【优化方案】高考物理总复习 第15章第一节 光电效应 波粒二象性 物质波课件 大纲
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第一节 光电效应 波粒二象性 物质波
第
一 节
基础知识梳理
光
电
效 应
课堂互动讲练
波
粒
二
经典题型探究
象
性
物 质
知能优化演练
波
基础知识梳理
一、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) 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___．
三、波粒二象性、物质波
1．光的波粒二象性 (1)光电效应说明光具有粒子性，同时光还具有波 动性，即光具有__波__粒__二__象__性_____． (2)大量光子运动的规律表现出光的__波__动___性， 单个光子的运动表现出光的__粒__子____性． (3)光的波长越长，波动性越明显，越容易看到光 的干涉和衍射现象．光波的频率越高，粒子性越 明显，穿透本领越强．
图15－1－
A．0.6 eV B．1.9 eV C．2.6 eV D．4.5 eV 【思路点拨】 甲图是给光电管加反向电压， 遏止电压为0.60 V；乙图是给光电管加正向电压， 由动能定理和光电效应方程求解．
【解析】 光子能量 hν＝2.5 eV 的光照射阴极，电流 表读数不为零，则能发生光电效应，由光电效应方程 hν ＝12mv2m＋W，当电压表读数大于等于 0.6 V 时，电流表 读数为零，则电子不能到达阳极，由动能定理 eU＝12mv2m 知，最大初动能12mv2m＝eU＝0.6 eV，对图乙当电压表 读数为 2 V 时，电子到达阳极的最大动能 Ek＝12mv2m＋ eU′＝0.6 eV＋2 eV＝2.6 eV，故 C 正确．
(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，_光__电__流___的 强度与入射光的强度成正比．
二、光电效应方程
1．基本物理量 (1)光子的能量E＝hν其中h＝6.63×10－34 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 爱因斯坦光电效应方程是根据__能__量__守恒定律推 导出来的．描述的是光电子的最大初动能Ek跟入 射_h_ν_光－__子W__的__能_.量hν和逸出功W之间的关系：Ek＝
C．光的干涉、衍射现象说明光具有波动性， 光电效应说明光具有粒子性 D．在光的双缝干涉实验中，如果光通过双缝 时显出波动性，如果光只通过一个缝时显出 粒子性 答案：C
题型一
经典题型探究
光的波粒二象性
例1 物理学家做了一个有趣的实验：在双缝
干涉实验中，在光屏处放上照相底片，若减弱 光电流的强度，使光子只能一个一个地通过狭 缝，实验结果表明，如果曝光时间不太长，底 片上只出现一些不规则的点子；如果曝光时间 足够长，底片上就会出现规则的干涉条纹，对 这个实验结果认识正确的是( )
图15－1－2
图15－1－3
解析：选C.虽然入射光强度不同，但光的频 率相同，所以截止电压相同；又因当入射光 强时，单位时间逸出的光电子多，饱和光电 流大，所以选C.
