高中物理 第十七章 波粒二象性章末复习课学案 新人教版选修35
2020年高中物理第17章波粒二象性章末复习方案课件新人教版选修3_5
解析 (1)设在时间Δt内发射出的光子数为n，光子
频率为ν，每个光子的能量ε＝hν，则P＝nΔhtν，
而ν＝cλ，Δt＝1 s，
解得n＝
PΔtλ hc
＝
60×1×663×10－9 6.63×10－34×3×108
个＝2.0×1020
个．
(2)在时间Δt内激光管发射出的光子全部被黑体表面 吸收，光子的末动量变为零，据题中信息可知，n个光
2．光源的功率、光的强度与光子数的相关计算 根据爱因斯坦的光子说，光源的功率和光的强度是 两个不同概念． (1)光源的功率(P)——光源单位时间内辐射光子的总 能量，即P＝Nhν． 式中N表示光源单位时间内辐射的光子数．
(2)光的强度(I)——在单位时间内垂直通过单位面积
的光子的总能量，即I＝N0hν． N0表示单位时间垂直通过单位面积的光子数．
【变式1】 激光器是一个特殊的光源，它发出的 光便是激光，红宝石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.问每个光 脉冲的长度l是多少？其中含有的光子数n是多少？(普朗 克常量h＝6.63×10－34 J·s，光速c＝3×108 m/s)
在入射光的频率不变的情况下，光的强度正比于单 位时间内照射到金属表面上单位面积的光子数．但若换 用不同频率的光照射，若光的强度相同，单位时间内照 射到金属表面单位面积的光子数不同．
【例题1】 光具有波粒二象性，光子的能量ε＝
hν，其中频率ν表示波的特征．在爱因斯坦提出光子说
之后，法国物理学家德布罗意提出了光子动量p与光波
故每个光脉冲含有光子数n＝
高中物理第十七章波粒二象性章末复习总结17新人教版选修3_5
第十七章 波粒二象性1. [2014·江苏高考]已知钙和钾的截止频率分别为7.73×1014 Hz 和5.44×1014 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 ．动量解析：由光电效应方程E km ＝h ν－W ＝h ν－h ν0钙的截止频率大，因此钙中逸出的光电子的最大初动能小，其动量p ＝2mE km ，故动量小，由λ＝h p ，可知波长较大，则频率较小，选项A 正确。
答案：A2．[2014·广东高考]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解析：在发生光电效应的前提下，光电流大小与λ射光的强度成正比，A 对。
能否发生光电效应由λ射光的频率决定，B 错，由E k ＝h ν－W 0可知。
C 错，D 对。
答案：AD3．[2013·上海高考]某半导体激光器发射波长为1.5×10－6 m ，功率为5.0×10－3 W 的连续激光。
已知可见光波长的数量级为10－7 m ，普朗克常量h ＝6.63×10－34 J·s，该激光器发出的( )A ．是紫外线B ．是红外线C ．光子能量约为1.3×10－18 JD ．光子数约为每秒3.8×1016个解析：由于激光波长大于可见光波长，所以该激光器发出的是红外线，选项B 正确，A 错误。
由E ＝hc λ可得光子能量约为E ＝6.63×10－34×3×1081.5×10－6 J ＝1.3×10－19 J ，选项C 错误。
高中物理第十七章波粒二象性3粒子的波动性学案新人教版选修35
3 粒子的波动性一、光的波粒二象性1．光的本性光能够发生干涉、衍射现象，说明光具有波动性；光电效应和康普顿效应表明光具有粒子性．即光具有波粒二象性．2．光子的能量和动量能量表达式：ε＝hν，动量表达式：p＝hλ.3．h的意义能量和动量是描述物质的粒子性的重要物理量，波长和频率是描述物质的波动性的典型物理量，表达式中左边是粒子性、右边是波动性，是h起了重要作用，架起了波动性和粒子性的桥梁．光具有波动性是否说明光就是我们宏观意义上的波？提示：不是．光具有粒子性，也具有波动性，所以我们说光具有波粒二象性，这里的粒子不是我们平时所说的粒子，同样这里的波也不是我们宏观意义上的波．二、粒子的波动性1．物质的分类物理学中把物质分为两类，一类是分子、原子、电子、质子及由这些粒子组成的物质；另一类是场，像电场、磁场、电磁场这种看不见的，不是由实物粒子组成的，而是一种客观存在的特殊物质． 2．德布罗意波任何一种实物粒子都和一个波相对应，这种波被称为德布罗意波，也叫物质波． 3．物质波的波长和频率波长公式：λ＝h p ，频率公式：ν＝εh. 三、物质波的实验验证晶体做了电子束演示实验，得到了明显的衍射图样，从而证实了电子的波动性．德布罗意认为任何运动着的物体均有波动性，可是我们观察运动着的汽车(如图所示)，并未感到它的波动性．你如何理解该问题？请与同学交流自己的看法．提示：一切微观粒子都存在波动性，宏观物体(汽车)也存在波动性，只是因为宏观物体质量大、动量大、波长短，难以观测．考点一 光的波粒二象性1．对光的本性认识的几个阶段 学说 名称 微粒说波动说电磁说光子说 波粒 二象性 代表 人物牛顿 惠更斯 麦克斯韦 爱因 斯坦 公认实验 依据光的直线 传播、光 的反射光的干 涉、衍射能在真空中传 播，是横波，光光电效应、 康普顿 效应光既有波 动现象，又 有粒子特征速等于电磁波速度内容要点光是一群弹性粒子光是一种机械波光是一种电磁波光是由一份一份光子组成的光是具有电磁本性的物质，既有波动性又有粒子性理论领域宏观世界宏观世界微观世界微观世界微观世界光的波动性光的粒子性实验基础干涉、衍射光电效应、康普顿效应含义光的波动性是光子本身的一种属性，它不同于宏观的波，它是一种概率波，即光子在空间各点出现的可能性大小(概率)可用波动规律描述：(1)足够能量的光(大量光子)在传播时，表现出波的性质．(2)频率低，波长长的光，波动性特征显著.粒子的含义是“不连续”“一份一份”的，光的粒子即光子，不同于宏观概念的粒子，但也具有动量和能量．(1)当光同物质发生作用时，表现出粒子的性质．(2)少量或个别光子易显示出光的粒子性．(3)频率高，波长短的光，粒子性特征显著．二象性(1)光子说并没有否定波动性，E＝hν中，ν表示光的频率，表示了波的特征．光既具有波动性，又具有粒子性，波动性和粒子性都是光的本身属性，只是在不同条件下的表现不同．(2)只有用波粒二象性，才能统一说明光的各种行为.【例1】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较明显，有时表现为粒子性较明显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结合波粒二象性的相关理论进行判断即可．【答案】 C【解析】波粒二象性指光有时候表现出的粒子性较明显，有时候表现出的波动性较明显；个别光子易表现出粒子性，大量光子易表现出波动性，A、D说法正确．光的频率越高，能量越高，粒子性相对波动性越明显，B说法正确，C说法错误．总结提能本题主要考查对波粒二象性的相关概念的理解，属于较简单的题目，我们通过对教材的熟悉就可以掌握相关概念．有关光的本性，下列说法正确的是( D )A．光既具有波动性，又具有粒子性，两种性质是不相容的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，又有粒子性，无法只用其中一种去说明光的一切行为，只能认为光具有波粒二象性解析：光既具有波动性，又具有粒子性，但它又不同于宏观观念中的机械波和粒子．波动性和粒子性是光在不同情况下的不同表现，是同一客体的两个不同侧面、不同属性，我们无法用其中的一种去说明光的一切行为，只能认为光具有波粒二象性．考点二物质波的理解和有关计算1．物质的分类：物理学中把物质分为两类，一类是分子、原子、电子、质子及由这些粒子组成的物质；另一类是场，像电场、磁场、电磁场这种看不见的，不是由实物粒子组成的，而是一种客观存在的特殊物质．2．任何物体，小到电子、质子，大到行星、太阳都存在波动性，我们之所以观察不到宏观物体的波动性，是因为宏观物体对应的波长太小的缘故．3．德布罗意波是一种概率波，粒子在空间各处出现的概率受波动规律支配，不要以宏观观点中的波来理解德布罗意波．4．德布罗意假说是光子的波粒二象性的一种推广，使之包括了所有的物质粒子，即光子与实物粒子都具有粒子性，又都具有波动性，与光子对应的波是电磁波，与实物粒子对应的波是物质波．5．对于光，先有波动性(即ν和λ)，再在量子理论中引入光子的能量ε和动量p 来补充它的粒子性．反之，对于实物粒子，则先有粒子概念(即ε和p )，再引入德布罗意波(即ν和λ)的概念来补充它的波动性．不过要注意这里所谓波动性和粒子性，仍然都是经典物理学的概念，所谓补充仅是形式上的．综上所述，德布罗意的推想基本上是爱因斯坦1905年关于光子的波粒二象性理论(光粒子由波伴随着)的一种推广，使之包括了所有的物质微观粒子．【例2】 武汉综合新闻网2010年8月21日报道：近日，一种发源于南亚没有抗生素可以抵御的“超级细菌”成为社会关注的热点．假若一个细菌在培养器皿中的移动速度为 3.5 μm/s，其德布罗意波长为1.9×10－19m ，试求该细菌的质量．【答案】 1.0×10－9kg【解析】 由公式λ＝h p得该细菌的质量为m ＝p v ＝h vλ＝ 6.626×10－343.5×10－6×1.9×10－19kg ＝1.0×10－9kg.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种紫光波长的1104.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 ＝9.1×10－31kg ，电子电荷量e ＝1.6×10－19C ，普朗克常量h ＝6.6×10－34J·s，加速电压的计算结果取1位有效数字)．答案：(1)1.5×10－23kg·m/s(2)U ＝h 22emλ2 8×102V解析：(1)由λ＝h p得电子的动量大小p ＝h λ＝ 6.6×10－34440×10－9×10－4kg·m/s ＝1.5×10－23kg·m/s(2)设加速电压为U ，由动能定理得eU ＝12mv 2而12mv 2＝p 22m ，所以U ＝p 22em ＝h 22emλ2 代入数据得加速电压的大小U ＝8×102V重难疑点辨析对牛顿“微粒说”与爱因斯坦“光子说”的区分光的本性的探究过程是人类对物理现象及物理规律不断认识、提高、再认识、再提高的反复过程，经历了肯定、否定、否定之否定的循环，科学家们利用他们的聪明智慧和不断探究，经历了激烈的大论战，历时数千年，终于形成今天对光的比较深刻的认识．我们在学习过程中既要熟记重要的物理学史，又要学习科学家们勇于探索、追求真理的精神．【典例】 (多选)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符合科学规律或历史事实的是( )A ．牛顿的“微粒说”与爱因斯坦的“光子说”本质上是一样的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D ．光具有波粒二象性【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近似相等认为光是一种电磁波，后来赫兹用实验证实了光的电磁说，C正确．光具有波动性与粒子性，称为光的波粒二象性，D正确．【答案】BCD惠更斯的波动说与牛顿的微粒说由于受传统宏观观念的影响，都试图用一种观点去说明光的本性，因而它们是相互排斥、对立的两种不同的学说．麦克斯韦的光的电磁说与爱因斯坦的光子说是对立的统一体，揭示了光的行为的二重性：既具有波动性，又具有粒子性，即光具有波粒二象性．