高中物理【光电效应 波粒二象性】知识点、规律总结
高二物理《波粒二象性》知识点波粒二象性知识点总结
高二物理《波粒二象性》知识点波粒二象性知识点
总结
波粒二象性是指光和物质粒子既可以表现出波动性，也可以表现出粒子性的特征。
光的波动性：
1. 光可以传播并产生干涉、衍射、反射和折射等现象。
2. 光的波长和频率与其能量和颜色有关。
3. 光的波长越短，频率越高，能量越大。
光的粒子性（光子）：
1. 光的能量以离散的量子形式存在，称为光子。
2. 光子的能量由其频率确定，E = hf，其中h为普朗克常数。
3. 光子具有动量，p = hf/c，其中c为光速。
4. 光子与物质粒子之间可以发生相互作用。
物质粒子的波动性：
1. 物质粒子（如电子、中子和质子等）具有波动性，其波长由物质粒子的动量确定，λ= h/p。
2. 物质粒子的波长越短，动量越大，能量越高。
物质粒子的粒子性：
1. 物质粒子具有质量和电荷等属性，可在空间中定位并与其他粒子相互作用。
2. 物质粒子的运动具有定向性和速率，可以经历加速、碰撞、反弹和传递动量等过程。
波粒二象性的实验验证：
1. 双缝干涉实验：将光束通过双缝，观察在屏幕上出现的干涉条纹。
2. 非弹性散射实验：通过向物质粒子轰击金属原子等，观察其与原子发生相互作用的现象。
3. 康普顿散射实验：观察到X射线与物质粒子碰撞后发生能量和动量的转移。
波粒二象性的意义：
波粒二象性的发现和理解深化了我们对物质和能量本质的认识。
它为解释光电效应、康普顿散射以及粒子的衍射和干涉等现象提供了理论基础，并在量子力学的发展中起到了重要的作用。
2023年波粒二象性知识点
波粒二象性知识点总结一：黑体与黑体辐射1．热辐射(1)定义：我们周围旳一切物体都在辐射电磁波，这种辐射与物体旳温度有关，因此叫热辐射。
(2)特点：热辐射强度按波长旳分布状况随物体旳温度而有所不一样。
2．黑体(1)定义：在热辐射旳同步，物体表面还会吸取和反射外界射来旳电磁波。
假如某些物体可以完全吸取投射到其表面旳多种波长旳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：黑体辐射电磁波旳强度按波长旳分布只与黑体旳温度有关。
注意：一般物体旳热辐射除与温度有关外，还与材料旳种类及表面状况有关。
二：黑体辐射旳试验规律如图所示，伴随温度旳升高，首先，多种波长旳辐射强度均有增长；另—方面，辐射强度旳极大值向波长较短旳方向移动。
三：能量子1．能量子：带电微粒辐射或吸取能量时，只能是辐射或吸取某个最小能量值旳整数倍，这个不可再分旳最小能量值E叫做能量子。
2．大小：E=hν。
其中ν是电磁波旳频率，h称为普朗克常量，h=6．626x10—34J·s(—般h=6.63x10—34J·s)。
四：拓展：1、对热辐射旳理解（1）．在任何温度下，任何物体都会发射电磁波，并且其辐射强度按波长旳分布状况随物体旳温度而有所不一样，这是热辐射旳一种特性。
在室温下，大多数物体辐射不可见旳红外光；但当物体被加热到5000C左右时，开始发出暗红色旳可见光。
伴随温度旳不停上升，辉光逐渐亮起来，并且波长较短旳辐射越来越多，大概在1 5000C时变成明亮旳白炽光。
这阐明同一物体在一定温度下所辐射旳能量在不一样光谱区域旳分布是不均匀旳，并且温度越高光谱中与能量最大旳辐射相对应旳频率也越高。
（2）．在一定温度下，不一样物体所辐射旳光谱成分有明显旳不一样。
例如，将钢加热到约800℃时，就可观测到明亮旳红色光，但在同一温度下，熔化旳水晶却不辐射可见光。
（3）热辐射不需要高温，任何温度下物体都会发出一定旳热辐射，只是温度低时辐射弱，温度高时辐射强。
光电效应波粒二象性
光电效应波粒二象性【基础回顾】考点一光电效应现象和光电效应方程的应用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。
2．两条对应关系光强大→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→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－W0。
(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：W0＝hν0。
考点二对光的波粒二象性、物质波的考查光既具有波动性，又具有粒子性，两者不是孤立的，而是有机的统一体，其表现规律为：(1)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。
(2)频率越低波动性越显著，越容易看到光的干涉和衍射现象；频率越高粒子性越显著，越不容易看到光的干涉和衍射现象，而贯穿本领越强。
(3)光在传播过程中往往表现出波动性；在与物质发生作用时，往往表现为粒子性。
【技能方法】1.光电效应的图象分析两条线索(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【基础达标】1．关于光电效应，下列说法正确的是：（）A．光照时间越长光电流越大B．入射光的光强一定时，频率越高，单位时间内逸出的光电子数就越多C．金属钠的每个电子可以吸收一个或一个以上的光子，当它积累的动能最够大时，就能逸出金属D．不同频率的光照射同一种金属时，频率越高，光电子的最大初动能越大【答案】D【解析】在发生光电效应的情况下，入射光的强度越高，单位时间内发出光电子的数目越多，光电流才越大，与光照时间长短无关，故A错误．入射光的光强一定时，频率越高，单位时间内逸出的光电子数就越少．故B错误．每个电子可以吸收一个光子，当它入射光的能量大于逸出功，就能逸出金属．故C错误．根据光电效应方程得E km=hv-W0当频率越高，光电子的最大初动能越大，故D正确.故选D．2．某光源发出的光由不同波长的光组成，不同波长的光的强度如图所示，表中给出了一些材料的极限波长，用该光源发出的光照射表中材料：（）A．仅钠能产生光电子B．仅钠、铜能产生光电子C．仅铜、铂能产生光电子D．都能产生光电子【答案】D【解析】根据爱因斯坦光电效应方程可知，只有光源的波长小于某金属的极限波长，就有光电子逸出，该光源发出的光的波长有小于100nm，小于钠、铜、铂三个的极限波长，都能产生光电子，故D正确，A、B、C错误。
高中物理 必备知识(44)：第一节 光电效应、波粒二象性-基础过关
