光具有波粒二象性_光子的能量E=hv

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光电效应(含解析)

• • •光电效应1. 知识详解：知识点1光电效应和波粒二象性1.光电效应的实验规律(1)存在着饱和电流：对于一定颜色的光，入射光越强，单位时间发射的光电子数越多,饱和光电流越大.(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墜有关，而与入射光的强弱无关.当入射光的频率低丁•截止频率时不发生光电效应.使光电流减小到零的反向电圧叫遏止电压.(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，儿乎在照到金属时立即产生光电流，时间不超过10 ®s.2.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E=hv f其中力=6.63x10、4J・s.3.光电效应方程(1)表达式：hv=E k+W()或E严加一％(2)物理意义：金属中的电子吸收一个光子获得的能量是尿,，这些能量的一部分用來克服金属的逸出功瞅)，剩下的表现为逸出后电子的最大初动能E k=^mv2.4.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泌性.(2)粒子性：光电效应、康普顿效应说明光具有粒土性.(3)光既具有波动性,乂具有粒子性,称为光的波粒二象性.5.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木的地方，暗条纹是光子到达概率尘的地方，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2=眷，"为运动物体的动量，〃为普朗克常量.易错判断(1)光子说中的光子，指的是光电子.(x)(2)只要光足够强，照射时间足够长，就一定能发生光电效应.(X)(3)极限频率越大的金属材料逸出功越大.W)知识点2 a粒子散射实验与核式结构模型1.实验现象绝大多数a粒子穿过金箔后，基本上仍沿原來的方向前进，但少数a粒子发生了大角度偏转, 极少数a 粒子甚至被撞了回來.如图所示.a粒子散射实验的分析图2.原子的核式结构模型在原子中心有一个很小的核，原子全部的正电荷和儿乎全部质量都集中在核里,带负电的电子在核外空间绕核旋转.易错判断(1)原子核集中了原子全部的正电荷和质量.(x)(2)原子中绝大部分是空的，原子核很小.W)(3)核式结构学说是卢瑟福在a粒子散射实验的基础上提出的.W)知识点3氢原子光谱和玻尔理论1.光谱(1)光谱：用光栅或棱镜可以把光按波长展开，获得光的竝(频率)和强度分布的记录，即光谱.(2)光谱分类：①线状谱光谱是一条条的亮线.②连续谱光谱是连在一起的光带.(3)氢原子光谱的实验规律：巴耳末线系是氢原子光谱在可见光区的谱线，其波长公式士=二*)(”=3,4,5,…)，R是里徳伯常量:，/?=1.10xl0'm *, ”为量子数.2.玻尔理论(1)定态：原子只能处于一系列不连续的能量状态中,在这些能量状态中原子是稳定的,电子虽然绕核运动，但并不向外辐射能量.(2)跃迁：原子从一种定态跃迁到另一种定态时，它辐射或吸收一定频率的光子，光子的能量由这两个定态的能量差决定，即hv=E,n—En(h是普朗克常量，力=6.63x10 * J.S).(3)轨道：原子的不同能量状态跟电子在不同的圆周轨道绕核运动相对应.原子的定态是不连续他，因此电子的可能轨道也是不连续的.3. 氢原子的能级、能级公式(1) 氢原子的能级图能级图如图所示.(2) 氢原子的能级公式匕=右£心=1,2,3,…)，其中&为基态能量，其数值为 E\ = — 13.6_eV.(3) 氢原子的半径公式尸”=也(”=1,2,3, ...)»其中门为基态半径，乂称玻尔半径,其数值为 ri=O.53xlO-,o m.易错判断(1) 在玻尔模型中，原子的状态是不连续的.W )(2) 发射光谱可能是连续光谱，也可能是线状谱.W)(3) 玻尔理论成功地解释了氢原子光谱，也成功地解释了氨原子光谱.(X )2. 题型分析：一、对光电效应的理解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：光电子是金属表而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：只有金属表而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：金属板飞岀的光电子到达阳极，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疑：入射光强度指单位时间照射到金属表而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. 两条对应关系：入射光强度大T 光子数目多-发射光电子多-光电流大：光子频率高T 光子能疑大-光电子的最大初动能大.A7c V例1.关于光电效应和康普顿效应的规律，下列说确的是()A.光电效应中，金属板向外发射的光电子又可以叫作光子B.康普顿效应说明光具有波动性C.对于同种金属而言，遏止电压与入射光的频率无关D.石墨对X射线散射时，部分X射线的散射光波长会变长，这个现象称为康普顿效应D ［光电效应中，金属板向外发射的电子叫光电子，光子是光量子的简称，A错误；根据光电效应方程hv=Wo+eU c可知，对于同种金属而言（逸出功一样），入射光的频率越大，遏止电压也越大，即遏止电压与入射光的频率有关，C错误；在石墨对X射线散射时，部分X射线的散射光波长会变长的现象称为康普顿效应，康普顿效应说明光具有粒子性，B错误，D正确.］例2.（多选）光电效应的实验结论是：对某种金属（）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AD ［每种金属都有它的极限频率w,只有入射光子的频率大于极限频率vo时，才会发生光电效应，选项A正确，B错误；光电子的初动能与入射光的强度无关，随入射光频率的增加而增大，选项D正确，C错误.］二、爱因斯坦的光电效应方程及应用1.三个关系（1）爱因斯坦光电效应方程Ek=hv-Wo.（2）光电子的最大初动能5可以利用光电管用实验的方法测得，即E S其中0•是遏I匕电压. （3）光电效应方程中的附）为逸岀功，它与极限频率％的关系是Wo=hv c.2.考向1光电效应方程的应用例3.（多选）（2017-全国【II卷）在光电效应实验中，分别用频率为％、巾的单色光°、b照射到同种金属上，测得相应的遏止电压分别为S和5、光电子的最大初动能分别为Ek“和Ekb.h 为普朗克常量.下列说确的是（）A.若Va>Vb,则一定有Ua<UbB.若v a>v b,则一定有Ekd>EkbC.若UEUb，则一定有EkdVEk”D.若VQVb，则一定有hVa — Eka>hvb — E灶［题眼点拨］①“照射同种金属”，说明两种情况下的逸出功相同；②用E k=hv-Wo分析Ek的大小，用qU=Ek分析遏止电压的大小.BC ［光电效应中遏止电压与最大初动能之间的关系为eU=Ek，根据光电效应方程可知Ek=hv— VV（）,若则Eka>Ek/” Ua>Ub，选项A错误，选项B正确；若Ua<U hf则肋，选项C正确；由光电效应方程可得W{}=hv-E k，则hv0-E ka=hv b-E kh,选项D错误.］例4.（多选）在探究光电效应现象时，某小组的同学分别用波长为人、爼的单色光照射某金属, 逸出的光电子最大速度之比为2 ：1,普朗克常量用力表示，光在真空中的速度用c表示.则（）A.光电子的最大初动能之比为2 : 1B.该金属的截止频率为芸C.该金属的截止频率为#AD.用波长为|久的单色光照射该金属时能发生光电效应BD ［由于两种单色光照射下，逸出的光电子的最大速度之比为2： 1,由E^rnv2可知，光电子的最大初动能之比为4 ： 1, A错误；又由加=*+5知，号=用+林硏，烷=W+如谄，乂6=202,解得吟磴，则该金属的截止频率为芸，B正确，C错误；光的波长小于或等于3久时才能发生光电效应，D正确.］考向2与光电效应有关的图象问题例5. (2018-模拟)如图中所示是研究光电效应的电路图.某同学利用该装置在不同实验条件下得到了三条光电流/与A、K两极之间的电压U AK的关系曲线(屮光、乙光、丙光)，如图乙所示.则下列说确的是()甲乙A.屮光照射光电管发出光电子的初动能一定小于丙光照射光电管发出光电子的初动能B.单位时间甲光照射光电管发出光电子比乙光的少C.用强度相同的屮、丙光照射该光电管，则单位时间逸出的光电子数相等D.对于不同种金属，若照射光频率不变，则逸出光电子的最大初动能与金属的逸出功为线性关系【自主思考】(1)在题图乙中，以|和以2的意义是什么？山此能否得出，甲、乙、丙三种光的频率关系？［捉示］&表示光电流为零时的反向电压，也就是遏止电压.此时似=5诚，乂因如诚=hv-w.由以上两式得Uc大的光的V大，所以甲、乙、丙三种光的频率关系为V«>vq. =卩乙(2)光强相同的两种色光，如何比较单位时间照射到单位面积上的光子数的多少？［捉示］频率大的光子能量大，在光强相同时，单位时间照射到单位面积上的光子数就少.D ［当光照射到K极时，如果入射光的频率足够大(大于K极金属的极限频率)，就会从K极发出光电子•当反向电压增加到某一值时，电流表A中电流就会变为零，此时如“说=eU Cf式中S表示光电子的最大初速度，e为电子的电荷量，S为遏止电压，根据爱因斯坦光电效应方程可知丙光的最大初动能较大，故丙光的频率较大，但丙光照射光电管发出光电子的初动能不一定比屮光照射光电管发出光电子的初动能大，所以A错误.对于屮、乙两束频率相同的光来说，入射光越强，单位时间发射的光电子数越多，所以B错误.对中、丙两束不同频率的光来说，光强相同是单位时间照射到光电管单位面积上的光子的总能量相等，山于丙光的光子频率较高，每个光子的能量较大，所以单位时间照射到光电管单位面积上的光子数就较少，所以单位时间发出的光电子数就较少，因此C错误.对于不同金属，若照射光频率不变，根据爱因斯坦光电效应方程Ek =hv~W,知Ek与金属的逸出功为线性关系，D正确.]例6.研究光电效应规律的实验装置如图所示，用频率为卩的光照射光电管阴极K时，有光电子产生.由于光电管K、A间加的是反向电压，光电子从阴极K发射后将向阳极A做减速运动.光电流汕1图中电流计G测出，反向电压U山电压表V测出.当电流讣的示数恰好为零时，电压表的示数称为反向截止电压队，在下列表示光电效应实验规律的图象中，错误的是（）0 V 錢止电压U与频率卩C的关系BU a u 光强/和频率〃一定时,光电流i 与反向电压U的关系C反向电压&和频率少一定时■光电流i与光强Z的关系光强/和频率"一定时,光电流i与产生光电子的时间r的关系DB [山光电效应规律可知，光电流的强度与光强成正比，光射到金属上时，光电子的发射是瞬时的，不需要时间积累，故A、D图象正确；从金属中发出的光电子，在反向电压作用下做减速运动，随着反向电压的增大，到达阳极的光电子数减少，故C图象正确；由光电效应方程可知：亦匸血+Ekm,而eUc = Ekm,所以有加=/m)+et/c,由此可知，B图象错误.］例7. (2017-抚州模拟)人们发现光电效应具有瞬时性和对各种金属都存在极限频率的规律.请问谁提岀了何种学说很好地解释了上述规律？已知锌的逸出功为3.34 eV,用某单色紫外线照射锌板时，逸出光电子的最大速度为106 nVs,求该紫外线的波长2•(电子质量Mc=9.11xl0f kg,普朗克常量A=6.63xlO_34J-s,l eV= 1.60x10_ 19 J)［解析］爱因斯坦提出的光子说很好地解释了光电效应现象.由爱因斯坦光电效应方程：E k=hv-W Q①光速、波长、频率之间关系：联立①②得紫外线的波长为._ he1 iWo+尹琳6.63xlO_34x3xlO8= 1 m3.34x1.6x10-19+^9.11x107x101202.009x10-7 m.［答案］爱因斯坦的光子说很好地解释了光电效应2. 009x10-7m例8.(多选)(2017-模拟)如图是某金属在光的照射下产生的光电子的最大初动能Ek与入射光频率V 的关系图象•山图象可知（）A. 该金属的逸出功等于EB. 该金属的逸出功等于加（）C. 入射光的频率为2比时，产生的光电子的最大初动能为EABC [山爱因斯坦的光电效应方程：E k =hv-W 09对应图线可得，该金属的逸出功Wo=E=Jiv^ A 、B 均正确；若入射光的频率为2vo,则产生的光电子的最大初动能Ek = 2hv 0-W 0=hv 0=E,故C 正确；入射光的频率为号时，该金属不发生光电效应，D 错误.]例9.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2.5x10—7m 的紫外线照射阴极.已知真空中光速为3.0xl08m/s,元电荷为1.6xlO-,9C,普朗克常量为6.63x10 _34J s,求得钾的极限频率和该光电管发射的光电子的最大初动能应分别是（）A ・ 5.3X10M H 乙2.2J B. 5.3xlO 14 HzA4xlO",9J C. 3.3xlO 33H 乙2.2 J D. 3.3xlO 33 HzA4xlO _,9JB [III得Wp 2・21xl ・6xl0 一19 ~h = 6.63X10"34山光电效应方程加=Wo + Em 得D ・入射光的频率为号时，产生的光电子的最大初动能为号极限频率vo= H Z =5.3X 10I4H ZE km =hv-W 0=hj-W 0三、对波粒一•象性的理解1. 对光的波动性和粒子性的进一步理解2 （1）大量光子易显示出波动性，而少量光子易显示出粒子性.⑵波长长（频率低）的光波动性强，而波长短（频率髙）的光粒子性强.（3）光子说并未否泄波动说，E=hv =今中，v 和2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.例10. （2018-模拟）关于波粒二象性，下列说法中正确的是（）6・63x 10竹妆3・0><1082.5x10—7~2.21xl.6xl0'19J=4.4X 10'19J]甲乙丙丁A.图甲中紫光照射到锌板上可以发生光电效应，则其他可见光照射到锌板上也一定可以发生光电效应B.图乙中入射光的强度越大，则在阴极板上产生的光电子的最大初动能越大C.图丙说明光子既有粒子性也有波动性D.戴维和汤姆利用图丁证明了电子具有波动性D [在可见光中，紫光的频率最大，故紫光光子的能量最大，紫光照射到锌板上可以发生光电效应，但其他可见光照射到锌板上不一定发生光电效应，A错误；入射光的强度只能改变单位时间逸出光电子的数量，但不能增大逸出光电子的最大初动能，B错误；光的散射揭示了光的粒子性，没有揭示光的波动性，C错误；衍射是波特有的现象，故电子束衍射实验证明了电子具有波动性，D正确.]例11. (2017-高考)2017年年初，我国研制的“光源”一极紫外自111电子激光装置，发出了波长在100 nm(l nm=10-9 m)附近连续可调的世界上最强的极紫外激光脉冲，“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，但乂不会把分子打碎.据此判断，能够电离一个分子的能量约为(取普朗克常量/^G.GxlO-34 J s,真空光速c = 3xlO8 m/s)()A.10一21 JB. 10_,8JC. 10-15 JD. 10_,2JB [—个处于极紫外波段的光子所具有的能量加=»=6.6xlOK盍罗冋0-5, 选项B正确.]四、氢原子能级和能级跃迁1.两类能级跃迁(1)自发跃迁：高能级-低能级，释放能戢，发出光子.光子的频率、=¥=匚宀.(2)受激跃迁：低能级-高能级，吸收能量.①光照(吸收光子)：光子的能量必须恰等于能级差7/v=AE.②碰撞、加热等：只要入射粒子能量大于或等于能级差即可，EZE.③大于电离能的光子被吸收，将原子电离.2.电离电藹态与电离能电离态:n=8, E=0基态T电离态：E吸=0—(一13.6 eV)=13.6 eV电离能.n=2—电离态：E^=0-E2=3.4 eV如吸收能量足够大，克服电离能后，获得自由的电子还携带动能.3.谱线条数的确左方法(1)一个氢原子跃迁发岀可能的光谱线条数最多为("一1).(2)—群氢原子跃迁发出可能的光谱线条数的两种求解方法.①用数学中的组合知识求解：艸二c‘二几5「1)・n 2②利用能级图求解：在氢原子能级图中将氢原子跃迁的各种可能情况一一画出，然后相加.例12.(多选)氢原子光谱在可见光部分只有四条谱线，它们分别是从〃为3、4、5、6的能级直接向/i = 2能级跃迁时产生的.四条谱线中，一条红色、一条蓝色、两条紫色，则下列说确的是（）A.红色光谱是氢原子从“ =3能级向” =2能级跃迁时产生的B.蓝色光谱是氢原子从” =6能级或n = 5能级直接向”=2能级跃迁时产生的C.若氢原子从” =6能级直接向n=l能级跃迁，则能够产生红外线D.若氢原子从n=6能级直接向n = 3能级跃迁时辐射的光子不能使某金属发生光电效应，则氢原子从〃能级直接向“ =2能级跃迁时辐射的光子将可能使该金属发生光电效应AD ［从〃为3、4、5、6的能级直接向n = 2能级跃迁时，从“ =3跃迁到”=2能级辐射的光子频率最小，波长最大，可知为红色光谱，A正确；蓝光光子频率大于红光光子频率，小于紫光光子频率，可知是从“=4跃迁到n=2能级辐射的光子，B错误；氢原子从畀=6能级直接向能级跃迁，辐射的光子频率大于从“ =6跃迁到“ =2能级时辐射的紫光光子频率，即产生紫外线，C错误；从” =6 跃迁到”=2能级辐射的光子频率大于从“ =6跃迁到〃能级辐射的光子频率，III氢原子从“ =6能级直接向〃=3能级跃迁时辐射的光子不能使某金属发生光电效应，但从〃=6跃迁到〃=2能级跃迁时辐射的光子可能使该金属发生光电效应，D正确.］例13.（2018.模拟）如图所示为氢原子能级图，氢原子中的电子从“=4能级跃迁到”=1能级可产生“光；从n = 3能级跃迁到“=1能级可产生方光，“光和b光的波长分别为儿和几，“、〃两光照射逸出功为4.5 eV的金属餌表面均可产生光电效应，遏止电压分别为/和3,,则D ［氢原子中的电子从n=4能级跃迁到n=1能级产生a光，d光的光子能量hv a=E a =E4-£1 = 12.75 eV,氢原子中的电子从n = 3能级跃迁到n=\能级产生A光，b光的光子能量血=Q,=5—Q = 12.09eV,"光的光子能量高，则"光的频率大，波长小，即几vU，A、C项错误；由光电效应方程E^hv-Wo和5=0以可知，频率越大，对应遏止电压0越大，即UQUb, B项错误；Ekb=Av/,-VV0=7.59 eV, D项正确.］［反思总结］（1）一个区另U一个氢原子和一群氢原子能级跃迁的可能性.（2）两点提醒①原子能级之间跃迁时吸收或放出的光子能量一定等于两能级之间的差值.②要使氢原子发生电离，原子吸收的能量可以是大于原子该能级值的任意值.例14：氢原子跃迁时，山n = 3的激发态跃迁到基态所释放的光子可以使某金属刚好发生光电效应，则下列说确的是（）A.氢原子由“ =3的激发态跃迁到基态时，电子的动能减少B.氢原子山〃=3的激发态跃迁到基态时，原子的能量增加C.增加由〃的激发态跃迁到基态的氢原子的数量，从该金属表面逸出的光电子的最大初动能不变D.氢原子由n = 2的激发态跃迁到基态所释放的光子照射该金属足够长时间，该金属也会发生光电效应C ［氢原子山激发态跃迁到基态时，释放光子，原子的能量减少，电子的动能增加，A、B错；增加跃迁氢原子的数量，不能改变释放出的光子的频率，从该金属表面逸出的光电子的最大初动能不变，C对；从〃的激发态跃迁到基态的氢原子，其释放的光子的频率较小，不能使该金属发生光电效应，D错.］3. 小练：考査点：光的波粒二象性1.（多选）下列说法中正确的是（）A.光的波粒二象性学说彻底推翻了麦克斯韦的光的电磁说B.在光的双缝干涉实验中，暗条纹的地方是光子永远不能到达的地方C.光的双缝干涉实验中，大量光子打在光屏上的落点是有规律的，暗纹处落下光子的槪率小D.单个光子具有粒子性，大疑光子具有波动性［答案］CD考査点：光电效应规律2.（多选）在光电效应实验中，用频率为v的光照射光电管阴极，发生了光电效应，下列说确的是（）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v的光照射，一迄不发生光电效应D.改用频率大于v的光照射，光电子的最大初动能变大［答案］AD考査点：玻尔理论3.氢原子由“=1的状态激发到”=4的状态，在它回到的状态的过程中，有以下说法：①可能激发的能量不同的光子只有3种②可能发出6种不同频率的光子③可能发出的光子的最大能量为12.75 eV④可能发岀光子的最小能量为0.85 eV 其中正确的说法是（）A. ®（3）c. ®@［答案］D考查点：（X粒子散射实验B.②④D.②③4.（多选）在a粒子散射实验中，如果两个具有相同能量的a粒子以不同的角度散射出来，则散射角度大的这个a粒子（）A.更接近原子核B.更远离原子核C.受到一个以上的原子核作用D.受到原子核较大的冲量作用［答案］AD4.巩固提升:光子说光电效应现象1.2016年8月16 S01时40分，由我国研制的世界首颗疑子科学试验卫星“墨子号"在卫星发射中心用长征二号丁运载火箭成功发射升空.它的成功发射和在轨运行，不仅将有助于我国广域量子通信网络的构建, 服务于国家信息安全，它将开展对呈:子力学基本问题的空间尺度试验检验，加深人类对量子力学自身的理解，关于量子和量子化，下列说法错误的是（）A.玻尔在研究原子结构中引进了量子化的概念B.普朗克把能量子引入物理学，破除了“能量连续变化“的传统观念C.光子的概念是爱因斯坦提岀的D.光电效应实验中的光电子，也就是光子D ［由玻尔理论可知，在研究原子结构时，引进了量子化的概念，故A正确：普朗克在1900年把能量子引入物理学，破除了“能疑连续变化“的传统观念，提出疑子化理论，故B正确：为解释光电效应现象，爱因斯坦提岀了光子说，引入了光子的槪念，故C正确；光电子就是在光电效应中产生的电子，本质是金属板的电子，故D错误.］2.用一朿紫外线照射某金属时不能产生光电效应，可能使该金属发生光电效应的措施是（）A.改用频率更小的紫外线照射B.改用X射线照射C.改用强度更大的原紫外线照射D.延长原紫外线的照射时间选B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。

