《高考物理大一轮复习第十二章第1讲光电效应波粒二象性课件教科版》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高考物理大一轮复习第十二章第1讲光电效应波粒二象性课件教科版（62页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第十二章 近代物理初步 第1讲 光电效应 波粒二象性 大一轮复习讲义 NEIRONGSUOYIN 内容索引 过好双基关 研透命题点 课时作业 回扣基础知识 训练基础题目 细研考纲和真题 分析突破命题点 限时训练 练规范 练速度 过好双基关 一 光电电效应应及其规规律 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 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 电子光电子 大于等于 大于等于 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
2、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 强度增大 正比 自测测1 教材P36第2题改编 多选 在光电效应实验中 用频率为 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 的光照射 一定不发生光电效应 D 改用频率大于 的光照射 光电子的最大初动能变大 解析 增大入射光强度 单位时间内照射到单位面积上的光子数增加 则光 电流增大 故选项A正确 光电效应是否发生取决于入射光的频率 而与入射光强度无关 故选项B错误 用频率为
3、 的光照射光电管阴极 发生光电效应 用频率较小的光照射时 若 光的频率仍大于等于极限频率 则仍会发生光电效应 选项C错误 根据 可知 增大入射光频率 光电子的最大初动能也增大 故选 项D正确 二 爱爱因斯坦光电电效应应方程 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 2 逸出功W 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 2 物理意义 金属表面的电子吸收一个光子获得的能量是h 这些能量的一部 分用来克服金属的逸出功W 剩下的表现为逸出
4、后电子的 h 最小值 电子 最大初动能 h W 自测测2 多选 如图1是某金属在光的照射下产生的光电子的最大初动能Ek与入 射光频率 的关系图像 普朗克常量为h 由图像可知 A 该金属的逸出功等于E B 该金属的逸出功等于h 0 C 入射光的频率为2 0时 产生的电子的最大初动能为E D 入射光的频率为 时 产生的电子的最大初动能为 图1 三 光的波粒二象性与物质质波 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
5、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 波动 粒子 波粒二象 大小 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 p为运动物体的动量 h为普朗克常量 自测测3 多选 下列说法中正确的是 A 光的波粒二象性学说彻底推翻了麦克斯韦的光的电磁说 B 在光的双缝干涉实验中 暗条纹的地方是光子永远不能到达的地方 C 光的双缝干涉实验中 大量光子打在光屏上的落点是有规律的 暗条纹处 落下光子的概率小 D 单个光子显示粒子性 大量光子显示波动性 研透命题点 1 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
6、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 1 光照强度大 光子数目多 发射光电子多 光电流大 2 光子频率高 光子能量大 光电子的最大初动能大 命题题点一 光电电效应电应电 路和光电电效应应方程的应应用 3 三个关系式 1 爱因斯坦光电效应方程 2 最大初动能与遏止电压的关系 Ek eU0 3 逸出功与极限频率的关系W h 0 例1 2018 全国卷 17 用波长为300 nm的光照射锌板 电子逸出锌板表面的 最大初动能为1 28 10 19 J 已知普朗克常量为6 63 10 34 J s 真空
7、中的光速为 3 00 108 m s 1 能使锌产生光电效应的单色光的最低频率约为 A 1 1014 Hz B 8 1014 Hz C 2 1015 Hz D 8 1015 Hz 解析 设单色光的最低频率为 0 由Ek h W0知 变变式1 多选 2017 全国卷 19 在光电效应实验中 分别用频率为 a b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Ua和Ub 光电子的最 大初动能分别为Eka和Ekb h为普朗克常量 下列说法正确的是 A 若 a b 则一定有Ua Ub B 若 a b 则一定有Eka Ekb C 若Ua Ub 则一定有Eka Ekb D 若 a b 则一定有h
8、 a Eka h b Ekb 解析 由爱因斯坦光电效应方程得 Ekm h W0 由动能定理得 Ekm eU 若用a b单色光照射同种金属时 逸出功W0相同 当 a b时 一定有Eka Ekb Ua Ub 故选项A错误 B正确 若Ua Ub 则一定有Eka Ekb 故选项C正确 因逸出功相同 有W0 h a Eka h b Ekb 故选项D错误 例2 2019 广东省中山一中 仲元中学等七校第一次模拟 如图2 实验中分别 用波长为 1 2的单色光照射光电管的阴极K 测得相应的遏止电压分别为U1和 U2 设电子的质量为m 带电荷量为e 真空中的光速为c 下列说法正确的是 A 若 1 2 则U1 U
