光电效应波粒二象性
光电效应与波粒二象性实验
光电效应与波粒二象性实验光电效应和波粒二象性实验是量子力学领域中最重要的实验现象之一，对于我们理解光与物质的性质具有重要的意义。
本文将对光电效应和波粒二象性实验进行详细讨论，并探讨其在科学研究和现实生活中的应用。
一、光电效应光电效应是指当光照射到金属上时，金属表面会发生电子的发射现象。
早在19世纪末，科学家们就观察到了光电效应，但直到1905年，爱因斯坦提出了光电效应的解释，才真正揭示了其背后的机理。
光电效应的原理可以用波动理论和粒子理论来解释。
根据波动理论，光是一种波动，当光照射到金属上时，金属表面的电子受到能量的输入，最终会被激发到足够的能级跃迁到导带，从而产生电子的流动。
而根据粒子理论，光被看作是一种由光子组成的粒子流，当光子遇到金属表面的电子时，其能量被传递给电子，使其获得足够的动能逃离金属表面。
光电效应的实验装置主要包括光源、金属样品和电流计。
通过改变光源的强度、波长和金属样品的材料以及外加的电势差，可以研究光电效应的特性。
实验结果表明，当光源的频率低于某个临界频率时，无论光源的强度如何增加，金属表面都不会有电子发射。
而当光源的频率高于临界频率时，电子发射的强度随光源强度的增加而增加。
光电效应具有许多重要的应用。
其中，最常见的应用就是太阳能电池。
太阳能电池正是利用了光电效应将太阳光能转化为电能。
此外，光电效应还在光电传感器、光电倍增管和光电管等电子仪器中得到广泛应用，极大地推动了现代电子技术的发展。
二、波粒二象性实验波粒二象性实验是指对于微观粒子，如光子或电子，同时具有波动性和粒子性的现象。
这一实验现象首先是由德布罗意在1924年提出的。
波粒二象性实验最典型的例子是双缝干涉实验。
实验装置包括一个具有两个狭缝的隔板、光源和屏幕。
当单色光照射到隔板上时，光通过两个狭缝后，会在屏幕上形成干涉条纹。
这表明光具有波动性质。
然而，当我们将光源的强度减弱到一定程度，仅剩下一个光子穿过隔板时，其在屏幕上也会形成干涉条纹。
光的光电效应与波粒二象性实践
光的光电效应与波粒二象性实践光的光电效应和波粒二象性是现代物理学中的重要概念，对于解释光的本质和光电效应的产生机制具有重要意义。
通过实践研究光的光电效应和波粒二象性，我们可以更加深入地理解这些现象的本质和物理规律。
一、光的光电效应实践光的光电效应是指当光射到金属表面时，金属表面会产生电子的释放现象。
为了验证光的光电效应，并探究其规律，我们可以进行以下实验。
实验所需材料：一块金属板、一个光源（例如激光笔）、一个电压表实验步骤：1. 将金属板放置在实验台上，保持其平整稳固；2. 打开光源，将光源对准金属板表面，确保光线照射到金属板上；3. 通过电压表测量金属板上产生的电压。
实验结果：我们会观察到，当光源照射到金属板上时，金属板上会发生电压变化。
这是因为光的能量被金属吸收，电子从金属表面释放出来，形成电流。
实验中，我们可以通过改变光源的亮度、颜色和金属板的材质等条件，进一步研究光电效应的规律。
二、波粒二象性的实践波粒二象性是指微观粒子既具有粒子性质，也具有波动性质。
通过实践，我们可以对波粒二象性进行直观的观察和研究。
实验所需材料：电子束、双缝装置、光屏。
实验步骤：1. 准备双缝装置，并将其放置在实验台上；2. 使用电子束作为实验粒子，通过双缝装置，将电子束均匀地射向光屏；3. 在光屏上观察到电子束的衍射图案。
实验结果：我们会观察到，电子束在经过双缝装置后，在光屏上形成明暗相间的条纹。
这表明，电子作为微观粒子具有波动性质，能够表现出衍射现象。
这一实验结果支持了波粒二象性的理论。
综上所述，通过实践研究光的光电效应和波粒二象性，我们可以更加深入地理解这些现象的本质和物理规律。
光的光电效应实践可以帮助我们验证光的能量传递机制，而波粒二象性的实践则可以直观地观察到微观粒子同时具有波动性和粒子性。
这些实践有助于培养我们的科学思维和实验技能，并推动现代物理学的发展。
通过不断深入研究，我们可以更好地理解光的本质和微观粒子行为，为科学技术的发展做出更大的贡献。
光电效应波粒二象性
光电效应波粒二象性是一个涉及光的波粒二象性的概念。
波粒二象性是指物质的波和粒子的双重性质，即物质既可以表现为波，也可以表现为粒子。
这个概念是由爱因斯坦在1905年提出的，并得到了广泛的接受。
光电效应是指光线在物体表面或某些物质中作用时所产生的电子或电流。
这种效应表明，光具有粒子性质，并且可以被视为质子流或电子流。
这个效应是由波动理论的建立者爱因斯坦预测的，后来被证明是正确的。
光电效应波粒二象性指的是光在物体表面或某些物质中作用时所产生的电子或电流，这个效应表明光具有波粒二象性。
这意味着光既可以表现为波，也可以表现为粒子。
这种效应的存在证明了光的波粒二象性，并为我们对光的性质和行为有更深入的理解。
光电效应波粒二象性的研究对我们理解物质的性质和行为至关重要，因为它为我们提供了一种新的方法来描述和理解物质。
例如，通过研究光电效应波粒二象性，我们可以更好地理解光的性质和行为，进而更好地应用光来探测物质的性质。
例如，光电效应可以用来探测原子的能级结构，或者用来测量物质的电荷分布。
此外，光电效应波粒二象性也为我们提供了一种新的方法来生成和利用电流。
例如，太阳能电池就是利用光电效应来生成电流的一种装置。
太阳能电池利用太阳光照射到特殊材料上时产生的光电效应来生成电流。
光电效应波粒二象性也为我们提供了一种新的方法来研究物质的性质。
例如，我们可以利用光电效应来研究原子的能级结构，或者利用光电效应来研究电荷分布。
光电效应波粒二象性的研究对我们理解物质的性质和行为至关重要，因为它为我们提供了一种新的方法来描述和理解物质。
例如，通过研究光电效应波粒二象性，我们可以更好地理解光的性质和行为，进而更好地应用光来探测物质的性质。