二、光的波粒二象性 1．干涉、衍射和偏振以无可辩驳的事实表明光 是一种波；光电效应和康普顿效应又用无可辩驳 的事实表明光是一种粒子，因此现代物理学认为： 光具有波粒二象性． 2．正确理解波粒二象性：波粒二象性中所说的 波是一种概率波，对大量光子才有意义．波粒二 象性中所说的粒子，是指其不连续性，是一份能 量．
【答案】 C
题型二 光电效应方程的应用 例2 如图15－1－4甲，合上开关，用光子能
量为2.5 eV的一束光照射阴极K，发现电流表读 数不为零．调节滑动变阻器，发现当电压表读 数小于0.60 V时，电流表读数仍不为零，当电 压表读数大于或等于0.60 V时，电流表读数为 零．把电路改为图乙，当电压表读数为2 V时， 电子到达阳极时的最大动能为( )
•5、诚实比一切智谋更好，而且它是智谋的基本条件。
基•6、做老师的只要有一次向学生撒谎撒漏了底，就可能使他的全部教育成果从此为之失败。2022年1月2022/1/102022/1/102022/1/101/10/2022 经
础•7、凡为教者必期于达到不须教。对人以诚信，人不欺我;对事以诚信，事无不成。2022/1/102022/1/10January 10, 2022
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，都有一种波与它相对应，其波长λ＝ h
____m__v__，也称为__德__布__罗__意__波____．物质波是一 种概率波．
课堂互动讲练
一、正确理解光电效应规律中的两个关系 1．光电子的最大初动能与入射光频率的关系 由光电效应方程可得：Ek＝hν－W. 对于某一金属而言，逸出功W是一定的，光电子 的最大初动能Ek随入射光的频率ν的增大而增 大．最大初动能Ek与入射光频率ν的关系图线如图 15－1－1所示．
图15－1－1
当光照射到金属表面上时，能量为 E 的光子 被电子所吸收，电子把这个能量的一部分用来 克服金属表面对它的吸引，剩余部分就是电子 离开金属表面时的动能． (1)由爱因斯坦的光电效应方程可知，只有当 光 子 的 能 量 hν≥W 时 才 会 有 光 电 效 应 发 生．由 W＝hν 可得极限频率 ν0＝Wh .因不同金 属的逸出功不同，因此不同金属对应的极限频 率也不同．
A．曝光时间不长时，出现不规则的点子，表 现出光的波动性 B．单个光子通过双缝后的落点无法预测 C．干涉条纹中明亮的部分是光子到达机会较 多的地方 D．只有大量光子的行为才能表现出光的粒子 性
【思路点拨】 利用光的波粒二象性和光波是 一种概率波分析解答．
【解析】 A项中表现出光的粒子性；B、C项 中体现了光是一种概率波，单个光子的落点无 法预测；大量光子到达概率大地方，形成亮条 纹，因此大量光子的行为表现出波动性，选项 BC正确． 【答案】 BC
典
知•8、教育者，非为已往，非为现在，而专为将来。2022/1/102022/1/102022/1/102022/1/10
题
识
型
梳
探
理
究
课
知
堂
能
互
优
动
化
讲
演
练
练
山东水浒书业有限公司·
(2)电子吸收光子后能量立即增大hν，不需要能量 的积累过程．因此光电效应的发生几乎是瞬时 的． (3)电子每次只吸收一个光子，从能量守恒可知， 光电子的最大的初动能Ek＝hν－W.且Ek随频率的 增大而增大，与光的强度无关． 2．光电流与光强、电压的关系 (1)光电流与光强的关系 光电流的大小是由单位时间内从金属表面逸出的 光电子数目决定的，而从金属表面逸出的光电子 数目由入射光子的数目决定，而与光子的频率无 关．
(2)光电流与电压的关系 ①给光电管加反向电压时，随电压的增大，光电 流逐渐减小，光电压大于或等于遏止电压时，光 电流为0. ②给光电管加正向电压时，随电压的增大光电流 逐渐增大，当电压增大到某一值时，光电流达到 饱和值，再增大电压，光电流不再增加．
即时应用
