏转的是正电荷，红色光的频率小于锌板 的极限频率，不能发生光电效应，A、D 正确.
答案：AD
4.(多选)在做光电效应的实验时，某金属被光照射发生了光
备考2019年高考物理一轮复习文档：第十二章 第1讲 光电效应 讲义 Word版含解析
第1讲光电效应板块一 主干梳理·夯实基础【知识点1】 光电效应 Ⅰ1．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等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是瞬时的，一般不超过10－9 s 。
(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。
【知识点2】 爱因斯坦光电效应方程 Ⅰ1．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，光子的能量ε＝hν。
其中h ＝6.63×10－34 J·s(称为普朗克常量)。
2．逸出功W 0 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金属的逸出功后所具有的动能。
4．爱因斯坦光电效应方程(1)表达式：E k ＝hν－W 0。
(2)物理意义：金属表面的电子吸收一个光子获得的能量是hν，这些能量的一部分用来克服金属的逸出功W 0，剩下的表现为逸出后光电子的最大初动能E k ＝12m e v 2。
5．对光电效应规律的解释【知识点3】光的波粒二象性物质波1．光的波粒二象性(1)光的干涉、衍射、偏振现象说明光具有波动性。
(2)光电效应和康普顿效应说明光具有粒子性。
(3)光既具有波动性，又具有粒子性，即光具有波粒二象性。
2．物质波(1)1924年，法国物理学家德布罗意提出：实物粒子也具有波动性，每一个运动着的粒子都有一个波和它对应，这种波叫做物质波，也叫德布罗意波。
(2)物质波的波长：λ＝hp＝hm v，其中h是普朗克常量。
物质波也是一种概率波。
板块二考点细研·悟法培优考点1光电效应规律的理解[深化理解]1．光子与光电子光子是指组成光本身的一个个不可分割的能量子，光子不带电；光电子是指金属表面受到光照射时发射出来的电子。
届高考物理一轮复习讲义：第十二章 第讲 光电效应 Word版含答案
第1讲 光电效应板块一 主干梳理·夯实基础【知识点1】 光电效应 Ⅰ1．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等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是瞬时的，一般不超过10－9 s 。
(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。
【知识点2】 爱因斯坦光电效应方程 Ⅰ1．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，光子的能量ε＝hν。
其中h ＝6.63×10－34 J·s(称为普朗克常量)。
2．逸出功W 0 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金属的逸出功后所具有的动能。
4．爱因斯坦光电效应方程(1)表达式：E k ＝hν－W 0。
(2)物理意义：金属表面的电子吸收一个光子获得的能量是hν，这些能量的一部分用来克服金属的 逸出功W 0，剩下的表现为逸出后光电子的最大初动能E k ＝12m e v 2。
5．对光电效应规律的解释【知识点3】光的波粒二象性物质波1．光的波粒二象性(1)光的干涉、衍射、偏振现象说明光具有波动性。
(2)光电效应和康普顿效应说明光具有粒子性。
(3)光既具有波动性，又具有粒子性，即光具有波粒二象性。
2．物质波(1)1924年，法国物理学家德布罗意提出：实物粒子也具有波动性，每一个运动着的粒子都有一个波和它对应，这种波叫做物质波，也叫德布罗意波。
(2)物质波的波长：λ＝hp＝hm v，其中h是普朗克常量。
物质波也是一种概率波。
板块二考点细研·悟法培优考点1 光电效应规律的理解[深化理解]1．光子与光电子光子是指组成光本身的一个个不可分割的能量子，光子不带电；光电子是指金属表面受到光照射时发射出来的电子。
江苏省2020版高考物理第十二章近代物理第一节光电效应课件
物质波
说明 ①光的波动性是光 子本身的一种属 性，不是光子之间 相互作用产生的 ②光的波动性不同 于宏观观念的波
项目
实验基础
表现 ①当光与物质发生作 用时，这种作用是 “一份一份”进行 的，表现出粒子的性 质 ②少量或个别光子清 楚地显示出光的粒子 性
图象名称
图象形状
由图象直接(间接)得到的物 理量 (1)遏止电压 Uc：图象与横轴 的交点的横坐标的绝对值 (2)饱和光电流 Im：电流的最 大值是强光大于弱光 (3)最大初动能：Ekm＝eUc
颜色相同、 强度 不同的光， 光电 流与电压的关 系
图象名称 颜色不同时， 光 电流与电压的 关系
图象形状
真题统计
高考命题点实况
本章内容在江苏卷中的题型为 选择题，难度不大．从内容来看， 2018· T12C 2017·T12C 2016·T12C 2015·T12C 2014·T12C 对于光电效应、氢原子的能级结 构、核反应方程的书写、核能的 计算问题的考查比较频繁. 从整体命题趋势上看，高考对本 部分的命题基本会保持原有命题 思路，仍将以光电效应、能级跃 迁、核反应方程、核能的分析与 计算为命题重点.