此外，光电效应波粒二象性也为我们提供了一种新的研究目标和方向。
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。
第72讲光电效应波粒二象性(讲义)
第72讲光电效应波粒二象性目录复习目标网络构建考点一光电效应【夯基·必备基础知识梳理】知识点1 与光电效应有关的五组概念对比知识点2 光电效应的研究思路知识点3 三个定量关系式知识点4 光电管问题【提升·必考题型归纳】考向1 光电效应方程的应用考向2 光电管问题考点二光电效应的四类图像【夯基·必备基础知识梳理】知识点光电效应的四类图像【提升·必考题型归纳】考向1 E Kν图像考向2 U cν图像考向3 IU图像考点三对波粒二象性、物质波的理解【夯基·必备基础知识梳理】知识点1 波粒二象性知识点2 物质波知识点3 对光的波粒二象性的进一步理解【提升·必考题型归纳】考向1 德布罗意波长考向2 波粒二象性真题感悟1、理解和掌握光电效应的规律及光电效应方程。
2、理解和掌握光的波粒二象性。
光电效应波粒二象性光电效应1.光电效应规律2.光电效应方向3.光电管光电效应的图像1.E k -ν图像2.Uc-ν图像3.I-U 图像波粒二象性1.波粒二象性2.物质波考点一光电效应知识点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，而光子能量E＝hν。
(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。
光的波粒二象性在光电效应中的应用
光的波粒二象性在光电效应中的应用光的波粒二象性是物理学中一个重要的概念，它揭示了光既可以表现出波动性，又可以表现出粒子性。
这一概念在光学领域中发挥着巨大的作用，特别是在光电效应的研究中，波粒二象性被广泛运用。
光电效应是指当光照射到某些金属表面时，会激发金属中的自由电子，使它们脱离原子而成为自由电子。
这一过程在经典物理中难以解释，因为根据经典物理的观点，光应该具有连续的能量分布，而不是像实验观测到的那样，按照一定的最小粒子分布。
主要的实验结果是，光电效应中发射出的电子的能量只与入射光的频率有关，而与光的强度无关。
这一实验结果无法通过传统的电磁波理论解释。
然而，当我们将光看作是一束能量量子的粒子时，光电效应可以很好地解释。
根据量子力学理论，光子是光的基本单位，具有能量和动量。
当光子与金属表面的电子发生相互作用时，能量和动量的转移只能以光子的整数倍为单位进行。
这就解释了为什么光电效应中发射电子的最小能量为光子能量的整数倍，而不受光的强度影响。
光的波动性也在光电效应的研究中起着重要作用。
光的波动性可以用来解释光子的干涉和衍射现象。
实验表明，在光电效应中，当光通过狭缝或光栅后照射到金属表面时，发射电子的分布会出现明暗条纹，符合干涉和衍射的规律。
利用光的波动性进行干涉和衍射实验，可以进一步研究光电效应的性质。
例如，可以通过改变狭缝或光栅的尺寸、间距等参数来控制电子的发射分布，从而深入探究光电效应的机理和规律。
此外，光的波动性还可以帮助我们理解光电效应中的能量守恒。
光的电磁波在空间传播时具有能量密度，并且能量是以波的形式传输的。
当光照射到金属表面时，能量可以被电子吸收，从而激发它们脱离原子。
这一过程需要满足能量守恒的原则，光的波动性对于能量守恒的研究提供了重要线索。
在实际应用中，光电效应已经被广泛利用。
最典型的例子就是太阳能电池。
太阳能电池利用光电效应将光能转化为电能，实现了可持续清洁能源的利用。
另外，光电效应还被应用于光电转换器件、激光技术、光纤通信等领域。
光的波粒二象性与光电效应实验
光的波粒二象性与光电效应实验光的波粒二象性和光电效应是物理学中重要的实验现象，对于我们理解光的本质和光与物质相互作用的机制具有重要意义。
本文将对光的波粒二象性和光电效应的实验进行介绍和分析。
首先，光的波粒二象性是指光在某些实验条件下表现出波动性质，而在其他条件下表现出粒子性质。
实验证明，光可以通过干涉、衍射等现象来证明其波动性质，而通过光电效应实验可以证明其粒子性质。
在干涉实验中，光通过一个狭缝后会形成明暗相间的干涉条纹，这是因为光波在两个狭缝间的相互干涉导致的。
这一现象可以用波动理论的叠加原理来解释，即光波通过狭缝后会发生衍射，而在屏幕上出现的干涉条纹是不同衍射波的相干叠加结果。
这一实验结果表明，光具有波动性质。
另一方面，在光电效应实验中，我们观察到当光照射到金属表面时，会产生电流。
根据经典物理学的理论，光的能量应该被均匀分布在金属表面上，而不应该有足够的能量将电子从金属中解离。
然而，实验证明，当光的频率足够高时，光的能量将被局部集中在金属表面的某一小区域，从而可以将电子从金属中解离出来。
这一实验结果表明了光的粒子性质。
进一步的研究表明，光的粒子性质可以用光子模型来解释。
根据光子模型，光可以被看作是由一系列粒子（光子）组成的，每个光子都携带一定量的能量。
光电效应的实验结果可以用光子与金属表面电子的相互作用来解释，当光子的能量足够高时，光子与金属表面的电子发生碰撞，将部分能量传递给电子，使其脱离金属原子而形成电流。
实验中，我们通常使用阴极射线管（CRT）进行光电效应的观察。
CRT中有一个金属阴极和一个光敏物质被合理分离的阳极。
当高压加到CRT中时，光敏物质吸收光子并释放出电子，这些电子会被电场加速并传到阳极，形成电流。
通过测量电流的变化，我们可以了解光电效应与光的频率、强度和电压等因素之间的关系。
总结一下，光的波粒二象性与光电效应实验为我们理解光的本质和光与物质相互作用的机制提供了重要的实验结果。
光电效应与波粒二象性光子与电子的相互作用现象