1．下列说法中正确的是( C )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解析：任何一个运动的物体都具有波动性，但因为宏观物体的德布罗意波波长很短，所以很难看到它的衍射和干涉现象，所以C项对，B、D项错．物质波不同于宏观意义上的波，故A项错．2．(多选)表中列出了几种不同物体在某种速度下的德布罗意波长和频率为1 MHz的无线电波的波长，根据表中数据可知( ABC )质量/kg 速度/m·s－1波长/m 弹子球 2.0×10－2 1.0×10－2 3.3×10－30电子(100 eV)9.1×10－31 5.0×106 1.2×10－10无线电波(1 MHz)— 3.0×108 3.0×102B．无线电波通常只能表现出波动性C．电子照射到金属晶体上能观察到它的波动性D．只有可见光才有波粒二象性解析：弹子球的波长太小，所以检测其波动性几乎不可能，A正确；无线电波波长较长，所以通常表现为波动性，B正确；电子波长与金属晶体尺度相近，所以能利用金属晶体观察电子的波动性，C正确；由物质波理论知，D错误．3．2002年诺贝尔物理学奖中的一项是奖励美国科学家贾科尼和日本科学家小柴昌俊发现了宇宙X 射线源．X 射线是一种高频电磁波，若X 射线在真空中的波长为λ，h 表示普朗克常量，c 表示真空中的光速，以E 和p 分别表示X 射线每个光子的能量和动量，则( D )A ．E ＝hλc，p ＝0 B ．E ＝hλc ，p ＝hλc 2 C ．E ＝hc λ，p ＝0D ．E ＝hc λ，p ＝h λ解析：根据E ＝hν，且λ＝h p ，c ＝λν可得X 射线每个光子的能量为E ＝hc λ，每个光子的动量为p ＝h λ.4．紫外线光子的动量为hνc.一个静止的O 3吸收了一个紫外线光子后( B ) A ．仍然静止B ．沿着光子原来运动的方向运动C ．沿与光子运动方向相反的方向运动D ．可能向任何方向运动解析：由动量守恒定律知，吸收了紫外线光子的O 3分子与光子原来运动方向相同．故正确选项为B.5．(多选)利用金属晶格(大小约10－10m)作为障碍物观察电子的衍射图样，方法是让电子通过电场加速后，让电子束照射到金属晶格上，从而得到电子的衍射图样，如图所示．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( AB )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λ＝h2meUC ．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解析：得到电子的衍射图样，说明电子具有波动性，故A 项正确；由德布罗意波波长公式λ＝h p，而动量p ＝2mE k ＝2meU ，所以λ＝h 2meU ，B 项正确；从公式λ＝h2meU可知，加速电压越大，电子波长越小，衍射现象就越不明显；用相同动能的质子替代电子，质子的波长变小，衍射现象相比电子不明显，故C 、D 项错误．。
高中物理第十七章波粒二象性3粒子的波动性学案新人教版选修3-5(new)
3 粒子的波动性1．光的波粒二象性(1）光子既有能量ε＝hν，也有动量p ＝h /λ，物理量ε、p 描述光的粒子性；物理量ν、λ描述光的波动性。
普朗克常量h 架起了粒子性和波动性之间的桥梁.（2)光电效应和康普顿效应表明光具有粒子性，光的干涉、衍射、偏振现象表明光具有波动性。
光既有波动性又有粒子性，单独使用任何一种都无法完整地描述光的所有性质，把这种性质叫做光的波粒二象性。
（3）光的波粒二象性:光既具有波动性，又具有粒子性。
(4)【例1A ．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2．粒子的波动性（1)德布罗意假设：实物粒子也具有波动性。
（2)粒子的频率和波长ν＝ε/h ，λ＝h /p 。
（3)德布罗意波:每一个运动的粒子都与一个对应的波相联系，这种与实物粒子相联系的波称为德布罗意波，也叫物质波。
【例2】关于德布罗意波,下列说法正确的是( )A．所有物体不论其是否运动，都有对应的德布罗意波B．任何一个运动着的物体都有一种波和它对应,这就是德布罗意波C．运动着的电场、磁场没有相对应的德布罗意波D．只有运动着的微观粒子才有德布罗意波，对于宏观物体,不论其是否运动，都没有相对应的德布罗意波解析：任何一个运动着的物体，都有一种波与它对应，即物质波，物质有两类：实物和场，所以B正确。
答案：B3．物质波的实验验证(1）验证方法：实物粒子(如电子、质子等)能发生干涉和衍射。
(2)电子束衍射实验成功。
电子束衍射图样，如图所示。
【例3】在中子衍射技术中，常利用热中子研究晶体的结构，因为热中子的德布罗意波长与晶体中原子间距相近。
已知中子质量m＝1.67×10－27kg，普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s，可以估算德布罗意波长λ＝1。
82×10－10 m的热中子动能的数量级为( ）A．10－17 J B．10－19 JC．10－21 J D．10－24 J解析：根据德布罗意波长公式λ＝h/p可算出中子动量大小,再由p2＝2mE k即可算出热中子的动能.由λ＝h/p,p2＝2mE k，得E k＝错误!，代入数据，有E k＝3。
高中物理 第17章 波粒二象性 1 能量量子化学案 新人教版选修35
1 能量量子化[学习目标] 1.了解热辐射和黑体辐射的概念，了解黑体辐射的实验规律.2.了解能量子的概念及其提出的科学过程.3.了解宏观物体和微观粒子的能量变化特点．一、黑体与黑体辐射[导学探究] 1.什么是热辐射？这种辐射与物体的温度有何关系？与材料种类及表面状况有关吗？答案(1)一切物体都在辐射电磁波，这种辐射与物体的温度有关，所以叫热辐射．(2)辐射强度按波长的分布情况是：随物体的温度的升高，热辐射中波长较短的电磁波成分越来越强．(3)有关．2．什么是黑体辐射？它与热辐射有什么不同？答案(1)能够完全吸收各种波长的电磁波的物体，叫做黑体．(2)黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与温度有关．而热辐射还与其他因素有关(材料的种类和表面状况)．[知识梳理]1．热辐射(1)定义：我们周围的一切物体都在辐射电磁波，这种辐射与物体的温度有关，所以叫热辐射．(2)特点：热辐射强度按波长的分布情况随物体的温度而有所不同．2．黑体(1)定义：某种物体能够完全吸收入射的各种波长的电磁波而不发生反射，这种物体就是绝对黑体，简称黑体．(2)黑体辐射特点：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．[即学即用] 判断下列说法的正误．(1)黑体一定是黑色的物体．( ×)(2)能吸收各种电磁波而不反射电磁波的物体叫黑体．( √)(3)只有高温物体才能辐射电磁波．( ×)(4)温度越高，黑体辐射电磁波的强度越大．( √)二、黑体辐射的实验规律[导学探究] 1.黑体辐射电磁波的强度按波长分布如图1所示，当温度从1300 K升高到1700K时，各种波长的电磁波的辐射强度怎么变？辐射强度极大值对应的波长如何变化？图1答案变强．辐射强度极大值向波长较短的方向移动，即变短．2．你认为现实生活中存在理想的黑体吗？答案现实生活中不存在理想的黑体，实际的物体都能辐射红外线(电磁波)，也都能吸收和反射红外线(电磁波)，绝对黑体不存在，是理想化的模型．[知识梳理] 黑体辐射的实验规律1．随着温度的升高，各种波长的辐射强度都增加．2．随着温度的升高，辐射强度的极大值向着波长较短的方向移动．[即学即用] 判断下列说法的正误．(1)黑体是一种客观存在的物质．( ×)(2)黑体辐射随温度升高强度变强．( √)三、能量子[导学探究] 某激光器能发射波长为λ的激光，那么激光光量子的能量可以取任意值吗？是连续的还是一份一份的？设普朗克常量为h，那么每个激光光量子的能量是多少？如激光发射功率为P，那么每秒钟发射多少个光量子？答案光量子的能量不是连续的，而是一份一份的，E＝h cλ.个数n＝PE＝Pλhc.[知识梳理] 能量子1．定义：普朗克认为，振动着的带电微粒的能量只能是某一最小能量值ε的整数倍，当带电微粒辐射或吸收能量时，也是以这个最小能量值为单位一份一份地辐射或吸收的，这个不可再分的最小能量值ε叫做能量子．2．能量子大小：ε＝hν，其中ν是电磁波的频率，h称为普朗克常量．h＝6.626×10－34J·s(一般取h＝6.63×10－34J·s)．3．能量的量子化：在微观世界中能量是量子化的，或者说微观粒子的能量是分立的．[即学即用] 判断下列说法的正误．(1)微观粒子的能量只能是能量子的整数倍．( √)(2)能量子的能量不是任意的，其大小与电磁波的频率成正比．( √)一、黑体辐射的规律1．一般物体与黑体的比较2.随着温度的升高，黑体辐射的各种波长的辐射强度都有增加，且辐射强度的极大值向波长较短的方向移动．例1(多选)黑体辐射的实验规律如图2所示，由图可知( )图2A．随温度升高，各种波长的辐射强度都增加B．随温度降低，各种波长的辐射强度都增加C．随温度升高，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动D．随温度降低，辐射强度的极大值向波长较长的方向移动答案ACD解析由题图可知，随温度升高，各种波长的辐射强度都增加，且辐射强度的极大值向波长较短的方向移动，当温度降低时，上述变化都将反过来．针对训练关于对黑体的认识，下列说法正确的是( )A．黑体只吸收电磁波，不反射电磁波，看上去是黑的B．黑体辐射电磁波的强度按波长的分布除与温度有关外，还与材料的种类及表面状况有关C．黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与温度有关，与材料的种类及表面状况无关D．如果在一个空腔壁上开一个很小的孔，射入小孔的电磁波在空腔内表面经多次反射和吸收，最终不能从小孔射出，这个空腔就成了一个黑体答案 C二、能量子的理解和计算1．物体在发射或接收能量的时候，只能从某一状态“飞跃”地过渡到另一状态，而不可能停留在不符合这些能量的任何一个中间状态．2．在宏观尺度内研究物体的运动时我们可以认为：物体的运动是连续的，能量变化是连续的，不必考虑量子化；在研究微观粒子时必须考虑能量量子化．3．能量子的能量ε＝h ν，其中h 是普朗克常量，ν是电磁波的频率．例2 人眼对绿光较为敏感，正常人的眼睛接收到波长为530 nm 的绿光时，只要每秒钟有6个绿光的光子射入瞳孔，眼睛就能察觉．普朗克常量为6.63×10－34J·s，光速为3.0×108m/s ，则人眼能察觉到绿光时所接收到的最小功率是( ) A ．2.3×10－18W B ．3.8×10－19W C ．7.0×10－10 WD ．1.2×10－18W答案 A解析 因只要每秒有6个绿光的光子射入瞳孔，眼睛就能察觉．所以察觉到绿光所接收的最小功率P ＝E t ，式中E ＝6ε，又ε＝h ν＝h c λ，可解得P ＝6×6.63×10－34×3×108530×10－9W≈2.3×10－18W.例3 (多选)对于带电微粒的辐射和吸收能量时的特点，以下说法正确的是( ) A ．以某一个最小能量值一份一份地辐射或吸收 B ．辐射和吸收的能量是某一最小值的整数倍 C ．吸收的能量可以是连续的 D ．辐射和吸收的能量是量子化的 答案 ABD解析 带电微粒辐射或吸收能量时是以最小能量值——能量子ε的整数倍或一份一份地辐射或吸收的，是不连续的，故选项A 、B 、D 正确，C 错误．1．