1．(多选)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 ( 直线与横轴的交点坐标 4.27，与纵轴交点坐标 0.5)．由图可知( )
A．该金属的截止频率为 4.27×1014 Hz B．该金属的截止频率为 5.5×1014 Hz C．该图线的斜率表示普朗克常量 D．该金属的逸出功为 1.77 eV
2020高考物理一轮总复习第十二章第1讲光电效应波粒二象性讲义含解析新人教版
光电效应 波粒二象性全国卷3年考情分析三年考题考点内容考纲要求201620172018光电效应Ⅰ爱因斯坦光电效应方程Ⅰ氢原子光谱Ⅰ氢原子的能级结构、能级公式Ⅰ原子核的组成、放射性、原子核的衰变、半衰期Ⅰ放射性同位素Ⅰ核力、核反应方程Ⅰ结合能、质量亏损Ⅰ裂变反应和聚变反应、裂变反应堆Ⅰ射线的危害和防护Ⅰ卷ⅠT35(1)，光电效应卷ⅡT35(1)，核反应卷ⅢT35(1)，核反应和质能关系卷ⅠT17，质量亏损与核能的计算卷ⅡT15，动量守恒、衰变、质量亏损卷ⅢT19，光电效应方程卷ⅡT17，考查了光电效应卷ⅢT14，考查了核反应方程第1讲 光电效应 波粒二象性[基础知识·填一填][知识点1] 光电效应 1．定义：在光的照射下从物体发射出 电子 的现象(发射出的电子称为光电子)．2．产生条件：入射光的频率 大于 极限频率．3．光电效应规律(1)存在着饱和电流：对于一定颜色的光，入射光越强，单位时间内发射的光电子数越多．(2)存在着遏止电压和截止频率：光电子的能量只与入射光的频率有关，而与入射光的强弱无关．当入射光的频率低于截止频率时不发生光电效应．(3)光电效应具有瞬时性：当频率超过截止频率时，无论入射光怎样微弱，几乎在照到金属时立即产生光电流，时间不超过10－9 s.判断正误，正确的划“√”，错误的划“×”．(1)光电效应中的“光”指的是可见光．(×)(2)只要光照射的时间足够长，任何金属都能产生光电效应．(×)(3)光子和光电子都是实物粒子．(×)[知识点2] 光电效应方程 1．基本物理量(1)光子的能量ε＝hν，其中h ＝6.626×10－34 J·s(称为普朗克常量)．(2)逸出功：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动能的 最大值 .2．光电效应方程：E k ＝ hν－W 0 .判断正误，正确的划“√”，错误的划“×”．(1)入射光的强度相同，则入射光的频率一定相同．(×)(2)极限频率越大的金属其逸出功越大．(√)(3)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．(×)(4)入射光的频率越大，则金属的逸出功越大．(×)[知识点3] 光的波粒二象性与物质波 1．光的波粒二象性(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λ＝ ，p 为运动物体的动量，h 为普朗克常量．h p判断正误，正确的划“√”，错误的划“×”．(1)光的频率越高，光的粒子性越明显，但仍具有波动性．(√)(2)德国物理学家普朗克提出了量子假说，成功地解释了光电效应规律．(×)(3)美国物理学家康普顿发现了康普顿效应，证实了光的粒子性．(√)(4)法国物理学家德布罗意大胆预言了实物粒子具有波动性．(√),[教材挖掘·做一做]1．(人教版选修3－5 P30演示实验改编)(多选)如图所示，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 ．锌板带负电答案：BC2．