光电效应与波粒二象性光子与电子的相互作用现象光电效应与波粒二象性：光子与电子的相互作用现象引言:光电效应是20世纪初被广泛研究的一个现象，它揭示了光子和电子之间的相互作用。
光子作为光的基本粒子，在光电效应中发挥着关键作用。
而电子则表现出波粒二象性，在光电效应中既表现为波动性，又表现为粒子性。
本文将重点探讨光电效应与波粒二象性，以及光子与电子之间的相互作用现象。
一、光电效应及其实验观察光电效应是指当金属或半导体受到光照射时，会发生电子的排出现象。
这一现象最早由德国物理学家夏普夫提出并经过实验证实。
实验中，通过照射金属表面的光束，可以观察到电子从金属表面逸出，并产生一个电流。
根据实验观察，光电效应具有以下几个特点：1. 光电效应发生的光频率必须大于或等于某个阈值频率，称为截止频率。
2. 光电效应所产生的电子的动能与光的频率成正比，而与光的强度无关。
3. 光电效应发生时，光子与金属中的自由电子之间发生相互作用，从而使电子逸出金属表面。
二、波粒二象性与光子波粒二象性是指微观粒子既具有粒子性又具有波动性。
光子作为电磁波的量子，也具有波粒二象性。
对于光子而言，它既可以视作传播的电磁波，也可以视作离散的粒子。
这一概念在物理学的发展中起到了重要的指导作用。
三、光子与电子的相互作用现象光电效应实验证明了光与电子之间存在着相互作用。
具体而言，光子与金属中原子的电子之间发生相互作用，导致电子从金属中逸出。
这一相互作用可以通过经典电动力学和量子力学的理论解释：1. 经典电动力学解释：根据经典电动力学，入射光的电场与金属电子之间的相互作用产生驱动力，使电子从金属中逸出。
然而，经典模型无法解释光电效应的特点，如光频率与电子动能的关系。
因此，需要引入量子力学的观念来解释这一现象。
2. 量子力学解释：根据量子力学，光子被解释为具有一定能量的粒子。
当光子与金属中的电子相互作用时，产生的能量转移使电子克服金属表面的势垒，从而逸出金属。
15-2 光电效应 光的波粒二象性
光电效应 光的波粒二象性
U0
C s Z n Pt
O
ν0
ν
入射光强一定，改变入射光的频率， 当入射光强一定，改变入射光的频率，遏止电势 差与入射光频率具有线性关系. 差与入射光频率具有线性关系 遏止电势差的存在，表明光电子从金属表面逸出时， 遏止电势差的存在，表明光电子从金属表面逸出时， 有一最大初速，光电子初动能的最大为： 有一最大初速，光电子初动能的最大为：
E = hν = = 4.42×10 J = 2.76eV λ h E p = = = 1.47 ×10−27 kg ⋅ m ⋅ s−1 = 2.76eV / c λ c （2）Ek = E − W = (2.76 − 2.28)eV = 0.48eV ） hc −7 = 5.18 × 10 m = 518 nm （3） λ = ） E 第十五章 量子物理 10
U0
铯
锌 铂
遏止电势差与入射光频率 具有线性关系. 具有线性关系 瞬时性 当光照射到金属表面上时， 当光照射到金属表面上时， 几乎立即就有光电子逸出 电流饱和值 m 光强） im ∝ I （光强） 遏止电压 U 0 与光强无关
第十五章 量子物理
ν0
ν
I2 I1
i
i im2 im1
−U0
I 2 > I1
1 hν = m v 2 + W 2
铝 4.08 锌 4.31 铜 4.70 银 4.73
几种金属逸出功的近似值(eV) 几种金属逸出功的近似值 钠 2.46
光电子初动能 铂 6.35
16
第十五章 量子物理
物理学
第五版
量子理论解释: 量子理论解释 光电流
1515-2
光电效应 光的波粒二象性
光电效应现象支持光具有波粒二象性特性
光电效应现象支持光具有波粒二象性特性光电效应现象是指当光线照射到金属表面时，金属会放出电子的现象。
这一现象的发现揭示了光的波粒二象性特性，即光既具有波动性质，也具有粒子性质。
在19世纪末和20世纪初，科学家们对光的性质进行了深入研究。
他们发现，光可以像波一样产生干涉、衍射等现象，从而推论光是一种波动。
然而，到了20世纪初，爱因斯坦通过对光电效应的研究提出了光的粒子性质。
光电效应是指当光线照射到金属表面时，金属会放出电子。
这些电子被称为光电子，具有一定的动能。
根据经典电磁波理论，光是一种电磁波，当光线照射到金属表面时，电磁波的能量会转移给金属中的自由电子，使其脱离金属原子束缚。
然而，实验观察到的现象与经典理论的预期不符。
根据经典电磁波理论，无论光的强度有多强，只要频率足够低，金属表面的自由电子都应该被激发并放出。
然而，实验发现，金属表面只有当光足够强、频率足够高时，才会发生光电效应。
这一观察结果无法用波动性质来解释，因为根据经验，波动的幅度高低只与波的强度有关，与频率无关。
因此，这就引出了对光的粒子性质的探究。
爱因斯坦通过对光电效应的研究，提出了光子的概念。
他认为，光是由一连串具有粒子性质的粒子组成的，每个粒子被称为光子，并具有能量和动量。
根据光子的能量公式E = hf（其中E为能量，h为普朗克常量，f为光的频率），可以解释光电效应中观察到的实验现象。
当光的频率足够高时，每个光子携带的能量足够大，可以克服金属中自由电子的束缚力，从而产生光电子。
光电效应的实验结果打破了传统的物理观念，提出了光的粒子性质。
这一发现不仅解释了实验现象，也为后来量子力学的发展奠定了基础。
实际上，波粒二象性成为了量子力学的基本概念之一，用于解释光、电子等微观粒子的行为。
除了光电效应，光的波粒二象性还在其他实验中得到了证实。
例如，干涉实验和衍射实验显示了光的波动性质，而光的量子性质则可以通过光的能量和动量的量子化得到证实。
这些实验结果进一步支持了光具有波粒二象性特性的理论。
2023年高考物理热点复习：光电效应 波粒二象性(附答案解析)
