高三物理第一轮复习 波粒二象性 新人教版
2021版高考物理一轮复习第十一章光电磁波波粒二象性课时3光电效应光的波粒二象性学案新人教版
课时3 光电效应光的波粒二象性一、光电效应1.定义:在光的照射下从金属发射出电子的现象(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。
二、光电效应方程1.基本物理量(1)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: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-W0。
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。
四、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=h,p为运动物体的动量,h为普朗克常量。
p考点一光电效应的理解1.光电效应的规律存在极限频率νc 电子从金属表面逸出,首先需克服金属原子核的引力做功W0,要使入射光子能量不小于W0,对应的频率νc=0Wh,即极限频率光电子的最大初动能随着入射光频率的增大而增大,与入射光的强度无关电子吸收光子能量后,一部分克服阻力做功,剩余部分转化为光电子的初动能,只有从金属表面飞出的光电子才具有最大初动能,对于确定的金属,W0是一定的,故光电子的最大初动能只随入射光频率的增大而增大光电效应具有瞬时性光照射金属时,电子吸收一个光子的能量后,动能立即增大,不需要能量积累的过程入射光越强,饱和电流越大入射光越强,单位时间内发射的光电子数越多,因而饱和电流越大2.光电效应规律的理解(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正比,即ε=hν,其中h=6.63×10-34 J·s。
人教版高考物理一轮复习 第11章 光电磁波波粒二象性 课时2 光的波动性电磁波
课时2 光的波动性电磁波一、光的干涉1.定义:在两列光波的叠加区域，某些区域的光被加强，出现亮纹，某些区域的光被减弱，出现暗纹，且加强和减弱互相间隔的现象叫做光的干涉现象。
2.条件:两列光的频率相等，且具有恒定的相位差，才能产生稳定的干涉现象。
3.双缝干涉:由同一光源发出的光经双缝后形成两束频率相等的相干光波，屏上某点到双缝的路程差是波长的整数倍时出现亮条纹;路程差是半波长的奇数倍时出现暗条纹。
相邻的亮条纹(或暗条纹)之间距离Δx 与波长λ、双缝间距d及屏到双缝距离l的关系为Δx=lλ。
d4.薄膜干涉:利用薄膜(如肥皂液薄膜)前后表面反射的光相遇而形成的。
图样中同一条亮(或暗)条纹上所对应薄膜厚度相同。
二、光的衍射1.光的衍射现象光在遇到障碍物时，偏离直线传播方向而照射到阴影区域的现象叫做光的衍射。
2.光发生明显衍射现象的条件当孔或障碍物的尺寸比光波波长小，或者跟光波波长相差不多时，光才能发生明显的衍射现象。
3.衍射图样(1)单缝衍射:中央为亮条纹，两侧有明暗相间的条纹，但间距和亮度不同。
白光衍射时，中央仍为白光，最靠近中央的是紫光，最远离中央的是红光。
(2)圆孔衍射:明暗相间的不等距圆环。
(3)泊松亮斑:光照射到一个半径很小的圆板后，在圆板的阴影中心出现的亮斑，这是光能发生衍射的有力证据之一。
三、光的偏振1.偏振光:在跟光传播方向垂直的平面内，光在某一方向振动较强而在另一些方向振动较弱的光即为偏振光。
光的偏振现象证明光是横波(选填“横波”或“纵波”)。
2.自然光:太阳、电灯等普通光源发出的光，包括在垂直于传播方向上沿各个方向振动的光，而且沿各个方向振动的光波的强度都相同，这种光叫做自然光。
3.偏振光的产生通过两个共轴的偏振片观察自然光，第一个偏振片的作用是把自然光变成偏振光，叫做起偏振器。
第二个偏振片的作用是检验光是否是偏振光，叫做检偏振器。
四、电磁振荡1.LC振荡电路由线圈L和电容器C组成的电路。
(新课标)高考物理一轮总复习 第十二章 第一讲 光电效应 波粒二象性教案-人教版高三全册物理教案
第一讲 光电效应 波粒二象性一、光电效应1．光电效应现象：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 其中A 是阳极，K 是阴极． 4．光电效应的四个规律(1)每种金属都有一个截止频率(或极限频率)，入射光的频率必须大于截止频率才能产生光电效应．低于截止频率时不能发生光电效应．(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：在空间传播的光是不连续的，而是一份一份的，每一份叫作一个光的能量子，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原子核的引力逸出时所具有的动能的最大值． 4．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最小频率叫作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． 5．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 2.三、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．