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1、第2章 波和粒子章末总结一、量子论、光子说、光子能量的计算1量子论德国物理学家普朗克提出：电磁波的发射和吸收是不连续的，是一份一份的，每一份电磁波的能量Eh.2光子说爱因斯坦提出：空间传播的光也是不连续的，也是一份一份的，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Eh，其中h为普朗克常量，h6.631034 Js.3光的频率与波长的关系：.例1(多选)下列对光子的认识，正确的是()A光子说中的光子就是牛顿在微粒说中所说的微粒B光子说中的光子就是光电效应的光电子C在空间传播的光是不连续的，而是一份一份的，每一份叫做一个光量子，简称光子D光子的能量跟光的频率成正比答案CD解析根据光子说
2、，在空间传播的光是不连续的，而是一份一份的，每一份叫做一个光量子，简称光子而牛顿的“微粒说”中的微粒指宏观世界的微小颗粒光电效应中，金属内的电子吸收光子后克服原子核的库仑引力等束缚，逸出金属表面，成为光电子，故A、B选项错误，C选项正确；由Eh知，光子能量E与其频率成正比，故D选项正确二、光电效应的规律和光电效应方程1光电效应的实验规律(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等于这个极限频率，才能发生光电效应低于极限频率时，无论光照强度多强，都不会发生光电效应(2)光电子的最大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)入射光照射到金属上时，光电子的发射几乎是瞬时的
3、，一般不超过109s.(4)当入射光的频率高于极限频率时，单位时间内从金属表面逸出的光电子数目与入射光的强度成正比2爱因斯坦光电效应方程EkmhWW表示金属的逸出功，0表示金属的极限频率，则Wh0.例2如图1甲所示为研究光电效应的电路图图1(1)对于某金属用紫外线照射时，电流表指针发生偏转将滑动变阻器滑片向右移动的过程中，电流表的示数不可能_(选填“减小”、“增大”)如果改用频率略低的紫光照射，电流表_(选填“一定”“可能”或“一定没”)有示数(2)当用光子能量为5 eV的光照射到光电管上时，测得电流表上的示数随电压变化的图像如图乙所示则光电子的最大初动能为_ J，金属的逸出功为_ J.答案(
4、1)减小可能(2)3.210194.81019解析(1)AK间所加的电压为正向电压，光电子在光电管中加速，滑动变阻器滑片向右移动的过程中，若光电流达到饱和，则电流表示数不变，若光电流没达到饱和电流，则电流表示数增大，所以滑动变阻器滑片向右移动的过程中，电流表的示数不可能减小，紫光照射可能会发生光电效应，所以电流表可能有示数(2)由题图乙可知，当该装置所加的电压为反向电压，当电压为2 V时，电流表示数为0，得光电子的最大初动能为2 eV，根据光电效应方程EkmhW得W3 eV4.81019 J. 针对训练关于光电效应，以下说法正确的是()A光电子的最大动能与入射光的频率成正比B光电子的最大动能越
5、大，形成的光电流越强C能否产生光电效应现象，取决于入射光光子的能量是否大于金属的逸出功D用频率是1的绿光照射某金属发生了光电效应，改用频率是2的黄光照射该金属一定不发生光电效应答案C解析由光电效应方程知，光电子的最大动能随入射光频率的增大而增大，但不是成正比关系，A错光电流的强度与入射光的强度成正比，与光电子的最大动能无关，B错用频率是1的绿光照射某金属发生了光电效应，改用频率是2的黄光照射该金属不一定不发生光电效应，能发生光电效应的条件是入射光光子的能量要大于金属的逸出功，D错，C对三、用图像表示光电效应的规律1Ekm图像根据爱因斯坦光电效应方程EkmhW，光电子的最大动能Ekm是入射光频率
6、的一次函数，图像如图2所示其横轴截距为金属的极限频率0，纵轴截距是金属的逸出功的负值，斜率为普朗克常量h.图22IU图像光电流强度I随光电管两极间电压U的变化图像如图3所示，图3图中Im为饱和光电流，U遏止为遏止电压利用meveU遏止可得光电子的最大动能3U遏止图像遏止电压与入射光频率的关系图像如图4所示：图中的横轴截距0为极限频率，而遏止电压U遏止遏止随入射光频率的增大而增大图4例3用不同频率的光分别照射钨和锌，产生光电效应，根据实验可画出光电子的最大动能Ekm随入射光频率变化的Ekm图线已知钨的逸出功是2.84 eV，锌的逸出功为3.34 eV，若将二者的图线画在同一个Ekm坐标系中，则正