2023年高考物理热点复习：光电效应波粒二象性【2023高考课标解读】一、光电效应波粒二象性1．光电效应(1)定义：在光的照射下从金属表面发射出电子的现象(发射出的电子称为光电子)。
(2)产生条件：入射光的频率大于金属极限频率。
(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10－9s。
2．光电效应方程(1)基本物理量①光子的能量ε＝hν，其中h＝6.626×10－34J·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。
【知识拓展】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。
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或等于光电子的最大初动能。
3．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。
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新高考物理考试易错题易错点28光电效应波粒二象性
易错点28 光电效应 波粒二象性易错总结一、光电效应方程E k ＝hν－W 0的应用 1．光电效应方程的理解(1)E k 为光电子的最大初动能，与金属的逸出功W 0和光的频率ν有关． (2)若E k ＝0，则hν＝W 0，此时的ν即为金属的截止频率νc . 2．光电效应现象的有关计算(1)最大初动能的计算：E k ＝hν－W 0＝hν－hνc ； (2)截止频率的计算：hνc ＝W 0，即νc ＝W 0h ；(3)遏止电压的计算：－eU c ＝0－E k ， 即U c ＝E k e ＝hν－W 0e .二、光的波粒二象性 1．光的波动性实验基础：光的干涉和衍射． 2．光的粒子性(1)实验基础：光电效应、康普顿效应．(2)表现：①当光同物质发生作用时，这种作用是“一份一份”进行的，表现出粒子的性质；②少量或个别光子容易显示出光的粒子性．(3)说明：①粒子的含义是“不连续”“一份一份”的；②光子不同于宏观观念的粒子． 解题方法 光电效应规律中的四类图像图像名称图线形状由图线直接(间接)得到的物理量 最大初动能E k 与入射光频率ν的关系图线①截止频率νc ：图线与ν轴交点的横坐标②逸出功W 0：图线与E k 轴交点的纵坐标的绝对值，即W 0＝|－E |＝E③普朗克常量h ：图线的斜率，即h ＝k入射光颜色相同、强度不同时，光电流与电压的关系图线①遏止电压U c：图线与横轴的交点的横坐标②饱和电流I m：电流的最大值③最大初动能：E k＝eU c入射光颜色不同时，光电流与电压的关系图线①遏止电压U c1、U c2②饱和电流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：图线与横轴交点的横坐标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荷量的乘积，即h＝ke(注：此时两极之间接反向电压)易错类型：对物理概念理解不透彻1．（2021·全国高三专题练习）下列关于波粒二象性的说法不正确的是（）A．光电效应揭示了光的波动性B．使光子一个一个地通过单缝，若时间足够长，底片上也会出现衍射图样C．黑体辐射的实验规律可用光的粒子性解释D．热中子束射到晶体上产生衍射图样说明中子具有波动性2．（2021·全国高三课时练习）量子理论是现代物理学两大支柱之一。
光的波粒二象性与光电效应
光的波粒二象性与光电效应光的波粒二象性是指光既可以被视为一种波动现象，又可以被视为由光子组成的微粒。
这个概念的形成源于对光电效应的研究。
光电效应是指当光照射到某些金属表面时，会引起金属表面的电子发射。
这一现象的实验结果与经典的波动理论相悖，因此推动了对光的本质的重新认识。
本文将针对光的波粒二象性与光电效应展开讨论。
一、光的波动性：光最早被看作是一种传播时呈现波动现象的电磁波。
根据这一理论，光的传播特性可以用波动方程来描述，例如光的干涉与衍射现象。
这种波动性可以被用来解释一系列的实验现象，比如双缝干涉、杨氏实验等。
二、光的粒子性：然而，在一定的条件下，光也可以被视为由一系列微粒组成的粒子。
这些粒子被称为光子，是光的基本单位。
光的粒子性主要可以通过光电效应来观察到。
在光电效应中，金属表面会吸收光的能量，产生光电子。
三、光电效应：光电效应的实验结果与波动理论的预测不一致，这推动了对光的粒子性的认识。
实验证明，在特定的频率下，只有光的强度达到一定的阈值，才会引起金属表面的电子发射。
这一现象可以通过光的粒子性来解释，即光子携带着一定的能量，当其能量足够大时，可以克服金属表面对电子的束缚力，使电子脱离金属表面。
四、德布罗意假设：进一步的研究表明，光不仅具有粒子性，同时也具有波动性。
这一观点得到了波动方程以及德布罗意假设的支持。
德布罗意假设认为，不仅电子具有粒子和波动性质，其他物质粒子也具备这种双重属性。
五、光的波粒二象性的应用：光的波粒二象性不仅仅在光电效应中起到关键作用，它还应用于量子力学的发展和解释物质微粒行为的研究。
例如，光在干涉与衍射现象中的波动特性得到了光的干涉仪和衍射仪的应用。
而光的粒子特性被用于光的探测、通信和光谱分析等领域。
光的波粒二象性是现代物理学的基础概念之一，它揭示了光的多样性和奇妙性质。
光的波动性和粒子性共同解释了一系列的实验现象，同时也推动了对自然界本质的重新思考。
通过进一步的研究和实验，我们可以更加完整地理解光的本质，并将其应用于更广泛的领域，推动科学的发展。
波粒二象性与光电效应
波粒二象性与光电效应在现代物理学中，波粒二象性是一个非常重要的概念。
它揭示了微观粒子既可以表现出波动特性，又可以表现出粒子特性。
