2020年江苏高考物理总复习讲义： 波粒二象性
(江苏专版)2020版高考物理第十一章第2节波粒二象性讲义(含解析)
波粒二象性(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。
(×)(7)美国物理学家康普顿发现了康普顿效应，证实了光的粒子性。
(√)(8)法国物理学家德布罗意大胆预言了实物粒子在一定条件下会表现为波动性。
(√)突破点(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。
(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。
2．光电效应的研究思路(1)两条线索：(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[题点全练]1．[多选](2019·南京六校联考)如图所示是研究光电效应的电路，阴极K和阳极A是密封在真空玻璃管中的两个电极，K在受到光照时能够发射光电子。
高考物理新近代物理知识点之波粒二象性知识点总复习有答案(1)
高考物理新近代物理知识点之波粒二象性知识点总复习有答案(1)一、选择题1．下面关于光的波粒二象性的说法中，不正确的说法是 ( )A ．大量光子产生的效果往往显示出波动性，个别光子产生的效果往往显示出粒子性B ．频率越大的光其粒子性越显著，频率越小的光其波动性越显著C ．光在传播时往往表现出的波动性，光在跟物质相互作用时往往表现出粒子性D ．光不可能同时既具有波动性，又具有粒子性 2．关于康普顿效应下列说法中正确的是（ ） A ．石墨对X 射线散射时，部分射线的波长变长短 B ．康普顿效应仅出现在石墨对X 射线的散射中 C ．康普顿效应证明了光的波动性 D ．光子具有动量3．用如图所示的装置研究光电效应现象，用光子能量为 2.5eV 的某种光照射到光电管上时，电流表G 示数不为零；移动变阻器的触点C ，当电压表的示数大于或等于0.7V 时，电流表示数为零．以下说法正确的是A ．电子光电管阴极的逸出功为0.7eVB ．光电管阴极的逸出功为1.8eVC ．光电子的最大初动能与入射光的频率成正比D ．当电压表示数大于0.7V 时，如果把入射光的强度增大到一定程度，电流表可能会有示数4．三束单色光1、2和3的频率分别为1v 、2v 和3123()v v v v >>。
分别用这三束光照射同一种金属，已知用光束2照射时，恰能产生光电效应。
下列说法正确的是( ) A ．用光束1照射时，一定不能产生光电效应 B ．用光束3照射时，一定能产生光电效应C ．用光束3照射时，只要光强足够强，照射时间足够长，照样能产生光电效应D ．用光束1照射时，无论光强怎样，产生的光电子的最大初动能都相同5．三种不同的入射光线甲、乙、丙分别照射在三种不同的金属a 、b 、c 上，均恰能使金属中逸出光电子。
已知三种光线的波长λ甲>λ乙>λ丙，则( ) A ．用入射光甲照射金属b ，可能发生光电效应 B ．用入射光乙照射金属c ，一定发生光电效应 C ．用入射光甲和乙同时照射金属c ，可能发生光电效应 D ．用入射光乙和丙同时照射金属a ，一定发生光电效应6．下列说法正确的是（）A．原子核发生衰变时要遵守电荷守恒和质量守恒的规律B．射线、射线、射线都是高速运动的带电粒子流C．氢原子从激发态向基态跃迁只能辐射特定频率的光子D．发生光电效应时光电子的动能只与入射光的强度有关7．下列说法中正确的是A．一群处于n=3激发态的氢原子，在向较低能级跃迁的过程中向外辐射出三种不同波长的光子，其中从n=3跃迁到n=1所发出的光子波长最长B．α粒子散射实验验证了卢瑟福原子核式结构模型的正确性C．放射性元素的半衰期随温度的升高而变小D．发生光电效应时，入射光越强，光子能量就越大，光电子的最大初动能就越大8．如图所示，当氢原子从n=4能级跃迁到n=2的能级和从n=3能级跃迁到n=1的能级时，分别辐射出光子a和光子b，则A．由于辐射出光子，原子的能量增加B．光子a的能量小于光子b的能量C．光子a的波长小于光子b的波长D．若光子a能使某金属发生光电效应，则光子b不一定能使该金属发生光电效应9．用不同频率的光分别照射钨(W)和锌(Zn),产生光电效应,根据实验可画出光电子的-图线.已知钨的逸出功是4.54eV,锌的逸出功最大初动能k E随入射光频率v变化的k E v-坐标系中,则正确的图是（）为4.62eV,若将二者的图线画在同一个k E vA．B．C．D．10．用一定频率的入射光照射锌板来研究光电效应，如图，则A．任意光照射锌板都有光电子逸出B．入射光越强，单位时间内逸出的光电子数目一定越多C．电子吸收光子的能量，需要积累能量的时间D．若发生光电效应，入射光频率越高，光电子的初动能越大11．如图所示，是研究光电效应的电路图，对于某金属用绿光照射时，电流表指针发生偏转。
高考物理总复习 第十二章 波粒二象性 原子结构和原子核
第十二章波粒二象性原子结构和原子核第1讲光电效应波粒二象性必备知识·自主排查一、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____________从表面逸出的现象，发射出来的电子叫做________．2．光电效应的产生条件入射光的频率________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________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____________无关，只随入射光频率的增大而________．(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________．二、爱因斯坦光电效应方程1．光子说：在空间传播的光不是连续的，而是一份一份的，每一份叫做一个光子，光子的能量ε＝________．2．逸出功W0：电子从金属中逸出所需做功的________．3．最大初动能：发生光电效应时，金属表面上的________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．光电效应方程(1)表达式：hν＝E k＋W0或E k＝________．(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电子的____________．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________性．(2)光电效应说明光具有________性．(3)光既具有波动性，又具有粒子性，称为光的________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________的地方，暗条纹是光子到达概率________的地方，因此光波是一种概率波．(2)物质波：任何一个运动着的物体，小到微观粒子，大到宏观物体，都有一种波与它对应，其波长λ＝________，p为运动物体的动量，h为普朗克常量．,教材拓展1.[人教版选修3－5P30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2．[人教版选修3－5P36T2改编](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关键能力·分层突破考点一光电效应规律的理解及应用1．两条对应关系(1)光强大→光子数目多→发射光电子多→光电流饱和值大；(2)光子频率高→光子能量大→光电子的最大初动能大．2．三个关系式(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＝hνc.3．区分光电效应中的四组概念(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．(2)光电子的动能与光电子的最大初动能：电子吸收光子能量后，一部分克服阻碍作用做功，剩余部分转化为光电子的初动能，只有直接从金属表面飞出的光电子才具有最大初动能．(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．(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．例1[2022·江苏省扬州市检测]在光电效应实验中，某实验小组用同种频率的单色光，先后照射锌和银的表面，都能产生光电效应．对这两个过程，下列四个物理量中，可能相同的是()A．饱和光电流B．遏止电压C．光电子的最大初动能D．逸出功跟进训练1.[2022·浙江杭州质检](多选)现用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，饱和光电流变大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2．[2022·郑州一模](多选)在光电效应实验中，分别用频率为νa、νb的单色光a、b照射到同种金属上，测得相应的遏止电压分别为U a和U b、光电子的最大初动能分别为E k a和E k b.h 为普朗克常量．下列说法正确的是()A．若νa>νb，则一定有U a<U bB．若νa>νb，则一定有E k a>E k bC．若U a<U b，则一定有E k a<E k bD．若νa>νb，则一定有hνa－E k a>hνb－E k b考点二光电效应的图象分析光电效应的四类图象图象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①极限频率：图线与ν轴交点的横坐标νc②逸出功：图线与E k轴交点的纵坐标的值的绝对值W0＝|－E|＝E③普朗克常量：图线的斜率k＝h遏止电压U c与入射光频率ν的关系①极限频率νc：图线与横轴的交点的横坐标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＝ke④逸出功：图线与E k轴交点的纵坐标的值的绝对值与电荷量的乘积U m e颜色不同时，光电流与电压的关系①遏止电压U c1、U c2②饱和光电流③最大初动能E k1＝eU c1，E k2＝eU c2颜色相同、强度不同的光，光电流与电压的关系①遏止电压U c：图线与横轴的交点的横坐标②饱和光电流I m1、I m2：光电流的最大值③最大初动能：E k＝eU c例2 (多选)美国物理学家密立根利用图示的电路研究金属的遏止电压U c与入射光频率ν的关系，描绘出图乙中的图象，由此算出普朗克常量h，电子电量用e表示，下列说法正确的是()A．入射光的频率增大，测遏止电压时，应使滑动变阻器的滑片P向M端移动B．增大入射光的强度，光电子的最大初动能也增大C．由U c -ν图象可知，这种金属的截止频率为νcD．由U c -ν图象可求普朗克常量表达式为h＝解题心得：跟进训练3.(多选)与光电效应有关的四个图象如图所示，下列说法正确的是()A．根据图甲装置，若先让锌板带负电，再用紫外线照射锌板，则验电器的张角可能变小B．根据图乙可知，黄光越强，则饱和电流越大，说明光子的能量与光强有关C．由图丙可知，ν2为该金属的截止频率D．由图丁可知E等于该金属的逸出功解题心得：考点三光的波粒二象性物质波1．对光的波粒二象性的理解(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出粒子性．(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＝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描述波动性的物理量——频率ν和波长λ.跟进训练4.下列有关光的波粒二象性的说法中，正确的是()A．有的光是波，有的光是粒子B．光子与电子是同样的一种粒子C．光的波长越长，其波动性越显著；波长越短，其粒子性越显著D．大量光子的行为往往显示出粒子性5．下列关于德布罗意波的认识，正确的解释是()A．任何一个物体都有一种波和它对应，这就是物质波B．X光的衍射证实了物质波的假设是正确的C．电子的衍射证实了物质波的假设是正确的D．宏观物体运动时，看不到它的衍射或干涉现象，是因为宏观物体的波长太大6．(多选)运动的微观粒子具有波粒二象性，有能量E、动量p，也对应着一定的波长λ.m 表示粒子的质量，下列图象正确的是()第十二章波粒二象性原子结构和原子核第1讲光电效应波粒二象性必备知识·自主排查一、1．电子光电子2．大于等于3．