[小题快练]1．判断题(1)只要光照射的时间足够长，任何金属都能产生光电效应．( × )(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．( × )2．关于光电效应的规律，下列说法中正确的是( D )A．只有入射光的波长大于该金属的极限波长，光电效应才能产生B．光电子的最大初动能跟入射光强度成正比C．发生光电效应的反应时间一般都大于10－7 sD．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强度成正比3．关于物质的波粒二象性，下列说法中不正确的是( D )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，当它们通过一个小孔时，都没有特定的运动轨道C．波动性和粒子性，在宏观现象中是矛盾的、对立的，但在微观高速运动的现象中是统一的D．实物的运动有特定的轨道，所以实物不具有波粒二象性4．(多选)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；如果曝光时间足够长，底片上就会出现规则的干涉条纹．对这个实验结果有下列认识，正确的是( BC )A．曝光时间不长时，出现不规则的点，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考点一光电效应现象和光电效应方程的应用 (自主学习)1．对光电效应的四点提醒(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． (4)光电子不是光子，而是电子． 2．两条对应关系(1)光强大→光子数目多→发射光电子多→光电流大； (2)光子频率高→光子能量大→光电子的最大初动能大． 3．定量分析时应抓住三个关系式 (1)爱因斯坦光电效应方程：E k ＝hν－W 0. (2)最大初动能与遏止电压的关系：E k ＝eU c . (3)逸出功与极限频率的关系：W 0＝hν0.1－1.[光电效应现象的理解] 关于光电效应现象，下列说法中正确的是( ) A ．在光电效应现象中，入射光的强度越大，光电子的最大初动能越大 B ．在光电效应现象中，光电子的最大初动能与照射光的频率成正比C ．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此波长，才能产生光电效应D ．对于某种金属，只要入射光的强度足够大，就会发生光电效应 答案：C1－2.[光电效应方程] (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3.00×108m·s －1，能使锌产生光电效应的单色光的最低频率约为( ) A ．1×1014Hz B ．8×1014Hz C ．2×1015 HzD ．8×1015Hz解析：光电效应方程E k ＝hν－W 0，逸出功W 0＝hν0，联立解得ν0＝h cλ－E k h＝8×1014Hz ，故B 正确． 答案：B考点二 光电效应的图象问题 (自主学习)最大初动能E k 与入射光频率ν的关系图线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 轴交点的纵坐标的值W 0＝|－E |＝E③普朗克常量：图线的斜率k ＝h 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 ：图线与横轴的交点 ②饱和光电流I m ：电流的最大值③最大初动能E k ＝eU c 颜色不同时，光电流与电压的关系①遏止电压U c1、U c2 ②饱和光电流③最大初动能E k1＝eU c1，E k2＝eU c2 遏止电压U c 与入射光频率ν的关系图线①截止频率νc ：图线与横轴的交点 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量的乘积，即h ＝ke .(注：此时两极之间接反向电压)c 光照射光电管得到的I －U 图线，U c 1、U c 2表示截止电压，下列说法正确的是( )A ．甲图中光电管得到的电压为正向电压B ．a 、b 光的波长相等C ．a 、c 光的波长相等D ．a 、c 光的光强相等解析：如图可知，从金属逸出来的电子在电场力作用下，加速运动，则对应电压为正向电压，故A 正确；光电流恰为零，此时光电管两端加的电压为截止电压，对应的光的频率为截止频率，可知，a 光、c 光对应的截止频率小于b 光的截止频率，根据eU 截＝12mv 2m ＝hν－W 0，入射光的频率越高，对应的截止电压U 截越大．a 光、c 光的截止电压相等，所以a 光、c 光的频率相等，则a 光、c 光的波长相等；因b 光的截止电压大于a 光的截止电压，所以b 光的频率大于a 光的频率，则a 光的波长大于b 光的波长，故B 错误，C 正确；由图可知，a 的饱和电流大于c 的饱和电流，而光的频率相等，所以a 光的光强大于c 光的光强，故D 错误． 答案：AC2－2.[E k －ν图象] (多选) 如图是某金属在光的照射下产生的光电子的最大初动能E k 与入射光频率ν的关系图象．由图象可知( ) A ．该金属的逸出功等于E B ．该金属的逸出功等于hνcC ．入射光的频率为2νc 时，产生的光电子的最大初动能为ED ．