其中，光电效应是波粒二象性的一个典型例子。
光电效应是指当金属表面遭到光照时，会发生电子的发射现象。
具体来说，当光子（光量子）的能量大于金属表面的逸出功时，光子就可以将其能量转移给金属中的电子，使其脱离金属而形成电流。
这一效应的实验证明了光既有波动性又有粒子性。
波动性是指光的传播具有波的性质，表现为干涉、衍射等现象。
这些现象可以通过波动理论较好地解释，例如，当光通过一个狭缝时，会发生衍射现象，使光在空间中呈现出波纹状的分布。
而粒子性则表现为光的能量不是连续分布的，而是以离散的粒子形式存在的。
例如，当光照射到金属中时，会产生电子的发射现象，这表明光具有以能量量子化的方式传播，证实了光的粒子性。
那么，为什么光具有波粒二象性呢？这可以通过量子力学的观点来解释。
根据量子力学，微观粒子的行为由波函数来描述，波函数包含了粒子的位置与动量等信息。
当我们对光进行实验时，它的波函数同时包含波动性和粒子性。
波动性与粒子性不是两种不同的存在，而是光的行为与测量方式的结果。
所以，当我们用光进行干涉实验时，它展现出波动性；而当我们用光进行光电效应实验时，它展现出粒子性。
光电效应的实验证明了光的粒子性，并为光量子假说的提出提供了重要的支持。
根据光量子假说，光是由一连串能量量子组成的，每一个量子就是光子。
光的波动性可以通过干涉和衍射等现象很好地解释，而光的粒子性则可以通过光电效应来解释。
光电效应在实际生活中有着广泛的应用。
例如在太阳能电池中，光电效应被用于将光能转化为电能，实现能源的可持续利用。
此外，在现代的数字相机和光电传感器中，光电效应也发挥着重要的作用。
它们利用光电效应将光信号转化为电信号，实现图像的捕捉和输入。
总结起来，波粒二象性与光电效应的关系揭示了光既具有波动性又具有粒子性。
光电效应的实验证明了光的粒子性，并为光量子假说提供了支持。
光电效应与波粒二象性
光电效应与波粒二象性
光电效应和波粒二象性是量子力学的两个重要概念。
光电效应指的
是当光照射到金属表面时，金属会发射电子的现象。
根据经典物理学
的理论，根据电磁波的波动性，预测出的光照射强度应当与金属上电
子的发射速度成正比。
然而，实验结果却显示出意外的现象：不管光
照射强度如何增大，光电子的动能却只与光的频率有关，与光的强度
无关。
这一现象无法通过经典物理学的理论解释。
通过量子力学的观点，光被看作是由一些称为光子的粒子组成的粒
子流。
这意味着光具有粒子性质，而不仅仅是电磁波。
根据量子理论，光子的能量与其频率成正比，而与其强度无关。
因此，光电效应可以
通过光子与金属表面的电子相互作用，光子将能量转移给电子，使其
从金属表面弹射出来，形成光电子。
波粒二象性则是指微观粒子既具有粒子性质又具有波动性质。
这一
概念最初由德布罗意提出，根据他的理论，物质粒子具有与波动相似
的性质，其波长与动量之间存在一个关系。
这个关系被称为德布罗意
波长。
波粒二象性的实证可以通过一系列的实验证明，如电子和中子
的干涉和衍射实验等。
根据波粒二象性，光既可以被看作是粒子（光子），也可以被看作是波动现象（电磁波）。
这种双重性质使得量子
力学成为一种更加深入研究微观世界的理论。
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 。
光电效应 光的波粒二象性
物理学
1515-2
第五版
光电效应 光的波粒二象性
理论解释: 理论解释 瞬时性：光子射至金属表面， 瞬时性：光子射至金属表面， 一个 将一次性被一个电子吸收， 光子的能量 hν 将一次性被一个电子吸收， 电子立即逸出，无需时间积累. 若 ν > ν 0 ，电子立即逸出，无需时间积累 光强越大，光子数越多， 光强越大，光子数越多，单位时间内 产生光电子数目越多,光电流越大 ( 产生光电子数目越多 光电流越大.( ν > ν 0时） 光电流越大
第十五章 量子物理
10
物理学
1515-2
第五版
光电效应 光的波粒二象性
爱因斯坦光电效应方程
1 2 hν = mv + W 2
逸出功与 材料有关
几种金属逸出功的近似值(eV) 几种金属逸出功的近似值 钠 铝 锌 4.31 铜 4.70 银 铂
2.46 4.08
4.73 6.35
11
第十五章 量子物理
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物理学
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光电效应 光的波粒二象性
由能量守恒： 由能量守恒： 入射光子能量 = 逸出功 + 光电子最大初动能 1 2 h ν = W + mv m 2 1 2 mv m = eU a 2
W = hν o
W
爱因斯坦光电效应理论荣获1921年诺贝尔物理 年诺贝尔物理 爱因斯坦光电效应理论荣获 密立根用实验验证实该理论荣获1923年诺 奖，密立根用实验验证实该理论荣获 年诺 贝尔物理奖。 贝尔物理奖。
第十五章 量子物理
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光电效应 光的波粒二象性
3 经典理论遇到的困难 初动能问题： 初动能问题：按经典理论光电子的初动 能应决定于入射光的光强， 能应决定于入射光的光强，而不决定于光 的频率。 的频率。 红限问题：按经典理论, 红限问题：按经典理论,无论何种频率 的入射光,只要强度足够大， 的入射光,只要强度足够大，就能使电子 逸出金属. 与实验结果不符. 逸出金属. 与实验结果不符. 瞬时性问题：按经典理论, 瞬时性问题：按经典理论,电子逸出金 属所需的能量，需要有一定的时间来积累, 属所需的能量，需要有一定的时间来积累, 与实验结果不符. 与实验结果不符.