(人教版选修3－5 P36第2题改编)(多选)在光电效应实验中，用频率为ν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 ．减少入射光的强度，光电效应现象消失C ．改用频率小于ν的光照射，一定不发生光电效应D ．改用频率大于ν的光照射，光电子的最大初动能变大解析：AD [增大入射光强度，单位时间内照射到单位面积上的光子数增加，则光电流将增大，故选项A 正确；光电效应是否发生取决于入射光的频率，而与入射光强度无关，故选项B 错误．用频率为ν的光照射光电管阴极，发生光电效应，用频率较小的光照射时，若光的频率仍大于极限频率，则仍会发生光电效应，选项C 错误；根据hν－W 逸＝mv 2可12知，增大入射光频率，光电子的最大初动能也增大，故选项D 正确．]3．(人教版选修3－5 P38图17.3－1改编)(多选)1927年戴维逊和革末完成了电子衍射实验，该实验是荣获诺贝尔奖的重大近代物理实验之一．如图所示的是该实验装置的简化图，下列说法正确的是 ( )A ．亮条纹是电子到达概率大的地方B ．该实验说明物质波理论是正确的C ．该实验再次说明光子具有波动性D ．该实验说明实物粒子具有波动性解析：ABD [电子属于实物粒子，电子衍射实验说明电子具有波动性，说明物质波理论是正确的，与光的波动性无关，B 、D 正确，C 错误；物质波也是概率波，亮条纹是电子到达概率大的地方，A 正确．]考点一 对光电效应的理解[考点解读]1．与光电效应有关的五组概念对比(1)光子与光电子：光子指光在空间传播时的每一份能量，光子不带电；光电子是金属表面受到光照射时发射出来的电子，其本质是电子．光子是光电效应的因，光电子是果．(2)光电子的动能与光电子的最大初动能：光照射到金属表面时，电子吸收光子的全部能量，可能向各个方向运动，需克服原子核和其他原子的阻碍而损失一部分能量，剩余部分为光电子的初动能；只有金属表面的电子直接向外飞出时，只需克服原子核的引力做功的情况，才具有最大初动能．光电子的初动能小于或等于光电子的最大初动能．(3)光电流与饱和光电流：金属板飞出的光电子到达阳极，回路中便产生光电流，随着所加正向电压的增大，光电流趋于一个饱和值，这个饱和值是饱和光电流，在一定的光照条件下，饱和光电流与所加电压大小无关．(4)入射光强度与光子能量：入射光强度指单位时间内照射到金属表面单位面积上的总能量．(5)光的强度与饱和光电流：饱和光电流与入射光强度成正比的规律是对频率相同的光照射金属产生光电效应而言的，对于不同频率的光，由于每个光子的能量不同，饱和光电流与入射光强度之间没有简单的正比关系．2．光电效应的研究思路(1)两条线索(2)两条对应关系→→→光强大光子数目多发射光电子多光电流大→→光子频率高光子能量大光电子的最大初动能大(3)三点提醒①能否发生光电效应，不取决于光的强度而取决于光的频率．②光电效应中的“光”不是特指可见光，也包括不可见光．③逸出功的大小由金属本身决定，与入射光无关．[典例赏析][典例1] (2016·全国卷Ⅰ改编)(多选)现用某一光电管进行光电效应实验，当用某一频率的光入射时，有光电流产生．下列说法正确的是( )A ．保持入射光的频率不变，入射光的光强变大，饱和光电流变大B ．入射光的频率变高，饱和光电流变大C ．入射光的频率变高，光电子的最大初动能变大D ．保持入射光的光强不变，不断减小入射光的频率，始终有光电流产生[解析] AC [保持入射光的频率不变，入射光的光强变大，单位时间内光电子变多，饱和光电流变大，A 对；据爱因斯坦光电效应方程mv ＝hν－W 0可知，入射光的频率变高，122m 光电子的最大初动能变大，饱和光电流不变，B 错，C 对；当hν＜W 0时没有光电流产生，D 错．][题组巩固]1．