入射光的频率为νc2时，产生的光电子的最大初动能为E2答案：ABC2－3.[U c －ν图象] (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 ．解析：根据爱因斯坦光电效应方程有E k ＝hν－W 0，又因为E k ＝eU c ，得到U c ＝he ν－W 0e，所以h e ＝k ，h ＝ek ；－W 0e＝b ，W 0＝－eb . 答案：ek －eb考点三 对光的波粒二象性的理解 (自主学习)1．对光的波动性和粒子性的进一步理解(1)大量光子易显示出波动性，而少量光子易显示出粒子性． (2)波长长(频率低)的光波动性强，而波长短(频率高)的光粒子性强．(3)光子说并未否定波动说，E ＝hν＝hcλ中，ν和λ就是波的概念． (4)波和粒子在宏观世界是不能统一的，而在微观世界却是统一的． 3－1.[光的波粒二象性] 下列说法正确的是( ) A ．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 ．γ射线具有显著的粒子性，而不具有波动性解析：从光的波粒二象性可知：光是同时具有波粒二象性的，只不过在有的情况下波动性显著，有的情况下粒子性显著．光的波长越长，越容易观察到其显示波动特征．光子是一种不带电的微观粒子，而电子是带负电的微观粒子，它们虽然都是微观粒子，但有本质区别，故C 正确． 答案：C3－2.[波动性分析] (多选)(2015·全国卷Ⅱ)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：电子束通过双缝产生干涉图样，体现的是波动性，A 正确；β射线在云室中留下清晰的径迹说明β射线是一种粒子，不能体现波动性，B 错误；衍射体现的是波动性，C 正确；电子显微镜观测微观结构利用了电子束的衍射现象，体现波动性，D 正确． 答案：ACD3－3.[波动性和粒子性分析] (多选)用极微弱的可见光做双缝干涉实验，随着时间的增加，在屏上先后出现如图a 、b 、c 所示的图象，则下列说法正确的是( ) A ．图象a 表明光具有粒子性 B ．图象c 表明光具有波动性 C ．用紫外光观察不到类似的图象 D ．实验表明光是一种概率波解析：图象a 曝光时间短，通过光子数很少，呈现粒子性．图象c 曝光时间长，通过了大量光子，呈现波动性，A 、B 正确；同时实验也表明光波是一种概率波，D 正确；紫外光本质和可见光本质相同，也可以发生上述现象，C 错误． 答案：ABD1．运用光子说对光电效应现象进行解释，可以得出的正确结论是( D ) A ．当光照时间增大为原来的2倍时，光电流的强度也增大为原来的2倍 B ．当入射光频率增大为原来的2倍时，光电子的最大初动能也增大为原来的2倍 C ．当入射光波长增大为原来的2倍时，光电子的最大初动能也增大为原来的2倍 D ．当入射光强度增大为原来的2倍时，单位时间内产生的光电子数目也增大为原来的2倍 2. (多选)爱因斯坦因提出了光量子概念并成功地解释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 k 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( CD ) A ．逸出功与ν有关B ．光电子的最大初动能E k 与入射光的频率成正比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3．(2018·江苏卷)光电效应实验中，用波长为λ0的单色光A 照射某金属板时，刚好有光电子从金属表面逸出．当波长为λ02的单色光B 照射该金属板时，光电子的最大初动能为 ，A 、B 两种光子的动量之比为 . (已知普朗克常量为h 、光速为c )解析：根据光电效应方程E k ＝hν－W 0，又ν＝cλ，所以有0＝hc λ0－W 0，E k ＝2hcλ0－W 0解得E k ＝hc λ0；又光子动量p ＝hλ，所以A 、B 两种光子的动量之比为1∶2. 答案：(1)hcλ0(2) 1∶2 4．如图所示是研究光电效应的实验装置，某同学进行了如下操作：(1)用频率为ν1的光照射光电管，此时电流表中有电流．调节滑动变阻器，将触头P 向 端滑动(填“a ”或“b ”)，使电流表示数恰好变为零，记下电压表示数U 1. (2)用频率为ν2的光照射光电管，重复(1)中的步骤，记下电压表示数U 2.已知电子的电荷量为e ，由上述实验可知，普朗克常量h ＝ (用上述已知量和测量量表示)．解析：(1)对电子加反向的电场力，使之不能到达A 端，则A 端电势低于K 端电势，P 向a 端滑动．(2)由hν1－W ＝eU 1，hν2－W ＝eU 2，得h ＝e (U 1－U 2)ν1－ν2.答案：(1)a (2)e (U 1－U 2)ν1－ν2[A 组·基础题]1．(2019·江苏高级中学检测)下列实验中，深入地揭示了光的粒子性一面的有( A ) ①X 射线被石墨散射后部分波长增大 ②锌板被紫外线照射时有电子逸出但被可见光照射时没有电子逸出③轰击金箔的α粒子中有少数运动方向发生较大偏转 ④氢原子发射的光经三棱镜分光后，呈现线状光谱 A ．①② B ．①②③ C ．②③D ．②③④解析：①为康普顿散射，②为光电效应，康普顿散射和光电效应都深入揭示了光的粒子性； ③为α粒子散射，未涉及光子，揭示了原子的核式结构模型．