1. (2010年高考江苏卷)研究光电效应的电路如 图15－1－2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．下列光电流I与A、K之间的电压 UAK的关系图象15－1－3中，正确的是( )
优化方案系列丛书 第15章 •1、纪律是集体的面貌，集体的声音，集体的动作，集体的表情，集体的信念。 量子论初步 原子核
•2、知之者不如好之者，好之者不如乐之者。
•3、反思自我时展示了勇气，自我反思是一切思想的源泉。
•4、在教师手里操着幼年人的命运，便操着民族和人类的命运。一年之计，莫如树谷；十年之计，莫如树木；终身之计，莫如树人。
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．
即时应用
2.有关光的本性的说法正确的是( ) A．关于光的本性，牛顿提出了“微粒说”，惠更 斯提出了“波动说”，爱因斯坦提出了“光子说”， 它们都圆满地说明了光的本性 B．光具有波粒二象性是指：既可以把光看成微 观概念上的波，也可以看成宏观概念上的粒子
第
一 节
基础知识梳理
光
电
效 应
课堂互动讲练
波
粒
二
经典题型探究
象
性
物 质
知能优化演练
波
基础知识梳理
一、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) 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___．
三、波粒二象性、物质波
1．光的波粒二象性 (1)光电效应说明光具有粒子性，同时光还具有波 动性，即光具有__波__粒__二__象__性_____． (2)大量光子运动的规律表现出光的__波__动___性， 单个光子的运动表现出光的__粒__子____性． (3)光的波长越长，波动性越明显，越容易看到光 的干涉和衍射现象．光波的频率越高，粒子性越 明显，穿透本领越强．
图15－1－
A．0.6 eV B．1.9 eV C．2.6 eV D．4.5 eV 【思路点拨】 甲图是给光电管加反向电压， 遏止电压为0.60 V；乙图是给光电管加正向电压， 由动能定理和光电效应方程求解．
【解析】 光子能量 hν＝2.5 eV 的光照射阴极，电流 表读数不为零，则能发生光电效应，由光电效应方程 hν ＝12mv2m＋W，当电压表读数大于等于 0.6 V 时，电流表 读数为零，则电子不能到达阳极，由动能定理 eU＝12mv2m 知，最大初动能12mv2m＝eU＝0.6 eV，对图乙当电压表 读数为 2 V 时，电子到达阳极的最大动能 Ek＝12mv2m＋ eU′＝0.6 eV＋2 eV＝2.6 eV，故 C 正确．
(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，_光__电__流___的 强度与入射光的强度成正比．
二、光电效应方程
1．基本物理量 (1)光子的能量E＝hν其中h＝6.63×10－34 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 爱因斯坦光电效应方程是根据__能__量__守恒定律推 导出来的．描述的是光电子的最大初动能Ek跟入 射_h_ν_光－__子W__的__能_.量hν和逸出功W之间的关系：Ek＝
C．光的干涉、衍射现象说明光具有波动性， 光电效应说明光具有粒子性 D．在光的双缝干涉实验中，如果光通过双缝 时显出波动性，如果光只通过一个缝时显出 粒子性 答案：C
题型一
经典题型探究
光的波粒二象性
例1 物理学家做了一个有趣的实验：在双缝
干涉实验中，在光屏处放上照相底片，若减弱 光电流的强度，使光子只能一个一个地通过狭 缝，实验结果表明，如果曝光时间不太长，底 片上只出现一些不规则的点子；如果曝光时间 足够长，底片上就会出现规则的干涉条纹，对 这个实验结果认识正确的是( )
图15－1－2
图15－1－3
解析：选C.虽然入射光强度不同，但光的频 率相同，所以截止电压相同；又因当入射光 强时，单位时间逸出的光电子多，饱和光电 流大，所以选C.