必备知识（44）：第一节光电效应、波粒二象性-基础过关第一节光电效应、波粒二象性【基本概念规律】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)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＝6.626×10－34 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，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：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＝，p为运动物体的动量，h为普朗克常量．【重要考点归纳】考点一光电效应规律的理解1．放不放光电子，看入射光的最低频率．2．单位时间内放多少光电子，看光的强度．3．光电子的最大初动能大小，看入射光的频率．4．要放光电子，瞬时放．考点二光电效应方程及图象问题1．爱因斯坦光电效应方程E k＝hν－W0hν：光电子的能量．W0：逸出功，即从金属表面直接飞出的光电子克服正电荷引力所做的功．E k：光电子的最大初动能．2．图象分析【思想方法与技巧】用统计规律理解光的波粒二象性微观粒子中的粒子性与宏观概念中的粒子性不同，通俗地讲，宏观粒子运动有确定的轨道，能预测，遵守经典物理学理论，而微观粒子运动轨道具有随机性，不能预测，也不遵守经典物理学理论；微观粒子的波动性与机械波也不相同，微观粒子波动性是指粒子到达不同位置的机会不同，遵守统计规律，所以这种波叫概率波．。
高考物理考点一遍过专题波粒二象性光电效应
专题56 波粒二象性光电效应一、黑体辐射和量子1．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。
2．实验规律：随着温度升高，各种波长的电磁波辐射强度都增加，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动。
3．普朗克提出黑体辐射强度按波长分布的公式，理论与实验结果相符，但要求满足能量子假设。
4．能量子ε=hν，其中ν为电磁波频率，普朗克常量h=6.63×10–34J·s。
二、光电效应1．实验规律：（1）每种金属都有一个发生光电效应的最小频率，称为截止频率或极限频率（νc）。
（2）入射光的频率不变时，入射光越强，饱和光电流越大。
光电流的强度（单位时间内发射的光电子数）与入射光的强度成正比。
（3）入射光的频率不变时，存在一个使光电流减小到0的反向电压，即遏止电压（U c）。
表明光电子的能量只与入射光的频率有关，而与入射光的强度无关。
（4）光照射到金属表面时，光电子的逸出几乎是瞬时的，精确测量为10–9 s。
2．爱因斯坦光电效应方程：E k=hν–W03．光电流与电压的关系图象（I–U图象）（1）电压范围足够大时，电流的最大值为饱和光电流I m，图线与横轴交点的横坐标的绝对值为遏止电压U c，光电子的最大初动能E k=eU c。
（2）频率相同的入射光，遏止电压相同，饱和光电流与光照强度成正比。
（3）不同频率的入射光，遏止电压不同，入射光频率越大，遏止电压越大。
4．最大初动能与入射光频率的关系图象（E k–ν图象）（1）函数方程为E k =hν–W 0=hν–hνc 。
（2）图线斜率等于普朗克常量h ，横轴截距等于截止频率v c ，纵轴截距绝对值E 等于逸出功W 0=hνc 。
5．遏止电压与入射光频率的关系图象（U c –ν图象）（1）函数方程为U c =h e ν–0W e =h e ν–c h eν。
（2）图线斜率与电子电荷量的乘积等于普朗克常量h ，横轴截距等于截止频率νc ，纵轴截距的绝对值与电子电荷量的乘积等于逸出功。
光电效应波粒二象性
第二节 光电效应 波粒二象性[知识要点]（一）基本概念（1）光电效应：金属及其化合物在光（包括不可见光）的照射下，释放电子的现象叫做光电效应。
（2）光电子：在光电效应现象中释放出的电子叫做光电子。
（3）光电流：在光电效应现象中释放出的光电子在外电路中运动形成的电流叫做光电流。
（二）光电效应的规律（斯托列托夫）（1）任何一种金属，都有一个极限频率（又叫红限，以0表示），入射光的频率低于这个频率就不能发生光电效应。
（2）光电子的最大初动能（E km =212m mv ）跟入射光的强度无关，只随入射光的频率的增大而增大。
（3）从光开始照射，到释放出光电子，整个过程所需时间小于3×10-9s 。
（4）当发生光电效应时，单位时间、单位面积上发射出的光电子数跟入射光的频率无关，跟入射光的强度成正比。
（三）光子说（爱因斯坦）在空间传播的光是不连续的，而是一份一份的，每一份叫做一个光子。
每个光子所具有的能量跟它的频率成正比，写作为E hv =或 cE h λ=式中 ——光的频率；——光的波长；C ——光在真空中的速度；h ——普朗克恒量，等于6.63×10-34J ·S 。
（四）实验和应用（1）如图13-10所示，紫外线（或弧光灯的弧光中的紫外线）照射表面洁净的锌板，使锌板释放电子，从而使锌板、验电器带正电、验电器的指针发生偏转。
（2）光电管。
如图13-11所示，光电管是光电效应在技术上的一种应用。
它可以把光信号转变为电信号。
（五）光的本性的认识（1）光的本性的认识过程。
17世纪的两种对立学说：牛顿的微粒说——光是实物粒子惠更斯的波动说——光是机械波19世纪的两种学说：麦克斯韦（理论上）、赫兹（实验证实）——光是电磁波、光的波动理论。
爱因斯坦（光子说）、密立根（实验证实）——光是光子、光具有粒子性。
（2）光的波粒二象性。
光既具有粒子性又具有波动性，两种相互矛盾的性质在光子身上得到了统一。
波粒二象性知识点总结
一、能量量子化1、量子理论的建立：1900年德国物理学家普朗克提出振动着的带电微粒的能量只能是某个最小能量值ε的整数倍，这个不可再分的能量值ε叫做能量子ε= hνh为普朗克常数(6.63×10-34J.S)2、黑体：如果某种物体能够完全吸收入射的各种波长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：黑体辐射的规律为：温度越高各种波长的辐射强度都增加，同时，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动。
(普朗克的能量子理论很好的解释了这一现象)二、科学的转折光的粒子性1、光电效应(表明光子具有能量)(1)光的电磁说使光的波动理论发展到相当完美的地步，但是它并不能解释光电效应的现象。
在光(包括不可见光)的照射下从物体发射出电子的现象叫做光电效应，发射出来的电子叫光电子。