光电效应知识总结与复习练习题

量子论初步一、光电效应现象⑴定义：物质在光照条件下释放出电子的现象，叫做光电效应。

⑵光电子和光电流：光电效应中释放出来的电子叫光电子，产生的电流叫光电流、⑶规律：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，才能发生光电效应，低于这个频率不能发生光电效应。

②光电子的最大初动能与光的强度无关，只随着入射光频率的增大而增大。

③入射光照在金属上时，光电子的发射，几乎是瞬时的。

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电流的强度成正比。

⑷光电管：利用光电效应把光信号转化为电信号，动作非常迅速灵敏。

1下列对光电效应的解释中正确的是（）A金属每个电子要吸收一个或一个以上的光子，当它积累的能量足够大时，就能溢出金属。

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得最小功，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同。

2 光电效应实验的装置如图所示，已知紫光频率大于锌板的极限频率，则下列说法中正确的有（）A用紫光照射锌板，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使验电器发生偏转的是正电荷3在光电管的实验中，发现用一定频率的A单色光照射光电管时，电流表会发生偏转，而用另一频率的B单色光照射时不发生光电效应，那么（）A A光的频率大于B光的频率B光的频率大于A光的频率C 用A光照射光电管时流过电流表G的电流方向是a流向bD 用A光照射光电管时流过电流表的电流方向是b流向a二光子⑴定义：光在空间传播过程中不是连续的，而是一份一份的，每一份叫做一个光子。

⑵光子的能量：每个光子的能量E=hv。

其中h为普朗克常量，v为光子的频率。

三爱因斯坦的光子说对光电效应的解释⑴存在极限频率：Vo=W∕h。

⑵瞬时性：光照射在金属上时，电子吸收光子能量不需要积累，吸收能量；立刻增大动能，并逸出表面成为光电子。

从光的波粒二象性谈起

从光的波粒二象性谈起作者：刘泰祥来源：《科技创新与品牌》2014年第01期引言光是粒子还是波？科学界争论了几百年，直到20世纪20年代提出“波粒二象性”后，才告一段落。

然而波和粒子的解释相互不协调，自量子论诞生以来，许多物理学家和哲学家都顽强地拼搏过这个问题[1]，遗憾的是都无果而终。

虽然“光具有波粒二象性”已被人们广泛接受，但笔者认为，这仅是一种限于当时科技和认识水平而被迫妥协的结果，许多人将它视为一个权宜之计，而不是一个终极的答案。

1. 光束与单光子在干涉机制上的矛盾在科学界，杨氏双缝干涉实验被视为光具有波动性的关键证据，单粒子的双缝干涉实验被视为粒子具有波动性的有力证据。

理性比较光束和单光子的双缝实验不难发现，前者的解释是通过双缝后的不同光子之间发生干涉，而后者的解释是同一个光子同时通过双缝后与自身干涉。

显然，对于同一套实验装置产生的干涉条纹出现了两种完全不同的干涉机制。

难道自然界为我们准备了多套干涉方式，以供我们根据需要来任意选择吗？面对上述两种实验事实，显然我们已经陷入干涉机制的解释困境之中。

2. 光的波粒二象性在适用范围上的矛盾现代物理学认为，对于光的波动性和粒子性，它们的适用范围是不同的，即讨论光与物质（物体）相互作用时粒子性有效，讨论光在空间中的运动时波动性有效。