在实验室或工厂的高温炉子上开一小孔，小孔可看做黑体，由小孔的热辐射特性，就可以确定炉内的温度．如图3所示是黑体的辐射强度与其辐射光波长的关系图象，则下列说法正确的是( )图3A ．T 1>T 2B ．T 1<T 2C ．随着温度的升高，黑体的辐射强度都有所降低D ．随着温度的升高，辐射强度的极大值向波长较长方向移动 答案 A2．(多选)关于对普朗克能量子假说的认识，下列说法正确的是( ) A ．振动着的带电微粒的能量只能是某一能量值εB ．带电微粒辐射或吸收的能量只能是某一最小能量值的整数倍C ．能量子与电磁波的频率成正比D ．这一假说与现实世界相矛盾，因而是错误的 答案 BC解析 由普朗克能量子假说可知带电微粒辐射或吸收的能量只能是某一最小能量值的整数倍，A 错误，B 正确；最小能量值ε＝h ν，C 正确．3．小灯泡的功率P ＝1 W ，设其发出的光向四周均匀辐射，平均波长λ＝10－6m ，求小灯泡每秒钟辐射的光子数是多少？(h ＝6.63×10－34J·s)答案 5×1018(个)解析 每秒钟小灯泡发出的能量为E ＝Pt ＝1 J 1个光子的能量： ε＝h ν＝hc λ＝6.63×10－34×3×10810－6J＝1.989×10－19J小灯泡每秒钟辐射的光子数：n ＝E ε＝11.989×10－19≈5×1018(个)一、选择题(1～6题为单选题，7～8题为多选题) 1．对黑体辐射电磁波的波长分布有影响的因素是( ) A ．温度 B ．材料 C ．表面状况 D ．以上都正确答案 A解析 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．故A 正确． 2．能正确解释黑体辐射实验规律的是( )A ．能量的连续经典理论B ．普朗克提出的能量量子化理论C ．以上两种理论体系任何一种都能解释D ．牛顿提出的微粒说 答案 B解析 根据黑体辐射的实验规律，随着温度的升高，一方面各种波长的辐射强度都有增加；另一方面，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动，只能用普朗克提出的能量量子化理论才能正确解释黑体辐射实验规律，B 对．3．已知某种单色光的波长为λ，在真空中光速为c ，普朗克常量为h ，则电磁波辐射的能量子ε的值为( ) A ．h cλB.hλC.c h λD ．以上均不正确答案 A解析 由波速公式c ＝λν可得：ν＝c λ，由光的能量子公式得ε＝h ν＝h cλ，故选项A 正确．4．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，黑体辐射的强度与波长的关系：一方面，各种波长的辐射强度都有增加，另一方面，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动．由此规律可知应选A. 5．硅光电池是利用光电效应将光辐射的能量转化为电能．若有N 个波长为λ0的光子打在硅光电池极板上，这些光子的总能量为(h 为普朗克常量)( ) A ．h c λ0 B ．Nh cλ0C ．Nh λ0D ．2Nh λ0答案 B解析 一个光子的能量ε＝h ν＝h c λ0，则N 个光子的总能量E ＝Nh cλ0，选项B 正确．6．在自然界生态系统中，蛇与老鼠和其他生物通过营养关系构成食物链，在维持生态平衡方面发挥着重要作用．蛇是老鼠的天敌，它是通过接收热辐射来发现老鼠的．假设老鼠的体温约37 ℃，它发出的最强的热辐射的波长为λmin.根据热辐射理论，λmin与辐射源的绝对温度T 的关系近似为T λmin＝2.90×10－3m·K，则老鼠发出的最强的热辐射的波长为( )A ．7.8×10－5mB ．9.4×10－6m C ．1.16×10－4m D ．9.7×10－8 m答案 B 解析 由T λmin＝2.90×10－3m·K 可得，老鼠发出最强的热辐射的波长为λmin＝2.90×10－3Tm＝2.90×10－3273＋37m≈9.4×10－6m ，B 正确．7．2006年度诺贝尔物理学奖授予了两名美国科学家，以表彰他们发现了宇宙微波背景辐射的黑体谱形状及其温度在不同方向上的微小变化．他们的出色工作被誉为是宇宙学研究进入精密科学时代的起点．下列与宇宙微波背景辐射黑体谱相关的说法中正确的是( ) A ．一切物体都在辐射电磁波B ．一般物体辐射电磁波的情况只与温度有关C ．黑体的热辐射实质上是电磁辐射D ．普朗克在研究黑体的热辐射问题中提出了能量子假说 答案 ACD解析 根据热辐射的定义知，A 正确；根据热辐射和黑体辐射的特点知一般物体辐射电磁波的情况除与温度有关外，还与材料种类和表面状况有关，而黑体辐射只与黑体的温度有关，B 错误；普朗克在研究黑体辐射时最早提出了能量子假说，他认为能量是一份一份的，每一份是一个能量子，黑体辐射本质上是电磁辐射，故C 、D 正确． 8．以下关于辐射强度与波长的关系的说法中正确的是( ) A ．物体在某一温度下只能辐射某一固定波长的电磁波 B ．当铁块呈现黑色时，说明它的温度不太高C ．当铁块的温度较高时会呈现赤红色，说明此时辐射的电磁波中该颜色的光强度最强D ．早、晚时分太阳呈现红色，而中午时分呈现白色，说明中午时分太阳温度最高 答案 BC解析 由辐射强度随波长变化关系知：随着温度的升高各种波长的波的辐射强度都增加，而热辐射不是仅辐射一种波长的电磁波，故正确答案为B 、C. 二、非选择题9．二氧化碳能强烈吸收红外长波辐射，这种长波辐射的波长范围约是1.4×10－3～1.6×10－3m ，求：(已知普朗克常量h ＝6.63×10－34J·s，真空中的光速c ＝3.0×108m/s.结果取两位有效数字) (1)相应的频率范围； (2)相应的光子能量的范围．答案 (1)1.9×1011～2.1×1011Hz (2)1.2×10－22～1.4×10－22J解析 (1)由c ＝λν得ν＝cλ.则求得频率范围为1.9×1011～2.1×1011Hz. (2)由ε＝h ν得能量范围为1.2×10－22～1.4×10－22J.10．神光“Ⅱ”装置是我国规模最大的高功率固体激光系统，利用它可获得能量为2 400 J 、波长λ＝0.35 μm 的紫外激光．已知普朗克常量h ＝6.63×10－34J·s，则该紫外激光所含光子数为多少？(计算结果保留三位有效数字) 答案 4.23×1021(个) 解析 紫外激光能量子的值为 ε＝hc λ＝6.63×10－34×3×1080.35×10－6J≈5.68×10－19J.则该紫外激光所含光子数n ＝E ε＝2 4005.68×10－19个≈4.23×1021个．。
物理选修3-5人教版第十七章波粒二象性章末复习PPT〔完美版〕
16
例、某金属用频率为v2 的光照射时产生的光电子 的最大初动能是用频率为v1的光照射产生的光电 子的最大初动能的2倍，则这种金属的逸出功W
＝ h2(γ1γ2)．
解： EK1hγ1W
EK2hγ2W
Ek
0
αν
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关于光电效应，下列几种叙述正确的是( ) A．金属电子的逸出功与入射光的频率成正比 B．光电流的强度与入射光的强度无关 C．用不可见光照射金属一定比用可见光照射同 种金属产生的光电子的初动能要大 D．对于任何一种金属都存在一个“最大波长”， 入射光的波长必须小于这个波长，才能产生光电 效应
3
③能量子的能量ε＝___h_ν_. 即能量子的能量在数值上等于辐射的频率ν和一个常 数h的乘积． h是普朗克常量，h＝6.63×10－34 J·s. (2)能量的量子化是指在微观领域中能量的不连续变 化，即只能取__分__立__值__的现象．
4
二、光子说：对光电效应的解释 1．光子说 概述：爱因斯坦于__1__9_0_5年提出光子说．光在传播 过程中，也是不连续的．它由数值分立的能量子组 成．爱因斯坦称这些能量子为光量子，也称为“光 子”．一个光子的能量为E＝hν，ν为光的频率，h 为普朗克常量．
h γ2W 2γ (1h W)
W h2(γ1γ2)
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每个人的心灵深处都有着只有他自己 理解的 东西。 对具有高度自觉与深邃透彻的心灵的 人来说 ，痛苦 与烦恼 是他必 备的气 质。 在一切创造物中间没有比人的心灵更 美、更 好的东 西了。 唯有心灵能使人高贵。所有那些自命 高贵而 没有高 贵的心 灵的人 ，都像 块污泥 。 一个人只要他有纯洁的心灵，无愁无 恨，他 的青春 时期， 定可因 此而延 长。 能充实心灵的东西，乃是闪烁着星星 的苍穹 ，以及 我内心 的道德 律。 你的心灵常常是战场。在这个战场上 ，你的 理性与 判断和 你的热 情与嗜 欲开战 。 无所事事并非宁静，心灵的空洞就是 心灵的 痛苦。
精品高中物理第十七章波粒二象性章末小结学案新人教版选修3
第十七章 波粒二象性章 末 小 结波粒二象性⎩⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎨⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎧能量量子化⎩⎪⎨⎪⎧黑体辐射的实验规律：随着温度的升高，各种波长的 辐射强度都增加；辐射强度的极大值向波长较短的方向移动能量子：微观粒子的能量是量子化的；ε＝h ν光电效应⎩⎪⎪⎨⎪⎪⎧现象：光现象转化电现象本质：电子吸收光子光电子结论：①光具有粒子性—— 光子 ②光具有波粒二象性光子说：光子能量ε＝h ν光电效应方程：12mv 2＝h ν－W 0康普顿效应：光子不仅具有能量，也具有动量，p ＝h λ光的波粒二象性⎩⎪⎨⎪⎧①光既具有波动性，又具有粒子性②大量的光子产生的效果显示波动性；个别光子产生的 效果显示粒子性③波长短的电磁波粒子性显著，波长长的电磁波波动性显著粒子波动性⎩⎪⎨⎪⎧德布罗意波(物质波)⎩⎪⎨⎪⎧ 波长：λ＝hp频率：ν＝εh 电子衍射对粒子的波动性的验证。
概率波不确定关系：Δx Δp ≥h 4π，Δx 表示粒子位置不确定量，Δp 表示粒子在x 方向上的动量的不确定量。
一、应用光电效应方程解题的方法 光电效应方程表达式为E k ＝h ν－W 0。
其中，E k ＝12m e v 2为光电子的最大初动能，W 0为逸出功。
光电效应方程表明，光电子最大初动能与入射光的频率ν呈线性关系，与光强无关。
只有当h ν>W 0时，才有光电子逸出，νc ＝W 0h就是光电效应的截止频率。
(1)常见物理量的求解(2)应用光电效应规律解题应当明确①光电效应规律中“光电流的强度”指的是光电流的饱和值(对应从阴极发射出的电子全部被拉向阳极的状态)。
因为光电流未达到饱和值之前，其大小不仅与入射光的强度有关，还与光电管两极间的电压有关，只有在光电流达到饱和值以后才和入射光的强度成正比。
②明确两个决定关系a ．逸出功W 0一定时，入射光的频率决定着能否产生光电效应以及光电子的最大初动能。
b ．入射光的频率一定时，入射光的强度决定着单位时间内发射出来的光电子数。
高中物理 第17章 波粒二象性章末小结课件 新人教版选修3-5
选项 A 正确。
2．(2014·广东理综，18)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 答案：AD
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解析：该题主要考查光电效应方程，解题关键是要明确最 大初动能与频率有关。
光电流与光的强度有关，增大入射光的强度，单位时间内 逸出的光电子数增多，光电流增大，A 对。由21mv2m＝hν－W0 可知 B 错，D 对。发生了光电效应，说明频率 ν 大于或等于极 限频率，因此频率减小时，若还大于极限频率，仍能发生光电 效应，C 错。