波粒二象性知识点练习答案
波粒二象性知识点一、光电效应现象1、光电效应：光电效应：物体在光（包括不可见光）的照射下发射电子的现象称为光电效应。
2、光电效应的研究结论：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。
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。
注意：从金属出来的电子速度会有差异，这里说的是从金属表面直接飞出来的光电子。
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；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、光电效应的应用：光电管：光电管的阴极表面敷有碱金属，对电子的束缚能力比较弱，在光的照射下容易发射电子，阴极发出的电子被阳极收集，在回路中形成电流，称为光电流。
注意：①光电管两极加上正向电压，可以增强光电流。
②光电流的大小跟入射光的强度和正向电压有关，与入射光的频率无关。
入射光的强度越大，光电流越大。
遏止电压U0。
回路中的光电流随着反向电压的增加而减小，当反向电压U0满足：，光电流将会减小到零，所以遏止电压与入射光的频率有关。
4、波动理论无法解释的现象：①不论入射光的频率多少，只要光强足够大，总可以使电子获得足够多的能量，从而产生光电效应，实际上如果光的频率小于金属的极限频率，无论光强多大，都不能产生光电效应。
②光强越大，电子可获得更多的能量，光电子的最大初始动能应该由入射光的强度来决定，实际上光电子的最大初始动能与光强无关，与频率有关。
③光强大时，电子能量积累的时间就短，光强小时，能量积累的时间就长，实际上无论光入射的强度怎样微弱，几乎在开始照射的一瞬间就产生了光电子.二、光子说1、普朗克常量普郎克在研究电磁波辐射时，提出能量量子假说：物体热辐射所发出的电磁波的能量是不连续的，只能是的整数倍，称为一个能量量子。
即能量是一份一份的。
其中辐射频率，是一个常量，称为普朗克常量。
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《光电效应 波粒二象性》（人教版）一、选择题(每小题7分，共70分) 1．下列说法中正确的是( )A ．实物粒子只具有粒子性，不具有波动性B ．卢瑟福通过α粒子散射实验现象，提出了原子的核式结构模型C ．光波是概率波，光子在前进和传播过程中，其位置和动量能够同时确定D ．在工业和医疗中经常使用激光，是因为其光子的能量远大于γ光子的能量解析：电子通过晶格的衍射现象表明实物粒子也具有波动性，A 错误．卢瑟福的原子核式结构模型理论的基础就是α粒子散射实验，B 正确．由不确定性关系知微观粒子的位置和动量是不能同时准确测量的，C 错误，在工业和医疗中常使用激光的原因是由于其平行性好、亮度高，但亮度高不是由于光子能量高，而是单位时间内通过单位面积的总能量大，D 错误．答案：B2. 对于光电效应的解释正确的是( )①金属内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 ②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逸出时需要做的最小功，光电子便不能逸出来，即光电效应便不能发生了 ③发生光电效应时，入射光越强，光子的能量越大，光电子的最大初动能就越大 ④由于不同的金属逸出功是不相同的，因此不同金属产生光电效应的入射光的最低频率也不相同．A. ①④B. ①②④C. ②④D. ②③④解析：实验证明，入射光强度不论多大，只要频率不够高，是不会发生光电效应的．而光电子的最大初动能与入射光频率和金属材料有关，材料不同，逸出功不同，由爱因斯坦光电效应方程，有12mv 2max ＝hν－W 当v max ＝0时，ν0＝W /h ，W 不同则ν0不同．最大初动能12mv 2max 与光强无关．①③不正确．答案：C3．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 光的偏折程度大解析：爱因斯坦光电效应方程|eU c |＝12mv 2＝hν－W ，由图象可知|U c 2|>|U c 1|.则两种光的频率νa <νb ，选项A 错误；由两种光的频率关系得，λa >λb ，根据双缝干涉条纹间距公式Δx ＝L d·λ可知，a 光的相邻条纹间距大，选项C 正确；同理可知n a <n b .选项D 错误；由sin C ＝1n得．C a >C b ，选项B 正确．答案：BC4．频率为ν的光照射某金属时，产生光电子的最大初动能为E km .改用频率为2ν的光照射同一金属，所产生光电子的最大初动能为(h 为普朗克常量)( )A. E km －hνB. 2E kmC. E km ＋hνD. E km ＋2hν解析：频率为ν的光照射某金属时，有E km ＝hν－W .同理，改用频率为2ν的光照射同一金属产生的光电子的最大初动能为E ＝2hν－W ＝E km ＋hν，C 正确．答案：C5．如图甲所示，合上开关，用光子能量为2.5 eV 的一束光照射阴极K ，发现电流表读数不为零．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．把电路改为图乙，当电压表读数为2 V 时，电子到达阳极时的最大动能为( )[A. 0.6 eVB. 1.9 eVC. 2.6 eVD. 4.5 eV解析：光子能量hν＝2.5 eV 的光照射阴极，电流表读数不为零，则能发生光电效应，由光电效应方程hν＝12mv 2m ＋W ，当电压表读数大于等于0.6 V 时，电流表读数为零，则电子不能到达阳极，由动能定理eU ＝12mv 2m 知，最大初动能12mv 2m ＝eU ＝0.6 eV ，对图乙当电压表读数为2 V 时，电子到达阳极的最大动能E k ＝12mv 2m ＋eU ′＝0.6 eV ＋2 eV ＝2.6 eV ，故C 正确．答案：C6．已知能使某金属产生光电效应的极限频率为ν0，则( ) 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解析：由光电效应方程hν＝hν0＋E km 知，当入射光频率为2ν0时，一定能产生光电子，其最大初动能E km ＝hν－hν0＝2hν0－hν0＝hν0，故A 、B 正确，D 错误；逸出功与金属材料有关，与入射光频率无关，故C 错．答案：AB7．用同一频率的光照射到甲、乙两种不同的金属上，它们释放的光电子在磁感应强度为B 的匀强磁场中做匀速圆周运动，它们的轨道半径之比为R 甲∶R 乙＝3∶1，则下述说法中正确的是( )A ．