④为光的折射，揭示了氢原子能级的不连续，故选A.2．用波长为2.0×10－7m 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4.7×10－19J ．由此可知，钨的极限频率是(普朗克常量h ＝6.63×10－34J·s，光速c ＝3.0×108m/s ，结果取两位有效数字)( B ) A ．5.5×1014Hz B ．7.9×1014Hz C ．9.8×1014 HzD ．1.2×1015Hz3．下表给出了一些金属材料的逸出功.现用波长为(普朗克常量h ＝6.63×10－34 J·s，光速c ＝3.0×108 m/s)( A )A ．2种B ．3种C ．4种D ．5种4．用不同频率的紫外线分别照射钨和锌的表面而产生光电效应，可得到光电子最大初动能E k 随入射光频率ν变化的E k －ν图象．已知钨的逸出功是3.28 eV ，锌的逸出功是3.34 eV ，若将二者的图线画在同一个E k －ν坐标系中，图示中用实线表示钨，虚线表示锌，则下列图象正确反映这一过程的是( A )5．(多选)(2014·海南卷)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，下列四个物理量中，一定不同的是( ACD ) 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6．(多选)用波长为λ和2λ的光照射同一种金属，分别产生的速度最快的光电子速度之比为2∶1，普朗克常量和真空中光速分别用h 和c 表示，那么下列说法正确的有( AD ) A ．该种金属的逸出功为hc3λB ．该种金属的逸出功为hc λC ．波长超过2λ的光都不能使该金属发生光电效应D ．波长超过4λ的光都不能使该金属发生光电效应7．(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( AC ) 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 c 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[B 组·能力题]8．(多选)(2017·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 <E k bD ．若νa >νb ，则一定有hνa －E k a >hνb －E k b9．现有a 、b 、c 三束单色光，其波长关系为λa ∶λb ∶λc ＝1∶2∶3.当用a 光束照射某种金属板时能发生光电效应，飞出的光电子最大动能为E k ，若改用b 光束照射该金属板，飞出的光电子最大动能为13E k ，当改用c 光束照射该金属板时( B )A ．能发生光电效应，飞出的光电子最大动能为16E kB ．能发生光电效应，飞出的光电子最大动能为19E kC ．能发生光电效应，飞出的光电子最大动能为112E kD ．由于c 光束光子能量最小，该金属板不会发生光电效应10．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，以检验爱因斯坦光电效应方程的正确性．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－W 0及动能定理eU c ＝E k ，可得U c ＝h e ν－h eν0.结合图象知k ＝U c2－U c1ν2－ν1＝U c1ν1－ν0.普朗克常量h ＝e (U c2－U c1)ν2－ν1.截止频率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 c111．(2018·苏州质检)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10－4倍． (1)求电子的动量大小；(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一位有效数字) 解析：(1)由λ＝h p，得p ＝h λ＝ 6.6×10－3410－4×440×10－9kg·m/s＝1．5×10－23kg·m/s.(2)eU＝E k＝p22m ，又λ＝hp，联立解得U＝h22emλ2，代入数据，解得U＝8×102 V. 答案：(1)1.5×10－23kg·m/s(2)U＝h22emλ28×102 V。
高考物理一轮复习 5.2 波粒二象性课件 新人教版选修35
A．曝光时间不太长时，光的能量太小，底片上的条纹看 不清楚，故出现不规则的点子
B．单个光子的运动没有确定的规律 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表现出波动性
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错因分析 此题易错选 A，主要原因是对光的本性即光的 波粒二象性理解不透彻造成的．
解析 单个光子通过双缝后的落点无法预测，大量光子的 落点出现一定的规律性，落在某些区域的可能性较大，这些区 域正是波通过双缝后发生干涉时振幅加强的区域．因而把光波 叫做概率波．光具有波粒二象性，少数光子的行为表现为粒子 性，大量光子的行为表现为波动性．所以正确选项为 B、C、 D.