9、2 B 根据题述条件无法算出阴极K金属的极限频率 C 用 1照射时 光电子的最大初动能为eU1 D 入射光的波长与光电子的最大初动能成正比 图2 用 1照射时 光电子的最大初动能为eU1 选项C正确 变变式2 2018 山西省太原市三模 如图3 在研究光电效应的实验中 保持P的 位置不变 用单色光a照射阴极K 电流计G的指针不发生偏转 改用另一频率 的单色光b照射K 电流计的指针发生偏转 那么 A 增加a的强度一定能使电流计的指针发生偏转 B 用b照射时通过电流计的电流由d到c C 只增加b的强度一定能使通过电流计的电流增大 D a的波长一定小于b的波长 图3 解析 用单色光a照射阴极K 电流
10、计G的指针不发生偏转 说明a光的频率小 于阴极K的截止频率 增加a的强度也无法使电流计的指针发生偏转 A错误 电子运动方向从d到c 电流方向从c到d B错误 只增加b的强度可以使光电流增大 使通过电流计的电流增大 C正确 b光能使阴极K发生光电效应 b光的频率大于阴极K的截止频率也就大于a光 的频率 b的波长一定小于a的波长 D错误 命题题点二 光电电效应应图图像 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Ek与入射 光频率 的关系图线 极限频率 图线与 轴交点的横坐 标 0 逸出功 图线与Ek轴交点的纵坐标 的值的绝对值W E E 普朗克常量 图线的斜率k h 颜色相同 强度
11、不同 的光 光电流与电压 的关系 遏止电压U0 图线与横轴的 交点的横坐标 饱和光电流Im 光电流的最 大值 最大初动能 Ek eU0 颜色不同时 光电流 与电压的关系 遏止电压U01 U02 饱和光电流 最大初动能Ek1 eU01 Ek2 eU02 遏止电压U0与入射光 频率 的关系图线 极限频率 0 图线与横轴的 交点的横坐标 遏止电压U0 随入射光频 率的增大而增大 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 例3 2018 广东省潮州市下学期综合测试 用如图4甲所示的装置研究光电效应 现象 用频率为 的光照射光电管时发生了光电效应 图乙是
12、该光电管发生光电效 应时光电子的最大初动能Ek与入射光频率 的关系图像 图线与横轴的交点坐标 为 a 0 与纵轴的交点坐标为 0 b 下列说法中正确的是 A 普朗克常量为h B 仅增加照射光的强度 光电子的最大初动能 将增大 C 保持照射光强度不变 仅提高照射光频率 电流表G的示数保持不变 D 保持照射光强度不变 仅提高照射光频率 电流表G的示数增大 图4 解析 根据 可得 图线纵截距的绝对值等于金属的逸出功 即 等于b 当最大初动能为零时 入射光的频率等于截止频率 所以金属的截止 频率为a 那么普朗克常量为h 故A正确 根据光电效应方程可知 光电子的最大初动能与照射光的频率有关 与光的 强度
13、无关 故B错误 若保持照射光强度不变 仅提高照射光频率 则光子数目减小 那么电流表 G的示数会减小 故C D错误 变变式3 2018 河南省濮阳市第三次模拟 用如图5甲所示的电路研究光电效应 中光电流与照射光的强弱 频率等物理量的关系 图中A K两极间的电压大小 可调 电源的正负极也可以对调 分别用a b c三束单色光照射 调节A K 间的电压U 得到光电流I与电压U的关系如图乙所示 由图可知 A 单色光a和c的频率相同 且a光更弱些 b光频率最大 B 单色光a和c的频率相同 且a光更强些 b光频率最大 C 单色光a和c的频率相同 且a光更弱些 b光频率最小 D 单色光a和c的频率不同 且a光
14、更强些 b光频率最小 图5 解析 a c两单色光照射后遏止电压相同 根据Ekm eU0 可知产生的光电 子最大初动能相等 则a c两单色光的频率相等 光子能量相等 由于a光 的饱和光电流较大 则a光的强度较大 单色光b照射后遏止电压较大 根据 Ekm eU0 可知b光照射后产生的光电子最大初动能较大 根据光电效应方 程 得 b光的频率大于a光的频率 故A C D错误 B正确 变变式4 2018 广西桂林 百色和崇左市第三次联考 金属在光的照射下产生光电 效应 其遏止电压U0与入射光频率 的关系图像如图6所示 则由图像可知 A 入射光频率越大 该金属的逸出功越大 B 入射光的频率越大 则遏止电压
15、越大 0 C 由图可求出普朗克常量h D 光电子的最大初动能与入射光的频率成正比 图6 解析 当遏止电压为零时 最大初动能为零 则入射光的能量等于逸出功 所以W h 0 逸出功与入射光频率无关 是由金属材料决定的 故A错误 根据光电效应方程得Ekm h W 光电子的最大初动能与入射光的频率成线 性关系 不是成正比 故D错误 命题题点三 光的波粒二象性和物质质波 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
16、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 h 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 和波长 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装置后可以形成干涉图样 B 射线在云室中穿过会留下清晰的径迹 C 人们利用慢中子衍射来研究晶体的结构 D 人们利用电子显微镜观测物质的微观结构 解析 电子束通过双缝实验装置后可以形成干涉图样 说明电子是一种波 故A 正确 射线在云室中穿过会留下清晰的径迹 可以说明 射线是一种粒子 故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 人们利用电子显微镜观测物质的微观结构 利用了电子束的衍射现象 说明电 子束是一种波 故D正确 变变式5 下列各组现象能说明光具有波粒二象性的是 A 光的色散和光的干涉 B 光的干涉和光的衍射 C 泊松亮斑和光电效应 D 光的反射和光电效应 变变式6 多选 1927年戴维孙和汤姆