两种金属的逸出功之比为3∶1B ．两种光电子的速度大小之比为3∶1[C ．两种金属的逸出功之比为1∶3D ．两种光电子的动量大小之比为3∶1解析：电子在磁场中做匀速圆周运动，由evB ＝m v 2R 得R ＝mveB，动量大小和速度大小均和环绕半径成正比，B 、D 对；光电子的最大初动能之比为9∶1，由爱因斯坦的光电效应方程可得：金属的逸出功W ＝hν－12mv 2，所以两种金属的逸出功的比值不确定，故选B 、D. 答案：BD8．分别用波长为λ和34λ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( )A.hc 2λB.2hc 3λC.34hcλ D.4hλ5c解析：由E k1＝hν1－W ①E k2＝hν2－W ②①②得12＝h c λ1－Wh c λ2－W ，所以W ＝2hc 3λ. 答案：B9．康普顿效应证实了光子不仅具有能量，也有动量．图给出了光子与静止电子碰撞后，电子的运动方向，则碰后光子( )A ．可能沿1方向，且波长变小B ．可能沿2方向，且波长变小C ．可能沿1方向，且波长变长D ．可能沿3方向，且波长变长解析：因光子与电子碰撞过程动量守恒，所以碰撞之后光子和电子的总动量的方向与光子碰前的方向一致，可见碰后光子的方向可能沿1方向，不可能沿2或3方向；通过碰撞，光子将一部分能量转移给电子，能量减少，由E ＝hν知，频率变小，再根据c ＝λν知，波长变长．答案：C10．金属晶体中晶格大小的数量级约为10－10m ．电子经加速电场加速，形成一电子束．电子束照射该金属晶体时，获得明显的衍射图案，则这个加速电场的电压约为________V.解析：当电子运动的德布罗意波波长与晶格大小差不多时，可以得到明显的衍射图案，由此可以估算加速电场的电压．若加速电场电压为U ，则电子加速获得动能E k ＝eU ，电子的动量p ＝2mE k ，电子的德布罗意波波长λ＝h p ＝h 2mE k.加速电场电压U ＝h 22λ2em＝ 6.63×10－3422×10－102×1.6×10－19×9.1×10－31 V ＝1.5×102V. 答案：1.5×102二、非选择题(共30分)11．(14分)已知某金属表面接受波长为λ和2λ的单色光照射时，释放出光电子的最大初动能分别为30 eV 和10 eV ，求能使此种金属表面产生光电效应的入射光的极限波长为多少？解析：若此种金属的逸出功为W ，极限波长为λ0[ 由爱因斯坦光电效应方程得：[h c λ－W 0＝E k1，h c 2λ－W 0＝E k2，h cλ0＝W 0 可得λ0＝1.24×10－7m. 答案：1.24×10－7m12．(16分)如图所示，相距为d 的两平行金属板A 、B 足够大，板间电压恒为U ，有一波长为λ的细激光束照射到B 板中央，使B 板发生光电效应，已知普朗克常量为h ，金属板B 的逸出功为W ，电子质量为m ，电荷量e ，求：[(1)从B 板运动到A 板所需时间最短的光电子，到达A 板时的动能； (2)光电子从B 板运动到A 板时所需的最长时间．解析：(1)根据爱因斯坦光电效应方程E k ＝ hν－W ，光子的频率为ν＝cλ.所以，光电子的最大初动能为E k ＝hc λ－W .能以最短时间到达A 板的光电子，是初动能最大且垂直于板面离开B 板的电子，设到达A 板的动能为E k1，由动能定理，得eU ＝E k1－E k ，所以E k1 ＝eU ＋hc λ－W .(2)能以最长时间到达A 板的光电子，是离开B 板时的初速度为零或运动方向平行于B 板的光电子．则d ＝12at 2＝Uet 22dm，得t ＝d 2m Ue.《原子结构 氢原子光谱》（人教版）(时间：45分钟 满分：100分)一、选择题(每小题7分，共63分)1．下列能揭示原子具有核式结构的实验是( ) A ．光电效应实验 B ．伦琴射线的发现 C ．α粒子散射实验D ．氢原子光谱的发现解析：光电效应实验说明光具有粒子性，A 选项错误；X 射线(伦琴射线)的发现是19世纪末20世纪初物理学的三大发现(X 射线1896年、放射线1896年、电子1897年)之一，这一发现标志着现代物理学的产生，B 选项错误；氢原子光谱的发现解释了原子的稳定性以及原子光谱的分立特征，D 选项错误；所以选择C.答案：C2．下列有关卢瑟福的α粒子散射实验的结论正确的是( ) 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. 说明了原子核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. 说明原子中的电子只能在某些不连续的轨道上运动解析：考查α粒子散射实验．卢瑟福的α粒子散射实验彻底否定了汤姆生的原子模型，为核式结构学说奠定了实验基础，这个实验事实说明原子中心有个很小的核，它集中了原子的全部正电荷和几乎全部质量，除此之外不能说明其他问题，利用此实验结果判断，A、B、D均错，只有C正确．答案：C3．在下列4个核反应方程中，x表示质子的是( )A.3015P→3014Si＋xB.238 92U→234 90Th＋xC.2713Al＋10n→2712Mg＋xD.2713Al＋42He→3015P＋x解析：质子是11H，由于核反应中，质量数和电荷数守恒．因此，C中的x是质子．[答案：C4．[2013·西安地区联考]氦原子被电离出一个核外电子，形成类氢结构的氦离子，已知基态的氦离子能量为E1＝－54.4 eV，氦原子的能级示意图如图所示，在具有下列能量的光子或者电子中，不能被基态氦离子吸收而发生跃迁的是( )[A．42.8 eV(光子) B.43.2 eV(电子)[C．41.0 eV(电子) D.54. 4 eV(光子)解析：由于光子能量不可分，因此只有能量恰好等于两能级差的光子才能被氦离子吸收，故A项中光子不能被吸收；而实物粒子(如电子)只要能量不小于两能级差，均可能被吸收，故B、C两项中电子均能被吸收．答案：A5．一个质子和一个中子聚变结合成一个氘核，同时辐射一个γ光子．已知质子、中子、氘核的质量分别为m1、m2、m3，普朗克常量为h，真空中的光速为c.下列说法正确的是( )A．核反应方程是11H＋10n→31H＋γB．聚变反应中的质量亏损Δm＝m1＋m2－m3C．辐射出的γ光子的能量E＝(m3－m1－m2)cD．γ光子的波长λ＝hm1＋m2－m3c2解析：由核反应中质量数和电荷数守恒知，A错．由质量亏损的意义知，B对．由质量亏损的意义及质能关系知，C错．由hν＝Δmc2和ν＝c/λ知，D错．答案：B6．中子和质子结合成氘核时，质量亏损为Δm，相应的能量ΔE＝Δmc2＝2.2 MeV是氘核的结合能．下列说法正确的是( )A．用能量小于2.2 MeV的光子照射静止氘核时，氘核不能分解为一个质子和一个中子B．