(实验图在课本)(2)光电效应的研究结果：新教材：①存在饱和电流，这表明入射光越强，单位时间内发射的光电子数越多;②存在遏止电压：;③截止频率：光电子的能量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能发生光电效应;④效应具有瞬时性：光电子的发射几乎是瞬时的，一般不超过10-9s。
老教材：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极限频率，才能产生光电效应;低于这个频率的光不能产生光电效应;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入射光照到金属上时，光电子的发射几乎是瞬时的，一般不超过10-9s;④当入射光的频率大于极限频率时，光电流的强度与入射光的强度成正比。
(3)光电管的玻璃泡的内半壁涂有碱金属作为阴极K(与电源负极相连)，是因为碱金属有较小的逸出功。
2、光子说：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。
这些能量子被成为光子。
3、光电效应方程：EK = hv- WO(掌握Ek/Uc—ν图象的物理意义)同时，hv截止= WO (Ek是光电子的最大初动能;W是逸出功，即从金属表面直接飞出的光电子克服正电荷引力所做的功。
高中物理第一讲 光电效应 波粒二象性课件
变式4 (20xx·广西桂林、百色和崇左第三次联考)金属在光的照射下产生光电
效应，其遏止电压Uc与入射光频率ν的关系图象如图6所示.那么由图象可知
A.入射光频率越大，该金属的逸出功越大
√B.入射光的频率越大，那么遏止电压越大(ν>ν0)
C.由图可求出普朗克常量h＝νU0 D.光电子的最大初动能与入射光的频率成正比
最大初动能Ek与入射 光频率ν物理量
①极限频率：图线与ν轴交点的横坐 标νc ②逸出功：图线与Ek轴交点的纵坐标 的值的绝对值W0＝|－E|＝E ③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
颜色不同时，光电流 与电压的关系
①遏止电压Uc：图线与横轴的 交点的横坐标 ②饱和光电流Im：光电流的最 大值 ③最大初动能：Ek＝eUc
是荣获诺贝尔奖的重大近代物理实验之一.如图7所示的是该实验装置的简化图，
以下说法正确的选项是
√A.亮条纹是电子到达概率大的地方 √B.该实验说明物质波理论是正确的
C.该实验再次说明光子具有波动性
√D.该实验说明实物粒子具有波动性
图7
变式7 (多项选择)(20xx·甘肃省天水调研)波粒二象性是微观世界的根本特征， 以下说法正确的有
(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10－9 s. (4)当入射光的频率大于极限频率时，饱和光电流的大小与入射光的强度成 正比 .
自测1 教材P36第2题改编 (多项选择)在光电效应实验中，用频率为ν的光照
√ ×108 m·s－1.能使锌产生光电效应的单色光的最低频率约为
×1014 Hz
×1014 Hz
2020年高考一轮复习：第12章 第1讲 光电效应 波粒二象性
第1讲光电效应波粒二象性主干梳理对点激活知识点 光电效应及其规律 Ⅰ1．定义照射到金属表面的光，能使金属中的□01电子从表面逸出的现象。
2．光电子□02光电效应中发射出来的电子。
3．光电效应规律(1)存在饱和光电流：光照条件不变，当正向电压增大时，光电流趋于一个饱和值，即一定的光照条件下单位时间发出的光电子数目是一定的。
实验表明，光的频率一定时，入射光越强，饱和光电流□03越大，单位时间内发射的光电子数□04越多。
(2)存在遏止电压：使光电流减小到0的反向电压U c 称为遏止电压。
遏止电压的存在意味着光电子的初动能有最大值E km ＝12m e v 2c ＝eU c ，称为光电子的最大初动能。
实验表明，遏止电压(或光电子的最大初动能)与入射光的□05强度无关，只随入射光频率的增大而□06增大。
(3)存在截止频率：每种金属都有一个极限频率或截止频率νc ，入射光的频率必须□07大于等于这个极限频率才能产生光电效应，低于这个频率的光不能产生光电效应。
(4)光电效应具有瞬时性：当频率超过截止频率νc 时，无论入射光怎样微弱，光电效应的发生几乎是瞬时的，一般不超过10－9s 。
知识点 爱因斯坦光电效应方程 Ⅰ1．光子说在空间传播的光是不连续的，而是一份一份的，每一份叫做一个光的能量子，简称光子，光子的能量ε＝□01hν。
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□02最小值。
3．最大初动能发生光电效应时，金属表面上的□03电子吸收光子后，除了要克服金属的逸出功外，有时还要克服原子的其他束缚而做功，这时光电子的初动能就比较小；当逸出过程只克服金属的逸出功，逸出时光电子的初动能称为最大初动能。
4．爱因斯坦光电效应方程 (1)表达式：E k ＝□04hν－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□05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 ＝□0612m e v 2。
高中物理必备知识点 波粒二象性
第十六章波粒二象性一、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．(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：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E k跟入射光子的能量hν和逸出功W之间的关系：E k＝hν－W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．2．物质波任何一个运动的物体，小到微观粒子，大到宏观物体，都有一种波与它相对应，其波长等于hmv，也称为德布罗意波、物质波。