(1)大于等于(2)强度增大(4)正比二、1．hν2．最小值3．电子4．(1)hν－W0(2)最大初动能三、1．(1)波动(2)粒子(3)波粒二象2．(1)大小(2)教材拓展1．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．答案：C2．答案：AD关键能力·分层突破例1解析：饱和光电流和入射光的强度有关，这个实验中可以通过控制入射光的强度来实现饱和光电流相同，A正确；不同金属的逸出功是不同的，同种频率的单色光，光子能量hν相同，根据光电效应方程E k＝hν－W0可知，两种金属中逸出的光电子的最大初动能E k不同，C、D错误；根据遏止电压和光电子最大初动能的关系U c＝可知，光电子的最大初动能不同，遏止电压也不同，B错误．答案：A1．解析：根据光电效应规律，保持入射光的频率不变，入射光的光强变大，则饱和光电流变大，选项A正确．由爱因斯坦光电效应方程知，入射光的频率变高，产生的光电子最大初动能变大，而饱和光电流与入射光的频率和光强都有关，选项B错误，C正确．保持入射光的光强不变，不断减小入射光的频率，当入射光的频率小于极限频率时，就不能发生光电效应，没有光电流产生，选项D错误．答案：AC2．解析：设该金属的逸出功为W，根据爱因斯坦光电效应方程有E k＝hν－W，同种金属的W不变，则逸出光电子的最大初动能随ν的增大而增大，B项正确；又E k＝eU，则最大初动能与遏止电压成正比，C项正确；根据上述有eU＝hν－W，遏止电压U随ν增大而增大，A项错误；又有hν－E k＝W，W相同，则D项错误．答案：BC例2解析：入射光的频率增大，光电子的最大初动能增大，则遏止电压增大，测遏止电压时，应使滑动变阻器的滑片P向N端移动，故A错误；根据光电效应方程E km＝hν－W0知，光电子的最大初动能与入射光的强度无关，故B错误；根据E km＝hν－W0＝eU c，解得U c＝，图线的斜率k＝＝，则h＝，当遏止电压为零时，ν＝νc，故C、D正确．答案：CD3．解析：紫外线照射锌板能发生光电效应，锌板带正电，若先让锌板带负电，则验电器张角有可能变小，选项A正确；光子的能量只与频率有关，选项B错误；最大初动能E k＝hν－W0，eU c＝E k，所以U c＝ν－，因此丙图中νc为截止频率，选项C错误；图丁中的E等于该金属的逸出功，选项D正确．答案：AD4．解析：光既有波动性又有粒子性，故A项错误；光子不带电，没有静止质量，而电子带负电，有质量，故B项错误；光的波长越长，其波动性越显著，波长越短，其粒子性越显著，故C项正确；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住表现为波动性，故D项错误．答案：C5．解析：只有运动的物体才具有波动性，A错误；X光是波长极短的电磁波，是光子，它的衍射不能证实物质波的存在，B错误；电子是实物粒子，它的衍射能证实物质波的存在，C正确；宏观物体由于动量太大，德布罗意波长太小，所以看不到它的干涉、衍射现象，D 错误．答案：C6．解析：根据爱因斯坦质能方程可知，粒子的能量E＝mc2，则E－m图象是一个正比例函数图象，故A正确，B错误；根据德布罗意波长公式λ＝可知，粒子的动量p＝，则p－图象是正比例函数图象，故C正确，D错误．答案：AC。
2020年高考江苏版高考物理 专题十六 波粒二象性 原子物理
专题十六波粒二象性原子物理挖命题【考情探究】分析解读本专题内容的能力要求低,命题难度不大,但考点较多。
复习时要注重三个方面:一是精读教材,熟练掌握教材内容,认真完成课后习题;二是对与现代科技相联系的材料题应足够重视;三是重点应放在氢原子能级图的理解、核反应方程的书写、爱因斯坦光电效应方程的计算、质量亏损和结合能的计算上。
【真题典例】破考点【考点集训】考点一波粒二象性1.[2018江苏宿迁期中,12B(1)](多选)物理学家做了一个有趣的实验:在双缝干涉实验中,在光屏处放上照相底片,若减弱光的强度,使光子只能一个一个地通过狭缝,实验结果表明,如果曝光时间不太长,底片上只出现一些不规则的点子;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答案BC2.[2017江苏扬州中学期中,12C(2)]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a光光子的频率b光光子的频率(选填“大于”“小于”或“等于”);且a光的强度b光的强度(选填“大于”“小于”或“等于”)。
答案大于大于3.[2019届江苏扬州月考,12C(3)]用能量为50 eV的光子照射到光电管阴极后,测得光电流与电压的关系如图所示,已知电子的质量m=9.0×10-31 kg、电荷量e=1.6×10-19 C,普朗克常量h=6.63×10-34 J·s。
试求:①光电管阴极金属的逸出功W;②光电子的最大动量和对应物质波的波长λ。
答案①30 eV ②2.4×10-25kg·m/s ③2.76×10-9m考点二氢原子光谱、能级1.[2017江苏苏州调研,12C(1)](多选)如图所示是氢原子的能级图,对于一群处于n=4能级的氢原子,下列说法正确的是( )A.这群氢原子能够吸收任意能量的光子后向更高能级跃迁B.这群氢原子能够发出6种不同频率的光C.这群氢原子发出的光子中,能量最大为10.2 eVD.从n=4能级跃迁到n=3能级发出的光的波长最长答案BD2.[2018江苏南京调研,12C(2)]如图为氢原子的能级图,大量处于n=4激发态的氢原子跃迁时,发出种频率不同的光子。
高考物理总复习第十二单元波粒二象性原子结构与原子核课时2原子结构原子核教师用书(含解析)新人教版
1.原子的核式结构模型(1)电子的发现:英国物理学家汤姆孙发现了电子。
(2)α粒子散射实验:1909~1911年,英国物理学家卢瑟福和他的助手进行了用α粒子轰击金箔的实验,实验发现绝大多数α粒子穿过金箔后基本上仍沿原来的方向前进,但有少数α粒子发生了大角度偏转,几乎被“撞”了回来。
(3)卢瑟福提出原子的核式结构模型:在原子中心有一个很小的核,原子几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。
2.氢原子的能级结构(1)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hν=E m-E n。
(h是普朗克常量,h=6.626×10-34J·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的,因此电子的可能轨道也是不连续的。
(2)基态和激发态:原子能量最低的状态叫基态,其他能量较高的状态叫激发态。
3.原子核的组成(1)原子核由质子和中子组成,它们统称为核子。
(2)原子核的核电荷数=质子数,原子核的质量数=质子数+中子数。
(3)同位素:具有相同质子数、不同中子数的原子。
同位素在元素周期表中的位置相同。
4.天然放射现象(1)天然放射现象:元素自发地放出射线的现象,首先由贝可勒尔发现。
天然放射现象的发现,说明原子核还具有复杂的结构。
(2)三种射线放射性元素放射出的射线共有三种,分别是α射线、β射线、γ射线。
其中α射线是高速运动的氦核,β射线是高速运动的电子流,γ射线是光子。
(3)半衰期①定义:放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间。
②影响因素:放射性元素衰变的快慢是由原子核内部因素决定的,跟原子所处的物理状态(如温度、压强)及化学状态(如单质、化合物)无关。
(4)α衰变和β衰变的实质α衰变:核内两个中子和两个质子作为一个整体从较大的原子核内抛射出来。
高考物理苏州近代物理知识点之波粒二象性知识点总复习
高考物理苏州近代物理知识点之波粒二象性知识点总复习一、选择题1．光子有能量，也有动量，它也遵守有关动量的规律．如图所示，真空中有一“∞”字形装置可绕通过横杆中点的竖直轴OO′ 在水平面内灵活地转动，其中左边是圆形黑纸片，右边是和左边大小、质量均相同的圆形白纸片．当用平行白光垂直照射这两个圆面时，关于此装置开始时转动情况（俯视）下列说法中正确的是A．逆时针方向转动B．顺时针方向转动C．都有可能D．不会转动2．关于光电效应，下列说法正确的是()A．极限频率越大的金属材料逸出功越大B．只要光照射的时间足够长，任何金属都能产生光电效应C．从金属表面逸出的光电子的最大初动能越大，这种金属的逸出功越小D．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3．用如图的装置研究光电效应现象，当用能量为3.0eV的光子照射到光电管上时，电流表G的读数为0.2mA，移动变阻器的触点c，当电压表的示数大于或等于0.7V时，电流表读数为0，则（）A．电键K断开后，没有电流流过电流表GB．所有光电子的初动能为0.7eVC．光电管阴极的逸出功为2.3eVD．改用能量为1.5eV的光子照射，电流表G也有电流，但电流较小4．如图所示是光电管的原理图，已知当波长为λ0的光照到阴极K上时，电路中有光电流，则A．若换用波长为λ2（λ2＜λ0）的光照射阴极K时，电路中一定有光电流B．若将电源极性反接，电路中一定没有光电流产生C．若换用波长为λ1（λ1＞λ0）的光照射阴极K时，电路中一定没有光电流D．若增加图中光电管两极间的电压，电路中光电流一定增大5．利用金属晶格（大小约10-10m）作为障碍物观察电子的衍射图样，方法是让电子通过电场加速，然后让电子束照射到金属晶格上，从而得到电子的衍射图样．已知电子质量为m、电量为e、初速度为零，加速电压为U，普朗克常量为h，则下列说法中不正确的是 ( ) A．该实验说明电子具有波动性λ=B．实验中电子束的德布罗意波长为2meUC．加速电压U越大，电子的衍射现象越不明显D．若用相同动能的质子代替电子，衍射现象将更加明显6．下列说法正确的是（）A．不确定关系告诉我们，不能准确测量物体的位置或动量的值B．天然放射现象揭示了原子具有核式结构C．原子核衰变的半衰期不受温度压强影响，但与元素的状态有关D．氢弹的原理是核聚变，同等情况释放的能量大于原子弹7．如图所示，是研究光电效应的电路图，对于某金属用绿光照射时，电流表指针发生偏转。
(江苏重点推荐)新2020年高考物理总复习 第62讲 光电效应波粒二象性讲义【下载】
第62讲光电效应波粒二象性考查内容考纲要求考查年份考查详情能力要求普朗克能量子假说黑体和黑体辐射、光电效应、光的波粒二象性物质波Ⅰ14年T12C(1)—选择，考查了光电效应方程的应用分析综合15年T12C(1)—选择，考查了光电效应、热中子衍射、黑体辐射、德布罗意波波长的理解分析综合17年T12C(2)—填空，考查了德布罗意波长分析综合弱项清单,光电效应计算错误，没有正确理解光电效应产生的条件，答题技巧欠佳；p＝hλ＝hνc公式记忆不到位，物理量字母书写不规范．知识整合一、黑体辐射与能量子1．黑体与黑体辐射(1)黑体：是指能够完全________入射的各种波长的电磁波而不发生________的物体．(2)黑体辐射的实验规律①一般材料的物体，辐射的电磁波除与________有关外，还与材料的________及________有关．②黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的________有关．a．随着温度的升高，各种波长的辐射强度都________．b．随着温度的升高，辐射强度的极大值向波长较________的方向移动．2．能量子为解释黑体辐射规律，1900年普朗克提出了能量________假说．(1)定义：普朗克认为，带电微粒辐射或者吸收能量时，只能辐射或吸收某个________值的整数倍．即能量的辐射或者吸收只能是一份一份的．这个不可再分的最小能量值ε叫做能量子．(2)能量子的大小：ε＝hν，其中ν是电磁波的频率，h称为普朗克常量．h＝6.63×10－34J·s.二、光电效应1．光电效应现象光电效应：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________，形成的电流称________．2．光电效应规律(1)存在着饱和电流．在光照条件不变的情况下，随着光电管所加正向电压的增大，光电流增大，但最终光电流趋于一个定值，不再随正向电压的增大而增大，这个稳定的光电流称________，饱和电流的强度随入射光强度的增大而________．(2)存在着遏止电压．光电管两端加反向电压时，使光电流________的反向电压，称为遏止电压．反向遏止电压的存在意味着光电子具有最大的初动能．实验表明，对于一定频率的光，遏止电压都是一样的，与光强无关，与频率有关．