(多选)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，其中关于光量子的理论成功的解释了光电效应现象．关于光电效应，下列说法正确的是( )A ．当入射光的频率低于极限频率时，不能发生光电效应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解析：AD [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 错误；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强度无关，C 错误．]2．(多选)用如图所示的光电管研究光电效应的实验中，用某种频率的单色光a 照射光电管阴极K ，电流计G 的指针发生偏转．而用另一频率的单色光b 照射光电管阴极K 时，电流计G 的指针不发生偏转，那么( )A ．a 光的频率一定大于b 光的频率B ．只增加a 光的强度可使通过电流计G 的电流增大C ．增加b 光的强度可能使电流计G 的指针发生偏转D ．用a 光照射光电管阴极K 时通过电流计G 的电流是由d 到c解析：AB [由于用单色光a 照射光电管阴极K ，电流计G 的指针发生偏转，说明发生了光电效应，而用另一频率的单色光b 照射光电管阴极K 时，电流计G 的指针不发生偏转，说明b 光不能发生光电效应，即a 光的频率一定大于b 光的频率，A 正确；增加a 光的强度可使单位时间内逸出光电子的数量增加，则通过电流计G 的电流增大，因为b 光不能发生光电效应，所以即使增加b 光的强度也不可能使电流计G 的指针发生偏转，B 正确，C 错误；用a 光照射光电管阴极K 时，通过电流计G 的电子的方向是由d 到c ，所以电流方向是由c 到d ，选项D 错误，故选A 、B.]考点二 光电效应方程及图象的理解[考点解读]1．三个关系(1)爱因斯坦光电效应方程E k ＝hν－W 0.(2)光电子的最大初动能E k 可以利用光电管实验的方法测得，即E k ＝eU c ，其中U c 是遏止电压．(3)光电效应方程中的W 0为逸出功，它与极限频率νc 的关系是W 0＝hνc .2．四类图象图象名称图线形状读取信息最大初动能E k 与入射光频率ν的关系图线①截止频率(极限频率)：横轴截距②逸出功：纵轴截距的绝对值W 0＝|－E |＝E ③普朗克常量：图线的斜率k ＝h遏止电压U c 与入射光频率ν的关系图线①截止频率νc ：横轴截距②遏止电压U c ：随入射光频率的增大而增大③普朗克常量h ：等于图线的斜率与电子电荷量的乘积，即h ＝ke .颜色相同、强度不同的光，光电流与电压的关系①遏止电压U c ：横轴截距②饱和光电流I m ：电流的最大值③最大初动能：E km ＝eU c 颜色不同时，光电流与电压的关系①遏止电压U c1、U c2②饱和光电流③最大初动能E k1＝eU c1，E k2＝eU c2[典例赏析][典例2] (2017·全国卷Ⅲ)(多选)在光电效应实验中，分别用频率为νa 、νb 的单色光a 、b 照射到同种金属上，测得相应的遏止电压分别为U a 和U b 、光电子的最大初动能分别为E k a 和E k b .h 为普朗克常量．下列说法正确的是( )A ．若νa ＞νb ，则一定有U a ＜U bB ．若νa ＞νb ，则一定有E k a ＞E k bC ．若U a ＜U b ，则一定有E k a ＜E k bD ．若νa ＞νb ，则一定有hνa －E k a ＞hνb －E k b[解析] BC [光照射到同种金属上，同种金属的逸出功相同．若νa ＞νb ，据hν－W 0＝E k ，得E k a ＞E k b ，则B 项正确．