波粒二象性

波粒二象性

【知识回顾】

一、光电效应

1、光电效应现象：在光的照射下金属中的电子从表面逸出的现象，叫做光电效应，发射出来的电子叫做．

2、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___________的，一般不超过10-9 s.

(4)当入射光的频率大于极限频率时，饱和光电流的强度与入射光的强度成_____.

3、对光电效应现象的三点说明

(1)光电效应的实质是光现象转化为电现象.

(2)光电效应中的照射光包括可见光和不可见光.

(3)照射光的频率决定着是否发生光电效应及光电子的最大初动能.

4、对光电子的理解

光电子是金属表面受光照射逸出的电子，光电子也是电子，与光子不同，光子的本质是光.

二、光电效应方程

1、基本物理量

(1)光子的能量ε=_ __,其中h=6.63×10-34 J·s(称为普朗克常量).

(2)逸出功W0：使电子脱离某种金属所做功的___ ____.

(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.

2、光电效应方程：E k=___ ___.

3、用图象表示光电效应方程

(1)最大初动能Ek与入射光频率v的关系图线如图.

(2)由图线可以得到的物理量

①极限频率：图线与v轴交点的横坐标v0.

②逸出功：图线与Ek轴交点的纵坐标的值W0=|-E|=E.

③普朗克常量：图线的斜率k=h.

3、光的波粒二象性

1.光电效应说明光具有_____性，同时光还具有_____性，即光具有波粒二象性.

2.大量光子运动的规律表现出光的_____性，单个光子的运动表现出光的_____性.

3.光的波长越长，_______越明显，越容易看到光的干涉和衍射现象；光的频率越高，_______越明显，穿透本领越强.

对光的波粒二象性的进一步说明

光既有波动性,又有粒子性，两者不是孤立的,而是有机的统一体,其表现规律为:

(1)从数量上看：个别光子的作用效果往往表现为粒子性;大量光子的作用效果往往表现为波动性.

(2)从频率上看：频率越低波动性越显著,越容易看到光的干涉和衍射现象;频率越高粒子性越显著,越不容易看到光的干涉和衍射现象,贯穿本领越强.

(3)从传播与作用上看：光在传播过程中往往表现出波动性;在与物质发生作用时往往表现为粒子性.

(4)波动性与粒子性的统一：由光子的能量E=hv,光子的动量（表达式也可以看出,光的波动性和粒子性并不矛盾:表示粒子性的粒子能量和动量的计算式中都含有表示波的特征的物理量——频率v和波长λ.）

(5)理解光的波粒二象性时不可把光当成宏观概念中的波，也不可把光当成宏观概念中的粒子.

【例题分析】

例1、用一束紫外线照射某金属时不能产生光电效应，可能使该金属产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

例2、如图所示，当电键S断开时，用光子能量为2.5 eV的一束光照射阴极P，

发现电流表读数不为零.合上电键，调节滑动变阻器，发现当电压表读数小于

0.60 V 时，电流表读数仍不为零；当电压表读数大于或等于0.60 V时，电流

表读数为零.

(1)求此时光电子的最大初动能的大小.

(2)求该阴极材料的逸出功.

例3、在光电效应实验中，飞飞同学用同一光电管在不同实验条件下得到三条光电流与电压之间的关

系曲线(甲光、乙光、丙光)，如图所示.则可判断出( )

A.甲光的频率大于乙光的频率

B.乙光的波长大于丙光的波长

C.乙光对应的截止频率大于丙光的截止频率

D.甲光对应的光电子最大初动能大于丙光的光电子最大初动能

例4、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)表明光具有粒子性

B.图像(c)表明光具有波动性

C.用紫外光观察不到类似的图像

D.实验表明光是一种概率波

【针对练习】

1、用波长为2.0×10-7 m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4.7×10-19 J.由此可知，钨的极限频率是(普朗克常量h=6.63×10-34 J·s),光速c=3.0×108m/s,结果取两位有效数字)( ) A.5.5×1014 Hz B.7.9×1014 Hz

C.9.8×1014 Hz

D.1.2×1015 Hz

2、在光电效应实验中，某金属的截止频率相应的波长为λ0,该金属的逸出功为______.若用波长为λ(λ＜λ0)的单色光做实验，则其遏止电压为______.已知电子的电荷量、真空中的光速和普朗克常量分别为e、c和h.

3、(1)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

(2)用红光照射某一光电管发生光电效应时，测得光子的最大初动能为E k1,光电流强度为I1;若改用光的强度与上述红光相同的紫光照射该光电管时，测得光电子的最大初动能为E k2,光电流强度为I2,则E k1与E k2、I1与I2的大小关系为：E k2 ______ E k1,I2 _____ I1(选填“>”、“=”或“<”).

4、用同一束单色光，在同一条件下先后照射锌片和银片，都能产生光电效应，在这两个过程中，对于下列四个量，一定相同的是________，可能相同的是________，一定不同的是________．

A．光子的能量B．光电子的逸出功

C．光电子动能D．光电子初动能

5、关于光电效应，下列说法正确的是________(填入选项前的字母)．

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．从金属表面出来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

6、用不同频率的光照射某金属产生光电效应，测量金属的遏止电压Uc与入射光频率v,得到Uc-v图

象如图，根据图象求出该金属的截止频率vc=______Hz，普朗克常量

h=______J·s.(已知电子电量e=1.6×10-19C)

7、某种金属的逸出功是3 eV,用波长为500 nm的绿光照射该金属能否发

生光电效应？用波长为400 nm的紫光照射能否发生光电效应？光电子

的最大初动能是多少？

8、光电效应实验中，下列表述正确的是( )

A.光照时间越长光电流越大

B.入射光足够强就可以有光电流

C.遏止电压与入射光的频率有关

D.入射光频率大于极限频率才能产生光电子

关于物质的波粒二象性，下列说法中不正确的是()

A．不仅光子具有波粒二象性，一切运动的微粒都具有波粒二象性

B．运动的微观粒子与光子一样，当它们通过一个小孔时，都没有特定的运动轨道

C．波动性和粒子性，在宏观现象中是矛盾的、对立的，但在微观高速运动的现象中是统一的

D．实物的运动有特定的轨道，所以实物不具有波粒二象性

5．在单缝衍射实验中，中央亮纹的光强占整个从单缝射入的光强的95%以上，假设现在只让一个光子通过单缝，那么该光子()

A．一定落在中央亮纹处

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

6、关于物质的波粒二象性,下列说法中不正确的是( )。

A.不仅光具有波粒二象性,一切运动的微粒都具有波粒二象性

B.运动的微观粒子与光子一样,当它们通过一个小孔时,都没有特定的运动轨道

C.波动性和粒子性在宏观现象中是矛盾的、对立的,但在微观高速运动的现象中是统一的