频率越大，遏止电压越大．意味着光子的最大初动能与入射光的________无关，只随入射光的______增大而增大．(3)存在截止频率．当入射光的频率减小到某一数值时，即使不加反向电压也没有光电流．这表明：当低于这个频率时，没有光电子从金属表面逸出，不能发生光电效应．不同的金属的截止频率________．(4)光电效应具有瞬时性．光照射到金属表面时，光电子的发射几乎是________的，不需要时间的积累．3．爱因斯坦光电效应方程(1)光子说：空间传播的光的能量是不连续的，是一份一份的，每一份叫做一个光子．光子的能量为ε＝________.(2)光电效应方程：____________．三、康普顿效应光电效应和康普顿效应深入地揭示了光的粒子性的一面．前者表明光子具有________，后者表明光子除了具有________之外还具有________．四、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________性．(2)光电效应说明光具有________性．(3)光既具有波动性，又具有粒子性，称为光的______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________的地方，暗条纹是光子到达概率________的地方，因此光波又叫概率波．(2)物质波任何一个运动着的物体，小到微观粒子大到宏观物体都有一种波与它对应，其波长λ＝hp ，p 为运动物体的动量，h 为普朗克常量．方法技巧考点1 光电效应方程及光子说对光电效应的解释1．光照射金属时，电子吸收一个光子(形成光电子)的能量后，动能立即增大，不需要积累能量的过程．2．电子从金属表面逸出，首先必须克服金属原子核的引力做功(逸出功W)，要使入射光子的能量不小于W 才会发生光电效应．频率ν＝Wh，即是极限频率．3．对于确定的金属，W 是一定的，故光电子的最大初动能只随入射光频率的增大而增大． 4．光强越强，光子数目越多，逸出的光电子数目越多，饱和电流也越大．【典型例题1】 (17年常州一模)如图所示的是研究光电效应的装置的电路图，若用某一频率的光照射光电管阴极P ，发现电流表有读数，则增加光的强度，电流表示数________(选填“变大”、“变小”或“不变”)．若开关K 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，合上开关，调节滑动变阻器，当电压表读数大于或等于0.60 V 时，电流表读数为零，由此可知阴极材料的逸出功为________eV .1.(17年苏锡常镇一模)如图所示为研究光电效应现象的实验，电路中所有元件完好，当光照射到光电管上时，灵敏电流计中没有电流通过，可能的原因是( )A．入射光强度较弱B．入射光波长太长C．电源电压太高D．光照射时间太短【学习建议】加强对产生光电效应的条件进行正确地理解．考点2 光电效应曲线图象的理解1．E kmν曲线如图所示的是光电子最大初动能E km随入射光频率ν的变化曲线．这里，横轴上的截距是阴极金属的极限频率；纵轴上的截距是阴极金属的逸出功的负值；斜率为普朗克常量．2．IU曲线(1)如图所示的是光电流I随光电管两极板间电压U的变化曲线，图中I m为饱和光电流，U c 为遏止电压．(2)在用相同频率不同强度的光去照射阴极K时，得到IU曲线如图所示，它显示出对于不同强度的光，U c是相同的，这说明同频率、不同强度的光所产生的光电子的最大初动能是相同的．【典型例题2】(17年南京一模)光照射某金属产生光电效应时，实验测得光电子最大初动能与照射光频率的图象如图所示，其中图线与横轴交点坐标为ν0，则该金属的逸出功为________．用一束波长范围为λ1～λ2，且λ1<λ2的光照射该金属时产生光电效应，则光电子的最大初动能为________．已知普朗克常量为h，光在真空中传播速度为c.【学习建议】对ν＝cλ公式的记忆要牢固，提高计算的正确率．2.(17年苏北四市联考)图示为金属A和B的遏止电压U c和入射光频率ν的关系图象，由图可知金属A的截止频率________(选填“大于”、“小于”或“等于”)金属B 的截止频率；如果用频率为5.5×1014Hz的入射光照射两种金属，从金属______(选填“A”或“B”)逸出光电子的最大初动能较大．【典型例题3】(16年常州一模)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a光光子的频率________(选填“大于”、“小于”或“等于”)b光光子的频率；a光的强度________(选填“大于”、“小于”或“等于”)b光的强度．考点3 对光的波粒二象性、物质波的理解光既有波动性，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．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，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．【典型例题4】(多选)在单缝实验中，中央亮纹的光强占从单缝射入的整个光强的95%以上．假设现在只让一个光子通过单缝，那么该光子( )A．一定落在中央亮纹上B．一定落在亮纹处C．可能落在暗纹处D．落在中央亮纹处的可能性最大【学习建议】加强对波粒二象性及概率波的理解．当堂检测 1.(17年苏北六市联考)(多选)2017年1月，我国“墨子号”量子科学实验卫星正式进入应用研究．在量子理论中，有共同来源的两个微观粒子，不论它们相距都远，它们总是相关的，一个粒子状态的变化会立即影响到另一个粒子，这就是所谓的量子纠缠．关于量子理论，下列说法中正确的有( )A．玻尔氢原子理论，第一次提出了能量量子化的观念B．爱因斯坦研究光电效应提出光子说，光子说属于量子理论的范畴C．量子理论中，实物粒子具有波粒二象性D．微观粒子在受力状况和初速度确定的前提下，可以确定它此后运动状态和位置2．(17年苏锡常镇二模)如图是研究光电效应的实验装置，用一定频率的光照射阴极K，当滑片P处于图示位置时，电流表的示数不为零，为使电流表示数减小，下列办法可行的是( )第2题图A．将滑片P向右移动B．减小入射光的强度C．换用电动势更大的电源D．将电源的正、负极对调3．(17年江苏高考)质子(11H)和α粒子(42He)被加速到相同动能时，质子的动量________(选填“大于”、“小于”或“等于”)α粒子的动量，质子和α粒子的德布罗意波波长之比为________．4．小明用金属铷为阴极的光电管，观测光电效应现象，实验装置示意如图甲所示．已知普朗克常量h＝6.63×10－34J·s.甲乙第4题图(1)图甲中电极A为光电管的________(选填“阴极”或“阳极”)；(2)实验中测得铷的遏止电压U c与入射光频率ν之间的关系如图乙所示，则铷的截止频率νc＝________Hz，逸出功W0＝________J；(3)如果实验中入射光的频率ν＝7.00×1014Hz，则产生的光电子的最大初动能E k＝________J.5．(17年南通泰州一模)一铜板暴露在波长为λ的紫外线中，观测到有电子从铜板表面逸出．在铜板所在空间加一方向垂直于板面、大小为E的匀强电场时，电子能运动到距板面的最大距离为d.已知真空中的光速为c，普朗克常量为h，电子电荷量为e，求：(1)入射光光子的能量；(2)铜板的极限频率．第62讲 光电效应 波粒二象性知识整合基础自测一、1.(1)吸收 反射 (2)①温度 种类 表面状况 ②温度 a ．增加 b ．短 2．量子化 (1)最小能量 二、1.光电子 光电流2．(1)饱和电流 增大 (2)减小到零 强度 频率 (3)不同 (4)瞬时 3．(1)hν (2)E k ＝hν－W 0 三、能量 能量 动量四、1.(1)波动 (2)粒子 (3)波粒二象 2. (1)大 小 方法技巧·典型例题1· 变大 1.9 【解析】 电流表有计数，说明发生了光电效应，光电流的大小与光的强度成正比，增加光的强度，电流表示数变大．电压表读数大于或等于0.6 V 时，电流表计数为零根据题意光电子的最大初动能为E k ＝qU ＝0.6 eV ，根据光电效应方程W 0＝hν－E k ＝1.9 eV.·变式训练1·B 【解析】 光的强度和光照时间不能决定能否发生光电效应， 电源电压为正向电压且光照到光电管上灵敏电流计中没有电流，则可能没有发生光电效应，即入射光的频率过小，波长过长造成的．·典型例题2·hν0 hCλ1－hν0 【解析】 最大初动能为零，则入射光的能量等于逸出功，所以W 0＝hν0.根据光电效应方程， E km ＝hν－W 0，用一束波长范围为λ1～λ2，且λ1<λ2的光照射该金属时产生光电效应，入射光的最小波长为λ1～λ2，且λ1，即频率最大， 那么产生的光电子的最大初动能为E km ＝hCλ1－hν0, ·变式训练2·小于 A 【解析】 根据爱因斯坦光电效应方程E km ＝hν－W 0及能量守恒定律方程：E km ＝eU c ，得eU c ＝hν－W 0即U c ＝hνe －W 0e.当 U c ＝0 时，对应的频率为截止频率，由图知金属 A 的截止频率小于金属 B 的截止频率．金属的逸出功为W 0＝hν0，根据E km ＝hν－hν0可知ν 相同时，由于金属 A 的截止频率较小，所以从金属 A 逸出光电子的最大初动能较大．·典型例题3·大于 大于 【解析】 由U c e ＝hν－W 0可知遏止电压越大，入射光的频率越大．饱和电流越大，光照越强，a 光的强度大于b 光的强度．·典型例题4·CD 【解析】 根据光的概率波的概念，对于一个光子通过单缝落在何处，是不可确定的，但概率最大的是落在中央亮纹处，可达到95%以上，当然也可能落在其他亮纹处和暗纹处，只不过概率比落在中央亮纹处的要小，故C 、D 正确．当堂检测1．BC 【解析】 普朗克为了解释黑体辐射现象，第一次提出了能量量子化理论，故A 错误；爱因斯坦为了解释光电效应的规律，提出了光子说，光子说属于量子理论的范畴．所以B 选项是正确的； 在量子理论中，实物粒子具有波粒二象性，所以C 选项是正确的；根据测不准原理可以知道，微观粒子在受力状况和初速度确定的前提下，并不能同时确定它此后运动状态和位置，故D 错误．2．B 【解析】 若滑片P 向右移动，导致正向电压增大，而光子的最大初动能不变，饱和光电流不会变，则光电流的大小不变．故A 错误．若减小入射光的强度，导致光子数目减小，则电流表的示数会减小．所以B 选项是正确的．若换用电动势更大的电源，与滑片向右移动一样，饱和电流不变，则电流表示数不变．故C 错误．若电源的正、负极对调，则光电管两端的电压为反向电压，若保持照射光的频率和强度不变，反向电压会阻碍光电子的移动，导致光电流可能会减小，但并一定会减小，故D 错误.3. 小于 2∶1 【解析】 动能与动量的关系P ＝2mE k ，质子(11H)和α粒子(42He)质量之比为1∶4，所以小于．物质波的波长λ＝h P， 可得λ＝h2mE k，物质波的波长之比为2∶1. 4．(1)阳极 (2)5.15(5.12～5.18)×10143．41(3.39～3.43)×10－19 (3)1.23(1.21～1.25)×10－19【解析】 (1)由光电管的结构知，A 为阳极；(2)U c ν图象中横轴的截距表示截止频率νc ，逸出功W 0＝hνc ；(3)由爱因斯坦的光电效应方程E k ＝hν－W 0，可求结果．5．(1)h c λ (2)c λ－eEd h 【解析】 (1)根据光子能量E ＝hν，及ν＝cλ， 那么入射光光子的能量h c λ. (2)由功能关系可以知道光电子的最大初动能E km ＝eEd ，设铜板的极限频率为ν0, 则E ＝hν0＋eEd ，计算得出ν0＝c λ－eEdh.。
波粒二象性 高中物理课件18-1
第1节 波粒二象性
第1节 波粒二象性
一、能量量子化
1.热辐射
笔记：热辐射
(1)定义：周围的一切物体都在辐射电磁波，这种辐射与物体的温度有关，所以叫热辐射.
(2)辐射物质的实质是电磁波，真空中电磁波的波长和频率关系满足：光速＝电磁波波长×
电磁波频率，即 c＝λν.对于电磁波来说，频率越高(即波长越短)，能量越高，反之越低.
会很明亮，如炼钢炉口上的小孔、一些发光体(如太阳、白炽灯丝)也被当作黑体来处理．
第1节 波粒二象性
一、能量量子化
3.黑体辐射规律的理解
笔记
(1)一般材料的物体，辐射的电磁波除与温度有关外，还与材料的种类及表面状况有关．
(2)黑体是指只吸收而不反射外界射来的电磁波的物体，由于黑体只进行热辐射，所以黑体
(3)特点：热辐射强度与温度有关.温度越高，辐射强度越高；温度越低，辐射强度越低.