现代物理学还告诉我们，不论任何物体，构成物体的分子或原子之间存在着间隙、原子核与电子之间也存在间隙等等。

总之，一个物体就是由悬浮于空间中的各级粒子通过不同作用关系逐级构成的一个松散结构的聚合体。

如上所述，根据接触的相对性原理[2]可知，任何物体或粒子间的相互作用都是在一定间隙下通过场传递的。

也就是说，无论一个光子与某个物体作用与否，光子始终处于空间之中。

而无论物体内的空间还是物体外的空间，它们都是整个连续空间的一部分，光的粒子性和波动性在空间上的精确分界线应在哪个位置呢？显然，从连续空间的角度看，这个分界线并不存在。

可见，“光具有波动性质”的结论是令人怀疑的。

高一物理光学原子物理测试题

《光学、原子物理》测试题一、选择题1、某介质的折射率为2，一束光从介质射向空气，入射角为60°，如图1所示的哪个光路图是正确的?图12.如图2所示是光电管使用的原理图.当频率为ｖ０的可见光照射到阴极Ｋ上时，电流表中有电流通过，则（）图2（Ａ）若将滑动触头Ｐ移到Ａ端时，电流表中一定没有电流通过（Ｂ）若将滑动触头Ｐ逐渐由图示位置移向Ｂ端时，电流表示数一定增大（Ｃ）若用紫外线照射阴极Ｋ时，电流表中一定有电流通过（Ｄ）若用红外线照射阴极Ｋ时，电流表中一定有电流通过3、物体从位于凸透镜前3f处逐渐沿主轴向透镜靠近到1.5f处的过程中，像和物体的距离将( )(A)逐渐变小；(B)逐渐变大；(C)先逐渐增大后逐渐变小；(D)先逐渐变小后逐渐变大.4.由中国提供永磁体的阿尔法磁谱仪如图3所示，它曾由航天飞机携带升空，将来安装在阿尔法国际空间站中，主要使命之一是探索宇宙中的反物质.所谓的反物质即质量与正粒子相等，带电量与正粒子相等但相反，例如反质子即为，假若使一束质子、反质子、α粒子和反α粒子组成的射线，通过ＯＯ'进入匀强磁场Ｂ２而形成的4条径迹，则( )图3(Ａ)1、2是反粒子径迹(Ｂ)3、4为反粒子径迹(Ｃ)2为反α粒子径迹(Ｄ)4为反α粒子径迹5、某原子核A 先进行一次β衰变变成原子核B ，再进行一次α衰变变成原子核C ，则：(A)核C 的质子数比核A 的质子数少2(B)核A 的质量数减核C 的质量数等于3(C)核A 的中子数减核C 的中子数等于3(D)核A 的中子数减核C 的中子数等于56、在玻尔的原子模型中,比较氢原子所处的量子数n =1及n =2的两个状态,若用E 表示氢原子的能量,r 表示氢原子核外电子的轨道半径,则:(A) E 2>E 1,r 2>r 1 (B) E 2>E 1,r 2<r 1(C) E 2<E 1,r 2>r 1 (D) E 2<E 1,r 2<r 17、卢瑟福α 粒子散射实验的结果:(A)证明了质子的存在(B)证明了原子核是由质子和中子组成的(C)说明原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在一个很小的核上(D)说明原子的电子只能在某些不连续的轨道上运动8、关于原子内的相互作用力，下列说法正确的是:（A ）原子核与电子之间的作用力主要是电磁力（B ）中子和质子间的作用力主要是核力（C ）质子与质子间的核力，在2.0×10-15m 的距离内远大于它们相互间的库仑力（D ）原子核与电子之间的万有引力大于它们之间的电磁力9、在下列核反应方程中，X 代表质子的方程是：(A)X P He Al +→+3015422713；(B)X O He N +→+17842147；(C)X n H +→+1021γ；(D)n He X H 104231+→+．10、如图4所示，用垂直透镜主轴的挡板MN 将发光点S 遮住，S 到凸透镜的距离为透镜焦距的23倍，S 到凸透镜主轴的距离为透镜焦距的21倍.下列说法中正确的是 (A)发光点S 不能经透镜成像；(B)发光点S 可以经透镜成虚像；(C)挡板MN 对发光点S 成像无任何影响；(D)发光点S 经透镜可成放大的实像，挡板MN 存在使像的亮度变暗.图411、取两块平行玻璃板合在一起用手捏紧, 会使玻璃板上看到彩色条纹, 这个干涉现象来自:(A) 上、下两块玻璃板上、下表面反射的光(B) 第一块玻璃板上、下表面反射的光(C) 上、下玻璃板间空气膜上、下表面反射的光(D) 第二块玻璃板上、下表面反射的光12、以下说法正确的是( )（A）α射线的原子核衰变产生的，它有很强的电离作用（B）β射线是高速电子流，是从原子核中发射出来的，它的贯穿本领很强（C）γ射线是处于激发态的原子核产生的，它是能量很大的光子流（D）红处线和紫外线都是原子的外层电子受到激光后产生的可见光二、填空题13、如图5所示，一束光以45°的入射角从空气投射到三棱镜的一个侧面上，图5在棱镜上发生折射，折射光线与棱镜该侧面成60°角，并在棱镜另一侧面上恰好发生全反射。

【高中物理】光的波粒二象性

【高中物理】光的波粒二象性一. 教学内容：光的波粒二象性［过程］一. 能说明光具有波动性的实验光的干涉及衍射实验1. 光的干涉及衍射产生条件典型实验图样特点干涉相干光源（f相同）双缝干涉等宽明暗相间的条纹衍射障碍物或小孔的尺寸单缝、圆孔、越窄，衍射明显不等宽跟光波波长差不多圆盘中央亮而宽，边缘暗而窄a. 干涉条纹间距△x：两个相邻的亮（暗）条纹间距b. 明暗条纹分布规律：光程差δ＝r2－r1中央第一级第二级亮纹δ＝nλ振动加强 n＝0 n＝1 n＝2增透膜：高中数学λ：绿光在增透膜中的波长注：①对光的衍射条纹，缝越窄，衍射现象明显，衍射条纹间距越大。

缝宽一定时，波长越长的光，衍射现象明显。

②白光的衍射条纹：中央白条纹，两边彩色条纹，红光在外侧。

白光的干涉条纹：中央白条纹，两边彩色条纹，红光在外侧。

4. 光的偏振（1）偏振光的产生方式：①自然光通过起偏器：通过两个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偏振光，叫起偏器。

第二个偏振片的作用是检验光是否为偏振光，叫检偏器。

其次，偏振片并非刻有狭缝，而是具有一种特性，即存在一个偏振化方向，只让平行于该方向振动的光通过，其他振动方向的光被吸收了。

②自然光射到两种介质的交界面上，如果光入射的方向合适，使反射光和折射光之间的夹角恰好是90°时，反射光和折射光都是偏振光，且偏振方向相互垂直。

（2）偏振光的理论意义和应用：①理论意义：光的干涉和衍射现象充分说明了光是波，但不能确定光波是横波还是纵波。

光的偏振现象说明光波是横波。

②应用：照相机镜头、立体电影、消除车灯眩光等等。

二. 光的粒子性（光电效应B类要求）1. 光电效应（1）在光的照射下从物体表面发射电子的现象叫光电效应。

发射出的电子叫光电子。

（2）演示实验2. 光电效应的规律（1）瞬时性10-9S，从光照到发射电子几乎是同时的（2）任何金属存在一个极限频率，只有v入射>v极限发生（3）逸出光电子的最大初动能与入射光强度无关，只随ν入射增大而增大（4）在入射光强度不变时，入射光强增加，光电流增大，饱和光电流与入射光强度成正比。

波粒二象性知识点总结讲解

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：在热辐射的同时，物体表面还会吸收和反射外界射来的电磁波。

如果一些物体能够完全吸收投射到其表面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。

注意：一般物体的热辐射除与温度有关外，还与材料的种类及表面状况有关。

二：黑体辐射的实验规律如图所示，随着温度的升高，一方面，各种波长的辐射强度都有增加；另—方面，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动。

三：能量子1．能量子：带电微粒辐射或吸收能量时，只能是辐射或吸收某个最小能量值的整数倍，这个不可再分的最小能量值E叫做能量子。

2．大小：E=hν。

其中ν是电磁波的频率，h称为普朗克常量，h=6．626x10—34J·s(—般h=6.63x10—34J·s)。

四：拓展：1、对热辐射的理解（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的分布情况随物体的温度而有所不同，这是热辐射的一种特性。

在室温下，大多数物体辐射不可见的红外光；但当物体被加热到5000C左右时，开始发出暗红色的可见光。

随着温度的不断上升，辉光逐渐亮起来，而且波长较短的辐射越来越多，大约在1 5000C时变成明亮的白炽光。

这说明同一物体在一定温度下所辐射的能量在不同光谱区域的分布是不均匀的，而且温度越高光谱中与能量最大的辐射相对应的频率也越高。

（2）．在一定温度下，不同物体所辐射的光谱成分有显著的不同。

例如，将钢加热到约800℃时，就可观察到明亮的红色光，但在同一温度下，熔化的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的热辐射，只是温度低时辐射弱，温度高时辐射强。