用能量等于2.2 MeV的光子照射静止氘核时，氘核可能分解为一个质子和一个中子，它们的动能之和为零C．用能量大于2.2 MeV的光子照射静止氘核时，氘核可能分解为一个质子和一个中子，它们的动能之和为零D．用能量大于2.2 MeV的光子照射静止氘核时，氘核可能分解为一个质子和一个中子，它们的动能之和不为零解析：由题意知，中子和质子结合成氘核时释放2.2 MeV的能量，由结合能的意义知，只有用能量大于或等于2.2 MeV的光子照射静止的氘核时，氘核才能分解为一个质子和一个中子．由能量守恒定律知，照射光的光子能量将转化为质子和中子的动能．故本题B、C错A、D对．答案：AD7．氢原子能级如图所示，用光子能量为E 1的光照射到一群处于基态的氢原子，可以看到三条光谱线，用光子能量为E 2的光照射到该群处于基态的氢原子，就可以看到六条光谱线，对于E 1、E 2的比较，下列说法正确的是( )A ．E 2＝2E 1 B.E 2>2E 1 C ．E 1<E 2<2E 1D.E 2>E 1>12 eV解析：大量氢原子从高能级向低能级跃迁，发出的谱线数N ＝n n －12.当N ＝3时， n ＝3，E 1＝[－1.51 eV －(－13.6)] eV ＝12.09 eV ；当N ＝6时，n ＝4，E 2＝[－0.85 eV －(－13.6)] eV ＝12.75 eV ，故C 、D 正确．答案：CD8．[2011·四川理综，18]氢原子从能级m 跃迁到能级n 时辐射红光的频率为ν1；从能级n 跃迁到能级k 时吸收紫光的频率为ν2，已知普朗克常量为h ，若氢原子从能级k 跃迁到能级m ，则( )A ．吸收光子的能量hν1＋hν2B ．辐射光子的能量hν1＋hν2C ．吸收光子的能量hν2－hν1D ．辐射光子的能量hν2－hν1解析：由题意可知：E m －E n ＝hν1，E k －E n ＝hν2. 因为紫光的频率大于红光的频率，所以ν2>ν1，即k 能级的能量大于m 能级的能量，氢原子从能级k 跃迁到能级m 时向外辐射能量，其值为E k －E m ＝hν2－hν1，故D 正确．答案：D9．[2013·重庆模拟]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荷量Q 正比于( )A. d S (λ－λ1λλ1)B. d S (λ2－λλλ2)C. S d (λ－λ1λλ1)D. S d (λ2－λλλ2) 解析：当电容器极板所带为最终电荷量时，两板间电压为截止电压，即此时最大初动能完全用来克服电场力做功，末速度为0.则有：hν－hν2＝eU ，又ν＝c λ，C ＝εS 4πkd ，U ＝Q C， 解得Q ＝Chc e (1λ－1λ2)＝εhc 4πke ·S d ·(λ2－λλλ2)， 由于εhc4πke为常数，故D 项正确． 答案：D二、非选择题(共37分)10．(10分)约里奥·居里夫妇因发现人工放射性元素而获得了1935年的诺贝尔化学奖，他们发现的放射性元素3015P 衰变成3014Si 的同时放出另一种粒子，这种粒子是________.3215P 是3015P 的同位素，被广泛应用于生物示踪技术.1 mg 3215P 随时间衰变的关系如图所示，请估计4 mg 的3215P 经多少天的衰变后还剩0.25 mg?解析：由核反应中质量数和电荷数守恒知，另一种粒子是正电子(01e)．由半衰期的意义知，4 mg 的3215P 变成0.25 mg 的3215P 要经过4个半衰期，由图知3215P 的半衰期约是14天，所以4 mg 的3215P 要经过56天的衰变后还剩0.25 mg.答案：正电子(01e) 5611．(16分)利用反应堆工作时释放出的热能使水汽化以推动汽轮发电机发电，这就是核电站．核电站消耗的“燃料”很少，但功率却很大，目前，核能发电技术已经成熟，我国已具备了发展核电的基本条件(1)核反应堆中的“燃料”是235 92U ，完成下面的核反应方程式235 92U ＋10n →90Sr ＋ 54Xe ＋1010n ； (2)一座100万千瓦的核电站，每年需要多少吨浓缩铀？已知铀核的质量为235.0439 u ，中子质量为1.0087 u ，锶(Sr)核的质量为89.9077 u ，氙(Xe)核的质量为135.9072 u ．1 u ＝1.66×10－27 kg ，浓缩铀中铀235的含量占2%.(3)同样功率(100万千瓦)的火力发电站，每年要消耗多少吨标准煤？(已知标准煤的热值为2.93×104 kJ/kg)(4)为了防止铀核裂变产物放出的各种射线对人体的危害和对环境的污染，需采取哪些措施？(举两种)解析：(1)根据电荷数守恒和质量数守恒可得：质量数为136，电荷数为38.(2)该反应的质量亏损是：Δm ＝235.0439 u ＋1.0087 u －89.9077 u －135.9072 u －10×1.0087 u＝0.1507 u根据爱因斯坦质能方程ΔE ＝Δmc 2＝0.1507×1.66×10－27×(3×108)2 J ＝2.3×10－11 J[核电站每年放出的热量 Q ＝P ·t ＝1.0×109×3.6×103×24×365 J＝3.2×1016 J则由题意知：Q ＝m ·2%0.235·ΔE ·N A m ＝Q ·0.235ΔE ·N A ·2%＝ 3.2×1016×0.2352.3×10－11×6.02×1023×0.02kg ＝2.6×104 kg. (3)根据煤的燃烧值计算可得：消耗煤的质量为109×365×24×3600/2.93×107 kg ＝1.1×106 t.(4)核反应堆外面需要修建很厚的水泥保护层，用来屏蔽射线；对放射性废料，要装入特制的容器，埋入地层深处进行处理．答案：见解析 12．(11分)氢原子在基态时轨道半径r 1＝0.53×10－10 m ，能量E 1＝－13.6 eV.求氢原子处于基态时：(1)电子的动能．(2)原子的电势能．(3)用波长是多少的光照射可使其电离？解析：(1)设处于基态的氢原子核外电子速度为v 1，则： k e 2r 21＝m v 21r 1∴电子动能E k1＝12mv 21＝k e 22r 1＝9×109× 1.6×10－1922×0.53×10－10×1.6×10－19 eV ＝13.6 eV. (2)E 1＝E k1＋E p1∴E p1＝E 1－E k1＝－13.6 eV －13.6 eV ＝－27.2 eV(3)设用波长λ的光照射可使氢原子电离：hcλ＝0－E 1 ∴λ＝－hc E 1＝－6.63×10－34×3×108－13.6×1.6×10－19 m ＝0.9141×10－7 m.答案：(1)13.6 eV (2)－27.2 eV(3)0.9141×10－7 m（注：可编辑下载，若有不当之处，请指正，谢谢!）。