(4)光谱：频率由低向高排列分别是红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫，红外线比红光的频率低，
紫外线比紫光的频率高，频率越高，能量越高.
第1节 波粒二象性
一、能量量子化
2.黑体与黑体辐射
笔记：黑体
检测物体的热辐射强度时，实际检测到的辐射强度为物体的辐射强度与物体反射环境的辐
外灾难”.
第1节 波粒二象性
一、能量量子化
4.能量子
笔记
(1)能量子
普朗克为了解释辐射规律，提出假设：振动着的带电微粒的能量只能是某一最小能量值的
整数倍，当带电微粒辐射或吸收能量时，只能是辐射或吸收这个最小能量值的整数倍，这个不
可再分的最小能量值叫做能量子．
能量子ε＝hν . h 是普朗克常量，ν是电磁波的频率． 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，请记忆它的单位和数
第十五章第1讲波粒二象性-2025年高考物理一轮复习PPT课件
A．钠的逸出功为 hνc B．钠的截止频率为 8.5×1014 Hz C．图中直线的斜率为普朗克常量 h D．遏止电压 Uc 与入射光频率 ν 成正比
高考一轮总复习•物理
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解析：根据遏止电压与最大初动能的关系有 eUc＝Ekmax，根据光电效应方程有 Ekmax＝hν －W0，结合图像可知，当 Uc 为 0 时，解得 W0＝hνc，A 正确；钠的截止频率为 νc，根据图像 可知，截止频率小于 8.5×1014Hz，B 错误；结合遏止电压与光电效应方程可解得 Uc＝heν－We0， 即图中直线的斜率表示he，C 错误；根据遏止电压与入射光的频率关系式可知，遏止电压 Uc 与入射光频率 ν 成线性关系，不是成正比，D 错误．故选 A．
解析：A 对：光子的能量 E＝hν，入射光子的能量不同，故入射光子的频率不同．B 错：由爱因斯坦的光电效应方程 hν＝W0＋Ek，可求出两组实验的逸出功 W0 均为 3.1 eV， 故两组实验所用的金属板材质相同．C 对：由 hν＝W0＋Ek，W0＝3.1 eV；当 hν＝5.0 eV 时，Ek＝1.9 eV.D 对：光强越强，单位时间内射出的光电子数越多，单位时间内逸出的光 电子数越多，形成的光电流越大．本题选择不正确的，故选 B．
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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
高考一轮总复习•物理
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典例 2 (2022·河北卷)如图所示是密立根于 1916 年发表的钠金属光电效应的遏止电 压 Uc 与入射光频率 ν 的实验曲线，该实验直接证明了爱因斯坦光电效应方程，并且第一 次利用光电效应实验测定了普朗克常量 h.由图像可知( )
2020版高考物理第十二章第72课时波粒二象性(双基落实课)讲义
近代物理初步第72课时波粒二象性(双基落实课)点点通(一) 对光电效应的理解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。
发射出来的电子叫光电子。
2．光电效应的产生条件入射光的频率大于金属的极限频率。
3．光电效应的三大规律[小题练通]1.(多选)(人教教材演示实验改编题)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：选BC 当用紫外线照射锌板时，发生光电效应，有电子从锌板逸出，锌板带正电，验电器指针张开一个角度，故B、C正确。
2.(多选)如图所示，电路中所有元件完好，但当光照射到光电管上的金属材料上时，灵敏电流计中没有电流通过，其原因可能是( )A．入射光太弱B．入射光的波长太长C．光照时间短D．电源正、负极接反解析：选BD 若入射光的频率小于极限频率，则没有光电子逸出，入射光的波长越长，频率越小；若所加反向电压大于遏止电压，则电子就不能到达阳极，也不会有光电流，故B、D正确。
3．(粤教教材原题)用某种色光照射到金属表面时，金属表面有光电子飞出，如果光的强度减弱而频率不变，则( )A．光的强度减弱到某一最低数值时，就没有光电子飞出B．单位时间内飞出的光电子数目减少C．逸出的光电子的最大初动能减小D．单位时间内逸出的光电子数目和最大初动能都减小解析：选B 光的强度减弱而频率不变，则仍有光电子飞出，只是单位时间内飞出的光电子数目减少，而光电子的最大初动能与光的频率有关，频率不变最大初动能不变，故B 正确。
4．(多选)如图所示，是工业生产中大部分光电控制设备(如夜亮昼熄的路灯)用到的光控继电器的示意图，它由电源、光电管、放大器、电磁继电器等几部分组成。
当用绿光照射光电管阴极K时，可以发生光电效应，则下列说法中正确的是( )A．增大绿光照射强度，光电子最大初动能增大B．增大绿光照射强度，电路中的光电流增大C．改用波长比绿光波长大的光照射光电管阴极K时，电路中一定有光电流D．改用频率比绿光频率大的光照射光电管阴极K时，电路中一定有光电流解析：选BD 增大绿光照射强度，光电子最大初动能不变，而光电流增大，A错误，B 正确；改用频率大的光照射，入射光频率一定大于极限频率，则一定有光电流，D正确；光的波长越大频率越小，改用波长大的光照射，入射光频率不一定大于极限频率，则不一定有光电流，C错误。
高中物理选修3-5波粒二象性知识点总结
⾼中物理选修3-5波粒⼆象性知识点总结 波粒⼆象性是⾼考常考的内容，也是⾼中物理选修3-5课本中的重要知识点，下⾯是店铺给⼤家带来的⾼中物理波粒⼆象性知识点，希望对你有帮助。
⾼中物理选修3-5波粒⼆象性知识点 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= hν h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。
2023年高考物理一轮复习讲义——原子结构和波粒2象性
自主命题卷全国卷考情分析2021·广东卷·T1原子核的衰变2021·全国甲卷·T17原子核的衰变2021·湖南卷·T1衰变、半衰期2021·全国乙卷·T17半衰期2021·河北卷·T1衰变、半衰期2020·全国卷Ⅰ·T19核反应2021·浙江6月选考·T14核反应2020·全国卷Ⅱ·T18核能2020·天津卷·T1原子核式结构实验2020·全国卷Ⅲ·T19原子核的衰变2020·江苏卷·T12(1)(2)黑体辐射、能级跃迁、光子的动量2019·全国卷Ⅰ·T14能级跃迁2020·浙江7月选考·T14核聚变、核能2019·全国卷Ⅱ·T15核能2019·天津卷·T5光电效应2018·全国卷Ⅱ·T17光电效应试题情境生活实践类医用放射性核素、霓虹灯、氖管、光谱仪、原子钟、威耳逊云室、射线测厚仪、原子弹、反应堆与核电站、太阳、氢弹、环流器装置等学习探究类光电效应现象、光的波粒二象性、原子的核式结构模型、氢原子光谱、原子的能级结构、射线的危害与防护、原子核的结合能、核裂变反应和核聚变反应等第1讲原子结构和波粒二象性目标要求 1.了解黑体辐射的实验规律.2.知道什么是光电效应，理解光电效应的实验规律．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.知道原子的核式结构，掌握玻尔理论及能级跃迁规律.4.了解实物粒子的波动性，知道物质波的概念．考点一黑体辐射及实验规律1．热辐射(1)定义：周围的一切物体都在辐射电磁波，这种辐射与物体的温度有关，所以叫热辐射．(2)特点：热辐射强度按波长的分布情况随物体温度的不同而有所不同．2．黑体、黑体辐射的实验规律(1)黑体：能够完全吸收入射的各种波长的电磁波而不发生反射的物体．(2)黑体辐射的实验规律①对于一般材料的物体，辐射电磁波的情况除与温度有关外，还与材料的种类及表面状况有关．②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．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，如图．3．能量子(1)定义：普朗克认为，当带电微粒辐射或吸收能量时，只能辐射或吸收某个最小能量值ε的整数倍，这个不可再分的最小能量值ε叫作能量子．(2)能量子大小：ε＝hν，其中ν是带电微粒吸收或辐射电磁波的频率，h称为普朗克常量．h ＝6.626×10－34 J·s(一般取h＝6.63×10－34 J·s)．1．黑体能够反射各种波长的电磁波，但不会辐射电磁波．(×)2．黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与温度有关，随着温度的升高，各种波长的辐射强度都增加，辐射强度极大值向波长较短的方向移动．(√)3．玻尔为得出黑体辐射的强度按波长分布的公式，提出了能量子的假说．(×)例1(多选)关于黑体辐射的实验规律如图所示，下列说法正确的是()A．黑体能够完全吸收照射到它上面的光波B ．随着温度的降低，各种波长的光辐射强度都有所增加C ．随着温度的升高，辐射强度极大值向波长较长的方向移动D ．黑体辐射的强度只与它的温度有关，与形状和黑体材料无关 答案 AD解析 能完全吸收照射到它上面的各种频率的电磁辐射的物体称为黑体，A 正确；由题图可知，随温度的降低，各种波长的光辐射强度都有所减小，选项B 错误；随着温度的升高，黑体辐射强度的极大值向波长较短的方向移动，选项C 错误；一般物体辐射电磁波的情况与温度有关，还与材料的种类及表面情况有关，但黑体辐射电磁波的情况只与它的温度有关，选项D 正确．例2 在“焊接”视网膜的眼科手术中，所用激光的波长λ＝6.4×10－7 m ，每个激光脉冲的能量E ＝1.5×10－2 J ．求每个脉冲中的光子数目．(已知普朗克常量h ＝6.63×10－34J·s ，光速c ＝3×108 m/s.计算结果保留一位有效数字) 答案 5×1016解析 每个光子的能量为E 0＝hν＝h cλ，每个激光脉冲的能量为E ，所以每个脉冲中的光子数目为：N ＝EE 0，联立且代入数据解得：N ＝5×1016个．考点二 光电效应1．光电效应及其规律 (1)光电效应现象照射到金属表面的光，能使金属中的电子从表面逸出，这个现象称为光电效应，这种电子常称为光电子．(2)光电效应的产生条件入射光的频率大于或等于金属的截止频率． (3)光电效应规律①每种金属都有一个截止频率νc ，入射光的频率必须大于或等于这个截止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或等于截止频率时，在光的颜色不变的情况下，入射光越强，饱和电流越大，逸出的光电子数越多，逸出光电子的数目与入射光的强度成正比，饱和电流的大小与入射光的强度成正比．2．爱因斯坦光电效应方程(1)光电效应方程①表达式：hν＝E k＋W0或E k＝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逸出功W0，剩下的表现为逸出后电子的最大初动能．(2)逸出功W0：电子从金属中逸出所需做功的最小值，W0＝hνc＝h cλc.(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．1．光子和光电子都不是实物粒子．(×)2．只要入射光的强度足够大，就可以使金属发生光电效应．