2018版高考物理一轮总复习课件:13-2波粒二象性 精品

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答案:B
重难点 3 光的波粒二象性、物质波 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
即时突破 判断正误.
1.光子和光电子都是实物粒子.( × ) 2.只要入射光的强度足够强,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.( ×) 5.光的频率越高,光的粒子性越明显,但仍具有波动性.( √ ) 6.德国物理学家普朗克提出了量子假说,成功地解释了光电效应规律.( × )
三、光的波粒二象性 物质波 1.光的波粒二象性 (1)光的干涉、衍射、偏振现象说明光具有 波动 性. (2)光电效应证明光具有 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
性.
例 3 (多选)如图甲所示为实验小组利用100多个电子通过双缝后的干涉图 样,可以看出每一个电子都是一个点;如果乙所示为该小组利用70 000多个电子通过 双缝后的干涉图样,为明暗相间的条纹.则对本实验的理解正确的是( )
A.图甲体现了电子的粒子性 B.图乙体现了电子的粒子性 C.单个电子运动轨道是确定的 D.图乙中明条纹是电子到达概率大的地方 E.图乙中暗条纹处仍有电子到达,只不过到达的概率小 【解析】 题图甲中的每一个电子都是一个点,说明少数粒子体现粒子性,到 达的位置不同,说明单个电子的运动 轨道不确定,A正确,C错误;题图乙中明暗相间的条纹说明大量的粒子表现为 波动性,B错误;明条纹是电子到达概率大的地方,D正确;题图乙中暗条纹处仍有 电子到达,只不过到达的概率小,E正确. 【答案】 ADE
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;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.
答案:BC
跟踪训练 2
以往我们认识的光电效应是单光子光电效应,即一个电
子在极短时间内只能吸收到一个光子而从金属表面逸出.强激光的出现丰富了人们
对于光电效应的认识,用强激光照射金属,由于其光子密度极大,一个电子在极短
时间内吸收多个光子成为可能,从而形成多光子光电效应,这已被实验证实.
光电效应实验装置示意图如下图.用频率为ν的普通光源照射阴极K,没有发生
2018高三一轮总复习
物理
提高效率 ·创造未来 ·铸就辉煌
必考部分 原子物理学/13章
第十三章 原子物理
第2节 波粒二象性


抓知识点 1


抓重难点 2
3 抓易错点
4 课时跟踪检测
1
抓知识点 用心研读 领悟细微深处
一、光电效应 1.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.
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,电子吸收光子 的全部能量,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的情况,才具有最大初动能.光电子的初动能小于等于光电子 的最大初动能.
图线形状
由图线直接(间接) 得到的物理量
①遏止电压 Uc:图线与横 轴的交点 ②饱和光电流 Im:电流的 最大值 ③最大初动能: Ekm=eUc
图象名称
颜色不同时,光电流 与电压的关系
图来自百度文库形状
由图线直接(间接) 得到的物理量
①遏止电压 Uc1、Uc2 ②饱和光电流 ③最大初动能 Ek1=eUc1, Ek2=eUc2
光电效应.换用同样频率ν的强激光照射阴极K,则发生了光电效应;此时,若加上
反向电压U,即将阴极K接电源正极,阳极A接电源负极,在K、A之间就形成了使光
电子减速的电场.逐渐增大U,光电流会逐渐减小;当光电流恰好减小到零时,所加
反向电压U可能是下列的(其中W为逸出功,h为普朗克常量,e为电子电荷量)( )