特别提示：物质波既不是机械波，也不是电磁波，物质波乃是一种概率波．四、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光电子的最大初动能E k，随入射光频率ν的增大而增大；由爱因斯坦光电效应方程知：E k＝hν－W.对于某一金属而言，逸出功W是一定值，普朗克常量h是一常数，故从上式可以看出，最大初动能E k与入射光频率ν成一次函数关系，但不是成正比的，函数图象如图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初动能．(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时才会有光电效应讲解：极限频率~~金属的逸出功不同，因此不同金属对应的极限频率也不图15－1－1同．(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．因此光电效应的发射几乎是瞬时的．(3)电子每次只吸收一个光子，从能量守恒可知，光电子的最大初动能E k＝hν－W，且E k随频率的增大而增大，与光的强度无关．2．光电流的大小跟入射光强度成正比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．[例题1].对光电效应的解释正确的是( )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．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C．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D．由于不同金属的逸出功是不相同的，因此使不同金属产生光电效应入射光的最低频率也不同解析：选BD.按照爱因斯坦的光子说，光的能量是由光的频率决定的，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须使电子具有足够的动能，而电子增加的动能只能来源于照射光的光子能量，但电子只能吸收一个光子，不能吸收多个光子．电子从金属逸出时只有从金属表面向外逃出的电子克服原子核的引力所做的功最小．五、波动性与粒子性的比较（略）[例题2].关于物质的波粒二象性，下列说法中不正确的是( )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解析：选D.光具有波粒二象性是微观世界具有的特殊规律，大量光子运动的规律表现出光的波动性，而单个光子的运动表现出光的粒子性．光的波长越长，波动性越明显，光的频率越高，粒子性越明显．而宏观物体的德布罗意波的波长太小，实际很难观察到波动性，但不是不具有波粒二象性．D项合题意．六、感知高考(2008年高考江苏卷)下列实验中，深入地揭示了光的粒子性一面的有________．A．X射线被石墨散射后部分波长增大B．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C．轰击金箔的α粒子中有少数运动方向发生较大偏转D．氢原子发射的光经三棱镜分光后，呈现线状光谱【解析】X射线被石墨散射后部分波长增大(康普顿效应)，说明光子具有粒子性，故选项A 对；对于任何一种金属都存在一个“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，故选项B对；选项C说明原子的核式结构；选项D说明氢原子的能量是不连续的．【答案】AB[例题3]如图15－1－2所示，当电键S断开时，用光子能量为2.5 eV的一束光照射阴极P，发现电流表读数不为零．合上电键，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．(1)求此时光电子的最大初动能的大小；(2)求该阴极材料的逸出功．【解析】设用光子能量为2.5 eV的光照射时，光电子的最大初动能为E k，阴极材料逸出功为W0，当反向电压达到U＝0.60 V以后，具有最大初动能的光电子也达不到阳极，因此eU＝E k由光电效应方程有：E k＝hν－W0由以上二式代入数据解得：E k＝0.6 eV，W0＝1.9 eV.所以此时最大初动能为0.6 eV，该材料的逸出功为1.9 eV.【答案】(1)0.6 eV (2)1.9 eV课时训练1．人类对光的本性认识经历了曲折的过程．下列关于光的本性的陈述正确的是( ) A．牛顿的“微粒说”与爱因斯坦的“光子说”本质上都是一样的B．任何一个运动着的物体，都具有波动性C．麦克斯韦预言了光是一种电磁波D．光波是概率波答案：BCD2．在演示光电效应的实验中，原来不带电的一块锌板与灵敏验电器相连，用弧光灯照射锌板时，验电器的指针就张开一个角度，如图15－1－5所示，这时( )A．锌板带正电，指针带负电B．锌板带正电，指针带正电C．锌板带负电，指针带正电D．锌板带负电，指针带负电解析：选B.验电器的指针张开一个角度说明锌板带电，锌板在弧光灯照射下发生光电效应失去电子而带正电，验电器也带正电．3．某单色光照射某金属时不能产生光电效应，则下述措施中可能使金属产生光电效应的是( )A．延长光照时间B．增大光的强度C．换用波长较短的光照射 D．换用频率较低的光照射解析：选C.对某种金属能否发生光电效应取决于入射光的频率，与入射光的强度和照射时间无关，所以选项A、B错误．没有发生光电效应，说明入射光的频率小于极限频率，所以要使金属发生光电效应，应增大入射光的频率，减小波长，所以选项C正确，D错误．4． 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，对这个实验结果有下列认识，正确的是( )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解析：选BC.由于光波是一种概率波，故B 、C 正确．A 中的现象说明了光的粒子性；个别光子的行为才通常表现出粒子性，故A 、D 错误．5． 光电效应的实验结论是：对于某种金属( )A ．无论光强多强，只要光的频率小于极限频率就不能产生光电效应B ．无论光的频率多低，只要光照时间足够长就能产生光电效应C ．超过极限频率的入射光强度越弱，所产生的光电子的最大初动能就越小D ．超过极限频率的入射光频率越高，所产生的光电子的最大初动能就越大解析：选AD.根据光电效应规律可知A 正确，B 、C 错误．根据光电效应方程21mv m 2＝h ν－W ，频率ν越高，初动能就越大，D 正确．6．A 和B 两种单色光均垂直照射到同一条直光纤的端面上，A 光穿过光纤的时间比B 光穿过的时间长，现用A 和B 两种光照射同种金属，都能发生光电效应，则下列说法正确的是( )A ．光纤对B 光的折射率大B ．A 光打出的光电子的最大初动能一定比B 光的大C ．A 光在单位时间内打出的电子数一定比B 光的多D ．B 光的波动性一定比A 光显著解析：选BD.穿过光纤的时间长的速度小，其折射率较大，频率也较大，波动性弱，粒子性强．