由hν－W 0＝E k ＝eU ，可知当νa ＞νb 时U a ＞U b ，则A 项错误．若U a ＜U b ，说明E k a ＜E k b ，则C 项正确．由hν－E k ＝W 0，而同一种金属W 0相同，故D 项错误．] 应用光电效应方程时的注意事项1．每种金属都有一个截止频率，入射光频率大于这个截止频率时才能发生光电效应．2．截止频率是发生光电效应的最小频率，对应着光的极限波长和金属的逸出功，即hνc ＝h ＝W 0.c λc 3．应用光电效应方程E k ＝hν－W 0时，注意能量单位电子伏和焦耳的换算(1 eV ＝1.6×10－19 J)．[题组巩固]1．(2018·全国卷Ⅱ)用波长为300 nm 的光照射锌板，电子逸出锌板表面的最大初动能为1.28×10－19J.已知普朗克常量为6.63×10－34J·s ，真空中的光速为3.0×108 m·s －1，能使锌产生光电效应的单色光的最低频率约为( )A ．1×1014 Hz B ．8×1014 HzC ．2×1015 HzD ．8×1015 Hz解析：B [由光电效应方程式得：E km ＝hν－W 0①W 0＝hν0②联立①②得：ν0＝ν－＝－＝8×1014Hz.]E km h c λE km h2．(多选)1905年，爱因斯坦把普朗克的量子化概念进一步推广，成功地解释了光电效应现象，提出了光子说．在给出与光电效应有关的四个图象中，下列说法正确的是( )A ．图1中，当紫外线照射锌板时，发现验电器指针发生了偏转，说明锌板带正电，验电器带负电B ．图2中，从光电流与电压的关系图象中可以看出，电压相同时，光照越强，光电流越大，说明遏止电压和光的强度有关C ．图3中，若电子电荷量用e 表示，ν1、νc 、U 1已知，由U c －ν图象可求得普朗克常量的表达式为h ＝U 1e ν1－νcD ．图4中，由光电子最大初动能E k 与入射光频率ν的关系图象可知该金属的逸出功为E 或hν0解析：CD [用紫外线灯发出的紫外线照射锌板，锌板失去电子带正电，验电器与锌板相连，则验电器的金属球和金属指针带正电，故选项A 错误；由题图可知电压相同时，光照越强，光电流越大，只能说明光电流强度与光的强度有关，遏止电压只与入射光的频率有关，与入射光的强度无关，故选项B 错误；根据爱因斯坦光电效应方程U c e ＝hν－W 0，可知U c ＝ν－，图象U c －ν的斜率表示，即＝，解得h ＝，故选项h e W 0e h e h e U 1ν1－νc U 1e ν1－νcC 正确；根据光电效应方程E k ＝hν－W 0，E k －ν图线的纵轴截距的绝对值表示逸出功，则逸出功为E ，当最大初动能为零，入射光的频率等于金属的极限频率，则金属的逸出功等于hν0，故选项D 正确．]考点三 光的波粒二象性 物质波[考点解读]光既有波动性，又有粒子性，两者不是孤立的，而是有机的统一体，其表现规律为：(1)从数量上看：个别光子的作用效果往往表现为粒子性；大量光子的作用效果往往表现为波动性．(2)从频率上看：频率越低波动性越显著，越容易看到光的干涉和衍射现象；频率越高粒子性越显著，贯穿本领越强，越不容易看到光的干涉和衍射现象．(3)从传播与作用上看：光在传播过程中往往表现出波动性；在与物质发生作用时往往表现为粒子性．(4)波动性与粒子性的统一：由光子的能量E ＝hν、光子的动量表达式p ＝也可以看h λ出，光的波动性和粒子性并不矛盾：表示粒子性的能量和动量的计算式中都含有表示波的特征的物理量——频率ν和波长λ.(5)理解光的波粒二象性时不可把光当成宏观概念中的波，也不可把光当成宏观概念中的粒子．[典例赏析][典例3] (多选)实物粒子和光都具有波粒二象性．下列事实中突出体现波动性的是( )A ．