二、光的波粒二象性 1．干涉、衍射和偏振以无可辩驳的事实表明光 是一种波；光电效应和康普顿效应又用无可辩驳 的事实表明光是一种粒子，因此现代物理学认为： 光具有波粒二象性． 2．正确理解波粒二象性：波粒二象性中所说的 波是一种概率波，对大量光子才有意义．波粒二 象性中所说的粒子，是指其不连续性，是一份能 量．
【答案】 C
题型二 光电效应方程的应用 例2 如图15－1－4甲，合上开关，用光子能
量为2.5 eV的一束光照射阴极K，发现电流表读 数不为零．调节滑动变阻器，发现当电压表读 数小于0.60 V时，电流表读数仍不为零，当电 压表读数大于或等于0.60 V时，电流表读数为 零．把电路改为图乙，当电压表读数为2 V时， 电子到达阳极时的最大动能为( )
•5、诚实比一切智谋更好，而且它是智谋的基本条件。
基•6、做老师的只要有一次向学生撒谎撒漏了底，就可能使他的全部教育成果从此为之失败。2022年1月2022/1/102022/1/102022/1/101/10/2022 经
础•7、凡为教者必期于达到不须教。对人以诚信，人不欺我;对事以诚信，事无不成。2022/1/102022/1/10January 10, 2022
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，都有一种波与它相对应，其波长λ＝ h
____m__v__，也称为__德__布__罗__意__波____．物质波是一 种概率波．
课堂互动讲练
一、正确理解光电效应规律中的两个关系 1．光电子的最大初动能与入射光频率的关系 由光电效应方程可得：Ek＝hν－W. 对于某一金属而言，逸出功W是一定的，光电子 的最大初动能Ek随入射光的频率ν的增大而增 大．最大初动能Ek与入射光频率ν的关系图线如图 15－1－1所示．
图15－1－1
当光照射到金属表面上时，能量为 E 的光子 被电子所吸收，电子把这个能量的一部分用来 克服金属表面对它的吸引，剩余部分就是电子 离开金属表面时的动能． (1)由爱因斯坦的光电效应方程可知，只有当 光 子 的 能 量 hν≥W 时 才 会 有 光 电 效 应 发 生．由 W＝hν 可得极限频率 ν0＝Wh .因不同金 属的逸出功不同，因此不同金属对应的极限频 率也不同．
A．曝光时间不长时，出现不规则的点子，表 现出光的波动性 B．单个光子通过双缝后的落点无法预测 C．干涉条纹中明亮的部分是光子到达机会较 多的地方 D．只有大量光子的行为才能表现出光的粒子 性
【思路点拨】 利用光的波粒二象性和光波是 一种概率波分析解答．
【解析】 A项中表现出光的粒子性；B、C项 中体现了光是一种概率波，单个光子的落点无 法预测；大量光子到达概率大地方，形成亮条 纹，因此大量光子的行为表现出波动性，选项 BC正确． 【答案】 BC
典
知•8、教育者，非为已往，非为现在，而专为将来。2022/1/102022/1/102022/1/102022/1/10
题
识
型
梳
探
理
究
课
知
堂
能
互
优
动
化
讲
演
练
练
山东水浒书业有限公司·
(2)电子吸收光子后能量立即增大hν，不需要能量 的积累过程．因此光电效应的发生几乎是瞬时 的． (3)电子每次只吸收一个光子，从能量守恒可知， 光电子的最大的初动能Ek＝hν－W.且Ek随频率的 增大而增大，与光的强度无关． 2．光电流与光强、电压的关系 (1)光电流与光强的关系 光电流的大小是由单位时间内从金属表面逸出的 光电子数目决定的，而从金属表面逸出的光电子 数目由入射光子的数目决定，而与光子的频率无 关．
(2)光电流与电压的关系 ①给光电管加反向电压时，随电压的增大，光电 流逐渐减小，光电压大于或等于遏止电压时，光 电流为0. ②给光电管加正向电压时，随电压的增大光电流 逐渐增大，当电压增大到某一值时，光电流达到 饱和值，再增大电压，光电流不再增加．
即时应用
1. (2010年高考江苏卷)研究光电效应的电路如 图15－1－2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．下列光电流I与A、K之间的电压 UAK的关系图象15－1－3中，正确的是( )
优化方案系列丛书 第15章 •1、纪律是集体的面貌，集体的声音，集体的动作，集体的表情，集体的信念。 量子论初步 原子核
•2、知之者不如好之者，好之者不如乐之者。
•3、反思自我时展示了勇气，自我反思是一切思想的源泉。
•4、在教师手里操着幼年人的命运，便操着民族和人类的命运。一年之计，莫如树谷；十年之计，莫如树木；终身之计，莫如树人。
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．
即时应用
2.有关光的本性的说法正确的是( ) A．关于光的本性，牛顿提出了“微粒说”，惠更 斯提出了“波动说”，爱因斯坦提出了“光子说”， 它们都圆满地说明了光的本性 B．光具有波粒二象性是指：既可以把光看成微 观概念上的波，也可以看成宏观概念上的粒子