最新届高三物理一轮复习第13章第3课光阴电效应波粒二象性导学案无答案

第3课时 光电效应 波粒二象性
【考纲解读】1.知道甚么是光电效应，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、截止频率、最大初动能等物理量.3.知道光的波粒二象性，知道物资波的概念．
【知识要点】’
考点一 光电效应的实验规律
1．光电效应
在光的照耀下金属中的电子从金属表面逸出的景象，叫做光电效应，发射出来的电子叫做 2．实验规律 (1)每种金属都有一个
(2)光子的最大初动能与入射光的 无关，只随入射光的 增大而增大．
(3)光照耀到金属表面时，光电子的发射几乎是 的．
(4)光电流的强度与入射光的 成反比．
3．遏止电压与截止频率
(1)遏止电压：使光电流减小到零的反向电压U c .
(2)截止频率：能使某种金属发生光电效应的 频率叫做该种金属的截止频率(又叫极限频率)．不同的金属对应着不同的极限频率．
(3)逸出功：电子从金属中逸出所需做功的 ，叫做该金属的逸出功．
考点二 光电效应方程和E k －ν图象
1．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，光子具有的能量与光的频率成反比，即：ε＝hν，其中h ＝6.63×10
－34 J·s. 2．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 ＝12
mv 2. 3．由E k －ν图象(如图)可以得到的信息
(1)极限频率：图线与ν轴交点的横坐标νc .
(2)逸出功：图线与E k轴交点的纵坐标的绝对值E＝W0.
(3)普朗克常量：图线的斜率k＝h.
考点三光的波粒二象性、物资波
1．光的波粒二象性
(1)光的干涉、衍射、偏振景象证明光具有波动性．
(2)光电效应阐明光具有性．
(3)光既具有波动性，又具有粒子性，称为光的性．
2．物资波
(1)概率波
光的干涉景象是大量光子的运动恪守波动规律的表现，亮条纹是光子到达概率的地方，暗条纹是光子到达概率的地方，因而光波又叫概率波．
(2)物资波
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＝h
p
，p为运动物体的动量，h为普朗克常量．
【典型例题】
例1.用一束紫外线照耀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耀
B．改用X射线照耀
C．改用强度更大的原紫外线照耀
D．延伸原紫外线的照耀工夫
例2.爱因斯坦提出了光量子概念并成功地解释了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E km与入射光频率ν的关系如图所示，其中ν0为极限频率．从图中可以确定的是( ) A．逸出功与ν有关
B．E km与入射光强度成反比
C．当ν＜ν0时，会逸出光电子
D．图中直线的斜率与普朗克常量有关
例3.关于物资的波粒二象性，以下说法中不正确的是( )
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，当它们经过一个小孔时，都没有特定的运动轨道
C．波动性和粒子性在宏观景象中是矛盾的、对立的，但在微观高速运动的景象中是分歧的
D．实物的运动有特定的轨道，所以实物不具有波粒二象性
例4．(2014·江苏·12C)已知钙和钾的截止频率分别为7.73×1014Hz和5.44×1014 Hz，在某种单色光的照耀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
【拓展训练】
1．[光电效应规律]用光照耀某种金属，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( )
A．逸出的光电子数减少，光电子的最大初动能不变
B．逸出的光电子数减少，光电子的最大初动能减小
C．逸出的光电子数不变，光电子的最大初动能减小
D．光的强度减弱到某一数值，就没有光电子逸出了
2．[光电效应原理运用]当用一束紫外线照耀锌板时，产生了光电效应，这时分分( )
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
3．[光电效应条件]在光电效应实验中，用单色光照耀某种金属表面，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．照耀工夫 D．光子数目
4．[光电效应电路的分析]图为一真空光电管的运用电路，其阴极金属材料的极限频率为4.5×1014 Hz，则以下判断中正确的是( )
A．发生光电效应时，电路中光电流的饱和值取决于入射光的频率
B ．发生光电效应时，电路中光电流的饱和值取决于入射光的强度
C ．用λ＝0.5 μm 的光照耀光电管时，电路中有光电流产生
D ．光照耀工夫越长，电路中的电流越大
5．[光电效应方程的运用]在光电效应实验中，某金属的截止频率相应的波长为λ0，该金属的逸出功为______．若用波长为λ(λ<λ0)的单色光做该实验，则其遏止电压为______．已知电子的电荷量、真空中的光速和普朗克常量分别为e 、c 和h .
6．[光的波粒二象性的理解]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耀到感光胶片上得到的照片．这些照片阐明( )
A ．光只需粒子性没有波动性
B ．光只需波动性没有粒子性
C ．少许光子的运动显示波动性，大量光子的运动显示粒子性
D ．少许光子的运动显示粒子性，大量光子的运动显示波动性
7．[光的波粒二象性的理解]在单缝衍射实验中，中央亮纹的光强占全部从单缝射入的光强的95%以上，假设如今只让一个光子经过单缝，那么该光子( )
A ．必然落在中央亮纹处
B ．必然落在亮纹处
C ．可能落在暗纹处
D ．落在中央亮纹处的可能性最大
8．[对德布罗意波的理解]德布罗意认为，任何一个运动着的物体，都有一种波与它对应，波长是λ＝h p ，式中p 是运动物体的动量，h 是普朗克常量．已知某种紫光的波长是440 nm ，若将电子加速，使它的德布罗意波长是这类紫光波长的10－4倍．求：
(1)电子的动量大小．
(2)试推导加速电压跟德布罗意波长的关系，并计算加速电压的大小．电子质量m ＝
9.1×10－31 kg ，电子电荷量e ＝1.6×10－19 C ，普朗克常量h ＝6.6×10－34 J·s，加速电压的计算结果取一位有效数字．
9．(2013·北京理综·20)以往我们认识的光电效应是单光子光电效应，即一个电子在极短工夫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，用强激光照耀金属，由于其光子密度极大，一个电子在极短工夫内吸收多个光子成为可能，从而构成多光子光电效应，这已被实验证明．光电效应实验安装表示图如图5.用频率为ν的普通光源照耀阴极K ，没有发生光电效应．换一样频率为ν的强激光照耀阴极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 之间就构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 可能是以下的(其中W 为逸出功，h 为普朗克常量，e 为电子电荷量)( )
A ．U ＝hνe －W e
B ．U ＝2hνe －W e
C ．U ＝2hν－W
D ．U ＝5hν2e －W e。