(×)3．要使某金属发生光电效应，入射光子的能量必须大于或等于金属的逸出功．(√) 4．光电子的最大初动能与入射光子的频率成正比．(×)1．光电效应的分析思路2．光电效应图像图像名称图线形状获取信息最大初动能E k与入射光频率ν的关系图线①截止频率(极限频率)νc：图线与ν轴交点的横坐标②逸出功W0：图线与E k轴交点的纵坐标的绝对值W0＝|－E|＝E③普朗克常量h：图线的斜率k＝h遏止电压U c 与入射光频率ν的关系图线①截止频率νc：图线与横轴的交点的横坐标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)颜色相同、强度不同的光，光电流与电压的关系①遏止电压U c：图线与横轴的交点的横坐标②饱和电流：电流的最大值；③最大初动能：E k＝eU c颜色不同时，光电流与电压的关系①遏止电压U c1、U c2②饱和电流③最大初动能E k1＝eU c1，E k2＝eU c2考向1光电效应的规律例3研究光电效应的电路图如图所示，关于光电效应，下列说法正确的是()A．任何一种频率的光，只要照射时间足够长，电流表就会有示数B．若电源电动势足够大，滑动变阻器滑片向右滑，电流表的示数能一直增大C．调换电源的正负极，调节滑动变阻器的滑片，电流表的示数可能变为零D．光电效应反映了光具有波动性答案 C解析能否发生光电效应取决于光的频率，与照射时间长短无关，A错误；增加极板间电压，会出现饱和电流，电流表示数不会一直增大，B错误；调换电源正负极，若反向电压达到遏止电压，则电流表示数变为零，C正确；光电效应反映了光具有粒子性，D错误．考向2光电效应的图像例4 (多选)如图所示，甲、乙、丙、丁是关于光电效应的四个图像，以下说法正确的是( )A ．由图甲可求得普朗克常量h ＝be aB ．由图乙可知虚线对应金属的逸出功比实线对应金属的逸出功小C ．由图丙可知在光的颜色不变的情况下，入射光越强，饱和电流越大D ．由图丁可知电压越高，则光电流越大 答案 BC解析 根据光电效应方程，结合动能定理可知eU c ＝E k ＝hν－W 0＝hν－hνc ，变式可得U c ＝he ν－h e νc ，斜率k ＝b 2a ＝h e ，解得普朗克常量为h ＝be2a ，故A 错误；根据爱因斯坦光电效应方程E k ＝hν－W 0可知，纵轴截距的绝对值表示逸出功，则实线对应金属的逸出功比虚线对应金属的逸出功大，故B 正确；入射光频率一定，饱和电流由入射光的强度决定，即光的颜色不变的情况下，入射光越强，光子数越多，饱和电流越大，故C 正确；分析题图丁可知，当达到饱和电流以后，增加光电管两端的电压，光电流不变，故D 错误．例5 (多选)一定强度的激光(含有三种频率的复色光)沿半径方向入射到半圆形玻璃砖的圆心O 点，如图甲所示．现让经过玻璃砖后的A 、B 、C 三束光分别照射相同的光电管的阴极(如图乙所示)，其中C 光照射时恰好有光电流产生，则( )A ．若用B 光照射光电管的阴极，一定有光电子逸出B ．若用A 光和C 光分别照射光电管的阴极，A 光照射时逸出的光电子的最大初动能较大 C ．若入射光的入射角从0开始增大，C 光比B 光先消失D ．若是激发态的氢原子直接跃迁到基态辐射出B 光、C 光，则C 光对应的能级较低 答案 BC解析 由题图甲可得，B 光和C 光为单色光，C 光的折射率大，频率高；A 光除了B 、C 光的反射光线外，还含有第三种频率的光，为三种光的复合光．C 光照射光电管恰好有光电流产生，用B 光照射同一光电管，不能发生光电效应，故A 错误；A 光为三种频率的复合光，但A 光中某频率的光发生了全反射，其临界角最小，折射率最大，频率最高，则A 光和C 光分别照射光电管的阴极时，A 光照射时逸出的光电子的最大初动能较大，故B 正确；根据sin C ＝1n 可知，C 光的临界角比B 光小，若入射光的入射角从0开始增大，C 光比B 光先消失，故C 正确；C 光的频率比B 光高，根据能级跃迁规律可知，若是激发态的氢原子直接跃迁到基态辐射出B 光、C 光，则C 光对应的能级较高，故D 错误．考点三 光的波粒二象性与物质波1．光的波粒二象性(1)光的干涉、衍射、偏振现象证明光具有波动性． (2)光电效应说明光具有粒子性．(3)光既具有波动性，又具有粒子性，称为光的波粒二象性． 2．物质波(1)概率波：光的干涉现象是大量光子的运动遵守波动规律的表现，亮条纹是光子到达概率大的地方，暗条纹是光子到达概率小的地方，因此光波又叫概率波．(2)物质波：任何一个运动着的物体，小到微观粒子，大到宏观物体，都有一种波与它对应，其波长λ＝hp，p 为运动物体的动量，h 为普朗克常量．1．光的频率越高，光的粒子性越明显，但仍具有波动性．( √ )2．法国物理学家德布罗意大胆预言了实物粒子在一定条件下会表现为波动性．( √ )例6(2022·上海师大附中高三学业考试)用极微弱的可见光做双缝干涉实验，随着时间的增加，在屏上先后出现如图(a)(b)(c)所示的图像，则()A．图像(a)表明光具有波动性B．图像(c)表明光具有粒子性C．用紫外线观察不到类似的图像D．实验表明光是一种概率波答案 D解析题图(a)只有分散的亮点，表明光具有粒子性；题图(c)呈现干涉条纹，表明光具有波动性，A、B错误；紫外线也具有波粒二象性，也可以观察到类似的图像，C错误；实验表明光是一种概率波，D正确．考点四原子结构1．电子的发现：英国物理学家汤姆孙发现了电子．2．α粒子散射实验：1909年，英国物理学家卢瑟福和他的助手进行了用α粒子轰击金箔的实验，实验发现绝大多数α粒子穿过金箔后基本上仍沿原来方向前进，但有少数α粒子发生了大角度偏转，偏转的角度甚至大于90°，也就是说它们几乎被“撞”了回来．3．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几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．1．在α粒子散射实验中，少数α粒子发生大角度偏转是由于它跟金原子中的电子发生了碰撞．(×)2．原子中绝大部分是空的，原子核很小．(√)3．核式结构模型是卢瑟福在α粒子散射实验的基础上提出的．(√)例7关于α粒子散射实验的下述说法中正确的是()A．在实验中观察到的现象是绝大多数α粒子穿过金箔后，仍沿原来方向前进，少数发生了较大偏转，极少数偏转超过90°，有的甚至被弹回接近180°B．使α粒子发生明显偏转的力来自带正电的核及核外电子，当α粒子接近核时是核的排斥力使α粒子发生明显偏转，当α粒子接近电子时，是电子的吸引力使之发生明显偏转C．实验表明原子中心有一个极小的核，它占有原子体积的极小部分，实验事实肯定了汤姆孙的原子结构模型D．实验表明原子中心的核带有原子的全部正电及全部质量答案 A解析在实验中观察到的现象是绝大多数α粒子穿过金箔后，仍沿原来方向前进，少数发生了较大偏转，极少数偏转超过90°，有的甚至被弹回接近180°，所以A正确；使α粒子发生明显偏转的力是来自带正电的核，当α粒子接近核时，核的排斥力使α粒子发生明显偏转，电子对α粒子的影响忽略不计，所以B错误；实验表明原子中心有一个极小的核，它占有原子体积的极小部分，实验事实否定了汤姆孙的原子结构模型，所以C错误；实验表明原子中心的核带有原子的全部正电及绝大部分质量，所以D错误．考点五玻尔理论能级跃迁1．玻尔理论(1)定态假设：电子只能处于一系列不连续的能量状态中，在这些能量状态中电子绕核的运动是稳定的，电子虽然绕核运动，但并不产生电磁辐射．(2)跃迁假设：电子从能量较高的定态轨道(其能量记为E n)跃迁到能量较低的定态轨道(能量记为E m，m<n)时，会放出能量为hν的光子，这个光子的能量由前后两个能级的能量差决定，即hν＝E n－E m.(h是普朗克常量，h＝6.63×10－34 J·s)(3)轨道量子化假设：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的，因此电子的可能轨道也是不连续的．2．氢原子的能量和能级跃迁(1)能级和半径公式：①能级公式：E n＝1n2E1(n＝1,2,3，…)，其中E1为基态能量，其数值为E1＝－13.6 eV.②半径公式：r n＝n2r1(n＝1,2,3，…)，其中r1为基态轨道半径，其数值为r1＝0.53×10－10 m.(2)氢原子的能级图，如图所示1．处于基态的氢原子可以吸收能量为11 eV 的光子而跃迁到高能级．( × ) 2．氢原子吸收或辐射光子的频率条件是hν＝E n －E m (m <n )．( √ ) 3．氢原子各能级的能量指电子绕核运动的动能．( × ) 4．玻尔理论能解释所有元素的原子光谱．( × )1．两类能级跃迁(1)自发跃迁：高能级→低能级，释放能量，发射光子． 光子的频率ν＝ΔE h ＝E 高－E 低h.(2)受激跃迁：低能级→高能级，吸收能量． 吸收光子的能量必须恰好等于能级差hν＝ΔE . 2．光谱线条数的确定方法(1)一个氢原子跃迁发出可能的光谱线条数最多为n －1. (2)一群氢原子跃迁发出可能的光谱线条数N ＝C 2n ＝n (n －1)2. 3．电离(1)电离态：n ＝∞，E ＝0.(2)电离能：指原子从基态或某一激发态跃迁到电离态所需要吸收的最小能量． 例如：氢原子从基态→电离态： E 吸＝0－(－13.6 eV)＝13.6 eV(3)若吸收能量足够大，克服电离能后，获得自由的电子还具有动能．例8 (2019·全国卷Ⅰ·14)氢原子能级示意图如图所示．光子能量在1.63 eV ～3.10 eV 的光为可见光．要使处于基态(n ＝1)的氢原子被激发后可辐射出可见光光子，最少应给氢原子提供的能量为()A．12.09 eV B．10.20 eVC．1.89 eV D．1.51 eV答案 A解析因为可见光光子的能量范围是1.63 eV～3.10 eV，所以处于基态的氢原子至少要被激发到n＝3能级，要给氢原子提供的能量最少为E＝(－1.51＋13.60) eV＝12.09 eV，故选项A 正确．例9氢原子的能级图如图所示．用氢原子从n＝4能级跃迁到n＝1能级辐射的光照射逸出功为6.34 eV的金属铂，下列说法正确的是()A．产生的光电子的最大初动能为6.41 eVB．产生的光电子的最大初动能为12.75 eVC．氢原子从n＝2能级向n＝1能级跃迁时辐射的光不能使金属铂发生光电效应D．氢原子从n＝4能级向n＝2能级跃迁时辐射的光也能使金属铂发生光电效应答案 A解析从n＝4能级跃迁到n＝1能级辐射的光子能量为－0.85 eV－(－13.6 eV)＝12.75 eV，产生的光电子的最大初动能为E k＝hν－W0＝12.75 eV－6.34 eV＝6.41 eV，故A正确，B错误；氢原子从n＝2能级向n＝1能级跃迁时辐射的光子能量为10.2 eV，能使金属铂发生光电效应，故C错误；氢原子从n＝4能级向n＝2能级跃迁时辐射的光子能量小于金属铂的逸出功，故不能使金属铂发生光电效应，故D错误．课时精练1．(多选)波粒二象性是微观世界的基本特征，以下说法正确的有()A．光电效应现象揭示了光的粒子性B．热中子束射到晶体上产生衍射图样说明中子具有波动性C．黑体辐射的实验规律可用光的波动性解释D．动能相等的质子和电子，它们的德布罗意波的波长也相等答案AB2．关于光电效应，下列说法正确的是()A．截止频率越大的金属材料逸出功越大B．只要光照射的时间足够长，任何金属都能发生光电效应C．从金属表面逸出的光电子的最大初动能越大，这种金属的逸出功越小D．