所以B 、D 正确．7．已知一束可见光a 是由m 、n 、p 三种单色光组成的．检测发现三种单色光中，n 、p 两种色光的频率都大于m 色光；n 色光能使某金属发生光电效应，而p 色光不能使该金属发生光电效应．那么，光束a 通过三棱镜的情况是下图中的( )图15－1－6解析：选A.n 色光能使某金属发生光电效应，而p 色光不能使该金属发生光电效应，这说明n 色光的频率大于该金属的极限频率，p 色光频率小于该金属的极限频率，即n 色光的频率大于p 色光频率．三种色光的频率按m 、p 、n 的顺序逐渐增大．同一种介质对频率越大的单色光的折射率也越大，所以经棱镜后偏折角度也越大，选A.8．如图15－1－7所示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EB ．该金属的逸出功等于h ν0C ．入射光的频率为2ν0时，产生的光电子的最大初动能为ED ．入射光的频率为ν0/2时，产生的光电子的最大初动能为E /2答案：ABC9．分别用波长为λ和3λ/4的单色光照射同一金属板，发出光电子的最大初动能之比为1∶2，以h 表示普朗克常量，c 表示真空中的光速，则此金属板的逸出功为( )解析：选B.由E k1＝h ν1－W ①E k2＝h ν2－W ②10．波长为λ＝0.17 μm 的紫外线照射至金属筒上能使其发射光电子，光电子在磁感应强度为B 的匀强磁场中，做最大半径为r 的匀速圆周运动，已知r ·B ＝5.6×10－6 T·m，光电子质量m ＝9.1×10－31 kg ，电荷量e ＝1.6×10－19 C ，求：(1)光电子的最大动能；(2)金属筒的逸出功．解析：光电子做半径最大的匀速圆周运动时，它的动能即是最大动能．代入数据得21mv 2≈4.41×10－19 J. (2)由爱因斯坦光电效应方程得W ＝h ν－21mv 2＝h c/λ－21mv 2代入数据得W ≈7.3×10－19 J. 答案：(1)4.41×10－19 J (2)7.3×10－19 J11． 如图15－1－8所示，一伦琴射线管，K 为阴极可产生电子，阴极K 与对阴极A 外加电压U AK ＝30 kV.设电子离开K 极时速度为零，通过电压加速后而以极大的速度撞到对阴极A 上而产生X 射线，假定电子的全部动能转为X 射线的能量．求：(1)电子到达A 极时的速度是多大？(2)从A 极发出的X 射线的最短波长是多少？(3)若电路中的毫安表的示数为10 mA ，则每秒从A 极最多能辐射出多少个X 光子？(已知电子的质量m e ＝9.1×10－31 kg ，电子的电荷量e ＝1.6×10－19 C ，普朗克常量h ＝6.6×10－34 J·s)解析：电子在电场力作用下的末速度可以由动能定理求出．电子的动能若全部转变成X 射线光子的能量，可根据光子说E ＝h ν，求出X 光子的频率和波长．每个光子的能量都是由冲向A 极的电子来提供的，即可根据电流值求出每秒到达A 板的电子数，可推知每秒由A 极发射的X 射线的光子数．(1)设电子被加速后的动能为E k ，由动能定理知，E k ＝eU AK ＝30000 eV ＝4.8×10－15 J.由于E k ＝21m e v 2，所以．答案：(1)1.0×108 m/s (2)4.1×10－11 m (3)6.25×1016个。
新教材鲁科版高中物理选择性必修第三册第6章波粒二象性知识点考点重点难点提炼汇总
第6章波粒二象性第1节 光电效应及其解释 .......................................................................................... - 1 -第2节 实物粒子的波粒二象性 .................................................................................. - 7 -第1节 光电效应及其解释一、光电效应1．光电效应现象：在物理学中，在光的照射下电子从物体表面逸出的现象．2．光电效应的实验规律(1)发生的条件：每一种金属对应一种光的最小频率，又称极限频率．只有当光的频率大于或等于这个最小频率时，才会产生光电效应．当光的频率小于这个最小频率时，即使增加光的强度或照射时间，也不能产生光电效应．(2)与光的强度的关系：产生光电效应时，光的强度越大，单位时间内逸出的电子数越多．(3)发生光电效应所需的时间：从光照射到金属表面至产生光电效应的时间间隔很短，通常可在10－9s 内发生光电效应．二、光电效应的解释1．光子说：看似连续的光实际上是由个数有限、分立于空间各点的光子组成的，每一个光子的能量为hν．光在发射和吸收时能量是一份一份的．2．光电效应方程(1)表达式：hν＝W ＋12mv 2． (2)物理意义：金属中电子吸收一个光子获得的能量是hν，这些能量一部分用于从金属表面逸出时做功，剩下的表现为电子逸出后的最大初动能．三、光电效应的应用1．光电开关．2．光电成像．3．光电池．四、光的波粒二象性1．光的本性：光子既有粒子的特征，又有波动的特征，即光具有波粒二象性．2．光是一种电磁波．3．当光的波长较长时，光在传播过程中波动性明显；当光的波长较短时，光子与粒子相互作用时，粒子性明显．对光电效应现象的理解如图所示，把一块锌板连接在验电器上，用紫外线灯照射锌板，观察到验电器的指针发生了变化，这说明锌板带了电．你知道锌板是怎样带上电的吗？观察光电效应提示：锌板在紫外线灯的照射下发生了光电效应，发射出光电子，因此锌板会显示正电性，验电器会因带正电荷而使金属箔片张开一定角度．(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不是简单的正比关系．【例1】如图所示为一光电管电路图，滑动变阻器滑动触头P位于上某点，用光照射光电管阴极，电表无偏转，要使电表指针偏转，可采取的措施有( )A．加大照射光强度B．换用波长短的光照射C．将P向B滑动D．将电源正负极对调B[由光电管电路图可知阴极K电势低，阳极A电势高，如果K极有电子飞出，则电子受到的电场力必向左，即将向左加速，然而现在G中电表指针无偏转，说明没有发生光电效应，这仅能说明照射光频率太低，这与光强、外加电压的大小及方向均无关，可见要使指针发生偏转需增大照射光频率，即减小照射光的波长，故B正确，A、C、D错误．]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．对光电效应方程的理解与应用如图所示，取一块锌板，用砂纸将其一面擦一遍，去掉表面的氧化层，连接在验电器上(弧光灯发射紫外线)．