物理课堂精人教3-5全国通用教师用书：第十七章 波粒二象性 章 末 小 结1 含答案

章 末 小 结

错误!错误!

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 ＝错误!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W0一定时，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。

典例1(多选)（湖北武钢三中、武汉三中、省实验中学2015～2016学年高二下学期联考)用如图甲所示的电路研究光电效应中光电流强度与照射光的强弱、频率等物理量的关系。图中A、K两极间的电压大小可调，直流电源的正负极也可以对调。分别用a、b、c三束单色光照射,调节A、K间的电压U，得到光电流I与电压U的关系如图乙所示.由图可知（ABC)

A．单色光b的频率大于a的频率

B．单色光a和c的光子能量相同，但a光强度更强些

C．单色光a的遏止电压小于单色光b的遏止电压

D．随着电压的增大，光电流不断增大

解题指导：两条线索：(1)通过频率分析:光子频率高→光子能量大→产生光电子的最大初动能大。(2）通过光的强度分析:入射光强度大→光子数目多→产生的光电子多→光电流大。

解析：由图乙可知，单色光b照射后遏止电压较大，根据E km ＝eU c知,b光照射后产生的光电子最大初动能较大，根据光电效应方程E km＝hν－W0得，b光的频率大于a光的频率，故A正确,C正确；a、c两光照射后遏止电压相同，知产生的光电子最大初动能相等，可知a、c两光的频率相等,光子能量相等,由于a光的饱和电流较大，则a光的强度较大,故B正确；随着正向电压的增大，光电流增大,增大到一定程度,电流达到饱和，不再增大，故D错误.故选

A、B、C。

二、光的波粒二象性

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E＝hν，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。处理光的波粒二象性问题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(多选）下列叙述的情况正确的是（CD) A．光的粒子性说明每个光子就像一个极小的球体

B．光波是与橡皮绳形成的绳波相似的波

C．光具有粒子性,它和其他物质作用是“一份一份”进行的

D．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

解题指导：光具有波粒二象性，但不是宏观的粒子和波，在相互作用时表现的粒子性显著，在传播时表现的波动性显著。

解析:光具有粒子性，但是不同于宏观的物体,即说明每个光子不像一个极小的球体，所以A错误;光具有波动性,但是光波不同于橡皮绳形成的绳波，即B错误；光具有粒子性，它和其他物质作用是“一份一份”进行的,即C正确；光在传播的过程中,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,即D正确。

从历年高考试题看，有关本章内容的考题多以选择、填空的形式出现，难度不大，均属基本题。其中命题率较高的知识点是光电效应.

一、考题探析

例题 （2018·全国卷Ⅱ，17)用波长为300nm 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3.00×108m·s －1。能使锌产生光电效应的单色光的最低频率约为( B ）

A ．1×1014Hz

B ．8×1014Hz

C ．2×1015Hz

D ．8×1015Hz

解析：设单色光的最低频率为ν0，由E k ＝hν－W 知

E k ＝hν1－W ，0＝hν0－W ,又知ν1＝c λ

整理得ν0＝错误!－错误!，解得ν0≈8×1014Hz 。

二、临场练兵

一、选择题(1题为单选题，2题为多选题)

1．（2017·北京卷，18)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 ＝10－9 m ）附近连续可调的世界上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 ）（ B )

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所具有的能量E ＝hν＝h 错误!

＝6.6×10－34×3×10810－7 J≈10－18 J,选项B 正确。

2．（2017·全国卷Ⅲ，19)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（ BC )

A ．若νa 〉νb ，则一定有U a 〈U b

B ．若νa >νb ，则一定有E k a 〉E k b

C ．若U a 〈U b ，则一定有E k a

D ．若νa 〉νb ，则一定有hνa －

E k a 〉hνb －E k b

解析：光电效应中遏止电压与最大初动能之间的关系为eU ＝E k ,根据光电效应方程可知E k ＝hν－W 0，

若 νa 〉νb ,则E k a 〉E k b ,U a 〉U b ,选项A 错误,选项B 正确;

若U a 〈U b ，则E k a 〈E k b ,选项C 正确；