高中物理第4章波粒二象性 3 光的波粒二象性学高二物理试题

点囤市安抚阳光实验学校光的波粒二象性(建议用时：45分钟)[学业达标]1．频率为ν的光子，具有的能量为hν，动量为hνc，将这个光子打在处于静止状态的电子上，光子将偏离原运动方向，这种现象称为光子的散射，下列关于光子散射的说法正确的是( )A ．光子改变原来的运动方向，且传播速度变小B ．光子改变原来的传播方向，但传播速度不变C ．光子由于在与电子碰撞中获得能量，因而频率增大D ．由于受到电子碰撞，散射后的光子波长大于入射光子的波长E ．由于受到电子碰撞，散射后的光子频率小于入射光子的频率【解析】碰撞后光子改变原来的运动方向，但传播速度不变，A 错误，B 正确；光子由于在与电子碰撞中损失能量，因而频率减小，即ν＞ν′，再由c ＝λ1ν＝λ2ν′，得到λ1<λ2，C 错误，D 、E 正确．【答案】 BDE2．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、衍射现象说具有波动性D ．光电效说具有粒子性E ．波粒二象性是光的属性【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微粒．某现象说具有波动性，是指波动理论能解释这一现象．某现象说具有粒子性，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 、E 正确，A 、B 错误．【答案】 CDE3．关于光的波粒二象性的理解正确的是 ( ) 【：11010063】A ．大量光子的行为往往表现出波动性，个别光子的行为往往表现出粒子性B ．光在传播时是波，而与物质相互作用时就转变成粒子C ．光在传播时波动性显著，而与物质相互作用时粒子性显著D ．高频光是粒子，低频光是波E ．波粒二象性是光的根本属性，有时它的波动性显著，有时它的粒子性显著【解析】光的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，E正确；大量光子的效果往往表现出波动性，个别光子的行为往往表现出粒子性，A正确；光在传播时波动性显著，光与物质相互作用时粒子性显著，B错误，C正确；频率高的光粒子性显著，频率低的光波动性显著，D错误．【答案】ACE4．对光的认识，下列说法正确的是( )【：11010063】A．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，就不具有波动性了D．光的波粒二象性理解为：在某些场合下光的波动性表现明显，在某些场合下光的粒子性表现明显E．光表现出波动性还是粒子性由光的频率大小决，频率大的光就显示粒子性【解析】本题考查光的波粒二象性．光是一种概率波，少量光子的行为易显示出粒子性，而大量光子的行为往往显示出波动性，A选项正确；光的波动性不是由光子之间的相互作用引起的，而是光的一种属性，这已被弱光照射双缝后在片上的感光所证实，B选项正确；粒子性和波动性是光同时具备的两种属性，C、E选项错误，D选项正确．【答案】ABD5．为了验证光的波粒二象性，在双缝干涉中将光屏换成照相底片，并设法减弱光的强度，下列说法正确的是 ( )A．使光子一个一个地通过双缝干涉装置的狭缝，如果时间足够长，底片上将出现双缝干涉图样B．使光子一个一个地通过双缝干涉装置的狭缝，如果时间足够长，底片上将出现不太清晰的双缝干涉图样C．大量光子的运动规律显示出光的粒子性D．个别光子的运动显示出光的粒子性E．大量光子的运动规律显示出光的波动性【解析】单个光子运动具有不确性，大量光子落点的概率分布遵循一规律，显示出光的波动性．使光子一个一个地通过双缝，如果时间足够长，底片上会出现明显的干涉图样，A、E正确，B、C错误；由光的波粒二象性知，个别光子的运动显示出光的粒子性，D正确．【答案】ADE6．在验证光的波粒二象性的中，下列说法正确的是( )A．使光子一个一个地通过单缝，如果时间足够长，底片上会出现衍射图样B．单个光子通过单缝后，底片上会出现完整的衍射图样C．光子通过单缝的运动路线像水波一样起伏D．单个光子通过单缝后打在底片上的情况呈现出随机性，大量光子通过单缝后打在底片上的情况呈现出规律性E．单个光子通过单缝后，出现在底片上明条纹处的概率大【解析】个别光子的行为表现出粒子性．单个光子的运动是随机的，无规律的，但出现在底片上明条纹处的概率大些，大量光子的行为表现出波动性，大量光子运动符合统计规律，通过单缝产生衍射图样，故A、D、E正确，B错误．光子通过单缝的运动路线是无规律的，故C错误．【答案】ADE7．用极微弱的可见光做双缝干涉，随着时间的增加，在屏上先后出现如图432(a)、(b)、(c)所示的图像，则下列说法正确的是( )图432A．图像(a)表具有粒子性B．图像(c)表具有波动性C．用紫外光不能产生干涉D．表是一种概率波E．表是一种电磁波【解析】用很弱的光做双缝干涉得到的图片上的一个一个无分布规律的光点，体现了光的粒子性，故A正确；经过较长时间曝光的图片(c)，出现了明暗相间的条纹，波动性较为明显，本表是一种概率波，但不能表是一种电磁波，故B、D均正确，E错误；紫外光也属于波，也能发生干涉，故C错误．【答案】ABD8．如图433所示，当弧光灯发出的光经一狭缝后，在锌板上形成明暗相间的条纹，同时与锌板相连的验电器铝箔有张角，则该可以证具有________性．图433【解析】弧光灯发出的光经一狭缝后，在锌板上形成明暗相间的条纹，这是光的衍射，证明了光具有波动性，验电器铝箔有张角，说明锌板发生了光电效现象，则证具有粒子性，所以该证明了光具有波粒二象性．【答案】波粒二象[能力提升]9．研究证明，光子有能量也有动量，当光子与电子碰撞时，光子的一些能量转移给了电子．假设光子与电子碰撞前的波长为λ，碰撞后的波长为λ′，则碰撞过程中( )【：11010064】A．能量守恒B．动量守恒C ．λ＜λ′D ．λ＞λ′E ．λ＝λ′【解析】能量守恒和动量守恒是自然界的普遍规律，适用于宏观也适用于微观．光子与电子碰撞时遵循这两个守恒规律．光子与电子碰撞前光子的能量E ＝hν＝h cλ，当光子与电子碰撞时，光子的一些能量转移给了电子，光子的能量E ′＝hν′＝h cλ′，由E ＞E ′，可知λ＜λ′，选项A 、B 、C 正确．【答案】 ABC10．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．若某激光管以P W ＝60 W 的功率发射波长λ＝663 nm 的光束，试根据上述理论计算：该管在1 s 内发射出多少个光子？【解析】设在时间Δt 内发射出的光子数为n ，光子的频率为ν，每个光子的能量ε＝hν，所以P W ＝nhνΔt (Δt ＝1 s)．而ν＝c λ，解得n ＝P W Δt ·λhc＝6.0×1×663×10－96.63×10－34×3×108个＝2.0×1020个．【答案】 2.0×1020个11．若一个光子的能量于一个电子的静止能量，已知静止电子的能量为m 0c 2，其中m 0为电子质量，c 为光速，试问该光子的动量和波长是多少？(电子的质量取9.11×10－31kg ，普朗克常量h ＝6.63×10－34J·s)【解析】一个电子静止能量为m 0c 2，按题意hν＝m 0c 2光子的动量p ＝h λ＝εc ＝m 0c 2c＝m 0c＝9.11×10－31kg×3×108m/s ≈2.73×10－22kg·m/s，光子的波长λ＝h p ＝ 6.63×10－34J·s2.73×10－22kg·m/s≈2.4×10－12m.【答案】 2.73×10－22kg·m/s 2.4×10－12m12．(2016·一中检测)光具有波粒二象性，光子的能量E ＝hν，其中频率ν表征波的特征．在爱因斯坦提出光子说之后，又提出了光子动量p 与光波波长λ的关系λ＝hp.若某激光管以P ＝60 W 的功率发射波长λ＝663 nm 的光束，试根据上述理论计算：(1)该管在1 s 内发射出多少个光子？(2)若该管发射的光束被某黑体表面吸收，那么该黑体表面所受到的光束对它的作用力F 为多大？【解析】 (1)由能量守恒律得Pt ＝n hc λ，可得n ＝2×1020个．(2)对光子由动量理，可得F ′t ＝(p 2－p 1)n ，可得F ′＝－2×10－7N 由牛顿第三律知黑体表面所受作用力F ＝－F ′＝2×10－7N. 【答案】 2×1020个 (2)2×10－7N。

第3课时波粒二象性

＝
hν0＝
h
c λ0
＝
6.6×10
－34×430.00××1100－89
J＝4.95×10－19
J，大于铯和钙的逸出功．所以 A 选项正确．
2.如图 4 是某金属在光的照射下产生的
光电子的最大初动能 Ek 与入射光频率 ν 的关系图象．由图象可知 ( AB )
A．该金属的逸出功等于 E
B．该金属的逸出功等于 hν0 C．入射光的频率为 2ν0 时，产生的光电图4
效应，故选项 D 错．
答案 AB
• 如图15－1－2所示，使用强度相同的连续光谱中的红光到紫光按顺序照射光电管的阴极，电流表均有示数．在螺线管外悬套一金属线圈，理论上的线圈中能产生感应电流的是
()
• A．用紫光照射时
• B．用红光照射时
• C．改变照射光颜色的过程中
• D．均没有感应电流
• [解析] 使金属线圈中产生感应电流的条件是通电螺线管的磁场发生改变，即螺线管中的电流发生变化．由于光电管形成的电流随照射光的频率变化而变化，而光的颜色由频率决定，故选C.
答案 (1)0.6 eV (2)1.9 eV
规律总结光电效应现象中射出的光电子具有一定动能，因此易与电场、磁场相结合命制综合性较强的试题．射出的光电子的动能是解决这类问题的重要条件，可由爱因斯坦光电效应方程求得．
练习 1．下表给出了一些金属材料的逸出功.
材料
铯钙镁铍钛
逸出功(10－19 J)
3.0 4.3 5.9 6.2 6.6
现用波长为 400 nm 的单色光照射上述材料，能产
生光电效应的材料最多有几种(普朗克常量 h＝
6.63×10－34 J·s，光速 c＝3.0×108 m/s)

教科版高中物理选择性必修第三册第六章第3节光的波粒二象性

─ 德布罗意波长（de Broglie wavelength）
论文获得了评委会的高度评价。朗之万把德布洛意的文章寄给爱因斯坦，
爱因斯坦称赞说： “揭开了自然界巨大帷幕的一角” “瞧瞧吧，看来疯狂，可真是站得住脚呢”
五、电子波动性的实验证实
1. 电子衍射实验
阴极栅极
多晶薄膜
K
G
Cs
电子束在穿过细晶体粉末
波动说渐成真理
光的本性
学说代表人物
依据
观点
微粒说牛顿
光的直进反射
弹性粒子
波动说惠更斯干涉、衍射
光是一种机械波
电磁说麦克斯韦真空、横波、速度电磁波
光的本性
光的干涉
光的
光的
光
波动说电磁说
的
本
性
光的衍射电磁波谱
光的微粒说
光的光量子说
光电效应
薄膜干涉双缝干涉
光的波、粒二象
性
二、光子的能量和动量
E h
h P
这种和实物粒子相联系的波称为
德布罗意波(物质波或概率波),其波长
称为德布罗意波长。
1.一切实物粒子都有波动性
后来，大量实验都证实了：质子、中子和原子、分子等实物微观粒子都具有波动性，并都满足德布洛意关系。
一颗子弹、一个足球有没有波动性呢？分析：质量 m = 0.01kg，速度 v = 300 m/s 的子弹的德布洛意波长为
h 6.63 10 34 m 1.9 10 36 m
p 50 7
由计算结果看出，宏观物体的物质波波长非常小，所以很难表现出其波动性。
一个质量为m的实物粒子以速率 V运动时，即具有以能量E和动量P所描述的粒子性，同时也具有以频率ν和波长λ所描述的波动性。