(1)用弧光灯照射锌板，看到的现象是什么？(2)在弧光灯和锌板之间插入一块普通玻璃板，再用弧光灯照射，看到的现象是什么？为什么？(3)撤去弧光灯，换用白炽灯发出的强光照射锌板，并且照射较长时间，看到的现象是什么？ 为什么？提示：(1)验电器张开． (2)验电器不张开 ，紫外线不能透过玻璃． (3)验电器不张开，紫外线照射可以产生光电效应现象，白光不可以．k 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 ．(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，亦即hν＞W ，ν＞W h ＝νc ，而νc ＝W h恰好是光电效应的极限频率． (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2】 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D[由题中图像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．由题中图像可知，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，A、B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．]1极限频率为νc的光照射金属对应逸出电子的最大初动能为零，逸出功W＝hνc.2某种金属的逸出功是一定值，随入射光频率的增大，光电子的最大初动能增大，但光电子的最大初动能与入射光的频率不成正比.对光的波粒二象性的理解曾有一位记者向诺贝尔奖获得者物理学家布拉格请教：光是波还是粒子？布拉格幽默地答道：“星期一、三、五它是一个波，星期二、四、六它是一个粒子，星期天物理学家休息．”那么光的本性到底是什么呢？你是如何理解的？提示：光具有波粒二象性.,光既不同于宏观观念的粒子，也不同于宏观观念的波，但光既具有粒子性又具有波动性，粒子性和波动性都是光本身的属性.不同的概念．光子是一份一份的具有能量的粒子，其能量与光的频率有关，光子说并不否定波动说．(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．2．光的波动性的含义：光的波动性是光子本身的一种属性，它不同于宏观的波，与惠更斯波动说中的“波”是不同理论领域中两个不同的概念，它是一种概率波．(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．3．光的波动性和粒子性是统一的，光具有波粒二象性(1)光的粒子性并不否定光的波动性，波动性和粒子性都是光的本质属性，只是在不同条件下的表现不同．(2)只有从波粒二象性的角度，才能统一说明光的各种表现，光的波动性和粒子性是统一的．4．光是概率波(1)单个粒子运动的偶然性我们可以知道光子落在某点的概率，但不能预言光子落在什么位置，即光子到达什么位置是随机的，是预先不确定的．(2)大量光子运动的必然性由波动规律，我们可以准确地知道，大量光子运动时的统计规律，因此我们可以对宏观现象进行预言．(3)概率波体现了波粒二象性的和谐统一概率波的主体是光子，体现了粒子性的一面；同时光子在某一位置出现的概率受波动规律支配，体现了波动性的一面，所以说，概率波将波动性和光子性统一在一起．【例3】(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甲、乙、丙所示的图像，则( )甲乙丙A．图像甲表明光具有粒子性B．图像丙表明光具有波动性C．用紫外光观察不到类似的图像D．实验表明光是一种概率波ABD[甲图可以看到的是光点，说明光具有粒子性，随着时间的增加，这些光点的排列体现了波的干涉的规律，说明光具有波动性，同时，这种规律是大量光点出现后才表现出来的，所以光是一种概率波．]关于对光的波粒二象性的两点提醒(1)光的干涉和衍射及偏振说明光具有波动性，而光电效应和康普顿效应是光具有粒子性的例证．(2)波动性和粒子性都是光的本质属性，只是在不同条件下的表现不同．当光与其他物质发生作用时，表现出粒子的性质；少量或个别光子易显示出光的粒子性；频率高波长短的光，粒子性显著．大量光子在传播时表现为波动性；频率低波长长的光，波动性显著．第2节实物粒子的波粒二象性1．思考判断(正确的打“√”，错误的打“×”)(1)电子不但具有粒子性也具有波动性．(√)(2)物质波的波长由粒子的大小决定．(×)(3)物质波的波长和粒子运动的动量有关．(√)(4)我们可以根据电子的运动轨迹判断电子的出现位置．(×)(5)微观世界中不可以同时测量粒子的动量和位置．(√)2．关于电子云，下列说法正确的是( )A．电子云是真实存在的实体B．电子云周围的小黑点就是电子的真实位置C．电子云上的小黑点表示的是电子的概率分布D．电子云说明电子在绕原子核运动时有固定轨道C[由电子云的定义我们知道，电子云是一种稳定的概率分布，人们常用小圆点表示这种概率，小圆点的密疏代表电子在这一位置出现的概率大小，故只有C正确．] 3．(多选)在单缝衍射实验中，从微观粒子运动的不确定性关系可知( )A．不可能准确地知道单个粒子的运动情况B．缝越窄，粒子位置的不确定性越大C．缝越宽，粒子位置的不确定性越大D．缝越宽，粒子动量的不确定性越大AC[由不确定性关系ΔxΔp≥h4π知缝越宽时，位置不确定性越大，则动量的不确定性越小，反之亦然，因此选项A、C正确．]对德布罗意波的理解一位战士在实战训练时子弹脱靶，在分析脱靶的原因时，突然想起德布罗意波长公式后，确认未击中的原因可能与子弹的波动性有关，这是失误的理由吗？提示：只知实物粒子具有波动性，不会具体问题具体分析．对于宏观物体子弹来说，物质波波长仅为10－34m左右，因为波长越长衍射现象越显著，动量大的子弹的波动性忽略不计，仍沿确定的轨道运动，所以未沿击中靶的抛物线运动，原因是未瞄准．观物体的波动性，是因为宏观物体对应的波长太小．2．粒子在空间各处出现的概率受统计规律支配，不要以宏观观点中的波来理解德布罗意波．3．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．【例1】(多选)为了观察晶体的原子排列，可以采用下列方法：(1)用分辨率比光学显微镜更高的电子显微镜成像(由于电子的物质波波长很短，能防止发生明显的衍射现象，因此电子显微镜的分辨率高)；(2)利用X射线或中子束得到晶体的衍射图样，进而分析出晶体的原子排列．