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答案 A解析逸出功W0＝hνc，W0∝νc，A正确；只有照射光的频率ν大于或等于金属截止频率νc，才能发生光电效应，B错误；由光电效应方程E k＝hν－W0知，入射光频率ν不确定时，无法确定E k与W0的关系，C错误；频率一定，入射光的光强越大，单位时间内逸出的光电子数越多，D错误．3．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.改为频率为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答案 C解析根据爱因斯坦光电效应方程得E km＝hν－W0，若入射光频率变为2ν，则E km′＝h·2ν－W0＝2hν－(hν－E km)＝hν＋E km，故选项C正确．4.如图所示为氢原子的能级图，下列说法正确的是()A．用能量为9.0 eV的电子激发n＝1能级的大量氢原子，可以使氢原子跃迁到高能级B．n＝2能级的氢原子可以吸收能量为3.3 eV的光子而发生电离C．大量处于n＝4能级的氢原子跃迁到基态放出的所有光子中，n＝4能级跃迁到n＝1能级释放的光子的粒子性最显著D．大量处于基态的氢原子吸收12.09 eV的光子后，只可以放出两种频率的光子答案 C解析n＝1能级与n＝2能级的能量差为10.2 eV，由于9.0 eV<10.2 eV，因此用能量为9.0 eV 的电子激发n＝1能级的大量氢原子，不能使氢原子跃迁到高能级，故A错误；n＝2能级的氢原子的能量为－3.40 eV，因此欲使其发生电离，吸收的能量至少为3.40 eV，故B错误；光子的波长越长波动性越显著，光子的频率越高，粒子性越显著，由玻尔理论可知，从n＝4能级跃迁到n＝1能级释放的光子能量最大，由E＝hν可知，该光子的频率最高，该光子的粒子性最显著，故C正确；大量处于基态的氢原子吸收12.09 eV的光子后，由跃迁规律可知，大量的氢原子可以跃迁到n＝3能级，则放出C23＝3种频率的光子，故D错误．5．(多选)(2017·全国卷Ⅲ·19)在光电效应实验中，分别用频率为νa、νb的单色光a、b照射到同种金属上，测得相应的遏止电压分别为U a和U b，光电子的最大初动能分别为E k a和E k b.h 为普朗克常量．下列说法正确的是()A．若νa＞νb，则一定有U a＜U bB．若νa＞νb，则一定有E k a＞E k bC．若U a＜U b，则一定有E k a＜E k bD．若νa＞νb，则一定有hνa－E k a＞hνb－E k b答案BC解析由爱因斯坦光电效应方程得，E k＝hν－W0，由动能定理得，E k＝eU，用a、b单色光照射同种金属时，逸出功W0相同．当νa＞νb时，一定有E k a＞E k b，U a＞U b，故选项A错误，B正确；若U a＜U b，则一定有E k a＜E k b，故选项C正确；因逸出功相同，有W0＝hνa－E k a ＝hνb－E k b，故选项D错误．6．(2020·江苏卷·12(1)(2))(1)“测温枪”(学名“红外线辐射测温仪”)具有响应快、非接触和操作方便等优点．它是根据黑体辐射规律设计出来的，能将接收到的人体热辐射转换成温度显示．若人体温度升高，则人体热辐射强度I及其极大值对应的波长λ的变化情况是________．A．I增大，λ增大B．I增大，λ减小C．I减小，λ增大D．I减小，λ减小(2)大量处于某激发态的氢原子辐射出多条谱线，其中最长和最短波长分别为λ1和λ2，则该激发态与基态的能量差为________，波长为λ1的光子的动量为________．(已知普朗克常量为h，光速为c)答案 (1)B (2)h c λ2 h λ1解析 (1)若人体温度升高，则人体的热辐射强度I 增大，由ε＝hν，故对应的频率ν变大，由c ＝λν知对应的波长λ变小，选项B 正确．(2)该激发态与基态的能量差ΔE 对应着辐射最短波长的光子，故能量差为ΔE ＝hν＝h c λ2；波长为λ1的光子的动量p ＝h λ1.7.(多选)对于钠和钙两种金属，其遏止电压U c 与入射光频率ν的关系如图所示．用h 、e 分别表示普朗克常量和电子电荷量，则( )A ．钠的逸出功小于钙的逸出功B ．图中直线的斜率为h eC ．在得到这两条直线时，必须保证入射光的光强相同D ．若这两种金属产生的光电子具有相同的最大初动能，则照射到钠的光频率较高 答案 AB解析 根据U c e ＝E k ＝hν－W 0，即U c ＝h e ν－W 0e，则由题图可知钠的逸出功小于钙的逸出功，选项A 正确；题图中直线的斜率为h e，选项B 正确；在得到这两条直线时，与入射光的光强无关，选项C 错误；根据E k ＝hν－W 0，若这两种金属产生的光电子具有相同的最大初动能，则照射到钠的光频率较低，选项D 错误．8．用金属铷为阴极的光电管，观测光电效应现象，实验装置示意如图甲所示，实验中测得铷的遏止电压U c 与入射光频率ν之间的关系如图乙所示，图线与横轴交点的横坐标为5.15× 1014 Hz.已知普朗克常量h ＝6.63×10－34 J·s.则下列说法中正确的是( )A．欲测遏止电压，应选择电源左端为正极B．当电源左端为正极时，滑动变阻器的滑片向右滑动，电流表的示数持续增大C．增大照射光的强度，产生的光电子的最大初动能一定增大D．如果实验中入射光的频率ν＝7.00×1014Hz，则产生的光电子的最大初动能约为E k＝1.2×10－19 J答案 D解析遏止电压产生的电场对电子起阻碍作用，则电源的右端为正极，故A错误；当电源左端为正极时，滑动变阻器的滑片向右滑动，加速电场增强，电流增加但增加到一定值后不再增加，故B错误；由E k＝hν－W0可知，最大初动能与光的强度无关，故C错误；E k＝hν－W0＝hν－hνc，νc＝5.15×1014 Hz，代入数值求得E k≈1.2×10－19 J，故D正确．9．(多选)(2020·浙江1月选考·14)由玻尔原子模型求得氢原子能级如图所示，已知可见光的光子能量在1.62 eV到3.11 eV之间，则()A．氢原子从高能级向低能级跃迁时可能辐射出γ射线B．氢原子从n＝3能级向n＝2能级跃迁时会辐射出红外线C．处于n＝3能级的氢原子可以吸收任意频率的紫外线并发生电离D．大量氢原子从n＝4能级向低能级跃迁时可辐射出2种频率的可见光答案CD解析γ射线是放射性元素的原子核从高能级向低能级跃迁时辐射出来的，氢不是放射性元素，A错误；氢原子从n＝3能级向n＝2能级跃迁时辐射出的光子的能量E＝E3－E2＝－1.51 eV－(－3.4 eV)＝1.89 eV,1.62 eV<1.89 eV<3.11 eV，故氢原子从n＝3能级向n＝2能级跃迁时辐射出的光为可见光，B错误；根据E＝hν及题给条件可知，紫外线光子的能量大于3.11 eV，要使处于n＝3能级的氢原子发生电离，需要的能量至少为1.51 eV，故C正确；大量氢原子从n＝4能级向低能级跃迁时辐射出的光子能量有0.66 eV、2.55 eV、12.75 eV、1.89 eV、12.09 eV、10.2 eV，故大量氢原子从n＝4能级向低能级跃迁时可辐射出2种频率的可见光，D正确．10.如图所示为氢原子的能级示意图，则关于氢原子在能级跃迁过程中辐射或吸收光子的特征，下列说法中正确的是()A．一群处于n＝4能级的氢原子向基态跃迁时，能辐射出5种不同频率的光子B．一群处于n＝3能级的氢原子吸收能量为0.9 eV的光子可以跃迁到n＝4能级C．处于基态的氢原子吸收能量为13.8 eV的光子可以发生电离D．若氢原子从n＝3能级跃迁到n＝1能级辐射出的光照在某种金属表面上能发生光电效应，则从n＝5能级跃迁到n＝2能级辐射出的光也一定能使该金属发生光电效应答案 C解析一群处于n＝4能级的氢原子向基态跃迁时，能辐射出C24＝6种不同频率的光子，故A 错误；一群处于n＝3能级的氢原子吸收能量为0.9 eV的光子后的能量为E＝－1.51 eV＋0.9 eV＝－0.61 eV，0.9 eV不等于能级间的能量差，该光子不能被吸收，故B错误；处于基态的氢原子吸收能量为13.8 eV的光子可以发生电离，剩余的能量变为光电子的初动能，故C 正确；氢原子从n＝3能级跃迁到n＝1能级辐射出的光子能量为ΔE1＝E3－E1＝12.09 eV，从n＝5能级跃迁到n＝2能级辐射出的光子能量为ΔE2＝E5－E2＝2.86 eV，所以若氢原子从n ＝3能级跃迁到n＝1能级辐射出的光照在某种金属表面上能发生光电效应，则从n＝5能级跃迁到n＝2能级辐射出的光不一定能使该金属发生光电效应，故D错误．11．(多选)为了解决光信号长距离传输中的衰减问题，常常在光纤中掺入铒元素．如图所示是铒离子的能级示意图，标识为4I13/2的铒离子处在亚稳态，不会立即向下跃迁：如果用光子能量约为2.03×10－19J的激光把处于基态能级4I15/2的铒离子激发到4I11/2能级，再通过“无辐射跃迁”跃迁到能级4I13/2，从而使该能级积聚的离子数远超过处于基态的离子数．当光纤中传输某波长的光波时，能使处在亚稳态能级的离子向基态跃迁，产生大量能量约为1.28×。
2020届高考物理一轮复习基础知识手册：第二十三章 波粒二象性
第二十三章波粒二象性知能图谱}⎫⎫⎧⎪⎬⎪⎭⎬⎨⎪⎪⎩⎭ 光电效应光是概率波光的粒子性 康普顿效应波粒二象性物质波电子云光的干涉、衍射、偏振等光的波动性 一、黑体光谱光的粒子性知识能力解读知能解读(一)黑体与黑体辐射1热辐射(1)定义：物体在任何温度下，都会发射电磁波，温度不同，所发射的电磁波的频率、强度也不同。
物理学中把这种现象叫做热辐射。
(2)特性：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黑体如果某种物体能够完全吸收入射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。
说明黑体看上去不一定是黑色的，只有当自身辐射的可见光非常微弱时看上去才是黑色的；有些可看成黑体的物体由于有较强的辐射，看起来还会很明亮，如炼钢炉口上的小孔。
一些发光的物体(如太阳、白炽灯灯丝)也被当成黑体来处理。
知能解读(二)能量的量子化1能量子：振动着的带电微粒的能量只能是某一最小能量值ε的整数倍。
例如，可能是ε或23εε⋅⋅⋅⋅⋅⋅、当带电微粒辐射或吸收能量时，也是以这个最小能量为单位一份一份地辐射或吸收的。
这个不可再分的最小能量值ε叫做能量子，hv ε=。
2能量的量子化：在微观世界中能量不能连续变化，只能取分立值，这种现象叫做能量的量子化。
知能解读(三)光电效应1光电效应现象照射到金属表面的光，能使金属中的电子从表面逸出的现象，称为光电效应。
光电效应发射出来的电子叫光电子。
如图所示。
说明光电效应的实质：−−−→转化为光现象电现象。
2研究光电效应的实验装置如图所示，阴极K 和阳极A 是密封在真空玻璃管中的两个电极，阴极K 在受到光照时能够发射光电子。
电源加在K 与A 之间的电压大小可以调节，正、负极也可以对调。
3光电效应的四个规律(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910-。
(江苏专版)2020年高考物理总复习 第62讲 光电效应波粒二象性讲义