7、确的图是()答案A解析根据光电效应方程EkmhW可知，Ekm图像的斜率为普朗克常量h，因此图中两线应平行，故C、D错误；图线与横轴的交点表示恰能发生光电效应(光电子动能为零)时的入射光频率即极限频率，由光电效应方程可知，逸出功越大的金属对应的入射光的极限频率越高，所以能使金属锌发生光电效应的极限频率较高，所以A正确，B错误四、波粒二象性的理解1光的波粒二象性(1)光的干涉、衍射、偏振说明光具有波动性，光电效应现象、康普顿效应则证明光具有粒子性，因此，光具有波粒二象性，对于光子这样的微观粒子只有从波粒二象性出发，才能统一说明光的各种行为(2)大量光子产生的效果显示出光的波动性，少数光子产生的效果
8、显示出粒子性，且随着光的频率的增大，波动性越来越不显著，而粒子性却越来越显著2实物粒子(如：电子、质子等)都有一种波与之对应(物质波的波长，频率)3物质波与光波一样都属于概率波概率波的实质：是指粒子在空间分布的概率是受波动规律支配的例4(多选)实物粒子和光都具有波粒二象性，下列事实中突出体现波动性的是()A电子束通过双缝实验后可以形成干涉图样B紫外线照射锌板，发现与锌板连接的验电器的箔片张开C人们利用慢中子衍射来研究晶体的结构D光电效应实验中，光电子的最大初动能与入射光的频率有关，与入射光的强度无关答案AC解析电子束通过双缝实验后可以形成干涉图样，可以说明电子是一种波，故A正确；此现象是光电效
9、应，说明光的粒子性，B错误；人们利用慢中子衍射来研究晶体的结构，中子衍射说明中子是一种波，故C正确；光电效应实验中，光电子的最大动能与入射光的频率有关，与入射光的强度无关，说明光是一种粒子，故D错误1能引起人的眼睛视觉效应的最小能量为1018 J，已知可见光的平均波长约为0.6 m，普朗克常量h6.631034 Js，则进入人眼的能量子数至少为()A1个 B3个 C30个 D300个答案B解析可见光的平均频率，能量子的平均能量为h，引起视觉效应时En，联立可得n3，B正确2(多选)光电效应的实验结论是：对于某种金属()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
10、，只要光照时间足够长就能产生光电效应C频率超过极限频率的入射光，光照强度越弱，所产生的光电子的最大动能就越小D频率超过极限频率的入射光，频率越高，所产生的光电子的最大动能就越大答案AD解析根据光电效应规律可知A正确，B错误根据光电效应方程EkmhW知，频率越高，光电子的最大动能就越大，C错误，D正确图53(多选)如图5是某金属在光的照射下产生的光电子的最大动能Ekm与入射光频率的关系图像由图像可知()A该金属的逸出功等于EB该金属的逸出功等于h0C入射光的频率为20时，产生的光电子的最大动能为ED入射光的频率为时，产生的光电子的最大动能为答案ABC解析由爱因斯坦光电效应方程EkmhW知，当0时
11、WEkm，故WE，A项对；而Ekm0时，hW即Wh0，B项对；入射光的频率为20时产生的光电子的最大动能Ekm2h0h0h0E，C项对；入射光的频率为时，不会发生光电效应，D错4已知金属铯的极限波长为0.66 m，用0.50 m的光照射铯金属表面发射光电子的最大动能为多少焦耳？铯金属的逸出功为多少焦耳？(普朗克常量h6.631034 Js)答案9.61020 J31019 J解析金属铯发生光电效应的极限频率0.金属铯的逸出功Wh0h6.631034 J31019 J.由光电效应方程EkmhWhhhc()6.6310343108() J9.61020 J.在校园的时候曾经梦想去桂林，到那山水甲天下的阳朔仙境，漓江的水呀常在我心里流，去那美丽的地方是我一生的期望，有位老爷爷他退休有钱有时间，他给我描绘了那幅美妙画卷，刘三姐的歌声和动人的传说，亲临其境是老爷爷一生的心愿，我想去桂林呀，我想去桂林，可是有时间的时候我却没有钱，我想去桂林呀，我想去桂林，可是有了钱的时候我却没时间7