(1)图甲中电极A为光电管的________(填“阴极”或“阳 极”)；
高中物理第十七章波粒二象性章末学案新人教版选修3-5
第十七章 波粒二象性章末复习【知识网络梳理】 【知识要点与方法指导】 一、重点、难点、方法要澄清一些容易混淆的概念，如“光子”、“光电子”、“光子的能量”与“光电子的最大初动能”等，这对理解光电效应的规律具有重要意义。
1．“光子”与“光电子”光子是指光在空间传播时的每一份能量（即能量是不连续的），光子不带电，是微观领域中的一种粒子，而光电子是金属表面受光照射时发射出来的电子，因而其本质就是电子。
2．“光子的能量”与“入射光的强度”光子的能量是一份一份的，每一份能量为E hv =，其大小由光的频率决定，而入射光的强度是指单位时间内入射光中包含光子数的多少，入射光的强度可表示为p nhv =，其中n 为单位时间的光子数。
3．“光电子的最大初动能”与“光电子的动能”光照射到金属表面时，电子吸收光子的能量，只需克服原子核的引力做功就能从金属表面逸出，那么这些光电子具有最大初动能，其值为km E hv W =-（式中W 为金属的逸出功），而不从金属表面发射的光电子，在逸出的过程中损失的能量会更多，所以此时光电子的动能k km E E <。
二、要点深化在光电效应现象中，入射光的频率、强度对光电效应规律有什么影响，概括如下： 1．入射光的频率−−→决定光子的能量−−→决定光电子的最大初动能。
2．入射光的强度−−→决定单位时间内接收的光子数−−→决定单位时间内发射的光电子数。
3．光电效应的实质是：光现象−−→引起电现象。
4．关于km E v ——图线如图所示，由图线可以得到的物理量： ①极限频率：图线与横轴交点的横坐标值0v ； ②逸出功：图线与纵轴交点的纵坐标值0W E =；③普朗克常量：图线的斜率k h =。
5．正确理解波粒二象性：波粒二象性中的波是一种概率波，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。
大量光子的作用效果往往表现为波动性，个别光子的作用效果往往表现为粒子性。
物理选修3-5人教版第十七章波粒二象性章末复习
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例1
光电效应的规律是：
(1) 任何一种金属都有一__极__限____频率, 入射光的 频率必须_大__于_____这个频率, 才能产生光电效应;
一、黑体辐射：能量子假说的提出 1．黑体辐射 (1)黑体：如果一个物体能够吸收照射到它上面的 _全__部__辐__射___而无反射，这种物体就是黑体． (2)黑体辐射：黑体发出的电磁辐射．
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2．能量子假说 (1)能量子 ①提出的目的：普朗克为了克服经典物理学对黑体 辐射现象解释的困难而提出的． ②含义：物质发射(或吸收)能量时，能量不是 __连__续__的__，而是__一__份__一__份__地进行的，每一份就是一 个最小的能量单位．这个不可再分的最小的能量单 位称为“能量子”．
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三、光的波粒二象性：光的本性揭示 1．爱因斯坦的光子说成功地解释了光电效应，说明 光具有____粒__子__性，而在此之前，人们所观察到光的干 涉、衍射、偏振等实验事实，清楚地显示光具有 ___波___动__性，光既具有波动性又具有粒子性，也就是光 具有______波__粒__二__象．性 2．在宏观上大量光子表现为波动性，在微观上少数 光子与其他物质产生作用时往往表现为粒子性,即光 具有波粒二象性.波粒二象性揭示了光的本性．
2019-2020学年高中物理 第17章 波粒二象性学案新人教版选修3-5【共4套31页】
本套资源目录2019_2020学年高中物理第17章1能量量子化2光的粒子性学案新人教版选修3_52019_2020学年高中物理第17章3粒子的波动性学案新人教版选修3_52019_2020学年高中物理第17章4概率波5不确定性关系学案新人教版选修3_52019_2020学年高中物理第17章章末复习课学案新人教版选修3_51能量量子化2光的粒子性[学习目标] 1.了解什么是热辐射及热辐射的特性，了解黑体与黑体辐射．(重点)2.了解黑体辐射的实验规律，了解黑体辐射的强度与波长的关系．(重点)3.知道光电效应中极限频率的概念及其与光的电磁理论的矛盾.4.知道光子说及其对光电效应的解释．(重点)5.掌握爱因斯坦光电效应方程并会用它来解决简单问题．(难点)一、能量量子化1．黑体与黑体辐射(1)热辐射我们周围的一切物体都在辐射电磁波．这种辐射与物体的温度有关，所以叫做热辐射．物体热辐射中随温度的升高，辐射的较短波长的电磁波的成分越来越强．(2)黑体某种物体能够完全吸收入射的各种波长的电磁波而不发生反射，这种物体就是绝对黑体，简称黑体．(3)黑体辐射的实验规律①一般材料的物体，辐射电磁波的情况，除与温度有关外，还与材料的种类及表面状况有关．②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．随着温度的升高，一方面，各种波长的辐射强度都有增加；另一方面，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动．(4)维恩和瑞利的理论解释①建立理论的基础：依据热学和电磁学的知识寻求黑体辐射的理论解释．②维恩公式：在短波区与实验非常接近，在长波区则与实验偏离很大．③瑞利公式：在长波区与实验基本一致，但在短波区与实验严重不符，由理论得出的荒谬结果被称为“紫外灾难”．2．能量子(1)普朗克的假设振动着的带电微粒能量只能是某一最小能量值ε的整数倍.即能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ε叫做能量子．(2)能量子公式ε＝hν，其中ν是电磁波的频率，h称为普朗克常量．h＝6.626×10－34J·s.(一般取h＝6.63×10－34J·s)(3)能量的量子化在微观世界中能量是量子化的，或者说微观粒子的能量是分立的．这种现象叫能量的量子化．(4)普朗克理论①借助于能量子的假说，普朗克得出了黑体辐射的强度按波长分布的公式，与实验符合之好令人击掌叫绝．②普朗克在1900年把能量子列入物理学，正确地破除了“能量连续变化”的传统观念，成为新物理学思想的基石之一．二、光电效应现象和规律1．光电效应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．光电效应的实验规律(1)存在着饱和电流．入射光强度一定，单位时间内阴极K发射的光电子数一定．入射光越强，饱和电流越大．表明入射光越强，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．遏止电压的存在意味着光电子具有一定的初速度．对于一定颜色(频率)的光，无论光的强弱如何，遏止电压都是一样的，即光电子的能量只与入射光的频率有关．当入射光的频率低于截止频率时，不论光多么强，光电效应都不会发生．(3)光电效应具有瞬时性．光电效应几乎是瞬时的，无论入射光怎么微弱，时间都不超过10－9 s.4．逸出功使电子脱离某种金属所做功的最小值，叫做这种金属的逸出功，用W0表示，不同金属的逸出功不同．三、爱因斯坦的光子说及光电效应方程1．光子说(1)内容光不仅在发射和吸收时能量是一份一份的，而且光本身就是由一个个不可分割的能量子组成的，频率为ν的光的能量子为hν，这些能量子称为光子．(2)光子能量公式为ε＝hν，其中ν指光的频率．2．光电效应方程(1)对光电效应的说明在光电效应中，金属中的电子吸收一个光子获得的能量是hν，其中一部分用来克服金属的逸出功W0，另一部分为光电子的初动能E k.(2)光电效应方程E k＝hν－W0.3．对光电效应规律的解释(1)光电子的最大初动能与入射光频率有关，与光的强弱无关．只有当hν>W0时，才有光电子逸出．(2)电子一次性吸收光子的全部能量，不需要积累能量的时间．(3)对于同种颜色的光，光较强时，包含的光子数较多，照射金属时产生的光电子较多，因而饱和电流较大．1．思考判断(正确的打“√”，错误的打“×”)(1)温度越高，黑体辐射电磁波的强度越大．(√)(2)能量子的能量不是任意的，其大小与电磁波的频率成正比．(√)(3)金属表面是否发生光电效应与入射光的强弱有关．(×)(4)在发生光电效应的条件下，入射光强度越大，饱和光电流越大．(√)(5)不同的金属逸出功不同，因此金属对应的截止频率也不同．(√)(6)入射光若能使某金属发生光电效应，则入射光的强度越大，照射出的光电子越多．(√)2.(多选)下列叙述正确的是( )A．一切物体都在辐射电磁波B．一般物体辐射电磁波的情况只与温度有关C．一般物体辐射电磁波的情况只与材料有关D．黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体温度有关[解析]根据热辐射定义知A对；根据热辐射和黑体辐射的特点知一般物体辐射电磁波的情况除与温度有关外，还与材料种类和表面状况有关，而黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体温度有关，B、C错、D对．[答案]AD3．(多选)对光电效应的解释正确的是( )A．金属内的每个电子可以吸收一个或一个以上的光子，它积累的动能足够大时，就能逸出金属B．如果入射光子的能量小于金属表面的电子克服引力要做的最小功，光电子便不能逸出来，即光电效应便不能发生了C．发生光电效应时，入射光越强，光子的能量就越大，发射的光电子的最大初动能就越大D ．由于不同的金属逸出功是不相同的，因此使不同金属产生光电效应的入射光的最低频率也不相同[解析] 实验证明，不论入射光的强度多大，只要入射光的频率小于金属的极限频率，就不会发生光电效应，而光电子的最大初动能与入射光频率和金属材料有关，材料不同，逸出功不同，由爱因斯坦光电效应方程hν＝W ＋12mv 2m 可知，光电子的最大初动能也就不同．当v m ＝0时，ν0＝W h，W 不同则ν0不同．最大初动能与光强无关． [答案] BD1(1)温度一定时，黑体辐射强度随波长的分布有一个极大值．(2)随着温度的升高①各种波长的辐射强度都有增加；②辐射强度的极大值向波长较短的方向移动．[特别提醒]①热辐射不一定要高温，任何温度的物体都发出一定的热辐射，只是温度低时辐射弱，温度高时辐射强；②黑体是一个理想化的物理模型，实际不存在；③黑体看上去不一定是黑的，有些可看作黑体的物体由于自身有较强的辐射，看起来还会很明亮．3．能量子的有关问题(1)对能量子的理解：物体热辐射所发出的电磁波是通过内部的带电谐振子向外辐射的，谐振子的能量是不连续的，只能是hν的整数倍．(2)能量子假说的意义：解决了“紫外灾难”的问题，破除了“能量连续变化”的传统观念．【例1】(多选)黑体辐射的实验规律如图所示，由图可知( )A．随温度升高，各种波长的辐射强度都增加B．随温度降低，各种波长的辐射强度都增加C．随温度升高，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动D．随温度降低，辐射强度的极大值向波长较长的方向移动[解析]由图可知，随温度升高，各种波长的辐射强度都增加，且辐射强度的极大值向波长较短的方向移动，当温度降低时，上述变化都将反过来，故A、C、D正确，B错误．