答案 BCD
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2．由 Ek－ν 图象得到的信息 (1)横轴上的截距的物理意义是金属的极限频率，不同的 金属一般不同． (2)纵轴上的截距的物理意义是金属的逸出功的负值．不 同金属的极限频率不同，对应的金属的逸出功也不同． (3)斜率的物理意义是普朗克常量．因此对所有的金属而 言，在同一坐标系中的 Ek－ν 图线是相互平行的．
小试身手 2 如图所示的实验电路，K 为光电管的阴极，A 为阳极．当用黄光照射光电管中的阴极 K 时，毫安表的指针 发生了偏转．若将电路中的滑动变阻器的滑片 P 向左移动到 某一位置时，毫安表的读数恰好减小到零，此时电压表读数为 U.若增加黄光的强度，
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则毫安表________(选填“有”或“无”)示数；若用几种 能使光电管中的阴极 K 发生光电效应的不同频率 ν 的光照射 到光电管的阴极 K，分别测出能使毫安表的读数恰好减小到零 时的不同的电压值 U.通过 U 和 ν 的几组对应数据，就可作出 U－ν 的图象，图象的斜率为 k，则普朗克常量 h＝________(电 子的电荷量为 e)．
人教版高考物理一轮总复习课后习题 第14单元 波粒二象性和原子物理 作业36原子结构 原子核
作业36原子结构原子核A组基础达标微练一原子的核式结构1.(多选)关于卢瑟福的原子核式结构,下列叙述正确的是( )A.原子是一个质量分布均匀的球体B.原子的质量几乎全部集中在原子核内C.原子的正电荷和负电荷全部集中在一个很小的核内D.原子直径的数量级大约是10-10 m,原子核直径的数量级是10-15 m2.物理学家卢瑟福和他的学生用α粒子轰击金箔,研究α粒子被散射的情况,其实验装置如图所示。
关于α粒子散射实验,下列说法正确的是( )α粒子散射的实验装置(俯视)A.该实验是卢瑟福建立原子“枣糕”模型的重要依据B.α粒子大角度散射是由于它跟电子发生了碰撞C.实验结果说明原子中有一个带正电且占有原子几乎全部质量的核D.通过α粒子散射实验还可以估算出原子半径的数量级是10-15 m微练二氢原子光谱玻尔理论与能级跃迁3.氢原子能级图如图所示,用某单色光照射大量处于基态的氢原子后,氢原子辐射的光对应谱线只有两根谱线属于巴耳末系,则该单色光的光子能量为( )A.14.14 eVB.12.75 eVC.12.09 eVD.10.20 eV4.(浙江嘉兴一模)目前科学家已经能够制备出能量量子数n较大的氢原子,已知氢原子第n能级的能量为E n=-13.6eV,金属钨的逸出功为4.54 eV,n2如图是按能量排列的电磁波谱,则( )A.紫外线波段的光子均不能使基态氢原子电离B.氢原子跃迁时可能会辐射X射线波段的光子C.足够长时间的红外线照射能使金属钨发生光电效应D.可见光能使n=20的氢原子失去一个电子变成氢离子微练三原子核的衰变及射线5.磷32是磷的一种放射性同位素,在农业研究中常用作示踪原子。
将含磷31的材料置于反应堆中辐射,反应产生的磷32会混于稳定的磷31中。
如果将该材料取出,研究发现磷31和磷32的含量相等,28天后磷32的含量占磷元素总量的20%,则磷32的半衰期为( )A.28天B.14天C.7天D.3.5天6.(浙江杭州二模)在医学上,放射性同位素锶90(3890Sr)制成的表面敷贴器,可贴于体表治疗神经性皮炎等疾病。
高考物理一轮总复习 专题十三 第3讲 光电效应 波粒二象性课件 新人教版
Ek；克服金属原子核的引力逃逸出成为光电子所做的功的最小 值叫逸出功 W0.
(2)光电效应方程：___E__k＝__h_ν_－__W__0_____，hν极限 ＝W0.
【基础检测】 1．(多选，2015 年广东湛江一中模拟)用如图13-3-2所示的光
h 一种波与它对应，其波长λ＝______p__，p 为运动物体的动量， h 为普朗克常量．
【基础检测】 2．(多选，2015 年河北唐山调研)下列说法正确的是( ) A．卢瑟福通过α粒子散射实验建立了原子核式结构模型 B．宏观物体的物质波波长非常大，极易观察到它的波动
性 C．爱因斯坦在对光电效应的研究中，提出了光子说 D．对于任何一种金属都存在一个“最大波长”，入射光
_____14
Hz，则产生的
光电子的最大初动能 Ek＝________J.
解：(1)题图甲为利用光电管产生光电流的实验电路，光电 子从 K 极发射出来，故 K 为光电管的阴极，A 为光电管的阳极．
(2)遏止电压对光电子做负功，根据爱因斯坦光电效应方程 有 eUc＝Ek＝hν－W0.结合题图乙可知，当 Uc＝0 时，ν＝ 5.15×1014 Hz，故铷的截止频率 νc＝5.15×1014 Hz，逸出功 W0 ＝hνc＝3.41×10－19 J.