高三物理复习光学试题精品

(时间：90分钟，满分：100分)一、选择题(本题包括12小题，每小题5分，共60分．在每小题给出的四个选项中，有的小题只有一个选项是正确的，有的小题有多个选项是正确的．全部选对的得5分，选对但不全的得2分，有选错或不选的得0分) 1．(2009年四川模拟)用绿光照耀一个光电管能发生光电效应，欲使光电子从阴极逸出的最大初动能增大，下列方法中正确的是( )A．改用强度较小的黄光照耀B．改用γ射线照耀C．改用强度较强的绿光照耀D．改用红外射线照耀解析：选B.增大光电子的最大的动能只有增大入射光的频率．故B.2．(2010年北京崇文模拟)颜色不同的a光和b光由某介质射向空气时，临界角分别为和，且>.当用a光照耀某种金属时发生了光电效应，现改用b光照耀，则( )A．不肯定能发生光电效应B．光电子的最大初动能增加C．单位时间内放射的光电子数增加D．入射光强度增加解析：选B.由＝可知<，则a光的频率小于b光的频率，因此B对．3．如图15－1所示，一自然放射性物质射出三种射线，经过一个匀强电场和匀强磁场共存的区域(方向如图图15－1所示)，调整电场强度E和磁感应强度B的大小，使得在上只有两个点受到射线照耀．下面推断正确的是( )A．射到b点的肯定是α射线B．射到b点的肯定是β射线C．射到b点的可能是α射线或β射线D．射到b点的肯定是γ射线解析：选C.γ射线不带电，在电场或磁场中它都不受场的作用，只能射到a点，因此D选项不对；调整E和B的大小，既可以使带正电的α射线沿直线前进，也可以使带负电的β射线沿直线前进，沿直线前进的条件是电场力与洛伦兹力平衡，即＝.已知α粒子的速度比β粒子的速度小得多，当我们调整电场强度和磁场强度使α粒子沿直线前进时，速度大的β粒子向右偏转，有可能射到b点；当我们调整使β粒子沿直线前进时，速度较小的α粒子也将会向右偏，也有可能射到b点，因此C选项正确，而A、B选项都不对．4．(2010年北京顺义区模拟)下列说法中正确的是( )A．质子与中子结合成氘核的过程中须要汲取热量B.88226(镭)衰变为86222(氡)要经过1次α衰变和1次β衰变C．β射线是原子核外电子摆脱原子核的束缚后而形成的电子流D．放射性元素的半衰期是指大量该元素的原子核中有半数发生衰变所须要的时间解析：选D.质子与中子结合成氘核，需放出能量，A错误．依据质量数、电荷数守恒推断，只发生一次α衰变，B错误；β射线是原子核发生β衰变形成的，是由原子核中放出的电子，C错误；依据半衰期的概念，D正确．5．(2009年高考四川卷)氢原子能级的示意图如图15－2所示，大量氢原子从n ＝4的能级向n ＝2的能级跃迁时辐射出可见光a ，从n ＝3的能级向n ＝2的能级跃迁时辐射出可见光b ，则( )A ．氢原子从高能级向低能级跃迁时可能会辐射出γ射线B ．氢原子从n ＝4的能级向n ＝3的能级跃迁时会辐射出紫外线C ．在水中传播时，a 光较b 光的速度小D ．氢原子在n ＝2的能级时可汲取随意频率的光而发生电离解析：选C.由题意a 光光子能量大于b 光光子能量，a 光频率大于b 光频率，由v 水＝，可知C 正确．γ射线是原子核衰变而产生的，A 错．E 43<E 32，而紫外线光子的能量大于可见光，故B 错．能量大于或等于3.40 的光才能使氢原子在n ＝2的能级时发生电离，故D 错． 6．如图15－3所示为氢原子的能级图，氢原子从n ＝3的能级跃迁到n ＝2的能级时辐射a 光子；从n ＝4的能级跃迁到n ＝2的能级时，辐射b 光子．下列说法正确的是( )A ．a 光子的能量比b 光子的能量大B ．若在同种玻璃中传播，a 光的传播速度比b 光大C ．若b 光能使某金属发生光电效应，则a 光肯定不能使该金属发生光电效图15－2图15－3应D ．在同一双缝干涉试验装置中，用a 光照耀双缝得到相邻亮纹的间距比用b 光得到的相邻亮纹间距要宽解析：选＝E 3－E 2<＝E 4－E 2，A 错误；由于a 光子能量小于b 光子能量，故a 光频率小于b 光频率，a 光波长大于b 光波长，据此推断B 、D 正确；若a 光频率大于C 项中金属的极限频率，则a 光也能使该金属发生光电效应，C 错误．7．(2008年高考上海卷)在下列4个核反应方程中，X 表示质子的是( ) A ．1530P ―→1430＋X B. 92238U ―→ 90234＋X C ．1327＋01n ―→1227＋X D ．1327＋24―→1530P ＋X解析：选C.在核反应中质量数守恒和电荷数守恒，由此可知，1530P ―→1430＋10e, 92238U ―→ 90234＋24,1327＋01n ―→1227＋11H ，1327＋24―→1530P ＋01n ，综上知C 对． 8．(2010年海淀模拟)月球上特有的能源材料23，总共大约有100万吨，这是由于太阳风里带有大量中子打入月球表面的X 粒子中，形成23.月球表面淡薄气体里，每立方厘米中有数个23分子，收集这些23可以在月球建立23发电站，其中X 粒子应当为( )A ．25B ．424C ．323D ．211H解析：选D.由X ＋01n→23可知X 粒子为211H. 9．(2010年福建厦门调研)下列说法正确的是( ) A ．中子和质子结合成氘核时汲取能量 B ．放射性物质的温度上升，其半衰期减小C ．某原子核经过一次α衰变和两次β衰变后，核内中子数削减4个D ．γ射线的电离作用很强，可用来消退有害静电解析：选 C.中子和质子结合成氘核时放出能量．放射性物质的半衰期不受温度的影响．原子核经过一次α衰变核内的中子数削减2个，一次β衰变核内的中子数削减一个．γ射线的电离作用很弱，不行用来消退有害静电．10.(2010年湖南十二校联考)正负电子对撞后湮灭成三个频率相同的光子，已知普朗克常量为h，电子质量为m，电荷量为e，电磁波在真空中传播速度为c.则生成的光子所形成的一束光射入折射率为n＝的水中，其波长为( )解析：选D.由质能方程可知正负电子湮灭时放出的核能E＝22，生成三个频率相同的光子，即3hν＝E，ν＝，光在真空中波长λ0＝＝，由n＝得在水中的波长λ＝＝，D正确．11．(2010年广东江门质检)雷蒙德·戴维斯因探讨来自太阳的中微子(νe)而获得了2002年度诺贝尔物理学奖．他探测中微子所用的探测器的主体是一个贮满615吨四氯乙烯(C24)溶液的巨桶．中微子可以将一个氯核转变为一个氩核，其核反应方程式为νe＋1737―→1837＋－10e，已知1737核的质量为36.95658 u，1837核的质量为36.95691 u，－10e的质量为0.00055 u,1 u质量对应的能量为931.5 .依据以上信息，可以推断( )A．中微子不带电B．中微子就是中子C．1737和1837是同位素D．参加上述反应的中微子的最小能量约为0.82解析：选.在核反应中，电荷数守恒，质量数守恒，可以推断中微子所带电荷数是零，质量数是零，故A项正确；而中子的质量数是1，故B项错误；同位素是电荷数相等，质量数不等的同种元素，而1737和1837是两种不同的元素，故C项错误；由爱因斯坦质能方程得中微子的质量m ＝(0.00055＋36.95691－36.95658) u ＝0.00088 u ，而1 u 质量对应的能量为931.5 ，所以中微子的最小能量是E ＝931.5×0.00088 ≈0.82 ，故D 项正确．12．利用氦－3(23)和氘进行的聚变平安、无污染、简单限制，月球上有大量的氦－3，每个航天大国都将获得氦－3作为开发月球的重要目标之一．“嫦娥一号”探月卫星执行的一项重要任务就是评估月壤中氦－3的分布和储量．已知两个氘核聚变生成一个氦－3和一个中子的核反应方程是：212H→23＋01n ＋3.26 .若有2 g 氘全部发生聚变，则释放的能量是(为阿伏加德罗常数) A ．0.5×3.26 B ．3.26 C ．0.5 ×3.26 D ．×3.26解析：选C.每两个氘核发生聚变，释放的核能为3.26 ,2 g 氘核含有的核个数为＝1 ，故释放的能量是××3.26 ，即0.5×3.26 .二、计算题(本题包括4小题，共40分．解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤．只写出最终答案的不能得分．有数值计算的题，答案中必需明确写出数值和单位)13．(8分)(2009年高考江苏卷)在β衰变中常伴有一种称为“中微子”的粒子放出．中微子的性质非常特殊，因此在试验中很难探测.1953年，莱尼斯和柯文建立了一个由大水槽和探测器组成的试验系统，利用中微子与水中11H 的核反应，间接地证明了中微子的存在．(1)中微子与水中的11H 发生核反应，产生中子(01n)和正电子(＋10e)，即中微子＋11H ―→01n ＋＋10e可以判定，中微子的质量数和电荷数分别是．(填写选项前的字母)A ．0和0B ．0和1C ．1和0D ．1和1(2)上述核反应产生的正电子与水中的电子相遇，与电子形成几乎静止的整体后，可以转变为两个光子(γ)，即＋10e ＋－10e ―→2γ已知正电子和电子的质量都为9.1×10－31 ，反应中产生的每个光子的能量约为．正电子与电子相遇不行能只转变为一个光子，缘由是.(3)试通过分析比较，具有相同动能的中子和电子的物质波长的大小．解析：(1)由核反应中质量数守恒和电荷数守恒可知A 正确．(2)由能量守恒有2E ＝22，所以E ＝2＝9.1×10－31×(3.0×108)2 J ＝8.2×10－14J.反应过程中动量守恒且总动量为零． (3)粒子的动量p ＝，物质波的波长λ＝由＞，知＞，则λn ＜λe .答案：(1)A (2)8.2×10－14 遵循动量守恒 (3)λn ＜λe14．(10分)人眼对绿光最为敏感，正常人的眼睛接收到波长为530 的绿光时，只要每秒有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3.0×108 ，则(1)人眼能察觉到绿光时所接收到的最小功率是多少？(2)用这种波长的绿色光照耀下列五种材料能产生光电效应的材料有几种？解析：(1)每个绿光光子的能量E0＝hν＝＝ J＝3.8×10－19 J最少须每秒射入6个绿光光子人眼才能察觉故P＝＝6×3.8×10－19 W＝2.3×10－18 W.(2)发生光电效应的条件是光子的能量要大于金属的逸出功，E0仅大于铯的逸出功，故只有一种．答案：(1)2.3×10－18 W (2)1错误!15.(10分)(Ⅰ)放射性同位素 614C被考古学家称为“碳钟”，它可用来断定古生物体的年头，此项探讨获得1960年诺贝尔化学奖.614C很不稳定，易发生衰变，其半衰期为5730年，若测得一古生物遗骸中614C含量只有活体中的12.5%，则此遗骸的年头约有多少年？(Ⅱ)1934年约里奥·居里夫妇用α粒子轰击静止的1327，发觉了放射性磷1530P和另一种粒子，并因这一宏大发觉而获得诺贝尔物理学奖．(1)写出这个过程的核反应方程式；(2)若该种粒子以初速度v0与一个静止的12C核发生碰撞，但没有发生核反应，该粒子碰后的速度大小为v1，运动方向与原运动方向相反，求碰撞后12C核的速度．解析：(Ⅰ)由于生物活体通过新陈代谢，生物体614C与612C的比例和空气相同，都是固定不变的，但生物遗骸由于新陈代谢停止，614C发生衰变、614C与612C的比值将不断减小，由半衰期的定义得12．5＝M0()则＝3，t＝3τ＝3×5730年＝17190年．(Ⅱ)(1)核反应方程式为：24＋1327→1530P＋1n.(2)设该种粒子的质量为m，则12C核的质量为12m.由动量守恒定律可得：0＝m(－v1)＋122解得：v2＝则碰撞后该种粒子运动方向与原粒子运动方向相同．答案：(Ⅰ)17190年(Ⅱ)见解析16．(12分)(2010年湛江模拟)光具有波粒二象性，光子的能量E＝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与光波波长λ的关系p＝λ.若某激光管以＝60 W的功率放射波长λ＝663 的光束，试依据上述理论计算：(1)该管在1 s内放射出多少光子？(2)若光束全部被某黑体表面汲取，则该黑体表面所受到光束对它的作用力F为多大？解析：(1)光子不仅有能量，而且有动量，照耀物体时，产生的作用力可依据动量定理．设在时间Δt内放射出的光子数为n，光子频率为ν，每个光子的能量E＝hν，所以＝(Δt＝1 s)．而ν＝，解得n＝＝个＝2.0×1020个．(2)在时间Δt内激光管放射出的光子全部被黑体表面汲取，光子的末动量变为零，据题中信息可知，n个光子的总动量为p总＝＝.依据动量定理有F·Δt＝p总，解得黑体表面对光子束的作用力为F＝＝＝＝＝ N＝2.0×10－7 N.又依据牛顿第三定律，光子束对黑体表面的作用力F′＝F＝2.0×10－7 N.答案：(1)2.0×1020个(2)2.0×10－7。

光子

一、基本概念光量子，简称光子，是传递电磁相互作用的基本粒子，是一种规范玻色子。

光子是电磁辐射的载体，而在量子场论中光子被认为是电磁相互作用的媒介子。

与大多数基本粒子（如电子和夸克）相比，光子没有静止质量（爱因斯坦的运动质量公式m=m0/sqr[1-(v/c)2]中，光子的v = C，使得公式分母为0，但光子的运动质量m具有有限值，故光子的静止质量必须为零。

二、基本特征光子具有能量ε=hν和动量p=hν∕c,是自旋为1的玻色子。

它是电磁场的量子，是传递电磁相互作用的传播子。

原子中的电子在发生能级跃迁时，会发射或吸收能量等于其能级差的光子。

正反粒子相遇时将发生湮灭，转化成为几个光子。

光子本身不带电，它的反粒子就是它自己。

光子的静止质量为零，在真空中永远以光速c运动，而与观察者的运动状态无关。

由于光速不变的特殊重要性，成为建立狭义相对论的两个基本原理之一。

与其他量子一样，光子具有波粒二象性：光子能够表现出经典波的折射、干涉、衍射等性质（关于光子的波动性是经典电磁理论描述的电磁波的波动还是量子力学描述的几率波的波动这一问题请参考下文波粒二象性和不确定性原理）；而光子的粒子性则表现为和物质相互作用时不像经典的波那样可以传递任意值的能量，光子只能传递量子化的能量，即：这里是普朗克常数，是光波的频率。

对可见光而言，单个光子携带的能量约为4×10-19焦耳，这样大小的能量足以激发起眼睛上感光细胞的一个分子，从而引起视觉。

除能量以外，光子还具有动量和偏振态，不过由于有量子力学定律的制约，单个光子没有确定的动量或偏振态，而只存在测量其位置、动量或偏振时得到对应本征值的几率。

光子是传递电磁相互作用的基本粒子，是一种规范玻色子。

光子是电磁辐射的载体，而在量子场论中光子被认为是电磁相互作用的媒介子。

与大多数基本粒子相比，光子的静止质量为零，这意味着其在真空中的传播速度是光速。

与其他量子一样，光子具有波粒二象性：光子能够表现出经典波的折射、干涉、衍射等性质；而光子的粒子性则表现为和物质相互作用时不像经典的粒子那样可以传递任意值的能量，光子只能传递量子化的能量，是点阵粒子，是圈量子粒子的质能相态。