[答案]ACD1．(多选)关于对热辐射的认识，下列说法正确的是( )A．温度越高，物体辐射的电磁波越强B．冷的物体只吸收电磁波C．辐射强度按波长的分布情况只与物体的温度有关，与材料的种类及表面状况无关D．常温下看到的不透明、非发光物体的颜色是反射光的颜色[解析]一切物体都在不停地向外辐射电磁波，且温度越高，辐射的电磁波越强，A 正确，B错误；选项C是黑体辐射的特性，C错误；常温下看到的不透明、非发光物体的颜色是反射光的颜色，D正确．[答案]AD1(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，光子的能量全部被电子吸收，电子吸收了光子的能量，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，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)光子的能量与入射光的强度光子的能量即每个光子的能量，其值为ε＝hν(ν为光子的频率)，其大小由光的频率决定．入射光的强度指单位时间内照射到金属表面单位面积上的总能量，入射光的强度等于单位时间内光子能量与入射光子数的乘积．(4)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．(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．光电效应与经典电磁理论的矛盾(1)矛盾之一：遏止电压由入射光频率决定，与光的强弱无关按照光的经典电磁理论，光越强，光电子的初动能应该越大，所以遏止电压应与光的强弱有关，而实验表明：遏止电压由入射光的频率决定，与光强无关．(2)矛盾之二：存在截止频率按照光的经典电磁理论，不管光的频率如何，只要光足够强，电子都可获得足够的能量从而逸出表面，不应存在截止频率．而实验表明：不同金属有不同的截止频率，入射光频率大于截止频率时才会发生光电效应．(3)矛盾之三：具有瞬时性按照光的经典电磁理论，如果光很弱，电子需几分钟到十几分钟的时间才能获得逸出表面所需的能量．而实验表明：无论入射光怎样微弱，光电效应几乎是瞬时的．【例2】利用光电管研究光电效应实验如图所示，用频率为ν的可见光照射阴极K，电流表中有电流通过，则( )A．用紫外线照射，电流表一定有电流通过B．用红光照射，电流表一定无电流通过C．用红外线照射，电流表一定无电流通过D．用频率为ν的可见光照射K，当滑动变阻器的滑动触头移到A端时，电流表中一定无电流通过[解析]因紫外线的频率比可见光的频率高，所以用紫外线照射时，电流表中一定有电流通过，选项A正确．因不知阴极K的截止频率，所以用红光或红外线照射时，也可能发生光电效应，所以选项B、C错误．即使U AK＝0，电流表中也可能有电流通过，所以选项D错误．[答案] A在例题2中，若将电路中的电源正负极对调，其他条件不变．则电路中是否还有电流？若将滑动触头左右移动？电流表示数如何变化？【提示】电路中不一定有电流．若将触头向A端移动，则电流可能逐渐增大，向B 端移动电流可能逐渐减小．关于光电效应的两点提醒(1)发生光电效应时需满足：照射光的频率大于金属的极限频率，即ν＞νc，或光子的能量ε＞W0.(2)光电子的最大初动能只与照射光的频率及金属的逸出功有关，而与照射光的强弱无关，强度大小决定了逸出光电子的数目多少．2．(多选)对光电效应的理解正确的是( )A．金属钠的每个电子可以吸收一个或一个以上的光子，当它积累的动能足够大时，就能逸出金属B．在光电效应中，一个电子只能吸收一个光子C．如果入射光子的能量小于金属表面的电子克服原子核的引力而逸出时所需做的最小功，便不能发生光电效应D．发生光电效应时，入射光越强，光子的能量就越大，光电子的最大初动能就越大[解析]按照爱因斯坦的光子说，光子的能量由光的频率决定，与光强无关，入射光的频率越大，发生光电效应时产生的光电子的最大初动能越大；但要使电子离开金属，电子必须具有足够的动能，而电子增加的动能只能来源于照射光的光子能量，且一个电子只能吸收一个光子，不能同时吸收多个光子，所以光子的能量小于某一数值时便不能产生光电效应现象；电子从金属逸出时只有从金属表面向外逸出的电子克服原子核的引力所做的功最小．综上所述，选项B、C正确．[答案]BC1k 0(1)式中的E k 是光电子的最大初动能，就某个光电子而言，其离开金属时剩余动能大小可以是0～E k 范围内的任何数值．(2)光电效应方程实质上是能量守恒方程：能量为E ＝hν的光子被电子所吸收，电子把这些能量的一部分用来克服金属表面对它的吸引，另一部分就是电子离开金属表面时的动能．如果克服吸引力做功最少为W 0，则电子离开金属表面时动能最大为E k ，根据能量守恒定律可知：E k ＝hν－W 0.(3)光电效应方程包含了产生光电效应的条件：若发生光电效应，则光电子的最大初动能必须大于零，即E k ＝hν－W 0>0，亦即hν＞W 0，ν＞W 0h ＝νc ，而νc ＝W 0h恰好是光电效应的截止频率． (4)E km ν图线：如图所示是光电子最大初动能E km 随入射光频率ν的变化图线．这里，横轴上的截距是截止频率或极限频率；纵轴上的截距是逸出功的负值；斜率为普朗克常量．2．光电效应规律中的两条线索、两个关系(1)两条线索：(2)两个关系：光强→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→产生光电子的最大初动能大．【例3】在研究光电效应现象时，先后用两种不同色光照射同一光电管，所得的光电流I与光电管两端所加电压U间的关系曲线如图所示，下列说法正确的是( )A．色光乙的频率小、光强大B．色光乙的频率大、光强大C．若色光乙的强度减为原来的一半，无论电压多大，色光乙产生的光电流一定比色光甲产生的光电流小D．若另一光电管所加的正向电压不变，色光甲能产生光电流，则色光乙一定能产生光电流[解析]由题中图象可得用色光乙照射光电管时遏止电压大，使其逸出的光电子最大初动能大，所以色光乙的频率大，光子的能量大．由题中图象可知，色光甲的饱和光电流大于色光乙的饱和光电流，故色光甲的光强大于色光乙的光强，AB错误；如果使色光乙的强度减半，则只是色光乙的饱和光电流减半，在特定的电压下，色光乙产生的光电流不一定比色光甲产生的光电流小，C错误；因色光乙的频率大于色光甲的，故另一个光电管加一定的正向电压，如果色光甲能使该光电管产生光电流，则色光乙一定能使该光电管产生光电流，D 正确．[答案] D3．(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]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．[答案]AC4．爱因斯坦因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与入射光强度成正比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[解析]金属的逸出功只和金属的极限频率有关，与入射光的频率无关，A错误；最大初动能取决于入射光的频率，而与入射光的强度无关，B错误；只有ν>ν0时才会发生光电效应，C错误；由爱因斯坦光电效应方程E k＝hν－W0和W0＝hν0(W0为金属的逸出功)可得，E k＝hν－hν0，可见图象的斜率表示普朗克常量，D正确．[答案] D1．关于黑体及黑体辐射，下列说法正确的是( )A．黑体是真实存在的B．普朗克引入能量子的概念，得出黑体辐射的强度按波长分布的公式，与实验符合得非常好，并由此开创了物理学的新纪元C．随着温度升高黑体辐射的各波长的强度有些会增强，有些会减弱D．黑体辐射无任何实验依据[解析]黑体并不是真实存在的，A错误；普朗克引入能量子的概念，得出黑体辐射的强度按波长分布的公式，与实验符合得非常好，并由此开创了物理学的新纪元，故B正确；随着温度的升高，各种波长的辐射强度都有增加，故C错误；黑体辐射是有实验依据的，故D错误．[答案] B2.(多选)光电效应实验的装置如图所示，则下列说法正确的是( )A．用紫外线照射锌板，验电器指针会发生偏转B．用红色光照射锌板，验电器指针会发生偏转C．锌板带的是负电荷D．使验电器指针发生偏转的是正电荷[解析]锌板连接验电器，在紫外光的照射下，锌板中有一部分自由电子从表面飞出来，锌板中缺少电子，于是带正电，则验电器也带正电并且指针发生偏转，故AD正确，C错误；红光不能使锌板发生光电效应，B错误．[答案]AD3．入射光照射到某金属表面上发生光电效应，若入射光的强度减小，而频率保持不变，那么( )A．从光照到金属表面上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将减小C．单位时间内从金属表面逸出的光电子数将减少D．有可能不发生光电效应[解析]发生光电效应几乎是瞬间的，所以A错误；入射光的频率不变，则逸出的光电子的最大初动能也就不变，B错误；入射光强度减弱，说明单位时间内入射光子数减少，则单位时间内从金属表面逸出的光电子数也减少，C正确；入射光照射到某金属上发生光电效应，说明入射光频率大于这种金属的极限频率，即使入射光的强度减小，也一定能发生光电效应，D错误．[答案] C4.如图所示为一真空光电管的应用电路，关于电路中光电流的饱和值，下列说法正确的是( )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．发生光电效应时，电路中光电流的饱和值取决于光电管所加的正向电压的大小D．发生光电效应时，电路中光电流的饱和值取决于入射光的光照时间[解析]在光电管中若发生了光电效应，单位时间内发射光电子的数目只与入射光的强度有关，光电流的饱和值只与单位时间内发射光电子的数目有关，故B正确，ACD错误．[答案] B3粒子的波动性[学习目标] 1.知道光的本性认识史.2.知道光的波粒二象性，理解其对应统一的关系．(重点)3.会用光的波粒二象性分析有关现象．(重点)4.理解德布罗意波，会解释相关现象．(重点、难点)一、光的波粒二象性1.2．光子的能量和动量 (1)能量：ε＝h ν. (2)动量：p ＝h λ. 3．意义能量ε和动量p 是描述物质的粒子性的重要物理量；波长λ和频率ν是描述物质的波动性的典型物理量．因此ε＝h ν和p ＝hλ揭示了光的粒子性和波动性之间的密切关系． 二、粒子的波动性及实验验证 1．粒子的波动性 (1)德布罗意波1924年法国巴黎大学的德布罗意提出假设：实物粒子也具有波动性，每一个运动的粒子都与一个对应的波相联系，这种与实物粒子相联系的波称为德布罗意波，也叫物质波．(2)物质波的波长、频率关系式ν＝εh ，λ＝h p.2．物质波的实验验证 (1)实验探究思路干涉、衍射是波特有的现象，如果实物粒子具有波动性，则在一定条件下，也应该发生干涉或衍射现象．电子束穿过铝箔后的衍射图样(2)实验验证1927年戴维孙和汤姆孙分别利用晶体做了电子束衍射实验，得到了电子的衍射图样，如图所示，证实了电子的波动性．(3)说明①人们陆续证实了质子、中子以及原子、分子的波动性．对于这些粒子，德布罗意给出的ν＝εh 和λ＝h p关系同样正确．②宏观物体的质量比微观粒子大得多，运动时的动量很大，对应的德布罗意波的波长很小，根本无法观察到它的波动性．1．思考判断(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)一切宏观物体都伴随一种波，即物质波． (×)(2)湖面上的水波就是物质波．(×)(3)电子的衍射现象证实了实物粒子具有波动性．(√)(4)光的干涉、衍射、偏振现象说明光具有波动性．(√)(5)光子数量越大，其粒子性越明显．(×)2．(多选)关于光的本性，下列说法中正确的是( )A．关于光的本性，牛顿提出“微粒说”．惠更斯提出“波动说”，爱因斯坦提出“光子说”，它们都说明了光的本性B．光具有波粒二象性是指：既可以把光看成宏观概念上的波，也可以看成微观概念上的粒子C．光的干涉、衍射现象说明光具有波动性D．光电效应说明光具有粒子性[解析]光的波动性指大量光子在空间各点出现的可能性的大小可以用波动规律来描述，不是惠更斯的波动说中宏观意义下的机械波，光的粒子性是指光的能量是一份一份的，每一份是一个光子，不是牛顿微粒说中的经典微粒．某现象说明光具有波动性，是指波动理论能解释这一现象．某现象说明光具有粒子性，是指能用粒子说解释这个现象．要区分说法和物理史实与波粒二象性之间的关系．C、D正确，A、B错误．[答案]CD3．关于物质波，以下观点不正确的是( )A．只要是运动着的物体，不论是宏观物体还是微观粒子，都有相应的波与之对应，这就是物体波B．只有运动着的微观粒子才有物质波，对于宏观物体，不论其是否运动，都没有相对应的物质波C．由于宏观物体的德布罗意波长太小，所以无法观察到它们的波动性D．电子束照射到金属晶体上得到电子束的衍射图样，从而证实了德布罗意的假设是正确的[解析]只要是运动着的物体，不论是宏观物体还是微观粒子，都有相应的波与之对应，这就是物质波，故A正确，B错误；由于宏观物体的德布罗意波长太小，所以无法观察到它们的波动性，故C正确；电子束照射到金属晶体上得到了电子束的衍射图样，从而证实了德布罗意的假设是正确的，故D正确．本题选择不正确的，故选B.[答案] B。