2．光电效应的研究思路 (1)两条线索
(2)两条对应关系：①光强大→光子数目多→发射光电子多 →光电流大．
②光子频率高→光子能量大→光电子的最大初动能大．
⊙典例剖析 例1：(2014 年上海卷)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
高三第一轮复习-光电效应 波粒二象性
光电效应波粒二象性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、截止频率、最大初动能等物理量.3.知道光的波粒二象性，知道物质波的概念．考点一光电效应的实验规律1．光电效应在光的照射下金属中的电子从金属表面逸出的现象，叫做光电效应，发射出来的电子叫做光电子．2．实验规律(1)每种金属都有一个极限频率．(2)光子的最大初动能与入射光的强度无关，只随入射光的频率增大而增大．(3)光照射到金属表面时，光电子的发射几乎是瞬时的．(4)光电流的强度与入射光的强度成正比．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最小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最小值，叫做该金属的逸出功．[例题1]（2023•南通模拟）如图所示，用某频率的光照射光电管，研究饱和电流的影响因素，则（）A．电源的左端为负极B．换更高频率的光照射，电流表示数一定增大C．滑动变阻器滑片移至最左端，电流表示数为零D．滑动变阻器滑片向右移的过程中，电流表示数可能一直增大[例题2]（2023•抚州一模）光电效应实验的装置如图所示，现用发出紫外线的弧光灯照射锌板，验电器指针张开一个角度。
下列判断正确的是（）A．锌板带正电，验电器带负电B．将带负电的金属小球与锌板接触，验电器指针偏角变大C．使验电器指针回到零，改用强度更大的弧光灯照射锌板，验电器指针偏角变大D．使验电器指针回到零，改用强度更大的红外线灯照射锌板，验电器指针偏角变大[例题3]（2023春•东城区期末）把一块带负电的锌板连接在验电器上，验电器指针张开一定的角度。
用紫外线灯照射锌板发现验电器指针的张角发生变化。
下列说法正确的是（）A ．验电器指针的张角会变大B ．锌板上的正电荷转移到了验电器指针上C ．验电器指针的张角发生变化是因为锌板获得了电子D ．验电器指针的张角发生变化是因为紫外线让电子从锌板表面逸出考点二 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正比，即：ε＝hν，其中h ＝6.63×10－34J·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 ＝12mv 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 ＝W 0. (3)普朗克常量：图线的斜率k ＝h .[例题4] （2024•成都三模）如图为美国物理学家密立根测量金属的遏止电压U c 与入射光频率ν的实验图像，该实验证实了爱因斯坦光电效应方程的正确性，并且第一次利用光电效应实验测定了普朗克常量h 。
高三物理一轮复习课件(人教版)：第14章 第3节 光电效应 光的波粒二象性
【解析】(1) 对于一定频率的光，无论光的强弱如 何变化，遏止电压都是一样的，只有光的频率改变， 遏止电压才会改变；但发生了光电效应后，入射光 越强，饱和光电流越强．C正确． (2) 光电子从金属表面逸出的过程中，受到金 属表面层中力的阻碍作用(或需要克服逸出功)，动 能要减少，速度要减小，所以动量也要减小． (3)氢原子放出的光子能量E=E3-E2，代入数据 得：E =1.89eV，金属钠的逸出功W0=hν0，代入数 据得 W0=2.3eV ，因为 E ＜ W0 ，所以不能发生光电 效应．
第3节
光电效应 光的波粒二象性
考点1：光的电磁说 【例1】光的电磁说认为( ) A．光波和机械波相同，在真空中传播时速度最大 B．光波也能产生干涉、衍射等现象 C．光是一种电磁波 D．在真空中光速和电磁波传播速度相同
【解析】光波是电磁波，不同于机械波，光波在真 空中传播速度最大，射等波特有的 现象． 答案：BCD 点评：了解光的电磁说，知道光波和机械波的异同， 就能作出正确的判断．
【解析】金属的逸出功由该金属决定，与入射光 源频率无关，光电流的强度与入射光强度成正比， 选项A、B错误．不可见光包括能量大的紫外线、 X射线、 γ射线，也包括能量比可见光小的红外线、 无线电波，选项C错误．
答案：D
点评：光电效应是金属中的自由电子吸收了光子 的能量后，其动能大到足以克服金属离子的引力 而逃逸出金属表面，成为光电子；对一定的金属 来说，逸出功是一定的，照射光的频率越大，光 子的能量越大，从金属中逸出的光电子的初动能 就越大；如果入射光子的频率较低，它的能量小 于金属的逸出功，就不能产生光电效应，这就是 存在极限频率的原因．
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) (3)见解析
2024年新人教版高考物理一轮复习课件 第16章 第1讲 光电效应 波粒2象性
光电管所加电压为正向电压，则根据爱因斯坦光 电效应方程可知光电子到达A极时动能的最大值 Ekm＝Ue＋hν－hν截止，可知Ekm－U图像的斜率相 同，均为e；截止频率越大，则图像在纵轴上的截 距越小，因ν1<ν2，则图像C正确，A、B、D错误.
光的波粒二象性与物质波
梳理 必备知识
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.
(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.
判断 正误
1.光子和光电子都不是实物粒子.( × ) 2.只要入射光的强度足够大，就可以使金属发生光电效应.( × )
3.要使某金属发生光电效应，入射光子的能量必须大于或等于该
金属的逸出功.( √ ) 4.光电子的最大初动能与入射光子的频率成正比.( × )
提升 关键能力 光电效应的分析思路
例3 (2023·天津市质检)光电效应实验中，下列表述正确的是 A.光照时间越长，光电子最大初动能越大 B.入射光足够强就可以有光电流导出 C.遏止电压与入射光的强度有关
√D.入射光频率小于截止频率时，不论光照时间多长，都不能发生光电效应
光电子的最大初动能与光照时间无关，与入射光的频率有关，故A 错误； 发生光电效应的条件是入射光频率大于或等于截止频率，入射光强， 不一定能发生光电效应，故B错误； 根据光电效应方程Ek＝eUc＝hν－W0知遏止电压与入射光的频率有关， 与强度无关，故C错误； 当入射光频率小于截止频率时，不论光照时间多长，都不能发生光 电效应，故D正确.