17-1能量量子化

第十七章波粒二象性1能量量子化(时间：60分钟)知识点一黑体辐射1．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得到满意的解释，B对．答案 B2．对黑体辐射电磁波的波长分布的影响因素是()．A．温度B．材料C．表面状况D．以上都正确解析根据黑体辐射电磁波的波长分布的决定因素，得其只与温度有关，A 对．答案 A3．普朗克常量是自然界的一种基本常数，它的数值是()．A．6.02×10－23 mol B．6.625×10－3 mol·sC．6.626×10－34 J·s D．1.38×10－16 mol·s解析普朗克常量是一个定值，由实验测得它的精确数值为6.626×10－34 J·s，在记忆时关键要注意它的单位和数量级．答案 C4．(2012·北京理综，20)“约瑟夫森结”由超导体和绝缘体制成．若在结两端加恒定电压U，则它会辐射频率为ν的电磁波，且ν与U成正比，即ν＝kU.已知比例系数k仅与元电荷e的2倍和普朗克常量h有关．你可能不了解此现象的机理，但仍可运用物理学中常用的方法，在下列选项中，推理判断比例系数k的值可能为()．A.h2e B.2ehC．2he D.1 2he解析可用物理量之间的单位量纲关系分析此题：ν＝kU则k＝νU，其单位为1 Hz/V＝11s·V，而h的单位为J·s，e的单位为C，故eh的单位应为1CJ·s＝1CC·V·s＝11s·V，B选项正确．答案 B知识点二能量量子化5．以下宏观概念中，哪些是“量子化”的()．A．物体的质量B．物体的动量C．导体中的电流D．东北虎的个数解析所谓“量子化”一定是不连续的，而是一份一份的，故只有D对．答案 D6．红、橙、黄、绿四种单色光中，光子能量最小的是()．A．红光B．橙光C．黄光D．绿光解析由 ε＝hν可知，红光的频率最小，其能量子值最小．选A.答案 A7．某激光器能发射波长为λ的激光，发射功率为P，c表示光速，h为普朗克常量，则激光器每秒发射的光量子数为()．A.λPhc B.hPλc C.cPλh D．λPhc解析每个光量子的能量ε＝hν＝hcλ，每秒钟发光的总能量为P，则n＝Pε＝λPhc.答案 A8．已知某单色光的波长为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 cλ B.h λC.chλD．以上均不正确解析由光速、波长的关系可得出光的频率ν＝cλ，从而ε＝hν＝hcλ，故A选项正确．答案 A9．人眼对绿光最敏感，正常人的眼睛接收到波长为530 nm的绿光时，只要每秒有6个绿光的光能量子射入瞳孔，眼睛就能觉察，普朗克常数为6.63×10－34 J·s，光速为3.0×108 m/s，则人眼能察觉到绿光时所接收到的最小功率是()．A．2.3×10－18 W B．3.8×10－19 WC．7.0×10－10W D．1.2×10－18 W解析先根据E0＝hν＝h cλ算出每个光量子的能量，每秒需要接收到6个这样的光量子，故接收到这6个光量子的功率就是人眼能觉察到绿光的最小功率．又因每秒有6个绿光的光能量子射入瞳孔，所以，觉察到绿光所需要接收到的最小功率P＝Et，式中E＝6E0，又E0＝hν＝hcλ，代入数据得P＝2.3×10－18 W.答案 A10．氮—氖激光器发出波长为633 nm的激光，当激光器的输出功率为1 mW时，每秒发出的光子数为()．A．2.2×1015B．3.2×1015C．2.2×1014D．3.2×1014解析一个光子能量ε＝hν＝hcλ，当激光器输出功率为1 mW时，每秒发出的光子数为N＝pt＝pthcλ即N＝3.2×1015个，B正确．答案 B11．能引起人的眼睛视觉效应的最小能量为10－18 J，已知可见光的平均波长约为60 μm，普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s，则进入人眼的光子数至少为()．A．1个B．3个C．30个D．300个解析可见光的平均频率ν＝cλ，能量子的平均能量为ε＝hν，引起视觉效应时E＝nε ，联立可得n＝300，D对．答案 D12．单色光从真空射入玻璃时，它的()．A．波长变长，速度变小，光量子能量变小B．波长变短，速度变大，光量子能量变大C．波长变长，速度变大，光量子能量不变D．波长变短，速度变小，光量子能量不变解析因为光的频率不变，光量子的能量不变；再根据折射率n＝cv＝λλ′可知，光的速度变小，波长变短．答案 D13．对应于3.4×10－19 J的能量子，其电磁辐射的频率和波长各是多少？它是什么颜色？解析根据公式ε＝hν和ν＝cλ得ν＝εh＝3.4×10－196.63×10－34Hz＝5.13×1014 Hz，λ＝cν＝3.0×1085.13×1014m＝5.85×10－7 m.5．13×1014 Hz的频率属于黄光的频率范围，它是黄光，其波长是5.85×10－7 m.答案 5.13×1014 Hz 5.85×10－7 m黄光14．光具有波粒二象性，光子的能量E＝hν，光子动量p与光波波长λ的关系是p＝h λ.若某激光管以P W＝60 W的功率发射波长λ＝663 nm的光束，试根据上述理论计算：(1)该激光管在1 s内发射出多少个光子？(2)若光束全部被某黑体表面吸收，那么该黑体表面所受到的光束对它的作用力F为多大？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E＝hν，所以P W＝nhνΔt，(Δt＝1 s)，而ν＝cλ，解得n＝P WΔt·λhc＝60×1×663×10－96.63×10－34×3×108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个光子的总动量为np，n个光子的动量变化量Δp总＝np＝n hλ，根据动量定理有F·Δt＝Δp总，解得黑体表面对光子束的作用力为F＝Δp总Δt＝nhλ·Δt＝nhνλν·Δt＝P Wc＝603.0×108N＝2.0×10－7N．根据牛顿第三定律，光子束对黑体表面的作用力F′＝F＝2.0×10－7 N. 答案(1)2.0×1020个(2)2.0×10－7 N。

【人教版】物理选修3-5：17.3《粒子的波动性》(附答案)

一、光的波粒二象性 1．光的波粒二象性光既具有波动性，又具有粒子性，即光具有波粒二象性。
2．光子的能量和动量 (1)能量：ε＝ hv 。
h (2)动量：p＝ 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＝ hv 和 p＝hλ揭示了光的粒子性和波动性之间的密切关系，普朗克常量 h 架起了粒子性与波动性之间的桥梁。
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．光的干涉、衍射现象说明光具有波动性，光电效应说明
光具有粒子性
[思路点拨] 解答本题应注意以下三个方面：
(1)光子与实物粒子的区别。
(2)光的波粒二象性是光的本性。
(3)光显示波动性或粒子性是有条件对应的。
[解析] 一切光都具有波粒二象性，光的有些行为(如干涉、衍射)表现出波动性，光的有些行为(如光电效应)表现出粒子性，所以不能说有的光是波，有的光是粒子，A 错误；虽然光子和电子都是微观粒子，都具有波粒二象性，但电子是实物粒子，有静止质量，光子不是实物粒子，没有静止质量，电子是以实物形式存在的物质，光子是以场形式存在的物质，所以不能说光子和电子是同样的一种粒子，B 错误；波长长，容易发生干涉、衍射，波动性强，反之，波长短，光子能量大，粒子性强，C 正确；干涉、衍射是波特有的现象，光电效应说明光具有粒子性，D 正确。
对光的波粒二象性的理解
1．对光的本性认识史人类对光的认识经历了漫长的历程，从牛顿的光的微粒说、托马斯·杨和菲涅耳的波动说，从麦克斯韦的光的电磁说到爱因斯坦的光子说。直到二十世纪初，对于光的本性的认识才提升到一个更高层次，即光具有波粒二象性。

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。

物理选修3-5之光电效应(含答案)