高中物理第十七章波粒二象性章末小结学案新人教版选修35
第十七章 波粒二象性章 末 小 结波粒二象性⎩⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎨⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎧能量量子化⎩⎪⎨⎪⎧ 黑体辐射的实验规律：随着温度的升高，各种波长的 辐射强度 都增加；辐射强度的极大值向波长较短的方向移动能量子：微观粒子的能量是量子化的；ε＝hν光电效应⎩⎪⎪⎨⎪⎪⎧ 现象：光现象转化电现象本质：电子吸收光子光电子结论：①光具有粒子性—— 光子 ②光具有波粒二象性光子说：光子能量ε＝hν光电效应方程：12mv 2＝hν－W 0康普顿效应：光子不仅具有能量，也具有动量，p ＝h λ光的波粒二象性⎩⎪⎨⎪⎧ ①光既具有波动性，又具有粒子性②大量的光子产生的效果显示波动性；个别光子产生的效果显示粒子性③波长短的电磁波粒子性显著，波长长的电磁波波动性显著粒子波动性⎩⎪⎨⎪⎧德布罗意波(物质波)⎩⎪⎨⎪⎧ 波长：λ＝h p 频率：ν＝εh 电子衍射对粒子的波动性的验证。
概率波不确定关系：Δx Δp ≥h 4π，Δx 表示粒子位置不确定量，Δp 表示 粒子在x 方向上的动量的不确定量。
一、应用光电效应方程解题的方法光电效应方程表达式为E k ＝hν－W 0。
其中，E k ＝12m e v 2为光电子的最大初动能，W 0为逸出功。
光电效应方程表明，光电子最大初动能与入射光的频率ν呈线性关系，与光强无关。
只有当hν>W 0时，才有光电子逸出，νc ＝W 0h 就是光电效应的截止频率。
(1)常见物理量的求解物理量求解方法 最大初动能E kE k ＝hν－W 0，ν＝c λ 遏止电压U ceU c ＝E km ⇒U c ＝E km e 截止频率νcνc ＝W 0h(2)应用光电效应规律解题应当明确①光电效应规律中“光电流的强度”指的是光电流的饱和值(对应从阴极发射出的电子全部被拉向阳极的状态)。
因为光电流未达到饱和值之前，其大小不仅与入射光的强度有关，还与光电管两极间的电压有关，只有在光电流达到饱和值以后才和入射光的强度成正比。
新高中物理第十七章波粒二象性章末整合学案新人教版选修35
第十七章波粒二象性波粒二象性⎩⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎨⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎧能量的量子化⎩⎪⎨⎪⎧黑体与黑体辐射：电磁辐射不连续黑体辐射的实验规律：各种波长的辐射都与温度有关能量子⎩⎪⎨⎪⎧定义：每一份辐射的能量是一个能量子大小：ε＝h ν，h ＝6.63×10－34J ·sSP （]光的粒子性⎩⎪⎪⎪⎪⎨⎪⎪⎪⎪⎧光电效应⎩⎪⎨⎪⎧概念：光照使金属发射电子的现象实验规律⎩⎪⎨⎪⎧任何金属都存在极限频率最大初动能与光频率是一次函数关系光电子数目正比于光强瞬时性爱因斯坦光电效应方程：E k＝h ν－W康普顿效应：X 射线对石墨晶体的散射，说明光具有动量光子说⎩⎪⎨⎪⎧光子：光辐射不连续，每一份光叫做一个光子光子的能量：ε＝h ν光子的动量：p ＝hλ光具有波粒二象性⎩⎪⎨⎪⎧少量光子易表现出粒子性，大量光子易表现出波动性高频光子粒子性显著，低频光子波动性显著光传播时表现出波动性，与微粒作用时表现出粒子性粒子的波动性⎩⎪⎨⎪⎧德布罗意提出粒子具有波动性：物质波或概率波电子的衍射现象证实了粒子的波动性概率波波长：λ＝hp粒子具有波粒二象性不确定性关系：Δx Δp ≥h4π一、量子论与光子说1．量子论：德国物理学家普朗克提出：电磁波的发射和吸收是不连续的，而是一份一份的，每一份电磁波的能量E ＝h ν.2．光子说：爱因斯坦提出：空间传播的光也是不连续的，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正比，即E ＝h ν，其中h 为普朗克常量，h ＝6.63×10－34J ·s.例1 下列对光子的认识，正确的是( )A ．“光子说”中的光子就是牛顿在微粒说中所说的“微粒”B ．“光子说”中的光子就是光电效应的光电子C ．在空间传播的光是不连续的，而是一份一份的，每一份叫做一个光量子，简称光子D ．光子的能量跟光的频率成正比 答案 CD解析 根据光子说，在空间传播的光是不连续的，而是一份一份的，每一份叫做一个光量子，简称光子．而牛顿的“微粒说”中的微粒指宏观世界的微小颗粒．光电效应中，金属内的电子吸收光子后克服原子核的库仑引力束缚，逸出金属表面，成为光电子，故A 、B 选项错误，C 选项正确；由ε＝h ν知，光子能量ε与其频率ν成正比，故D 选项正确．例2 已知：功率为100 W 的灯泡消耗的电能的5 %转化为所发出的可见光的能量，光速c ＝3.0×108m/s ，普朗克常量h ＝6.63×10－34J ·s ，假定所发出的可见光的波长都是560 nm ，计算灯泡每秒内发出的光子数． 答案 1.4×1019个解析 一波长为λ的光子能量为E ＝hcλ，设灯泡每秒内发出的光子数为n ，灯泡电功率为P ，则n＝kP E ，式中k ＝5 %是灯泡的发光效率．联立两式得n ＝kP λhc，代入题给数据得n ＝1.4×1019(个)． 二、光电效应的规律和光电效应方程 1．光电效应规律(1)任何一种金属都对应一个极限(截止)频率，入射光频率必须大于极限频率才会产生光电效应． (2)光电子的最大初动能与入射光的强度无关，只随着入射光频率的增大而增大． (3)当入射光频率大于极限频率时，保持频率不变，光电流的强度与入射光的强度成正比． (4)入射光照到金属上时，光电子的发射几乎是瞬时的，一般不超过10－9s. 2．爱因斯坦光电效应方程E k ＝h ν－W 0.W 0表示金属的逸出功，νc 表示金属的极限频率，则W 0＝h νc .例3 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( ) 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答案AD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强度无关，C错．例4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，结果取两位有效数字)( )A．5.5×1014 Hz B．7.9×1014 HzC．9.8×1014 Hz D．1.2×1015 Hz答案 B解析由爱因斯坦光电效应方程得h cλ＝E k＋W0，而金属的逸出功W0＝hνc，由以上两式得，钨的极限频率为：νc＝cλ－E kh＝7.9×1014 Hz，B项正确．三、用图象表示光电效应的规律1．E kν图象图1根据爱因斯坦光电效应方程E k＝hν－W0，光电子的最大初动能E k是入射光频率ν的一次函数，图象如图1所示．其横轴截距为金属的极限频率νc，纵轴截距是金属的逸出功的负值；斜率为普朗克常量h.2．IU图象图2光电流强度I随光电管两极间电压U的变化图象如图2所示，图中I m为饱和光电流，U c为遏止电压．利用12m e v 2m ＝eU c 可得光电子的最大初动能． 例5 (1)研究光电效应的电路如图3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U AK 的关系图象中，正确的是( )图3(2)钠金属中的电子吸收光子的能量，从金属表面逸出，这就是光电子．光电子从金属表面逸出的过程中，其动量的大小________(选填“增大”、“减小”或“不变”)，原因是 ________________________________________________________________________.答案 (1)C (2)减小 光电子受到金属表面层中力的阻碍作用(或需要克服逸出功)解析 (1)同一金属的逸出功一定，对于同一频率的光，由eU c ＝12mv 2m ＝h ν－W 0知，遏止电压相等，遏止电压与光的强度无关；光越强，光电流越大，所以C 项正确． 四、光的波粒二象性、物质波1．光的干涉、衍射、光的偏振说明光具有波动性，光电效应、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．电子的衍射实验，说明了一些物质微粒也像光子一样具有波粒二象性．3．任何一个运动着的物体，小到电子、质子、大到行星、太阳，都有一种波和它对应，波长(物质波的波长)λ＝h p.物质波和光波一样，也属于概率波，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6 现代物理学认为，光和实物粒子都具有波粒二象性，下列事实中突出体现波动性的是( ) A ．一定频率的光照射到锌板上，光的强度越大，单位时间内锌板上发射的光电子就越多 B ．肥皂液是无色的，吹出的肥皂泡却是彩色的C ．质量为10－3kg 、速度为10－2m/s 的小球，其德布罗意波长约为10－23m ，不过我们能清晰地观测到小球运动的轨迹D ．人们常利用热中子研究晶体的结构，因为热中子的德布罗意波长与晶体中原子间距大致相同 答案 BD解析 光子照到锌板上，发生光电效应，说明光有粒子性，A 不正确；白光在肥皂泡上发生薄膜干涉时，会出现彩色条纹，光的干涉现象说明了光有波动性，B 正确；由于实物的波长很小，波动性不明显，表现为粒子性，C 不正确；用热中子研究晶体结构，其实是通过中子的衍射来“观察”晶体的，是利用中子的波动性，D 正确．故选BD.。
物理选修35人教版第十七章波粒二象性章末复习
在研究光电效应的实验中，根据测得的数据绘出光
电子最大初动能Ek跟照射光频率ν的关系图象如图所 示.图线的斜率tgα＝ h ，横轴上的截距表示该金 属发生光电效应的 极限频率，纵轴上的截距的绝对
值表示该金属的 逸出功的大小.若换用其他金属做同
样的实验，测绘得到的图线与此图的图线相比较
相同的是 斜率 纵横截距 不同.