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
答案:ABC
2
抓重难点 动手演练 掌握提分技巧
重难点 1 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 (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:Ek=hν-W0. (2)最大初动能与遏止电压的关系:Ek=eUc. (3)逸出功与极限频率的关系W0=hν0.
【解析】 光电效应中,入射光子能量 hν,克服逸出功 W0 后多余的能量转换为 电子动能, 反向遏制电压 eU=hν-W0,整理得 U=he ν-We0,斜率即he=k,所以普 朗克常量 h=ek,截距为 b,即 eb=-W0,所以逸出功 W0=-eb.
【答案】 ek -eb
跟踪训练 3
在光电效应实验中,飞飞同学用同一光电管在不同实验
①光子说并未否定波动说,E=hν=hc/λ中,ν和λ就是波的 概念 ②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
即时突破
(多选)关于物质的波粒二象性,下列说法中正确的是( )
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
4.爱因斯坦光电效应方程
(1)表达式:Ek=hν- W0 . (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 mev2.
逸出功W0 ,剩下的表现为逸出后光电子的最大初动能 Ek=12
加深理解 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.光子是光电效应的因, 光电子是果.
加深理解 光电效应的规律
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.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. 4.光电效应的发生几乎瞬时的,一般不超过10-9 s.
A.U=heν-We C.U=2hν-W
B.U=2he ν-We D.U=52heν-We
解析:由光电效应方程可知:
nhν=W+12mv2(n=2,3,4…)① 在减速电场中由动能定理得-eU=0-12mv2② 联立①②得:U=nheν-We (n=2,3,4…),选项 B 正确. 答案:B
重难点 2 光电效应的图象分析
【答案】 AD
提分秘笈 光电效应规律的“四点”理解
1.放不放光电子,看入射光的最低频率. 2.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.
跟踪训练 1
(多选)如图所示,用导线把验电器与锌板相连接,当用紫
外线照射锌板时,发生的现象是( )
A.有光子从锌板逸出
图象名称
图线形状
最大初动能 Ek 与入射 光频率 ν 的关系 图线
由图线直接(间接) 得到的物理量
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 W0=|-E|=E ③普朗克常量:图线的斜率 k=h
图象名称
颜色相同、强度不同 的光,光电流与电压 的关系
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=hp,p 为运动物体的动量,h 为普朗克常量.
加深理解
对波粒二象性的进一步理解
光的波 动性
光的粒 子性
实验基础
说明
①光的波动性不同于宏观观念的波 干涉、衍射和
②光是一种概率波,即光子在空间各点出现的可能性 偏振现象
大小(概率)可用波动规律来描述
①当光同物质发生作用时,这种作用是“一份一份” 光电效应、康
进行的,表现出粒子性,粒子性的含义是“不连续” 普顿效应
②光子不同于宏观观念的粒子
实验基础
说明
波动性 和粒子 性的对 立、统 一
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
图象名称
遏止电压 Uc 与入射 光频率 ν 的关系图 线
图线形状
由图线直接(间接)得到的物理量 ①截止频率 νc:图线与横轴的交点 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.(注:此时两极之间接 反向电压)
例 2 (2015年新课标全国卷Ⅰ)在某次光电效应实验中,得到的遏止电压Uc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 ________.
例 1 (多选)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】 用频率为 ν 的光照射光电管阴极,发生光电效应,改用频率较小的光 照射时,有可能发生光电效应,故 C 错误;据 hν-W 逸=12mv2 可知增加照射光频率, 光电子最大初动能增大,故 D 正确;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 A 正确;光电效应是否发生与照射光频率有 关而与照射光强度无关,故 B 错误.
即时突破 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 答案:C
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= .其h中νh=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 . 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.
B.有电子从锌板逸出
C.验电器指针张开一个角度
D.锌板带负电
解析:用紫外线照射锌板是能够发生光电效应的,锌板上的电子吸收紫外线的
能量从锌板表面逸出,称之为光电子,故A错误,B正确;锌板与验电器相连,带有
相同电性的电荷,锌板失去电子应该带正电,且失去电子越多,带正电的电荷量越
多,验电器指针张角越大,故C正确,D错误.
条件下得到了三条光电流与电压之间的关系曲线(甲光、乙光、丙光),如图所示,则
可判断出( )
A.甲光的频率大于乙光的频率
B.乙光的波长大于丙光的波长
C.乙光对应的截止频率大于丙光的截止频率
D.甲光对应的光电子最大初动能大于丙光的
光电子最大初动能
解析:由于是同一光电管,因而不论对哪种光,极限频率和金属的逸出功相 同,对于甲、乙两种光,反向遏止电压相同,因而频率相同,A错误;丙光对应的反 向遏止电压较大,因而丙光的频率较高,波长较短,对应的光电子的最大初动能较 大,故C、D均错误,B正确.
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