3-5之光电效应一．选择题（共30小题）1．（2013•上海）某半导体激光器发射波长为1.5×10﹣6m，功率为5.0×10﹣3W的连续激光．已知可见光波长的数量级为10﹣7m，普朗克常量h=6.63×10﹣34J•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1.3×10﹣18J D．光子数约为每秒3.8×1016个2．（2012•上海）在光电效应实验中，用单色光照射某种金属表面，有光电子逸出，则光电子的最大初动能取决于入射光的（）A．频率B．强度C．照射时间D．光子数目3．（2012•上海）根据爱因斯坦的“光子说”可知（）A．“光子说”本质就是牛顿的“微粒说”B．光的波长越大，光子的能量越小C．一束单色光的能量可以连续变化D．只有光子数很多时，光才具有粒子性4．（2012•海南）（模块3﹣5）产生光电效应时，关于逸出光电子的最大初动能E k，下列说法正确的是（）A．对于同种金属，E k与照射光的强度无关B．对于同种金属，E k与照射光的波长成正比C．对于同种金属，E k与照射光的时间成正比D．对于同种金属，E k与照射光的频率成线性关系E．对于不同种金属，若照射光频率不变，E k与金属的逸出功成线性关系．5．（2010•天津）用同一光电管研究a、b两种单色光产生的光电效应，得到光电流I与光电管两极间所加电压U 的关系如图．则这两种光（）A．照射该光电管时a光使其逸出的光电子最大初动能大B．从同种玻璃射入空气发生全反射时，a光的临界角大C．通过同一装置发生双缝干涉，a光的相邻条纹间距大D．通过同一玻璃三棱镜时，a光的偏折程度大6．（2010•四川）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）（）A．5.5×1014Hz B．7.9×1014Hz C．9.8×1014Hz D．1.2×1015Hz7．（2010•上海）根据爱因斯坦光子说，光子能量E等于（h为普朗克常量，c、λ为真空中的光速和波长）（）A．B．C．hλD．8．（2007•重庆）真空中有一平行板电容器，两极板分别由铂和钾（其极限波长分别为λ1和λ2）制成，板面积为S，间距为d．现用波长为λ（λ1＜λ＜λ2）的单色光持续照射两板内表面，则电容器的最终带电量成正比（） A．B．C．D．9．（2007•汕头模拟）图中为X射线管的结构示意图，E为灯丝电源．要使射线管发出X射线，须在K、A两电极间加上几万伏的直流高压，则（）A．高压电源正极应接在P点，X射线从K极发出B．高压电源正极应接在P点，X射线从A极发出C．高压电源正极应接在Q点，X射线从K极发出D．高压电源正极应接在Q点，X射线从A极发出10．（2006•四川）现有a、b、c三束单色光，其波长关系为λa＞λb＞λc．用b光束照射某种金属时，恰能发生光电效应．若分别用a光束和c光束照射该金属，则可以断定（）A．a光束照射时，不能发生光电效应B． c光束照射时，不能发生光电效应C． a光束照射时，释放出的光电子数目最多D．c光束照射时，释放出的光电子的最大初动能最小11．（2006•上海）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．光具有波粒二象性性12．（2006•甘肃）已知能使某金属产生光电效应的极限频率为ν0（）A．当用频率为2ν0的单色光照射该金属时，一定能产生光电子B．当用频率为2ν0的单色光照射该金属时，所产生的光电子的最大初动能为hν0C．当照射光的频率ν大于ν0时，若ν增大，则逸出功增大D．当照射光的频率ν大于ν0时，若ν增大一倍，则光电子的最大初动能也增大一倍13．（2005•天津）某光电管的阴极是用金属钾制成的，它的逸出功为2.21eV，用波长为2.5×10﹣7m的紫外线照射阴极，已知真空中光速为3.0×108m/s，元电荷为1.6×10﹣19C，普朗克常量为6.63×10﹣34J•s，求得钾的极限频率和该光电管发射的光电子的最大动能应分别（）A． 5.3×1014Hz，2.2J B．5.3×1014Hz，4.4×10﹣19JC． 3.3×1033Hz，2.2J D．3.3×1033Hz，4.4×10﹣19J14．（2005•江苏）为了强调物理学对当今社会的重要作用并纪念爱因斯坦，2004年联合国第58次大会把2005年定为国际物理年．爱因斯坦在100年前发表了5篇重要论文，内容涉及狭义相对论、量子论和统计物理学，对现代物理学的发展作出了巨大贡献．某人学了有关的知识后，有如下理解，其中正确的是（）A．所谓布朗运动就是液体分子的无规则运动B．光既具有波动性，又具有粒子性C．在光电效应的实验中，入射光强度增大，光电子的最大初动能随之增大D．质能方程表明：物体具有的能量与它的质量有简单的正比关系15．（2005•江苏）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=1.67x10﹣27kg，普朗克常量h=6.63x10﹣34J•s，可以估算德布罗意波长λ=1.82x10﹣10m的热中子动能的数量级为（）A．10﹣17J B．10﹣19J C．10﹣21J D．10﹣24J16．（2004•江苏）下列说法正确的是（）A．光波是一种概率波B．光波是一种电磁波C．单色光从光密介质进入光疏介质时，光子的能量改变D．单色光从光密介质进入光疏介质时，光的波长不变17．（2003•天津）如图所示，当电键S断开时，用光子能量为2.5eV的一束光照射阴极P，发现电流表读数不为零．合上电键，调节滑线变阻器，发现当电压表读数小于0.60V时，电流表读数仍不为零；当电压表读数大于或等于0.60V 时，电流表读数为零，由此可知阴极材料的逸出功为（）A．1.9eV B．0.6eV C．2.5eV D．3.1eV18．（2003•上海）爱因斯坦由光电效应的实验规律，猜测光具有粒子性，从而提出光子说．从科学研究的方法来说，这属于（）A．等效替代B．控制变量C．科学假说D．数学归纳19．（2001•上海）光电效应实验的装置如图所示，则下面说法中正确的是（）A．用紫外光照射锌板，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20．（2000•上海）下列关于光的说法中正确的是（）A．在真空中红光波长比紫光波长短B．红光光子能量比紫光光子能量小C．红光和紫光相遇时能产生干涉现象D．红光照射某金属时有电子向外发射，紫光照射该金属时一定也有电子向外发射21．（2013•镇江二模）如图是研究光电效应的电路，则下列关于光电流与电压的关系图象正确的是（）A．B．C．D．22．（2013•漳州模拟）某种颜色的单色光照射到金属表面时，有光电子逸出，如果照射光的颜色不变，而光的强度增强，那么将会出现（）A．该金属材料的逸出功增大B．逸出光电子的时间间隔将增加C．光电子的最大初动能增大D．单位时间内逸出的光电子数目增加23．（2013•闸北区二模）“约索夫森结”由超导体和绝缘体制成．若在结两端加恒定电压U，则它会辐射频率为ν的电磁波，且ν与U成正比，即ν=kU．已知比例系数k仅与元电荷e的2倍和普朗克常量h有关．你可能不了解此现象的机理，但仍可运用物理学中常用的方法，在下列选项中，推理判断比例系数k的值可能为（）A．2e/h B．h/2e C．2he D．1/2he24．（2013•闸北区二模）入射光照射到某一金属表面而发生了光电效应．将入射光的强度减弱而保持其频率不变，则（）A．从光照射至金属表面到发射出光电子之间的时间间隔将明显增加B．电子所能够吸收到的光子能量将明显减小C．可能难以产生光电效应D．单位时间内从金属表面逸出的光电子数目将减小25．（2013•扬州模拟）在光电效应实验中，先后用两束光照射同一个光电管，若实验所得光电流I与光电管两端所加电压U间的关系曲线如图所示，则下列说法中正确的是（）A．a光频率大于b光频率B． a光波长大于b光波长C． a光强度高于b光强度D．a光照射光电管时产生光电子的最大初动能较大26．（2013•徐汇区二模）四种颜色的光分别通过同一双缝产生的双缝干涉图案如图中各选项所示，用这四种颜色的光分别照射某金属板，只有两种光能产生光电效应，则能产生光电效应的光线中，光子能量较小的光对应的双缝干涉图案是（）A．B．C．D．27．（2013•西城区一模）用某种频率的光照射锌板，使其发射出光电子．为了增大光电子的最大初动能，下列措施可行的是（）A．增大入射光的强度B．增加入射光的照射时间C．换用频率更高的入射光照射锌板D．换用波长更长的入射光照射锌板28．（2013•石景山区一模）对于同种金属，产生光电效应时，关于逸出光电子的最大初动能E k，下列说法正确的是（）A． E k与照射光的强度成正比B．E k与照射光的波长成正比C． E k与照射光的频率成线性关系D．E k与光照射的时间成线性关系29．（2013•汕头二模）如图是研究光电效应的装置，用一定频率的光束照射金属板K，有粒子逸出，则（）A．逸出的粒子是电子B．改变光束的频率，金属的逸出功随之改变C．减少光束的光强，逸出的粒子初动能减少D．减小光束的频率，金属板K可能没有粒子逸出30．（2013•南开区一模）2005年是“世界物理年”，100年前的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，其中关于光量子的理论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能发生光电效应，改用波长较长的光照射该金属时可能发生光电效应3-5之光电效应参考答案与试题解析一．选择题（共30小题）1．（2013•上海）某半导体激光器发射波长为1.5×10﹣6m，功率为5.0×10﹣3W的连续激光．已知可见光波长的数量级为10﹣7m，普朗克常量h=6.63×10﹣34J•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1.3×10﹣18J D．光子数约为每秒3.8×1016个考点：光子；电磁波谱．分析：根据波长的大小判断激光器发射的是哪种电磁波．根据E=h求出光子能量，根据E=Pt=nh求出单位时间内发生的光子数．解答：解：A、波长的大小大于可见光的波长，属于红外线．故A错误，B正确．C、光子能量E==1.326×10﹣19J．故C错误．D、每秒钟发出的光子数n=．故D正确．故选BD．点评：解决本题的关键熟悉电磁波谱中波长的大小关系，以及掌握光子能量与波长的大小关系．2．（2012•上海）在光电效应实验中，用单色光照射某种金属表面，有光电子逸出，则光电子的最大初动能取决于入射光的（）A．频率B．强度C．照射时间D．光子数目考点：光电效应．专题：光电效应专题．分析：发生光电效应的条件是入射光的频率大于金属的极限频率．解答：解：发生光电效应的条件是入射光的频率大于金属的极限频率，由公式E K=hf﹣W知，W为逸出功不变，所以光电子的最大初动能取决于入射光的频率，A正确．故选A点评：本题考查了发生光电效应的条件和光电效应方程的应用．3．（2012•上海）根据爱因斯坦的“光子说”可知（）A．“光子说”本质就是牛顿的“微粒说”B．光的波长越大，光子的能量越小C．一束单色光的能量可以连续变化D．只有光子数很多时，光才具有粒子性考点：光子．分析：爱因斯坦的“光子说”提出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，光子的能量与频率成正比，即E=hv（h=6.626×10﹣34 J．S）解答：解：A、“光子说”提出光子即有波长又有动量，是波动说和粒子说的统一，故A错误；B、光的波长越大，根据，频率越大，故能量E=hv越小，故B正确；C、爱因斯坦的“光子说”提出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，每个光子的能量为E=hv，故光的能量是不连续的，故C错误；D、当光子数很少时，显示粒子性；大量光子显示波动性，故D错误；故选B．点评：爱因斯坦的“光子说”很好地将光的粒子性和波动性统一起来，即单个光子显示粒子性，大量光子显示波动性．4．（2012•海南）（模块3﹣5）产生光电效应时，关于逸出光电子的最大初动能E k，下列说法正确的是（）A．对于同种金属，E k与照射光的强度无关B．对于同种金属，E k与照射光的波长成正比C．对于同种金属，E k与照射光的时间成正比D．对于同种金属，E k与照射光的频率成线性关系E．对于不同种金属，若照射光频率不变，E k与金属的逸出功成线性关系．考点：爱因斯坦光电效应方程；光电效应．专题：压轴题；光电效应专题．分析：根据光电效应方程E km=hv﹣W0进行分析．解答：解：A、光电子的最大初动能与入射光的强度无关．故A正确．B、根据光电效应方程E km=hv﹣W0=，对于同种金属，逸出功相同，知最大初动能与入射光的波长不成正比．故B错误．C、最大初动能与照射光的时间无关．故C错误．D、根据光电效应方程E km=hv﹣W0知，同种金属，逸出功相等，则最大初动能与入射光的频率成线性关系．故D正确．E、对于不同的金属，逸出功不同，若照射光的频率不变，根据光电效应方程E km=hv﹣W0知，E k与金属的逸出功成线性关系．故E正确．故选ADE点评：解决本题的关键掌握光电效应方程E km=hv﹣W0，知道最大初动能与入射光的强度和照射时间无关．5．（2010•天津）用同一光电管研究a、b两种单色光产生的光电效应，得到光电流I与光电管两极间所加电压U的关系如图．则这两种光（）A．照射该光电管时a光使其逸出的光电子最大初动能大B．从同种玻璃射入空气发生全反射时，a光的临界角大C．通过同一装置发生双缝干涉，a光的相邻条纹间距大D．通过同一玻璃三棱镜时，a光的偏折程度大考点：爱因斯坦光电效应方程；全反射；双缝干涉的条纹间距与波长的关系．专题：压轴题．分析：要明确各种单色光的折射率和波长、频率之间的关系：折射率越大则频率越大，波长越小．对于本题解题的关键是通过图象判定a、b两种单色光谁的频率大，反向截止电压大的则初动能大，初动能大的则频率高，故b光频率高于a光的．解答：解：A、由光电效应方程，由题图可得b光照射光电管时使其逸出的光电子最大初动能大，b光的频率大，波长小，故A错误；B、b光的频率大，在玻璃中的折射率n b大，由可知：从同种玻璃射入空气发生全反射时，b光的临界角小，a光大，故B正确；C、发生双缝干涉时，，b光波长小，相邻条纹间距b光小，a光大，故C正确；D、在玻璃中的折射率n b＞n a，b光的偏折程度大，故D错误．故选BC．点评：要熟练掌握所学公式，明确各个物理量之间的联系．如本题中折射率、临界角、光子能量、最大初动能等都有光的频率有关．6．（2010•四川）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）（）A．5.5×1014Hz B．7.9×1014Hz C．9.8×1014Hz D．1.2×1015Hz考点：爱因斯坦光电效应方程．专题：计算题．分析：本题中根据波长、光速、频率关系可以求出紫外线的频率，知道了所释放电子的最大初动能，利用光电效应方程即可求出钨的极限频率．解答：解：由光电效应方程E km=hv﹣W0①紫外线的频率为：②逸出功为：W0=hv0③由①②③可得：故选项ACD错误，B正确．故选B．点评：本题比较简单，但是涉及物理较多，要明确各物理量之间的关系，同时注意计算要准确．7．（2010•上海）根据爱因斯坦光子说，光子能量E等于（h为普朗克常量，c、λ为真空中的光速和波长）（）A．B．C．hλD．考点：光子．专题：物理光学综合专题．分析：本题比较简单，直接根据光子能量公式即可求解．解答：解：光子能量为：E=hv ①光子频率、波长、光速之间关系为：②联立①②得光子的能量为：，故BCD错误，A正确．故选A．点评：本题考查了光子能量的表达式，比较简单，要明确光子能量、波长、频率、光速等之间关系．8．（2007•重庆）真空中有一平行板电容器，两极板分别由铂和钾（其极限波长分别为λ1和λ2）制成，板面积为S，间距为d．现用波长为λ（λ1＜λ＜λ2）的单色光持续照射两板内表面，则电容器的最终带电量成正比（）A．B．C．D．考点：爱因斯坦光电效应方程；电容．分析：解决本题的关键是：首先利用光电效应方程求出电子的初动能，然后理解电容器最终带电量的含义：即电子不能再运动到负极板，其临界状态是电子减速到负极板时速度刚好减速为零．解决本题最简单的方法是：排除法．根据λ1＜λ＜λ2可知，该光不能使铂发生光电效应，故含有λ1的选项不对，只有D正确．解答：解：铂的极限波长为λ1，钾的极限波长为λ2，因为λ1＜λ＜λ2．由公式v=c/λ，极限波长短的极限频率高．所以，当以波长λ的光入射到两金属板内表面上时，只能使钾金属板发生光电效应．钾失去电子而成为电容器的正极板，光电子运动到铂金属板上后使铂金属板成为电容器的负极板．电子从钾金属板飞出时的动能为：E k=hv﹣W2=﹣=，公式中W2为钾金属的逸出功．光电子不断从钾极板发出，又不断到达铂极板，使电容器带电不断增加，电压也不断增大，这个电压是使光电子减速的反向电压．当某时刻，光电子恰好到达铂极板时其速度减为零，则电容器的电量达到最大值Q=CU（这里的电压U相当于反向截止电压．）由动能定理可以得到：eU=E k=，平行板电容器的电容：C∝Q=CU∝××∝，故选项ABC错误，D正确．故选D．点评：本题难度较大，将光电效应和电容器、带电粒子在电场中的运动联系起来．解决本题时可用排除法：根据λ1＜λ＜λ2可知，该光不能使铂发生光电效应，故含有λ1的选项不对，只有D正确．9．（2007•汕头模拟）图中为X射线管的结构示意图，E为灯丝电源．要使射线管发出X射线，须在K、A两电极间加上几万伏的直流高压，则（）A．高压电源正极应接在P点，X射线从K极发出B．高压电源正极应接在P点，X射线从A极发出C．高压电源正极应接在Q点，X射线从K极发出D．高压电源正极应接在Q点，X射线从A极发出考点：光电效应．专题：光电效应专题．分析：对灯丝加热，灯丝放出电子，电子速度是很小的，要使电子到达阴极A，并高速撞击A，使原子的内层电子受到激发才能发出X射线．因此，K、A之间应有使电子加速的电场．解答：解：E为灯丝电源，对灯丝加热，灯丝放出电子，电子速度是很小的，要使电子到达阴极A，并高速撞击A，使原子的内层电子受到激发才能发出X射线．因此，K、A之间应有使电子加速的电场，故Q应接高压电源正极．D正确．故选D点评：本题考查了X射线管的结构和工作原理，难度不大，要弄清电子射出的方向和X射线射出的地方．10．（2006•四川）现有a、b、c三束单色光，其波长关系为λa＞λb＞λc．用b光束照射某种金属时，恰能发生光电效应．若分别用a光束和c光束照射该金属，则可以断定（）A． a光束照射时，不能发生光电效应B． c光束照射时，不能发生光电效应C． a光束照射时，释放出的光电子数目最多D． c光束照射时，释放出的光电子的最大初动能最小考点：光电效应．分析：根据光电效应的条件：γ＞γ0，而，判断出a光、c光照射该金属，能否发生光电效应．放出的光电子数目与入射光的频率无关，由入射光的强度决定．光电子的最大初动能可由光电效应方程去比较．解答：解：A、波长关系为λa＞λb＞λc，则γa＜γb＜γc．b光束照射某种金属时，恰能发生光电效应，根据光电效应的条件，a光照射不能发生光电效应，c光照射能发生光电效应．故A正确，B错误．C、放出的光电子数目与入射光的频率无关，由入射光的强度决定．故C错误．D、根据光电效应方程：，知c光束照射时，释放出的光电子的最大初动能最大．故D错误．故选A．点评：解决本题的关键掌握光电效应的条件，光电效应方程及单位时间内放出光电子的数目由入射光的强度决定．11．（2006•上海）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．光具有波粒二象性性考点：光的本性学说的发展简史．专题：光的衍射、偏振和电磁本性专题．分析：牛顿的“微粒说”认为光是一种实物粒子，而爱因斯坦的“光子说”认为光是一种量子化的物质．光既具有波动性又具有粒子性，光是一种电磁波，干涉是波特有的现象．解答：解：A、牛顿的“微粒说”认为光是一种实物粒子，而爱因斯坦的“光子说”认为光是一种量子化的物质．故A错误．B、干涉是波特有的现象，故光的双缝干涉实验显示了光具有波动性，故B正确．C、麦克斯韦根据他的电磁理论，认为光是一种电磁波，而赫兹证实了电磁波的存在．故C正确．D、光既具有波动性又具有粒子性，故具有波粒二象性，故D正确．故选BCD．点评：多读教材，加强基础知识积累就能顺利解决此类题目．12．（2006•甘肃）已知能使某金属产生光电效应的极限频率为ν0（）A．当用频率为2ν0的单色光照射该金属时，一定能产生光电子B．当用频率为2ν0的单色光照射该金属时，所产生的光电子的最大初动能为hν0C．当照射光的频率ν大于ν0时，若ν增大，则逸出功增大D．当照射光的频率ν大于ν0时，若ν增大一倍，则光电子的最大初动能也增大一倍考点：光电效应．专题：光电效应专题．分析：逸出功与极限频率的关系为W=hv0，每种金属都有自己固定的极限频率，即每种金属的光电子的逸出功是固定的；根据光电效应方程可以判断光电子最大初动能的变化情况．解答：解：金属中电子的逸出功W是一定的，等于恰好能产生光电效应的光的能量hν0，ν0称为金属的极限频率，故C错误；只要入射光的频率大于极限频率，该金属即可发生光电效应，故A正确；根据光电效应方程E km=hν﹣W，其中W=hν0，可判断B正确，D错误．故选AB．点评：对于光电效应现象要正确理解极限频率、入射光频率、逸出功、最大初动能、光照强度、光电流大小等之间的关系．13．（2005•天津）某光电管的阴极是用金属钾制成的，它的逸出功为2.21eV，用波长为2.5×10﹣7m的紫外线照射阴极，已知真空中光速为3.0×108m/s，元电荷为1.6×10﹣19C，普朗克常量为6.63×10﹣34J•s，求得钾的极限频率和该光电管发射的光电子的最大动能应分别（）A． 5.3×1014Hz，2.2J B． 5.3×1014Hz，4.4×10﹣19JC． 3.3×1033Hz，2.2J D． 3.3×1033Hz，4.4×10﹣19J考点：爱因斯坦光电效应方程．专题：计算题．分析：题目比较简单，根据逸出功W0=hv0，和光电效应方程：E K=hv﹣W0直接进行求解．解答：解：根据据逸出功W0=hv0，得：根据光电效应方程：E K=hv﹣W0①光速、波长、频率之间关系为：②由①②解得：，故选项ACD错误，B正确．故选：B．点评：本题考察知识点简单，但是学生在学习中要牢记公式以及物理量之间的关系，同时注意计算的准确性．14．（2005•江苏）为了强调物理学对当今社会的重要作用并纪念爱因斯坦，2004年联合国第58次大会把2005年定为国际物理年．爱因斯坦在100年前发表了5篇重要论文，内容涉及狭义相对论、量子论和统计物理学，对现代物理学的发展作出了巨大贡献．某人学了有关的知识后，有如下理解，其中正确的是（）A．所谓布朗运动就是液体分子的无规则运动B．光既具有波动性，又具有粒子性C．在光电效应的实验中，入射光强度增大，光电子的最大初动能随之增大D．质能方程表明：物体具有的能量与它的质量有简单的正比关系考点：光的波粒二象性；布朗运动；光电效应；爱因斯坦质能方程．专题：布朗运动专题；光的衍射、偏振和电磁本性专题；光电效应专题；爱因斯坦的质能方程应用专题．分析：布朗运动是悬浮在液体当中的固体颗粒的运动；光既具有波动性，又具有粒子性；光电效应方程有E Km=hγ﹣w；爱因斯坦质能方程E=mC2．解答：解：A、布朗运动是悬浮在液体当中的固体颗粒的运动，反映了液体分子的无规则运动，故A错误．B、光既具有波动性，又具有粒子性，大量光子表现出光的波动性，单个光子表现出光的粒子性，频率越高粒子性越明显，频率越低波动性越明显．故B正确．C、根据光电效应方程有E Km=hγ﹣w，故光电子的最大初动能与入射光强度无关，故C错误．D、根据爱因斯坦质能方程E=mC2，可知物体具有的能量与它的质量有简单的正比关系．故D正确．故选BD．点评：这种题目是识记性质，只要记住力这些相关的基础知识即可解决此类题目．15．（2005•江苏）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=1.67x10﹣27kg，普朗克常量h=6.63x10﹣34J•s，可以估算德布罗意波长λ=1.82x10﹣10m的热中子动能的数量级为（）A．10﹣17J B．10﹣19J C．10﹣21J D．10﹣24J考点：物质波．分析：热中子的动能由热中子的质量与速度求出，然而速度则是由λ=与P=mv算出．解答：解：由德布罗意波公式λ=得P=而P=mv，则v==m/s=2.18×103m/s 所以E==J=3.97×10﹣21J因此热中子的动能的数量级10﹣21J故选：C点评：任何物体均有物质波，不过质量很小时物质具有波的特性体现显著．16．（2004•江苏）下列说法正确的是（）A．光波是一种概率波B．光波是一种电磁波C．单色光从光密介质进入光疏介质时，光子的能量改变D．单色光从光密介质进入光疏介质时，光的波长不变考点：光的电磁本性；波长、频率和波速的关系；概率波．专题：光的波粒二象性和物质波专题．。