6
例1 光电效应的规律是：
(1) 任何一种金属都有一个__极__限____频率, 入射光的 频率必须_大__于_____这个频率, 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 着 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__1_0_-_9秒___;
Ek
0
αν
返回
关于光电效应，下列几种叙述正确的是( ) A．金属电子的逸出功与入射光的频率成正比 B．光电流的强度与入射光的强度无关 C．用不可见光照射金属一定比用可见光照射同 种金属产生的光电子的初动能要大 D．对于任何一种金属都存在一个“最大波长”， 入射光的波长必须小于这个波长，才能产生光电 效应
C．用紫外光观察不到类似的图像 若换用其他金属做同样的实验，测绘得到的图线与此图的图线相比较
相同的是
B波B．．粒图入二像射象光(_性c)足表_连揭够明_示强光了_续就具光_可有的_的以波本_有动性_光性．电，流 而是__一__份__一__份__地进行的，每一份就是一
个 最 小 的 能 量 单 位 ． 这 个 不 可 再 分 的 最 小 的 能 量 单 B．图像(c)表明光具有波动性
5
2．光电效应 定义：当光照射金属表面时，金属便有_电__子___逸出， 这种现象称为光电效应．从金属表面逸出的电子称 为__光__电__子__． 3．光子说对光电效应的解释 (1)光照射到金属表面上，一个光子的能量被金属中 某个电子吸收，电子吸收光子后，能量增加，若能 量足够大，电子能克服原子核对它的束缚，离开金 属表面，成为光电子． (2)光电效应现象说明光具有___粒__子__性_．
高中物理第十七章波粒二象性章末分层突破学案新人教版选修35
高中物理第十七章波粒二象性章末分层突破学案新人教版选修35[自我校对]①hν②h λ③hν－W0④截止⑤遏止⑥饱和⑦瞬时⑧ΔxΔp光电效应规律及其应用应方程进行计算．求解光电效应问题的关键在于掌握光电效应规律，明确各概念之间的决定关系，准确把握它们的内在联系．1．决定关系及联系2．“光电子的动能”可以是介于0～E km的任意值，只有从金属表面逸出的光电子才具有最大初动能，且随入射光频率增大而增大．3．光电效应是单个光子和单个电子之间的相互作用产生的，金属中的某个电子只能吸收一个光子的能量，只有当电子吸收的能量足够克服原子核的引力而逸出时，才能产生光电效应．4．入射光强度指的是单位时间内入射到金属表面单位面积上的光子的总能量，在入射光频率ν不变时，光强正比于单位时间内照到金属表面单位面积上的光子数，但若入射光频率不同，即使光强相同，单位时间内照到金属表面单位面积上的光子数也不相同，因而从金属表面逸出的光电子数也不相同(形成的光电流也不相同)．如图171所示是现代化工业生产中部分光电控制设备用到的光控继电器的示意图，它由电源、光电管、放大器等几部分组成．当用绿光照射图中光电管阴极K时，可发生光电效应，则以下说法中正确的是 ( )图171A．增大绿光的照射强度，光电子的最大初动能增大B．增大绿光的照射强度，电路中的光电流增大C．改用比绿光波长大的光照射光电管阴极K时，电路中一定有光电流D．改用比绿光频率大的光照射光电管阴极K时，电路中一定有光电流E．改用比绿光频率小的光照射光电管阴极K时，电路可能有光电流【解析】光电子的最大初动能由入射光的频率决定，选项A错误；增大绿光的照射强度，单位时间内入射的光子数增多，所以光电流增大，选项B正确；改用比绿光波长更大的光照射时，该光的频率不一定满足发生光电效应的条件，故选项C错误，E正确；若改用频率比绿光大的光照射，一定能发生光电效应，故选项D正确．【答案】BDE1某种色光强度的改变决定单位时间入射光子数目改变，光子能量不变.2光电效应中光电子的最大初动能与入射光频率和金属材料有关，与光的强度无关.光的波粒二象性的进一步理解1.是相互对立的，都企图用一种观点去说明光的各种“行为”，这是由于传统观念的影响，这些传统观念是人们观察周围的宏观物体形成的．2．波动性和粒子性在宏观现象中是相互对立的、矛盾的，但对于光子这样的微观粒子却只有从波粒二象性的角度出发，才能统一说明光的各种“行为”．3．光子说并不否认光的电磁说，按光子说，光子的能量ε＝hν，其中ν表示光的频率，即表示了波的特征，而且从光子说或电磁说推导电子的动量都得到一致的结论．可见，光的确具有波动性，也具有粒子性．从光的波粒二象性出发，下列说法正确的是( )A．光是高速运动的微观粒子，每个光子都具有波粒二象性B．光的频率越高，光子的能量越大C．在光的干涉中，暗条纹的地方是光子不会到达的地方D．在光的干涉中，亮条纹的地方是光子到达概率最大的地方E．在光的干涉中，暗条纹的地方是光子到达概率小的地方【解析】一个光子谈不上波动性，A错误；暗条纹是光子到达概率小的地方，C错误E正确；光的频率越高，光子的能量E＝hν越大，在光的干涉现象中，光子到达的概率大小决定光屏上出现明、暗条纹，故B、D选项正确．【答案】BDE(教师用书独具)1．(2016·郑州一中检测)以下说法中正确的是( )A．光波和物质波都是概率波B．实物粒子不具有波动性C．实物粒子也具有波动性，只是不明显D．光的波动性是光子之间相互作用引起的E．光通过狭缝后在屏上形成明暗相间的条纹，光子在空间出现的概率可以通过波动规律确定【解析】光波和物质波都是概率波，可通过波动规律来确定，故A、C、E正确，B错误；光的波动性是光的属性，不是光子间相互作用引起的，D错误．【答案】ACE2．(2016·全国乙卷)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E．遏止电压的大小与入射光的频率有关，与入射光的光强无关【解析】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．遏止电压的大小与入射光的频率有关，与光的强度无关，说法E正确．【答案】ACE3．(2016·江苏高考)已知光速为c，普朗克常数为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________．【解析】光速为c，频率为ν的光子的波长λ＝cν，光子的动量p＝hλ＝hνc.用该频率的光垂直照射平面镜，光被垂直反射，则光子在反射前后动量方向相反，取反射后的方向为正方向，则反射前后动量改变量Δp ＝p 2－p 1＝2hνc. 【答案】 hνc 2hνc4．(2015·全国卷Ⅰ)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________．图 【解析】 根据光电效应方程E km ＝hν－W 0及E km ＝eU c 得U c ＝hνe －W 0e ，故h e ＝k ，b ＝－W 0e ，得h ＝ek ，W 0＝－eb .【答案】 ek －eb5．(2016·江苏高考)几种金属的逸出功W 0见下表： 金属 钨钙 钠 钾 铷 W 0(×10－19J)7.26 5.12 3.66 3.60 3.14 已知该可见光的波长范围为4.0×10－7～7.6×10－7m ，普朗克常数h ＝6.63×10－34J·s. 【解析】 光子的能量E ＝hc λ 取λ＝4.0×10－7m ，则E ≈5.0×10－19 J根据E ＞W 0判断，钠、钾、铷能发生光电效应．【答案】 钠、钾、铷能发生光电效应．章末综合测评(时间：60分钟 满分：100分)一、选择题(本题共6小题，每小题6分，共36分，在每题给出的5个选项中有3项符合题目要求，选对1个得2分，选对2个得4分，选对3个得6分．每选错1个扣3分，最低得分为0分)1．一个光子和一个电子具有相同的波长，则( )A ．光子具有较大的动量B ．光子具有较大的能量C ．电子与光子的动量相等D ．电子和光子的动量不确定E ．电子和光子都满足不确定性关系式Δx Δp ≥h 4π 【解析】 根据λ＝h p 可知，相同的波长具有相同的动量．【答案】 BCE2．光电效应实验中，下列表述正确的是( )A ．光照时间越长光电流越大B ．入射光足够强就可以有光电流C ．遏止电压与入射光的频率有关D ．入射光频率大于极限频率才能产生光电子E ．只要满足频率条件，光电效应几乎是瞬时发生的【解析】 在光电效应中，若照射光的频率小于极限频率，无论光照时间多长，光照强度多大，都无光电流，当照射光的频率大于极限频率时，立刻有光电子产生，故A 、B 错误，D 、E 正确．由－eU ＝0－E k ，E k ＝hν－W ，可知U ＝(hν－W )/e ，即遏止电压与入射光频率ν，有关，C 正确．【答案】 CDE3．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E ．光电效应的发生与照射光的强度无关【解析】 增大入射光强度，单位时间内照射到单位面积的光电子数增加，则光电流将增大，故选项A 正确；光电效应是否发生取决于照射光的频率，而与照射强度无关，故选项B 错误，E 正确．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＝12mv 2可知，增加照射光频率，光电子的最大初动能也增大，故选项D 正确．【答案】 ADE4．下列叙述的情况中正确的是 ( )A ．光的粒子性说明每个光子就像一个极小的球体一样B ．光是波，与橡皮绳上的波类似C．光是波，但与宏观概念的波有本质的区别D．光是一种粒子，它和物质作用是“一份一份”进行的E．光子在空间各点出现的可能性大小(概率)可以用波动的规律来描述【解析】光的粒子性说明光是一种粒子，但到达空间某位置的概率遵守波动规律，与宏观概念的粒子和波有着本质的不同，所以选项A、B错误，C、E正确．根据光电效应可知，光是一种粒子，光子与电子的作用是一对一的关系，所以选项D正确．【答案】CDE5．在单缝衍射实验中，中央亮纹的光强占从单缝射入的整个光强的95%以上．假设现在只让一个光子能通过单缝，那么该光子( )A．一定落在中央亮纹处B．一定落在亮纹处C．可能落在亮纹处D．可能落在暗纹处E．落在中央亮纹处的可能性最大【解析】根据光的概率波的概念，对于一个光子通过单缝落在何处，是不可确定的，但概率最大的是落在中央亮纹处，可达95%以上．当然也可能落在其他亮纹处，还可能落在暗纹处，只不过落在暗处的概率很小而已，故只有C、D、E正确．【答案】CDE6．电子的运动受波动性的支配，对于氢原子的核外电子，下列说法正确的是( ) A．氢原子的核外电子可以用确定的坐标描述它们在原子中的位置B．电子绕核运动时，可以运用牛顿运动定律确定它的轨道C．电子绕核运动时，不遵从牛顿运动定律D．电子绕核运动的“轨道”其实是没有意义的E．电子轨道只不过是电子出现的概率比较大的位置【解析】微观粒子的波动性是一种概率波，对于微观粒子的运动，牛顿运动定律已经不适用了，所以氢原子的核外电子不能用确定的坐标描述它们在原子中的位置，电子的“轨道”其实是没有意义的，电子轨道只不过是电子出现的概率比较大的位置，综上所述，C、D、E正确．【答案】CDE二、非选择题(本题共7小题，共64分．按题目要求作答．)7．(6分)(2016·江苏高考)已知光速为c，普朗克常数为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________．【解析】 光速为c ，频率为ν的光子的波长λ＝c ν，光子的动量p ＝h λ＝hνc.用该频率的光垂直照射平面镜，光被垂直反射，则光子在反射前后动量方向相反，取反射后的方向为正方向，则反射前后动量改变量Δp ＝p 2－p 1＝2hνc. 【答案】 hνc 2hνc8．(6分)经150 V 电压加速的电子束，沿同一方向射出，穿过铝箔后射到其后的屏上，电子到达屏上的位置受________规律支配，无法用确定的________来描述它的位置．【解析】 电子被加速后其德布罗意波波长λ＝hp ＝1×10－10 m ，穿过铝箔时发生衍射，电子的运动不再遵守牛顿运动定律，不可能用“轨迹”来描述电子的运动，只能通过概率波来描述．【答案】 波动 坐标9．(6分)某光电管的阴极是用金属钾制成的，它的逸出功为2.21 eV ，用波长为2.5×10－7 m 的紫外线照射阴极，已知真空中光速为3.0×108 m/s ，元电荷为1.6×10－19 C ，普朗克常量为6.63×10－34 J·s.钾的极限频率为________，该光电管发射的光电子的最大初动能是________． 【解析】 由W 0＝hνc 得，极限频率νc ＝W 0h ≈5.3×1014 Hz ；由光电效应方程E k ＝hν－W 0得，光电子的最大初动能E k ＝h c λ－W 0≈4.4×10－19 J. 【答案】 5.3×1014 Hz,4.4×10－19 J10．(10分)太阳能直接转换的基本原理是利用光电效应，将太阳能转换成电能．如图1所示是测定光电流的电路简图，光电管加正向电压．图1(1)标出电源和电流表的正负极；(2)入射光应照在________极上．(3)电流表读数是10 μA，则每秒钟从光电管阴极发射出的光电子至少是________个．【解析】 (1)加正向电压，应该是在电子管中电子由B 向A 运动，即电流是由左向右．因此电源左端是正极，右端是负极，电流表上端是正极，下端是负极．(2)光应照在B 极上．(3)设电子个数为n ，则I＝ne，所以n＝10×10－61.6×10－19＝6.25×1013(个)．【答案】(1)电源左端是正极，右端是负极；电流表上端是正极，下端是负极(2)B (3)6.25×101311．