第62讲光电效应波粒二象性考情剖析考查内容考纲要求考查年份考查详情能力要求普朗克能量子假说黑体和黑体辐射、光电效应、光的波粒二象性物质波Ⅰ14年T12C(1)—选择，考查了光电效应方程的应用分析综合15年T12C(1)—选择，考查了光电效应、热中子衍射、黑体辐射、德布罗意波波长的理解分析综合17年T12C(2)—填空，考查了德布罗意波长分析综合弱项清单,光电效应计算错误，没有正确理解光电效应产生的条件，答题技巧欠佳；p＝hλ＝hνc公式记忆不到位，物理量字母书写不规范．知识整合一、黑体辐射与能量子1．黑体与黑体辐射(1)黑体：是指能够完全________入射的各种波长的电磁波而不发生________的物体．(2)黑体辐射的实验规律①一般材料的物体，辐射的电磁波除与________有关外，还与材料的________及________有关．②黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的________有关．a．随着温度的升高，各种波长的辐射强度都________．b．随着温度的升高，辐射强度的极大值向波长较________的方向移动．2．能量子为解释黑体辐射规律，1900年普朗克提出了能量________假说．(1)定义：普朗克认为，带电微粒辐射或者吸收能量时，只能辐射或吸收某个________值的整数倍．即能量的辐射或者吸收只能是一份一份的．这个不可再分的最小能量值ε叫做能量子．(2)能量子的大小：ε＝hν，其中ν是电磁波的频率，h称为普朗克常量．h＝6.63×10－34J·s.二、光电效应1．光电效应现象光电效应：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________，形成的电流称________．2．光电效应规律(1)存在着饱和电流．在光照条件不变的情况下，随着光电管所加正向电压的增大，光电流增大，但最终光电流趋于一个定值，不再随正向电压的增大而增大，这个稳定的光电流称________，饱和电流的强度随入射光强度的增大而________．(2)存在着遏止电压．光电管两端加反向电压时，使光电流________的反向电压，称为遏止电压．反向遏止电压的存在意味着光电子具有最大的初动能．实验表明，对于一定频率的光，遏止电压都是一样的，与光强无关，与频率有关．频率越大，遏止电压越大．意味着光子的最大初动能与入射光的________无关，只随入射光的______增大而增大．(3)存在截止频率．当入射光的频率减小到某一数值时，即使不加反向电压也没有光电流．这表明：当低于这个频率时，没有光电子从金属表面逸出，不能发生光电效应．不同的金属的截止频率________．(4)光电效应具有瞬时性．光照射到金属表面时，光电子的发射几乎是________的，不需要时间的积累．3．爱因斯坦光电效应方程(1)光子说：空间传播的光的能量是不连续的，是一份一份的，每一份叫做一个光子．光子的能量为ε＝________.(2)光电效应方程：____________．三、康普顿效应光电效应和康普顿效应深入地揭示了光的粒子性的一面．前者表明光子具有________，后者表明光子除了具有________之外还具有________．四、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________性．(2)光电效应说明光具有________性．(3)光既具有波动性，又具有粒子性，称为光的______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________的地方，暗条纹是光子到达概率________的地方，因此光波又叫概率波．(2)物质波任何一个运动着的物体，小到微观粒子大到宏观物体都有一种波与它对应，其波长λ＝hp，p为运动物体的动量，h为普朗克常量．方法技巧考点1 光电效应方程及光子说对光电效应的解释1．光照射金属时，电子吸收一个光子(形成光电子)的能量后，动能立即增大，不需要积累能量的过程．2．电子从金属表面逸出，首先必须克服金属原子核的引力做功(逸出功W)，要使入射光子的能量不小于W 才会发生光电效应．频率ν＝Wh，即是极限频率．3．对于确定的金属，W 是一定的，故光电子的最大初动能只随入射光频率的增大而增大． 4．光强越强，光子数目越多，逸出的光电子数目越多，饱和电流也越大．【典型例题1】 (17年常州一模)如图所示的是研究光电效应的装置的电路图，若用某一频率的光照射光电管阴极P ，发现电流表有读数，则增加光的强度，电流表示数________(选填“变大”、“变小”或“不变”)．若开关K 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，合上开关，调节滑动变阻器，当电压表读数大于或等于0.60 V 时，电流表读数为零，由此可知阴极材料的逸出功为________eV .1.(17年苏锡常镇一模)如图所示为研究光电效应现象的实验，电路中所有元件完好，当光照射到光电管上时，灵敏电流计中没有电流通过，可能的原因是( )A ．入射光强度较弱B ．入射光波长太长C ．电源电压太高D ．光照射时间太短【学习建议】 加强对产生光电效应的条件进行正确地理解．考点2 光电效应曲线图象的理解1．E km ν曲线如图所示的是光电子最大初动能E km 随入射光频率ν的变化曲线．这里，横轴上的截距是阴极金属的极限频率；纵轴上的截距是阴极金属的逸出功的负值；斜率为普朗克常量．2．IU曲线(1)如图所示的是光电流I随光电管两极板间电压U的变化曲线，图中I m为饱和光电流，U c为遏止电压．(2)在用相同频率不同强度的光去照射阴极K时，得到IU曲线如图所示，它显示出对于不同强度的光，U c是相同的，这说明同频率、不同强度的光所产生的光电子的最大初动能是相同的．【典型例题2】(17年南京一模)光照射某金属产生光电效应时，实验测得光电子最大初动能与照射光频率的图象如图所示，其中图线与横轴交点坐标为ν0，则该金属的逸出功为________．用一束波长范围为λ1～λ2，且λ1<λ2的光照射该金属时产生光电效应，则光电子的最大初动能为________．已知普朗克常量为h，光在真空中传播速度为c.【学习建议】对ν＝cλ公式的记忆要牢固，提高计算的正确率．2.(17年苏北四市联考)图示为金属A和B的遏止电压U c和入射光频率ν的关系图象，由图可知金属A的截止频率________(选填“大于”、“小于”或“等于”)金属B的截止频率；如果用频率为5.5×1014Hz的入射光照射两种金属，从金属______(选填“A”或“B”)逸出光电子的最大初动能较大．【典型例题3】(16年常州一模)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a光光子的频率________(选填“大于”、“小于”或“等于”)b光光子的频率；a光的强度________(选填“大于”、“小于”或“等于”)b光的强度．考点3 对光的波粒二象性、物质波的理解光既有波动性，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．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，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．【典型例题4】(多选)在单缝实验中，中央亮纹的光强占从单缝射入的整个光强的95%以上．假设现在只让一个光子通过单缝，那么该光子( )A．一定落在中央亮纹上B．一定落在亮纹处C．可能落在暗纹处D．落在中央亮纹处的可能性最大【学习建议】加强对波粒二象性及概率波的理解．当堂检测 1.(17年苏北六市联考)(多选)2017年1月，我国“墨子号”量子科学实验卫星正式进入应用研究．在量子理论中，有共同来源的两个微观粒子，不论它们相距都远，它们总是相关的，一个粒子状态的变化会立即影响到另一个粒子，这就是所谓的量子纠缠．关于量子理论，下列说法中正确的有( )A．玻尔氢原子理论，第一次提出了能量量子化的观念B．爱因斯坦研究光电效应提出光子说，光子说属于量子理论的范畴C．量子理论中，实物粒子具有波粒二象性D．微观粒子在受力状况和初速度确定的前提下，可以确定它此后运动状态和位置2．(17年苏锡常镇二模)如图是研究光电效应的实验装置，用一定频率的光照射阴极K，当滑片P处于图示位置时，电流表的示数不为零，为使电流表示数减小，下列办法可行的是( )第2题图A．将滑片P向右移动B．减小入射光的强度C．换用电动势更大的电源D．将电源的正、负极对调3．(17年江苏高考)质子(11H)和α粒子(42He)被加速到相同动能时，质子的动量________(选填“大于”、“小于”或“等于”)α粒子的动量，质子和α粒子的德布罗意波波长之比为________．4．小明用金属铷为阴极的光电管，观测光电效应现象，实验装置示意如图甲所示．已知普朗克常量h＝6.63×10－34J·s.甲乙第4题图(1)图甲中电极A为光电管的________(选填“阴极”或“阳极”)；(2)实验中测得铷的遏止电压U c与入射光频率ν之间的关系如图乙所示，则铷的截止频率νc＝________Hz，逸出功W0＝________J；(3)如果实验中入射光的频率ν＝7.00×1014Hz，则产生的光电子的最大初动能E k＝________J.5．(17年南通泰州一模)一铜板暴露在波长为λ的紫外线中，观测到有电子从铜板表面逸出．在铜板所在空间加一方向垂直于板面、大小为E的匀强电场时，电子能运动到距板面的最大距离为d.已知真空中的光速为c，普朗克常量为h，电子电荷量为e，求：(1)入射光光子的能量；(2)铜板的极限频率．第62讲 光电效应 波粒二象性知识整合基础自测一、1.(1)吸收 反射 (2)①温度 种类 表面状况 ②温度 a ．增加 b ．短 2．量子化 (1)最小能量 二、1.光电子 光电流2．(1)饱和电流 增大 (2)减小到零 强度 频率 (3)不同 (4)瞬时 3．(1)hν (2)E k ＝hν－W 0 三、能量 能量 动量四、1.(1)波动 (2)粒子 (3)波粒二象 2. (1)大 小 方法技巧·典型例题1· 变大 1.9 【解析】 电流表有计数，说明发生了光电效应，光电流的大小与光的强度成正比，增加光的强度，电流表示数变大．电压表读数大于或等于0.6 V 时，电流表计数为零根据题意光电子的最大初动能为E k ＝qU ＝0.6 eV ，根据光电效应方程W 0＝hν－E k ＝1.9 eV.·变式训练1·B 【解析】 光的强度和光照时间不能决定能否发生光电效应， 电源电压为正向电压且光照到光电管上灵敏电流计中没有电流，则可能没有发生光电效应，即入射光的频率过小，波长过长造成的．·典型例题2·hν0 hCλ1－hν0 【解析】 最大初动能为零，则入射光的能量等于逸出功，所以W 0＝hν0.根据光电效应方程， E km ＝hν－W 0，用一束波长范围为λ1～λ2，且λ1<λ2的光照射该金属时产生光电效应，入射光的最小波长为λ1～λ2，且λ1，即频率最大， 那么产生的光电子的最大初动能为E km ＝hCλ1－hν0, ·变式训练2·小于 A 【解析】 根据爱因斯坦光电效应方程E km ＝hν－W 0及能量守恒定律方程：E km＝eU c ，得eU c ＝hν－W 0即U c ＝hνe －W 0e.当 U c ＝0 时，对应的频率为截止频率，由图知金属 A 的截止频率小于金属 B 的截止频率．金属的逸出功为W 0＝hν0，根据E km ＝hν－hν0可知ν 相同时，由于金属 A 的截止频率较小，所以从金属 A 逸出光电子的最大初动能较大．·典型例题3·大于 大于 【解析】 由U c e ＝hν－W 0可知遏止电压越大，入射光的频率越大．饱和电流越大，光照越强，a 光的强度大于b 光的强度．·典型例题4·CD 【解析】 根据光的概率波的概念，对于一个光子通过单缝落在何处，是不可确定的，但概率最大的是落在中央亮纹处，可达到95%以上，当然也可能落在其他亮纹处和暗纹处，只不过概率比落在中央亮纹处的要小，故C 、D 正确．