则下列分析正确的是( )A．电子显微镜所利用的电子的物质波的波长比原子尺寸小得多B．电子显微镜中电子束运动的速度应很小C．要获得晶体的X射线衍射图样，X射线波长要远小于原子的尺寸D．中子的物质波波长可以与原子尺寸相当AD[由题目所给信息“电子的物质波波长很短，能防止发生明显的衍射现象”及发生衍射现象的条件可知，电子的物质波的波长比原子尺寸小得多，A项正确；由德布罗意波长公式可知，当电子束的波长越短时，运动的速度越大，B项错误；由信息“利用X射线或中子束得到晶体的衍射图样”及发生衍射现象的条件可知，中子的物质波波长或X射线的波长与原子尺寸相当，D项正确，C项错误．]有关德布罗意波计算的一般方法(1)计算物体的速度，再计算其动量．如果知道物体动能也可以直接用p ＝2mE k 计算其动量．(2)根据λ＝h p计算德布罗意波长．(3)需要注意的是：德布罗意波长一般都很短，比一般的光波波长还要短，可以根据结果的数量级大致判断结果是否合理．(4)宏观物体的波长小到可以忽略，其波动性很不明显．对不确定性关系的理解对微观粒子的分析能不能用“轨迹”来描述呢？ 提示：微观粒子的运动遵循不确定关系，也就是说，要准确确定粒子的位置，动量(或速度)的不确定性就更大；反之，要准确确定粒子的动量(或速度)，位置的不确定性就更大，也就是说不可能同时准确地知道粒子的位置和动量．因而不可能用“轨迹”来描述粒子的运动．挡板左侧的任何位置，也就是说，粒子在挡板左侧的位置是完全不确定的．2．粒子动量的不确定性(1)微观粒子具有波动性，会发生衍射．大部分粒子到达狭缝之前沿水平方向运动，而在经过狭缝之后，有些粒子跑到投影位置以外．这些粒子具有与其原来运动方向垂直的动量．(2)由于哪个粒子到达屏上的哪个位置是完全随机的，所以粒子在垂直方向上的动量也具有不确定性，不确定量的大小可以由中央亮条纹的宽度来衡量．3．位置和动量的不确定性关系：Δx Δp ≥h 4π 由Δx Δp ≥h4π可以知道，在微观领域，要准确地确定粒子的位置，动量的不确定性就更大；反之，要准确地确定粒子的动量，那么位置的不确定性就更大．4．微观粒子的运动没有特定的轨道：由不确定关系Δx Δp ≥h4π可知，微观粒子的位置和动量是不能同时被确定的，这也就决定了不能用“轨迹”的观点来描述粒子的运动．【例2】(多选)关于不确定性关系ΔxΔp≥h4π有以下几种理解，正确的是( ) A．微观粒子的动量不可确定B．微观粒子的位置不可确定C．微观粒子的动量和位置不可同时确定D．不确定性关系不仅适用于电子和光子等微观粒子，也适用于宏观物体CD[由ΔxΔp≥h4π可知，当粒子的位置不确定性小时，粒子动量的不确定性大；反之，当粒子的位置不确定性大时，粒子动量的不确定性小．故不能同时测量粒子的位置和动量，故A、B错，C对；不确定性关系是自然界中的普遍规律，对微观粒子的影响显著，对宏观物体的影响可忽略，故D正确．]关于不确定性关系的三点提醒(1)在宏观世界中物体的质量与微观世界中粒子的质量相比较，相差很多倍．(2)根据计算的数据可以看出，宏观世界中的物体的质量较大，位置和速度的不确定量较小，可同时较精确地测出物体的位置和动量．(3)在微观世界中粒子的质量较小，不能同时精确地测出粒子的位置和动量，不能准确把握粒子的运动状态．。
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 。
高中物理光的波粒二象性知识与常用结论
高中物理光的波粒二象性知识与常用结论一、黑体辐射规律1、黑体：只吸收外来电磁波而不反射的理想物体2、黑体辐射的特点黑体的辐射强度按波长分布只与温度有关，与物体的材料和表面形状无关（一般物体的辐射强度按波长分布除与温度有关外，还与物体的材料、表面形状有关）；3、黑体辐射规律：•随着温度的升高，任意波长的辐射强度都加强‚随着温度的升高，辐射强度的极大值向着波长减小的方向进行；4、普朗克的量子说：透过黑体辐射规律，普朗克认为：电磁皮的辐射和吸收，是不连续的，而是一份一份地进行的，每份叫一个能量子，能量为。
爱因斯坦受其启发，提出了光子说：光的传播和吸收也是一份一份地进行的，每一份叫一个光子，其能量为二、光电效应：说明了光具有粒子性，同时说明了光子具有能量1、光电效应现象紫外光照射锌板，锌板的电子获得足够的光子能量，挣脱金属正离子引力，脱离锌板成为光电子；锌板因失去电子而带上正电，于是与锌板相连的验电器也带上正电，金属箔张开。
2、实验原理电路图3、规律：①存在饱和电流饱和电流：在光电管两端加正向电压时，单位时间到达阳极A的光电子数增多，光电流越大；但当逸出的光电子全部到达阳极后，再增加正向电压，光电流就达到最大饱和值，称为饱和电流。
②存在遏止电压在光电管两端加反向电压时，单位时间内到达阳极A的光电子数减少，光电流减小；当反射电压达到某一值UC时，光电流减小为零，UC就叫“遏止电压”。
③存在截止频率a、截止频率的定义：任何一种金属都有一个极限频率ν0，入射光的频率低于“极限频率”ν0时，无论入射光多强，都不能发生光电效应，这个极限频率称为截止频率。
b、“逸出功”定义：电子从金属表面脱离金属所需克服金属正离子的引力所做的最小功。
要发生光电效应，入射光的能量（hν）要大于“逸出功（W）”即：④光电效应的“瞬时性”——因光电效应发生的时间，即为一个光子与一个电子能量交换的时间，所以不管光强度如何，发生光电效应的时间极短，不超过10-9s。
高中物理【光电效应 波粒二象性】知识点、规律总结
三、光的波粒二象性 1．波动性：光的干涉、衍射、偏振现象证明光具有_波__动___性． 2．粒子性：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．
1．光电效应现象可认为是光子把原子最外层的电子撞了出来，是一对一的关系， 而且是瞬时的．
(3)光电效应方程中的 W0 为逸出功，它与极限频率 νc 的关系是 W0＝hνc.
2．四类图象 图象名称
最大初动能 Ek 与入射 光频率 ν 的关系图线
ห้องสมุดไป่ตู้
图线形状
读取信息 ①截止频率(极限频率)：横轴截距 ②逸出功：纵轴截距的绝对值 W0＝| －E|＝E ③普朗克常量：图线的斜率 k＝h
图象名称
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．爱因斯坦光电效应方程 (1)表达式：Ek＝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 W0，剩下的表现为逸出后光电子的最大初动能 Ek＝12mev2.