(12分)深沉的夜色中，在大海上航行的船舶依靠航标灯指引航道．如图2所示是一个航标灯自动控制电路的示意图．电路中的光电管阴极K涂有可发生光电效应的金属．下表反映的是各种金属发生光电效应的极限频率和极限波长，又知可见光的波长在400～770 nm(1 nm＝10－9m)．图2各种金属发生光电效应的极限频率和极限波长：金属铯钠锌银铂极限频率(Hz)4.545×10146.000×10148.065×10141.153×10151.529×1015极限波长(μm)0.660 00.500 00.372 00.260 00.196 2(1)光电管阴极K上应涂有金属________；(2)控制电路中的开关S应和________(填“a”和“b”)接触；(3)工人在锻压机、冲床、钻床等机器上劳动时，稍有不慎就会把手压在里面，造成工伤事故．如果将上述控制电路中的电灯换成驱动这些机器工作的电机，这时电路中开关S 应和________接触，这样，当工人不慎将手伸入危险区域时，由于遮住了光线，光控继电器衔铁立即动作，使机床停止工作，避免事故发生．【导学号：66390025】【解析】(1)依题意知，可见光的波长范围为400×10－9～770×10－9m而金属铯的极限波长为λ＝0.660 0×10－6m＝660×10－9m，因此，光电管阴极K上应涂金属铯．(2)深沉的夜色中，线圈中无电流，衔铁与b接触，船舶依靠航标灯指引航道，所以控制电路中的开关S 应和b 接触．(3)若将上述控制电路中的电灯换成电机，在手遮住光线之前，电机应是正常工作的，此时衔铁与a 接触，所以电路中的开关S 应和a 接触．【答案】 (1)铯 (2)b (3)a12．(12分)德布罗意认为：任何一个运动着的物体，都有着一种波与它对应，波长是λ＝h p ，式中p 是运动着的物体的动量，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种紫光波长的10－4倍，求：(1)电子的动量的大小；(2)试推导加速电压跟德布罗意波波长的关系，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．【导学号：66390026】【解析】 (1)由λ＝hp知电子的动量 p ＝h λ＝1.5×10－23 kg·m/s. (2)电子在电场中加速，有eU ＝12mv 2 又12mv 2＝p 22m 解得U ＝mv 22e ＝h 22meλ2≈8×102 V. 【答案】 (1)1.5×10－23kg·m/s (2)U ＝h 22meλ2 8×102V13．(12分)如图3所示，相距为d 的两平行金属板A 、B 足够大，板间电压恒为U ，有一波长为λ的细激光束照射到B 板中央，使B 板发生光电效应，已知普朗克常量为h ，金属板B 的逸出功为W 0，电子质量为m ，电荷量为e .求：图3(1)从B 板运动到A 板所需时间最短的光电子，到达A 板时的动能；(2)光电子从B 板运动到A 板时所需的最长时间．【导学号：66390027】11 【解析】 (1)根据爱因斯坦光电效应方程得E k ＝hν－W 0光子的频率为ν＝c λ所以光电子的最大初动能为E k ＝hc λ－W 0能以最短时间到达A 板的光电子，是初动能最大且垂直于板面离开B 板的电子，设到达A 板的动能为E k1，由动能定理，得eU ＝E k1－E k所以E k1＝eU ＋hc λ－W 0.(2)能以最长时间到达A 板的光电子，是离开B 板时的初速度为零或运动方向平行于B 板的光电子．则d ＝12at 2＝Uet 22dm解得t ＝d 2m Ue. 【答案】 (1)eU ＋hcλ－W 0 (2)d 2m Ue。
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第十七章波粒二象性章末复习课【知识体系】主题1 光电效应及光电效应方程1.有关光电效应的问题主要有两个方面，一是关于光电效应现象中有关规律的判断，二是应用光电效应方程进行简单的计算．处理该类问题关键是掌握光电效应的规律，明确各物理量之间的决定关系．2.光电效应的规律是：①截止频率ν0，是能使金属发生光电效应的最低频率，这也是判断能否发生光电效应的依据．若ν<ν0，无论多强的光照射时，都不能发生光电效应；②最大初动能E k，与入射光的频率和金属的逸出功有关，与光强无关；③饱和光电流与光的强度有关，在入射光频率不变的情况下，光强正比于单位时间内照射到金属表面单位面积上的光子数．3.光电子的最大初动能跟入射光的能量hν、金属逸出功W0的关系为光电效应方程，表达式为E k＝hν－W0，反映了光电效应现象中的能量转化和守恒．【典例1】关于光电效应的规律，下列说法不正确的是( )A．当某种色光照射金属表面时，能产生光电效应，则入射光的频率越高，产生的光电子的最大初动能越大B．当某种色光照射金属表面时能产生光电效应，则入射光的强度越大产生的光电子数越多C．对某金属，入射光波长必须小于一极限波长，才能产生光电效应D．同一频率的光照射不同金属，如果都能产生光电效应，则逸出功越大的金属产生的光电子的最大初动能也越大解析：由爱因斯坦光电效应方程E k＝hν－W0可知，入射光频率ν越高，E k值越大，故A项正确；当某种色光照射金属表面能产生光电子，入射光强度越大，单位时间照射到金属单位面积上的光子数就越多，光子与光电子是一对一的关系，因而产生的光电子数越多，故B项正确；产生光电效应的条件是入射光的频率大于金属极限频率，所以入射光波长必须小于一极限波长，才能产生光电效应，故C项正确；不同金属W0不一样，由E k＝hν－W0知，同频率的光照射时，逸出功W0大的金属，光电子的最大初动能小，所以D项错误．答案：D针对训练1．(多选)由爱因斯坦光电效应方程可以画出光电子的最大初动能和入射光的频率的关系，如图所示，以下说法正确的是( )A．νc表示截止频率B．W0的绝对值等于逸出功C．直线的斜率表示普朗克常量h的大小D ．图线表明最大初动能与入射光频率成正比解析：由爱因斯坦光电效应方程E k ＝h ν－W 0可知，当E k ＝0时，νc ＝W 0h即为某金属的截止频率；当ν＝0时，E k ＝－W 0，可见W 0的绝对值就是该金属对应的逸出功；而该直线的斜率tan α＝ΔE k Δν＝h 即为普朗克常量．故选项A 、B 、C 正确． 答案：ABC主题2 波粒二象性1．大量光子产生的效果显示出波动性，比如干涉、衍射现象中，如果用强光照射，在光屏上立刻出现了干涉、衍射条纹，波动性体现了出来；个别光子产生的效果显示出粒子性．如果用微弱的光照射，在屏上就只能观察到一些分布毫无规律的光点，粒子性充分体现；但是如果微弱的光在照射时间加长的情况下，在感光底片上的光点分布又会出现一定的规律性，倾向于干涉、衍射的分布规律．这些实验为人们认识光的波粒二象性提供了良好的依据．2．光子和电子、质子等实物粒子一样，具有能量和动量．和其他物质相互作用时，粒子性起主导作用．3．光子的能量与其对应的频率成正比，而频率是波动性特征的物理量，因此ε＝h ν揭示了光的粒子性和波动性之间的密切联系．4．对不同频率的光，频率低、波长长的光，波动性特征显著；而频率高、波长短的光，粒子性特征显著．5．光在传播时体现出波动性，在与其他物质相互作用时体现出粒子性．6．处理光的波粒二象性的关键是正确理解其二象性，搞清光波是一种概率波．【典例2】 关于光的波粒二象性的说法中，正确的是( )A ．一束传播的光，有的光是波，有的光是粒子B ．光波与机械波是同种波C ．光的波动性是由光子间的相互作用而形成的D ．光是一种波，同时也是一种粒子，光子说并未否定电磁说，在光子能量ε＝h ν中，仍表现出波的特性解析：光是一种波，同时也是一种粒子，光具有波粒二象性，当光和物质作用时，是“一份一份”的，表现出粒子性；单个光子通过双缝后的落点无法预测，但大量光子通过双缝后在空间各点出现的可能性可以用波动规律描述．答案：D针对训练2．(多选)对光的认识，以下说法中正确的是( )A ．个别光子的行为表现出粒子性，大量光子的行为表现出波动性B ．光的波动性是光子本身的一种属性，不是光子之间的相互作用引起的C ．光表现出波动性时，就不具有粒子性了；光表现出粒子性时，就不再具有波动性了D ．光的波粒二象性应理解为：在某种场合下光的波动性表现得明显，在另外某种场合下，光的粒子性表现明显解析：个别光子的行为表现为粒子性，大量光子的行为表现为波动性；光与物质相互作用，表现为粒子性，光的传播表现为波动性，光的波动性与粒子性都是光的本质属性，光的粒子性表现明显时仍具有波动性，因为大量粒子的个别行为呈现出波动规律，故正确选项有A 、B 、D.答案：ABD统揽考情本章内容定性要求的多，定量计算的少，高考一般重点是考查：①光子能量的理解；②光电效应现象及光电效应方程的理解；③光的波粒二象性以及物质波的理解，多以选择题形式出现．尽管高考试题的难度不大，但对知识的掌握必须做到系统化、条理化．真题例析(2016·全国Ⅰ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E ．遏止电压的大小与入射光的频率有关，与入射光的光强无关解析：保持入射光的频率不变，入射光的光强变大，单位时间内逸出的光电子个数增加，则饱和光电流变大，故A 正确．饱和光电流的大小与入射光的频率无直接关系，故B 错．由E k ＝h ν－W ，可知C 正确．当入射光的频率小于金属的极限频率时，光电效应不能发生，故D 错．由eU ＝12mv 2＝h ν－W ，得eU ＝h ν－W ，可见遏止电压U 随ν的增大而增大，与入射光的光强无关，故E 正确．答案：ACE针对训练(2015·课标全国Ⅱ卷)(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解析：电子束通过双缝实验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，利用了电子的干涉现象，说明电子是一种波，故D正确；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，说明光是一种粒子，故E错误．答案：ACD1．(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 ka和E kb.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 ka＞E kbC．若U a＜U b，则一定有E ka＜E kbD．若νa>νb，则一定有hνa－E ka＞hνb－E kb解析：由爱因斯坦光电效应方程hν＝E km＋W0，由动能定理可得E km＝eU，故当νa＞νb 时，U a＞U b，E ka＞E kb，故A错误，B正确；若U a＜U b，则一定有E ka＜E kb，故C正确；由光电效应方程可得：金属的逸出功W0＝hνa－E ka＝hνb－E kb，故D错误.答案：BC2．(2017·北京卷)2017年年初，我国研制的“大连光源”——极紫外自由电子激光装置，发出了波长在100 nm(1 nm＝10－9m)附近连续可调的世界上首个最强的极紫外激光脉冲，大连光源因其光子的能量大、密度高，可在能源利用、光刻技术、雾霾治理等领域的研究中发挥重要作用。
一个处于极紫外波段的光子所具有的能量可以电离一个分子，但又不会把分子打碎。
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 JC．10－15 J D．10－12 J解析：能够电离一个分子的能量即为一个极紫外波段的光子所具有的能量，E ＝h ν＝h c λ＝6.6×10－34×3×108100×10－9 J ≈2×10－18 J ，B 选项正确. 答案：B3．(2017·海南卷)(多选)三束单色光1、2和3的波长分别为λ1、λ2和λ3(λ1＞λ2＞λ3)，分别用这三束光照射同一种金属.已知用光束2照射时，恰能产生光电子，下列说法正确的是( )A ．用光束1照射时，不能产生光电子B ．用光束3照射时，不能产生光电子C ．用光束2照射时，光越强，单位时间内产生的光电子数目越多D ．用光束2照射时，光越强，产生的光电子的最大初动能越大解析：依据波长与频率的关系：λ＝c ν，因λ1＞λ2＞λ3，那么ν1＜ν2＜ν3；由于用光束2照射时，恰能产生光电子，因此用光束1照射时，不能产生电子，而光束3照射时，一定能产生光电子，故A 正确，B 错误；用光束2照射时，光越强，单位时间内产生的光电子数目越多，而由光电效应方程：E km ＝h ν－W ，可知，光电子的最大初动能与光的强弱无关，故C 正确，D 错误，故选AC.答案：AC4．(多选)如图所示，这是一个研究光电效应的电路图，下列叙述中正确的是( )A ．只调换电源的极性，移动滑片P ，当电流表示数为零时，电压表示数为遏止电压U 0的数值B ．保持光照条件不变，滑片P 向右滑动的过程中，电流表示数将一直增大C ．不改变光束颜色和电路，增大入射光束强度，电流表示数会增大D ．阴极K 需要预热，光束照射后需要一定的时间才会有光电流解析：当只调换电源的极性时，电子从K 到A 减速运动，到A 恰好速度为零时对应电压为遏止电压，所以A 项正确；当其他条件不变，P 向右滑动，加在光电管两端的电压增加，光电子运动更快，由I ＝Q t，得电流表读数变大，B 项正确；只改变光束强度时，单位时间内光电子数变多，电流表示数变大，C 项正确；因为光电效应的发生是瞬间的，阴极K 不需要预热，所以D项错．答案：ABC。