人教版高考物理一轮总复习精品课件 第14单元 波粒二象性和原子物理 第35讲 光电效应 波粒二象性
(1)爱因斯坦光电效应方程:Ek=hν-W0。
(2)最大初动能与遏止电压的关系:Ek=eUc。
(3)逸出功与截止频率的关系:W0=hνc。
典例 (2023浙江Z20名校联盟模拟)用如图所示的光电管研究光电效应的
规律,分别用a、b、c三束单色光照射图中的光电管阴极K,先将开关S接1,
电效应,发射出来的电子称为光电子。
2.光电效应的四个规律
(1)每种金属都有一个截止频率。
(2)当频率超过截止频率的光照射到金属表面时,光电效应几乎是瞬时发生的。
(3)光电子的最大初动能与入射光的强弱无关,只随入射光频率的增大而增大。
(4)在光的频率不变的情况下,入射光越强,饱和电流越大。
3.遏止电压与截止频率
以电磁波波长越长,其能量子越小,故C正确,D错误。
c
ε=hν=h,所
λ
考向2 黑体辐射
典例2 如图是黑体的辐射强度与波长的关系图像,下列说法正确的是( D)
A.温度越高,黑体辐射的电磁波的波长越长
B.温度越高,辐射强度的极大值向波长较长的方向移动
C.黑体的辐射强度按波长的分布与材料的表面状况有关
D.普朗克通过对黑体辐射的研究,提出了能量子的概念
的相对稳定,“考课本,不回避陈题”成了该部分选考题的最大特点,预计上述
知识点仍然是今后本部分选考试题的重点。此外,还应注意这部分知识与
生产、生活以及高科技相联系的问题。试题综合程度高、难度大,是考生
的重要发力点
目录索引
落实基础主干
一、热辐射
1.热辐射
(1)定义: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
整数倍,这个不可再分的最小能量值ε叫作能量子。
高中物理高考 2020届高考物理一轮复习基次35光电效应波粒二象性课件新人教版
金属的种类以及逸出的方式有关,因此光电子的动能不一定都相同,C错误;
能否发生光电效应与入射光的强度无关,与入射光的光子频率、光子能量关闭
有关,D正确。
AD
解析
答案
答案
-8考点一
考点二
考点三
考点四
爱因斯坦光电效应方程(师生共研)
1.三个关系
(1)爱因斯坦光电效应方程Ek=hν-W0。
(2)光电子的最大初动能Ek可以利用光电管用实验的方法测得,即
逸出功
量一部分用于克服金属的
,剩下的表现为逸出电子
的 初动能
。
-4知识点一
知识点二
知识点三
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,
hν1=eU1+W0 ①
的是(
) ②
hν
2=eU2+W0
2eU1
ν1 的光照射时,光电子的最大初速度
v=
由①A.用频率为
得:金属的逸出功
W0=hν1-eU1。
m
(1-2)
W0=hν1错误;
-eU1
联立B.阴极
①②得 Kh=金属的逸出功
,故 B 正确,D
1 -2
U ν -U ν
2 2 1
C.阴极 K 金属的极限频率
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
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(1)微观粒子的坐标测 得愈准确(Δx→0)，动量就愈不准确(Δp→∞)；
(2)微观粒子的动量测得愈准确(Δp→0)，坐标就愈不准确(Δx→∞).
但这里要注意，不确定关系不是说微观粒子的坐标测不准；也不是说微观粒子的动量测不准；更不是说微观粒子的坐标和动量都测不准；而是说微观粒子的坐标和动量不能同时测准.
2.光的电磁说
(1)内容：光的本质是电磁波.
(2)意义：光的电磁说说明了光的电磁本质，使人们认识到光波与机械波的本质不同，把光学和电磁学统一起来.
(3)依据：光和电磁波的传播 都不需要介质；光和电磁波在真空中的传播速度相同，即
c＝3×108m/s.
3.光电效应
(1)现象：在光的照射下，物体发射电子的现象，叫做光电效应.
(2)光子和电子、质子等实物粒子一样，具有能量和动量.与其他物质相互作用时，粒子性起主导作用；在光的传播过程中，光子在空间各点出现的可能性的多少(概率)，由波动性起主导作用.
(3)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.
