近代物理初步知识点总结

光电效应波粒二象性

知识点一、光电效应

1．定义

照射到金属表面的光，能使金属中的电子从表面逸出的现象。

2．光电子

光电效应中发射出来的电子。

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，只随入射光频率的增大而增大。

(3)光电效应的发生几乎瞬时的，一般不超过10－9s。

(4)当入射光的频率大于极限频率时，饱和光电流的强度与入射光的强度成正比。

知识点二、爱因斯坦光电效应方程

1．光子说

在空间传播的光是不连续的，而是一份一份的，每一份叫做一个光的能量子，简称光子，光子的能量ε＝hν。其中h＝6.63×10－34J·s。(称为普朗克常量)

2．逸出功W0

使电子脱离某种金属所做功的最小值。

3．最大初动能

发生光电效应时，金属表面上的电子吸收光子后克服原子核的引力逸出时所具有的动能的最大值。

4．爱因斯坦光电效应方程

(1)表达式：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光电子的最大初动能E k＝1

2m e v

2。

知识点三、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＝h

p，p为运动物体的动量，h为普朗克常量。

[题组自测]

题组一光电效应现象及光电效应方程的应用

1．(多选)如图1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( )

图1

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 用紫外线照射锌板是能够发生光电效应的，锌板上的电子吸收紫外线的能量从锌板表面逸出，称之为光电子，故A 错误、B 正确；锌板与验电器相连，带有相同电性的电荷，锌板失去电子应该带正电，且失去电子越多，带正电的电荷量越多，验电器指针张角越大，故C 正确、D 错误。 答案 BC

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

解析 每种金属都有它的极限频率ν0，只有入射光子的频率大于极限频率ν0时，才会发生光电效应，选项A 正确、B 错误；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，选项D 正确、C 错误。 答案 AD

3．关于光电效应的规律，下列说法中正确的是( )

A ．只有入射光的波长大于该金属的极限波长，光电效应才能产生

B ．光电子的最大初动能跟入射光强度成正比

C ．发生光电效应的反应时间一般都大于10－

7s

D ．发生光电效应时，单位时间内从金属内逸出的光电子数目与入射光强度成正比

解析 由ε＝hν＝h c

λ知，当入射光波长小于金属的极限波长时，发生光电效应，故A 错；由E k ＝hν－W 0知，

最大初动能由入射光频率决定，与入射光强度无关，故B 错；发生光电效应的时间一般不超过10－9s ，故C 错；发生光电效应时，单位时间内从金属内逸出的光电子数目与入射光的强度是成正比的，D 正确。 答案 D

题组二 波粒二象性

4．(多选)关于物质的波粒二象性，下列说法中正确的是( ) A ．不仅光子具有波粒二象性，一切运动的微粒都具有波粒二象性

B．运动的微观粒子与光子一样，当它们通过一个小孔时，都没有特定的运动轨道

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

解析由德布罗意波可知A、C对；运动的微观粒子，达到的位置具有随机性，而没有特定的运动轨道，B 对；由德布罗意理论知，宏观物体的德布罗意波的波长太小，实际很难观察到波动性，不是不具有波粒二象性，D错。

答案ABC

5．用很弱的光做双缝干涉实验，把入射光减弱到可以认为光源和感光胶片之间不可能同时有两个光子存在，如图2所示是不同数量的光子照射到感光胶片上得到的照片。这些照片说明()

图2

A．光只有粒子性没有波动性

B．光只有波动性没有粒子性

C．少量光子的运动显示波动性，大量光子的运动显示粒子性

D．少量光子的运动显示粒子性，大量光子的运动显示波动性

解析光具有波粒二象性，这些照片说明少量光子的运动显示粒子性，大量光子的运动显示波动性，故D 正确。

答案 D

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。

【例1】(多选)(2014·广东卷，18)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()