电子束通过双缝实验装置后可以形成干涉图样B ．β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解析：ACD [电子束通过双缝实验装置后可以形成干涉图样，可以说明电子是一种波，故A 正确；β射线在云室中穿过会留下清晰的径迹，可以说明β射线是一种粒子，故B 错误；人们利用慢中子衍射来研究晶体的结构，中子衍射说明中子是一种波，故C 正确；人们利用电子显微镜观测物质的微观结构，利用了电子束的衍射现象，说明电子束是一种波，故D 正确．][题组巩固]1．下列说法中正确的是( )A ．实物的运动有特定的轨道，所以实物不具有波粒二象性B ．康普顿效应说明光子既有能量又有动量C ．光是高速运动的微观粒子，单个光子不具有波粒二象性D ．宏观物体的物质波波长非常小，极易观察到它的波动解析：B [由德布罗意理论知，宏观物体的德布罗意波的波长太小，实际很难观察到波动性，但仍具有波粒二象性，A 、D 错误；康普顿效应说明光子除了具有能量之外还有动量，B 正确；波粒二象性是光子的特性，单个光子也具有波粒二象性，C 错误．]2．(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解析：AB [光电效应现象说明光具有粒子性，A 对；衍射是波特有的特征，B 对；黑体辐射可用光的粒子性解释，C 错；由德布罗意波长公式λ＝可知λ＝，因电子和h p h 2mE k质子的质量不同，它们的波长也就不同，D 错．]。
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2019-2020年备考
板块三限时规范特训
时间：45分钟满分：100分
一、选择题(本题共11小题，每小题6分，共66分。
其中1～6为单选，7～11为多选)
1．[2017·东城区模拟]下列描绘两种温度下黑体辐射强度与波长关系的图中，符合黑体辐射实验规律的是( )
答案 A
解析随着温度的升高，辐射强度增加，辐射强度的极大值向着波长较短的方向移动，A正确。
2．下列说法中正确的是( )
A．物质波属于机械波
B．只有像电子、质子、中子这样的微观粒子才具有波动性C．德布罗意认为任何一个运动的物体，小到电子、质子、中子，大到行星、太阳都有一种波与之相对应，这种波叫物质波D．宏观物体运动时，看不到它的衍射和干涉现象，所以宏观物体运动时不具有波动性
答案 C
解析物质波是由实物粒子的运动形成，而机械波是由组成
物体的质点做周期性运动形成，故A错误；不论是微观粒子，还是宏观物体，只要它们运动，就有与之对应的物质波，故B、D 均错误，C正确。
3．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
答案 A
解析由爱因斯坦光电效应方程E k＝hν－W0可知E k只与频率ν有关，故选项B、C、D错误，选项A正确。
4．入射光照射到某金属表面上发生光电效应，若入射光的强度减弱，而频率保持不变，那么( )
A．从光照至金属表面到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目将减少
D．有可能不发生光电效应
答案 C
解析根据光电效应的实验规律知，从光照至金属表面到发射出光电子的时间间隔极短，这与光的强度无关，故选项A错误。
实验规律还指出，逸出的光电子的最大初动能与入射光的频率有关，饱和光电流与入射光的强度成正比，由此可知，B、D错误，C正确。
5.在光电效应实验中，先后用两束光照射同一个光电管，若实验所得光电流I与光电管两端所加电压U间的关系曲线如图所示，则下列说法中正确的是( )。