7.不确定关系式
，其中Δx表示粒子位置的不确定量 ，Δp表示粒子在x方向上的动量的不确定量.
(2)光电效应的规律：①任何一种金属都有发生光电效应的极限频率，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，随入射光的频率增大而增大；③光电效应的产生几乎是瞬时的，一般不超过10－9s；④当入射光的频率大于金属极限频率时，光电流强度与入射光的强度成正比.
(3)光子说：在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，光子的能量与其频率成正比，即E＝hν.
第3课时 波粒二象性基础知识 Nhomakorabea纳1.光的本性学说的发展史
(1)牛顿的微粒说：认为光是高速粒子流，它能解释光的直进、光的反射现象，不能解释光的干涉、衍射现象.
(2)惠更斯的波动说：认为光是某种振动，以波的形式向四周传播，它能解释光的干涉、衍射现象，不能解释光电效应、光的直进.
(3)麦克斯韦的电磁说：认为光是电磁波，实验依据是电火花实验，证明了光与电磁波在真空中传播速度相等，且 都为横波，能够解释光在真空中的传播、光的干涉、衍射，不能解释光电效应.
重点难点突破
一、光电效应
“光电效应”是光的粒子性的一个重要体现，也是光的本性中一个高考热点，因此在复习过程中：
1.要澄清一些易混淆的概念，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到光照时发射出来的电子，因此其本质就是电子.
(4)爱因斯坦的光子说：认为光的传播是一份一份的，每一份叫做光子，其能量与频率成正比，即E＝hυ，能够解释光电效应、光的直进、光的反射，不能解释光的干涉、衍射.
(5)德布罗意的波粒二象性：认为光既有粒子性，又有波动性，个别光子表现粒子性，大量光子表现波动性；光子频率大的粒子性明显，频率小的波动性明显.能够解释所有光现象.
(4)康普顿效应进一步证实了光的粒子性.
5.概率波
在双缝干涉图样中，不能肯定某个光子落在哪一点，即光子落在各点的概率是不一样的.但光子落在明纹处的概率大，落在暗纹处的概率小.光子在空间出现的概率可以通过波动规律确定，所以光波是一种概率波.
6.光的波粒二象性
(1)光既具有波动性，又有粒子性；大量光子产生的效果显示出波动性，个别光子产生的效果显示出粒子性.
(4)光电效应方程：①逸出功：使电子脱离某种金属所做功的最小值，即W＝hυ0；②光电效应方程：Ek＝hυ－W.
4.康普顿效应
(1)康普顿效应：即当γ射线或X射线打在物质上，与物质中原子的核外电子发生相 互作用，作用后产生散射光子和反冲电子的效应；其作用过程为：当入射X (γ)光子和原子内一个轨道电子发生相互作用时，光子损失一部分能量，并改变运动方向(散射光子)，电子获得能量而脱离原子(反冲电子)，此种作用过程称为康普顿效应.其结果是：产生了次级电子，反冲电子继而将发生电子与物质的相互作用.
2.掌握两条线索、明确各概念间的对应关系
由上图可知，这两条线索：一是光的频率线，二是光的强度线.这两条对应关系线就是：光强→光子数目多→发射光电子多→光电流强度大；光子频率高→光子能量大→产生光电子的最大初动能大.
二、对光的波粒二象性的理解
1.光的干涉、衍射现象和光的电磁说，表明了光不可怀疑地具有波动性；光电效应和光子说，却说明了光的波动性理论有一定的局限性，光还具有粒子性.光的一切行为只有光具有波粒二象性才能说明，所以我们认为光具有波粒二象性.
(2)“光子的能量”与“入射光的强度”
光子的能量是一份一份的，每一份的能量为E＝hυ，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＝nhυ，其中n为单位时间内的光子数.
(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，就可能向各个方向运动，运动过程中要克服原子核和其他原子的阻碍而损失一部分能量，剩余部分能量转化为光电子的初动能.所以金属表面的电子，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Ekm＝hν－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Ek<Ekm.一个电子吸收一个光子的能量后，动量立即增大，不需要积累能量的过程.
(2)意义：康普顿效应是验证光的波粒二象性的重要物理实验之一.爱因斯坦光子理论圆满解释了光电效应的实验规律，而康普顿对康普顿效应进行了成功的解释，使光量子说得到了实验的证明，更有力地证明了爱因斯坦光子理论的正确性.
(3)康普顿效应的解释：经典解释(电磁波的解释)：单色电磁波作用于比波长尺寸小的带电粒子上时，引起受迫振动，向各方向辐射同频率的电磁波.经典理论解释频率不变的一般散射可以，但对康普顿效应不能做出合理解释；光子理论的解释：①光子不仅有能量hυ，而且有动量h/λ；②模型：X射线光子与静止的自由电子发生弹性碰撞；③在碰撞过程中能量、动量守恒.