考点三 光的波粒二象性
自主学习
光既有波动性，又有粒子性，两者不是孤立的，而是有机的统一体，其表现规律为：
1．从数量上看：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．
2．从频率上看：频率越低波动性越显著，越容易看到光的干涉和衍射现象；频率
越高粒子性越显著，贯穿本领越强，越不容易看到光的干涉和衍射现象．
遏止电压 Uc 与入射光 频率 ν 的关系图线
图线形状
读取信息 ①截止频率 νc：横轴截距 ②遏止电压 Uc：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
高考物理一轮复习 12.1光电效应 波粒二象性
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 饱 和 值 大；
2．[2019·上海奉贤区期末]用单色光照射一光电管的阴极时， 有无光电效应现象发生取决于该单色光的( )
A．频率
B．强度
C．照射时间 D．光子数目
解析：本题考查光电效应发生的条件．发生光电效应现象的 条件是入射光频率大于光电管阴极金属的截止频率，与其他因素 无关，故 A 正确，B、C、D 错误．
答案：A
3．[人教版选修 3－5·P30·演示实验改编]如图所示，用紫外 线灯照射锌板，发现验电器的指针偏转，以下说法正确的是
() A．锌板带正电，指针带负电 B．锌板带负电，指针带正电 C．锌板带正电，指针带正电 D．锌板带负电，指针带负电
解析：本题考查光电效应，用紫外线灯照射锌板，有电子逸 出，所以锌板带正电，验电器指针与锌板连接，同样带正电．所 以 C 正确，A、B、D 错误．
第1讲 光电效应 波粒二象性
教材回扣·夯实基础 知识点一 光电效应及其规律
1．光电效应现象 在光的照射下，金属中的_电__子_____从表面逸出的现象，发射 出来的电子叫做_光__电__子___． 2．光电效应的产生条件 入射光的频率大__于__等__于__金属的极限频率．
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__等__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____． (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，饱和光电流的大小与 入射光的强度成__正__比____．
第1节光电效应波粒二象性
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5.（2023·江苏盐城二模）如图所示，在光电效应实验中，小明用同一光电管在 不同实验条件下得到了三条光电流与电压之间的关系曲线甲、乙、丙。下列说 法正确的是（ ） A.甲光的频率比乙光的小 B.乙光的波长比丙光的长 C.甲、丙两种光所产生光电子的最大初动能不同 D.乙、丙两种光照射该光电管阴极的截止频率不同 解析：A 根据爱因斯坦光电效应方程结合动能定理可知eUc＝Ek＝hν－W0，入 射光的频率越高，对应的遏止电压Uc越大，甲、丙光的频率相等且比乙光的 小，则甲、丙光的波长相等且比乙光的波长长，故A正确，B错误；甲、丙光的 频率相等，甲、丙两种光所产生光电子的最大初动能相同，故C错误；光电管 阴极的截止频率与入射光无关，故D错误。
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3.[光电效应的I－U图像] 如图甲所示为光电效应实验的电路图，利用不同频率的光进行光电效应实验， 测得光电管两极间所加电压U与光电流I的关系如图乙中a、b、c、d四条曲线所 示。用νa、νb、νc、νd表示四种光的频率，下列判断正确的是 （ ）
A.νb＞νc＞νd＞νa C.νd＞νc＞νb＞νa
（√） （ ×） （ ×） （√）
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着眼“四翼”·探考点
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考点一 光电效应规律的理解及应用 [素养自修类] 1.[光电效应的规律] 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，饱和光电流不变 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
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（1）电子经加速后获得的速度；
答案：（1）6.0×107 m/s （2）电子的德布罗意波长。
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考点三 光的波粒二象性
自主学习
光既有波动性，又有粒子性，两者不是孤立的，而是有机的统一体，其表现规律为：
1．从数量上看：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．
2．从频率上看：频率越低波动性越显著，越容易看到光的干涉和衍射现象；频率
越高粒子性越显著，贯穿本领越强，越不容易看到光的干涉和衍射现象．
3．从传播与作用上看：光在传播过程中往往表现出波动性；在与物质发生作用时
往往表现为粒子性．
4．波动性与粒子性的统一：由光子的能量 E＝hν、光子的动量表达式 p＝hλ也可以 看出，光的波动性和粒子性并不矛盾：表示粒子性的能量和动量的计算式中都含有表示 波的特征的物理量——频率 ν 和波长 λ.
5．理解光的波粒二象性时不可把光当成宏观概念中的波，也不可把光当成宏观概 念中的粒子．
第 1 讲 光电效应 波粒二象性
一、光电效应
1．光电效应现象：在光的照射下，金属中的电子从金属表面逸出的现象，称为光 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_极__限__频__率___． (2)光照射到金属表面时，光电子的发射几乎是_瞬__时___的． (3)光电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． (4)光电流的强度与入射光的_强__度___成正比．
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．爱因斯坦光电效应方程 (1)表达式：Ek＝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 W0，剩下的表现为逸出后光电子的最大初动能 Ek自主学习
1．与光电效应有关的五组概念对比
(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．光子是因，光电子是果．
(2)光电子的动能与光电子的最大初动能：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．
(3)光电流和饱和光电流：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．
(4)入射光强度与光子能量：入射光强度指单位时间内照射到金属表面单位面积上的 总能量．
(5)光的强度与饱和光电流：频率相同的光照射金属产生光电效应，入射光越强，饱 和光电流越大，但不是简单的正比关系．
2．光电效应的研究思路 (1)两条线索：
(2)两条对应关系： 入射光强度大→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→光电子的最大初动能大．
考点二 光电效应方程及图象的理解
师生互动
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 可以利用光电管实验的方法测得，即 Ek＝eUc，其中 Uc 是遏止电压．
三、光的波粒二象性 1．波动性：光的干涉、衍射、偏振现象证明光具有_波__动___性． 2．粒子性：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．
1．光电效应现象可认为是光子把原子最外层的电子撞了出来，是一对一的关系， 而且是瞬时的．
遏止电压 Uc 与入射光 频率 ν 的关系图线
图线形状
读取信息 ①截止频率 νc：横轴截距 ②遏止电压 Uc：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
图象名称 颜色相同、强度不同的 光，光电流与电压的关 系
颜色不同时，光电流与 电压的关系
图线形状
2．光照强度决定着每秒钟光源发射的光子数，频率决定着每个光子的能量． 3．金属越活跃，逸出功越小，越容易发生光电效应． 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． 5．遏止电压 Uc 与入射光频率 ν、逸出功 W0 间的关系式：Uc＝heν－We0. 6．截止频率 νc 与逸出功 W0 的关系：hνc－W0＝0，据此求出截止频率 νc.
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 Uc. (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．
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，每一份叫做一个光的能量子，简称 光子，光子的能量 ε＝__h_ν___．其中 h＝6.63×10－34 J·s.(称为普朗克常量) 2．逸出功 W0 使电子脱离某种金属所做功的_最__小__值___．
读取信息 ①遏止电压 Uc：横轴截距 ②饱和光电流 Im：电流的最大值 ③最大初动能：Ekm＝eUc ①遏止电压 Uc1、Uc2 ②饱和光电流 ③最大初动能 Ek1＝eUc1，Ek2＝eUc2
【反思领悟】 应用光电效应方程时的注意事项 (1)每种金属都有一个截止频率，入射光频率不低于这个截止频率时才能发生光电效 应． (2)截止频率对应着光的极限波长和金属的逸出功，即 hνc＝hλcc＝W0. (3)应用光电效应方程 Ek＝hν－W0 时，注意能量单位电子伏和焦耳的换算(1 eV＝ 1.6×10－19 J)．
(3)光电效应方程中的 W0 为逸出功，它与极限频率 νc 的关系是 W0＝hνc.
2．四类图象 图象名称
最大初动能 Ek 与入射 光频率 ν 的关系图线
图线形状
读取信息 ①截止频率(极限频率)：横轴截距 ②逸出功：纵轴截距的绝对值 W0＝| －E|＝E ③普朗克常量：图线的斜率 k＝h
图象名称