当堂检测1．BC 【解析】 普朗克为了解释黑体辐射现象，第一次提出了能量量子化理论，故A 错误；爱因斯坦为了解释光电效应的规律，提出了光子说，光子说属于量子理论的范畴．所以B 选项是正确的； 在量子理论中，实物粒子具有波粒二象性，所以C 选项是正确的；根据测不准原理可以知道，微观粒子在受力状况和初速度确定的前提下，并不能同时确定它此后运动状态和位置，故D 错误．2．B 【解析】 若滑片P 向右移动，导致正向电压增大，而光子的最大初动能不变，饱和光电流不会变，则光电流的大小不变．故A 错误．若减小入射光的强度，导致光子数目减小，则电流表的示数会减小．所以B 选项是正确的．若换用电动势更大的电源，与滑片向右移动一样，饱和电流不变，则电流表示数不变．故C 错误．若电源的正、负极对调，则光电管两端的电压为反向电压，若保持照射光的频率和强度不变，反向电压会阻碍光电子的移动，导致光电流可能会减小，但并一定会减小，故D 错误.3. 小于 2∶1 【解析】 动能与动量的关系P ＝2mE k ，质子(11H)和α粒子(42He)质量之比为1∶4，所以小于．物质波的波长λ＝h P， 可得λ＝h2mE k，物质波的波长之比为2∶1. 4．(1)阳极 (2)5.15(5.12～5.18)×10143．41(3.39～3.43)×10－19(3)1.23(1.21～1.25)×10－19【解析】(1)由光电管的结构知，A为阳极；(2)U cν图象中横轴的截距表示截止频率νc，逸出功W0＝hνc；(3)由爱因斯坦的光电效应方程E k＝hν－W0，可求结果．5．(1)h cλ(2)cλ－eEdh【解析】(1)根据光子能量E＝hν，及ν＝cλ，那么入射光光子的能量hcλ.(2)由功能关系可以知道光电子的最大初动能E km＝eEd，设铜板的极限频率为ν0, 则E＝hν0＋eEd，计算得出ν0＝cλ－eEdh.。
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第2节波粒二象性(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。
(×)(7)美国物理学家康普顿发现了康普顿效应，证实了光的粒子性。
(√)(8)法国物理学家德布罗意大胆预言了实物粒子在一定条件下会表现为波动性。
(√)突破点(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。
(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。
2．光电效应的研究思路(1)两条线索：(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[题点全练]1．[多选](2019·南京六校联考)如图所示是研究光电效应的电路，阴极K和阳极A是密封在真空玻璃管中的两个电极，K在受到光照时能够发射光电子。
阳极A吸收阴极K发出的光电子，在电路中形成电流。
如果用单色光a照射阴极K，电流表的指针发生偏转；用单色光b照射光电管阴极K时，电流表的指针不发生偏转。
下列说法正确的是()A．a光的波长一定小于b光的波长B．只增加a光的强度可能使通过电流表的电流增大C．只增加a光的强度可使逸出的光电子最大初动能变大D．用单色光a照射阴极K，当电源的正、负极对调时，电流表的读数可能减为零解析：选ABD由题意可知，用a光照射光电管时，发生光电效应，用b光照射时，不发生光电效应，则知νa>νb，由λ＝cν知a光的波长小于b光的波长，A正确；只增加a光的强度，即增加了光子的个数，则产生的光电子数目增多，光电流增大，使通过电流表的电流增大，B正确；根据光电效应方程E k＝hν－W0，最大初动能与入射光频率有关，与强度无关，故只增加a 光的强度逸出的光电子最大初动能不变，C 错误；当正、负极对调后，形成反向电场，光电子在电场中做减速运动，若qU >E km ，则光电子无法到达阳极A ，电流表示数为0，D 正确。
2．[多选](2017·海南高考)三束单色光1、2和3的波长分别为λ1、λ2和λ3(λ1＞λ2＞λ3)。
分别用这三束光照射同一种金属。
已知用光束2照射时，恰能产生光电子。
下列说法正确的是( )A ．用光束1照射时，不能产生光电子B ．用光束3照射时，不能产生光电子C ．用光束2照射时，光越强，单位时间内产生的光电子数目越多D ．用光束2照射时，光越强，产生的光电子的最大初动能越大解析：选AC 依据波长与频率的关系：λ＝cν，因λ1＞λ2＞λ3，那么ν1＜ν2＜ν3；由于用光束2照射时，恰能产生光电子，因此用光束1照射时，不能产生光电子，而光束3照射时，一定能产生光电子，故A 正确，B 错误；用光束2照射时，光越强，单位时间内产生的光电子数目越多，而由光电效应方程：E km ＝hν－W ，可知，光电子的最大初动能与光的强弱无关，故C 正确，D 错误。
3．(2018·江苏高考)光电效应实验中，用波长为λ0的单色光A 照射某金属板时，刚好有光电子从金属表面逸出。
当波长为λ02的单色光B 照射该金属板时，光电子的最大初动能为________，A 、B 两种光子的动量之比为________。
(已知普朗克常量为h 、光速为c )解析：该金属的逸出功W ＝hν0＝h cλ0波长为λ02的单色光的频率ν＝2cλ0根据光电效应方程得，光电子的最大初动能 E k ＝hν－W ＝h 2c λ0－h c λ0＝hcλ0根据p ＝hλ，得A 、B 两光子的动量之比 p A p B ＝λ02λ0＝12。
答案：hcλ01∶2 突破点(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E k ＝hν－W 0。
(2)光电子的最大初动能E k可以利用光电管实验的方法测得，即E k＝eU c，其中U c是遏止电压。
(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。
2．四类图像c光频率ν的关系，描绘出如图乙所示的图像，由此算出普朗克常量h。
图乙中U1、ν1、ν0均为已知量，电子电荷量用e表示。
当入射光的频率增大时，为了测定遏止电压，滑动变阻器的滑片P应向_____(选填“M”或“N”)端移动，由U c-ν图像可求得普朗克常量h＝______。
(用题中字母表示)。
[解析] 入射光的频率增大，光电子的最大初动能增大，则遏止电压增大，测遏止电压时，应使滑动变阻器的滑片P 向N 端移动；根据E km ＝hν－W 0＝eU c ，由U c -ν图像可知，当遏止电压为零时，ν＝ν0，所以这种金属的截止频率为ν0；根据E km ＝hν－W 0＝eU c ，解得U c ＝hνe －hν0e ，图线的斜率k ＝h e ＝U 1ν1－ν0，则h ＝eU 1ν1－ν0。
[答案] NeU 1ν1－ν0[易错提醒] 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，入射光频率大于这个截止频率时才能发生光电效应。
(2)截止频率是发生光电效应的最小频率，对应着光的极限波长和金属的逸出功，即hνc＝h cλc＝W 0。
(3)应用光电效应方程E k ＝hν－W 0时，注意能量单位电子伏和焦耳的换算(1 eV ＝1.6×10－19J)。
[集训冲关]1．(2019·如皋模拟)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 的关系如图所示。
关于这两种光的比较，下列说法正确的是( )A ．a 光的频率大B ．b 光子的能量小C ．增大a 光光照强度，其对应的饱和电流增大D ．a 光照射该光电管时逸出的光电子最大初动能大解析：选C 由题图可得b 光照射光电管时反向遏止电压大，由E km ＝hν－W 0＝eU c可知b 光照射光电管时逸出的光电子最大初动能大，故D 错误；由D 的分析可知b 光的频率大，光子的能量大，故A 、B 错误；增大a 光光照强度，单位时间内产生的光电子数增多，所以饱和电流大，故C 正确。
2．[多选](2018·宿迁期末)如图所示为金属A 和B 的遏止电压U c 和入射光频率ν的关系图像，由图可知( )A．金属A的逸出功大于金属B的逸出功B．金属A的截止频率小于金属B的截止频率C．图像的斜率为普朗克常量D．如果用频率为5.5×1014 Hz的入射光照射两种金属，从金属A逸出光电子的最大初动能较大解析：选BD根据爱因斯坦光电效应方程E km＝hν－W0及能量守恒定律方程：eU c＝E km，得：U c＝hνe－W0e。
当U c＝0时，对应的频率为截止频率，由题图知，金属A的截止频率小于金属B的截止频率，故B正确；截止频率对应的光子能量等于金属的逸出功，金属的逸出功为W0＝hνc，νc是截止频率，所以金属A的逸出功小于金属B的逸出功，故A错误；根据U c＝hνe－W0e，斜率为he，故C错误；由于A的逸出功较小，用相同频率的光照射A、B两金属时，从金属A逸出光电子的最大初动能较大，故D正确。
3．(2019·如东检测)下表是按照密立根的方法研究光电效应实验时得到的某金属的遏止电压U c与照射光频率ν的几组数据，并由此绘制U c-ν图像如图甲所示(已知e＝1.6×10－19C)。
求：(1)这种金属的截止频率；(2)普朗克常量；(3)如图乙，在给定的坐标系中完成光电子最大初动能E k-ν关系图像。
解析：(1)由题图甲可知，金属的极限频率ν0＝4.25×1014 Hz。
(2)在图像中取(5.50×1014 Hz,0.50 V)点，设普朗克常量为h，由动能定理和光电效应方程可得－eU c＝0－E kE k＝hν－hν0则U c＝heν－heν0解得h＝6.4×10－34 J·s。
(3)由于E k＝hν－hν0E k-ν关系图像如图所示。
答案：(1)4.25×1014 Hz(2)6.4×10－34 J·s(3)图见解析突破点(三)对波粒二象性的理解1．对光的波动性和粒子性的进一步理解(1)大量光子易显示出波动性，而少量光子易显示出粒子性。
(2)波长长(频率低)的光波动性强，而波长短(频率高)的光粒子性强。
(3)光子说并未否定波动说，E ＝hν＝hcλ中，ν和λ就是波的概念。
(4)波和粒子在宏观世界是不能统一的，而在微观世界却是统一的。
3．物质波(1)定义：任何运动着的物体都有一种波与之对应，这种波叫做物质波，也叫德布罗意波。
(2)物质波的波长：λ＝h p ＝hm v，h 是普朗克常量。
[题点全练]1．[多选](2018·金陵中学期末)利用金属晶格(大小约10－10m)作为障碍物观察电子的衍射图样，方法是让电子束通过电场加速后，照射到金属晶格上，从而得到电子的衍射图样。
已知电子质量为m ，电荷量为e ，初速度为0，加速电压为U ，普朗克常量为h 。
下列说法正确的是( )A ．该实验说明了电子具有波动性B ．实验中电子束的德布罗意波的波长为λ＝h2meUC ．加速电压U 越大，电子衍射现象越明显D ．若用相同动能的质子替代电子，衍射现象将更加明显解析：选AB 该实验观察电子的衍射图样，衍射现象说明粒子的波动性，A 正确；电子束通过电场加速，由动能定理可得eU ＝12m v 2，故有p ＝m v ＝2meU ，所以实验中电子束的德布罗意波的波长为λ＝hp ＝h2meU，加速电压U 越大，波长越小，那么，衍射现象越不明显，B 正确，C 错误；若用相同动能的质子替代电子，质量变大，那么粒子动量p ＝2mE k 变大，故德布罗意波的波长λ＝hp变小，故衍射现象将不明显，D 错误。