西城区高二物理选修3-5第十七、十八章测试

西城区高二物理选修3－5第十七、十八章测试班级______学号______姓名______得分______试卷满分：100分考试时间：100分钟一、本题共10个小题，在每小题给出的四个选项中，只有一个选项是符合题意的。

每小题3分，共30分。

1．在下列各组所说的两个现象中，都表现出光具有粒子性的是( )A ．光的折射现象、偏振现象B ．光的反射现象、干涉现象C ．光的衍射现象、色散现象D ．光电效应现象、康普顿效应2．当具有5.0eV 能量的光子照射到某金属表面后，从金属表面逸出的电子具有最大的初动能是1.5eV 。

为了使这种金属产生光电效应，入射光的最低能量为( )A ．1.5eVB ．3.5eVC ．5.0eVD ．6.5eV3．要观察纳米级以下的微小结构，需要利用分辨率比光学显微镜更高的电子显微镜。

有关电子显微镜的下列说法正确的是( )A ．它是利用了电子物质波的波长比可见光短，因此不容易发生明显衍射B ．它是利用了电子物质波的波长比可见光长，因此不容易发生明显衍射C ．它是利用了电子物质波的波长比可见光短，因此更容易发生明显衍射D ．它是利用了电子物质波的波长比可见光长，因此更容易发生明显衍射4．一细束平行光经玻璃三棱镜折射后分解为互相分离的三束光，分别照射到相同的金属板a 、b 、c 上，如图所示，已知金属板b 有光电子放出，则( )A ．板a 一定不放出光电子B ．板a 一定放出光电子C ．板c 一定不放出光电子D ．板c 一定放出光电子5．紫外线光子的动量为c h。

一个静止的O 3吸收了一个紫外线光子后( )A ．仍然静止B ．沿着光子原来运动的方向运动C ．沿光子运动相反方向运动D ．可能向任何方向运动6．如图所示，四个示意图所表示的实验中，能说明光具有粒子性的是( )7．根据玻尔理论，在氢原子中，量子数n越大，则( )A．电子轨道半径越小B．核外电子运动速度趋大C．原子能量越大D．电势能越小8．玻尔的原子模型在解释原子的下列问题时，与卢瑟福的核式结构学说观点不同的是( ) A．电子绕核运动的向心力，就是电子与核之间的静电引力B．电子只能在一些不连续的轨道上运动C．电子在不同轨道上运动时的能量不同D．电子在不同轨道上运动时的静电引力不同9．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＝6.63×10－34J·s，可以估算出德布罗意波长λ＝1.82×10－10m的热中子的动量的数量级可能是( ) A．10－17kg·m/s B．10－18kg·m/s C．10－20kg·m/s D．10－24kg·m/s 10．氢原子从第2能级跃迁到第1能级过程中的能量变化，有下列说法：①电子的动能一定增大；②原子系统的电势能一定减小；③电子动能的增加量一定等于系统电势能的减少量；④电子动能的增加量一定小于系统电势能的减少量。

高中物理光电效应五、六.

B．光的波粒二象性彻底推翻了光的电磁说 C．光的波粒二象性学说是把牛顿的微粒说和惠更斯的波动说相加得出的结论 D．光的波粒二象性是一切微观粒子所普遍具有的二象性中的一个具体例子测3．关于光的性质，下列叙述中正确的是（ BC ）
8
c
能发生光电效应
测2．一束绿光照射某金属发生了光电效应，则以下正确的是（ C ） A．若增加绿光的照射强度，则单位时间内逸出的光电子数目不变
B．若增加绿光的照射强度，则逸出的光电子最大初动能增加 C．若改用紫光照射，则逸出的光电子的最大初动能增加
D．若改用紫光照射，则单位时间内逸出的光电子数目一定增加
⑵光子说可完满解释光电效应规律。 ⑶逸出功（W）：金属表面上的电子逸出时要克服金属原子核的引力而做的功。
3．爱因斯坦的光电Байду номын сангаас应方程：极限频率
Ek W h
极限波长
W W h 0 0 h c hc W h 0 0 W
4．光电管：
阴极
⑴光电管：一种可以把光阳极信号转变为电信号的器件； ⑵应用：光电自动控制,有声电影还声、光纤通信等。
课3．红、橙、黄、绿四种单色光中，光子能量最小的是（ A ） A．红光 B．橙光 C．黄光 D．绿光
测1．已知钠的极限频率为6.0001014Hz，在真空中波长为3.010－7m的紫外线频率多大？用它照射钠，能否产生光电效应？
3 10 15 Hz 1 10 Hz 7 0 3 10
课1．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，如图所示。这时（ B ） A．锌板带正电，指针带负电
验电器锌板弧光灯

高中物理：近代物理初步知识点

高中物理：近代物理初步知识点一、波粒二象性1.1900年普朗克能量子假说，电磁波的发射和吸收是不连续的，而是一份一份的E=hv2.赫兹发现了光电效应，1905年，爱因斯坦解释了光电效应，提出光子说及光电效应方程3.光电效应①每种金属都有对应的vC和W0，入射光的频率必须大于这种金属极限频率才能发生光电效应。

②光电子的最大初动能与入射光的强度无关，随入射光频率的增大而增大（），即最大初动能Ekm与入射光频率成线性关系。

③入射光频率一定时，光电流强度与入射光强度成正比。

④光电子的发射时间一般不超过10-9秒，与频率和光强度无关。

4.光电效应和康普顿效应说明光的粒子性，干涉（波的叠加，又分单缝干涉、双缝干涉、薄膜干涉）、衍射（波绕过障碍物继续传播的现象）、偏振说明光的波动性。

石墨对X射线散射时，部分X射线的散射光波长会变大，这个现象称为康普顿效应，康普顿效应不仅表明光具有能量，还具有动量。

5.光电效应方程 nc=W0/h6.光的波粒二象性物质波概率波不确定性关系①大量光子表现出的波动性强，少量光子表现出的粒子性强；频率高的光子表现出的粒子性强，频率低的光子表现出的波动性强．②实物粒子也具有波动性这种波称为德布罗意波，也叫物质波。

③从光子的概念上看，光波是一种概率波④不确定性关系：二、原子核式结构模型1.1897年英国物理学家汤姆生，对阴极射线进行了一系列的研究，从而发现了电子（负电子：0-1e）。

2.粒子散射实验和原子核结构模型（1）粒子散射实验：1909年，卢瑟福①装置：②现象：a.绝大多数ɑ粒子穿过金箔后，仍沿原来方向运动，不发生偏转。

b.有少数ɑ粒子发生较大角度的偏转c.有极少数ɑ粒子的偏转角超过了90度，有的几乎达到180度，即被反向弹回。

3.几个考点①卢瑟福的ɑ粒子散射，说明了原子具有核式结构。

②汤姆孙发现电子，说明了原子可再分或原子有复杂结构③放射性现象，说明了原子核具有复杂结构4.玻尔理论（1）经典电磁理论不适用原子系统，玻尔从光谱学成就得到启发，利用普朗克的能量量了化的概念，提了三个假设：①定态假设：原子只能处于一系列不连续的能量状态中，在这些状态中原子是稳定的②跃迁假设：电子跃迁辐射或吸收一定频率的光子，光子的能量由Em-En =hv严格决定③轨道量子化假设，原子的不同能量状态，跟电子不同的运行轨道相对应。