《2015名师导学物理一轮课件 第十四章 原子与原子核14.1》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2015名师导学物理一轮课件 第十四章 原子与原子核14.1（34页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第 1 节 波粒二象性 一、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表面逸出的现象，叫做光电效应，发射出来的电子叫做_ _ _ 特别提醒： (1) 光电效应的实质是光现象转化为电现象 (2) 定义中的光包括可见光和不可见光 2 几个名词解释 (1) 遏止电压：使光电流减小到零时的_ _ _ 光电子 最小反向电压 2) 截止频率：能使某种金属发生光电效应的_ _ _ 频率叫做该种金属的截止频率 ( 又叫极限频率 ) 不同的金属对应着不同的截止频率 (3) 逸出功：电子从金属中逸出所需做功的_ _ _ _ ，叫做该金属的逸出功 3 光电效应规律 (1) 每种金属都有一个极限
2、频率，入射光的频率必须 _ _ _ 极限频率才能产生光电效应 (2) 光电子的 _ _ _ 与入射光的强度无关，只随入射光频率的增大而 _ _ _ _ (3) 只要入射光的频率大于金属的极限频率，照到金属表面时，光电子的发射几乎是 _ _ _ _ ，一般不超过 10 9s ，与光的强度 _ _ _ 关 最小 最小值 大于 最大初动能 增大 瞬时的 无 (4) 当入射光的频率大于金属的极限频率时，饱和光电流的强度与入射光的强度成 _ _ 比 4 爱因斯坦光电效应方程 (1) 光子说：空间传播的光是不连续的，是一份一份的，每一份叫做一个光子光子的能量为 E _ ，其中 h 是普朗克常量，其值为 1
3、0 34J s ， 是光的频率 (2) 光电效应方程： _ _ _ 其中 入射光子的能量， W 是金属的逸出功 正 W 二、光的波粒二象性 1 光的干涉、衍射、偏振现象说明光具有 _ _ _性 2 光电效应和康普顿效应说明光具有 _ _ _ 性 3 光既具有波动性，又具有粒子性，称为光 的_ _ _ 性 波动 粒子 波粒二象 三、物质波 ( 又叫德布罗意波 ) 1 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 2. 物质波是概率波光子和粒子在空间各处出现的概率受波动规律支配，概率大的地方，在相等的时间内，单
4、位面积上光子或粒子出现的 _ _ _ ，反之就少 . 不要以宏观观点中的波来理解德布罗意波 . 题型一：光电效应规律的理解 例 1 关于光电效应的规律，下面说法正确的有( ) A 当某种色光照射金属表面时，能产生光电效应，则入射光的频率 越高，产生的光电子的最大初动能越大 B 当某种色光照射金属表面时，能产生光电效应则入射光的强度 越大，产生的光电子数越多 C 同一频率的光照射不同金属，如果都能产生光电效应，则逸出功大的金属产生的光电子的最大初动能也越大 D 对某金属，入射光波长必须小于某一极限波长，才能产生光电效应 【解析】 由光电效应方程12m W ，对于某种金属，其逸出功是一个定值，当照
5、射光的频率一定时，光子的能量是一定的，产生的光电子的最大初动能也是一定的，若提高照射光的频率，则产生的光电子的最大初动能也将增大要使某种金属发生光电效应，必须使照射光的 频率大于其极限频率 0，因刚好发生光电效应时，光电子的初动能为 0 ，有 W ， 0 0照射光频率 0，即 0同一频率的光照射到不同的金属上时，因各种金属的逸出功不相同， 产生的光电子的最大初动能也不相同，逸出功越小，电子摆脱金属的束缚越容易，电子脱离金属表面时的动能越大若照射光的频率不变，对于特定的金属，增加光强，不会增加光电子的最大初动能， 因频率不变时，照射光的光子能量不变 但由于光强的增加，照射光的光子数目增多，因而产
6、生的光子数目也随之增多选项 A 、 B 、 D 正确 【答案】 【 方法与知识感悟 】 光电效应规律的解释 存在极限频率 电子从金属表面逸出，首先须克服金属原子核的引力做功 射光子能量不能小于 应的最小频率 0，即极限频率 光电子的最大初动能随着入射光频率的增大而增大，与入射光强度无关 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，对于确定的金属， 光电子的最大初动能只随入射光的频率增大而增大，一个电子只能吸收一个光子，故光电子最大初动能与光照强度无关 效应具有瞬时性 (10 9 s) 光照射金属时，电子吸收一个光子的
7、能量后，动能立即增大，不需要能量积累的过程 题型二：光电效应方程的应 用 例 2 如图所示，当开关 S 断开时， 用光子能量为 2.5 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，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 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 【思路点拨】 临界 电压，使电子减速为零 动能定理 光电子的最大初动能 光电效应方程 逸出功 【解析】 设用光子能量为 2.5 光照射时，光电子的最大初动能为 E 阴极材料逸出功为 W 0 ， 当反向电压达到 U
8、以后，具有最大初动能的光电子也达不到阳极，因此 E k 由光电 效应方程： E k W 0 由以上二式： E k e V ， W 0 1 .9 【答案】 (1)(2)1.9 【方法与知识感悟】 1. 光电效应现象中射出的光电子具有一定动能，因此易与电场、磁场相结合命制综合性较强的试题 . 射出的光电子的动能是解决这类问题的重要条件，可由爱因斯坦光电效应方程求得 . 2 由爱因斯坦光电效应方程可得 曲线 ( 如图 ) 由图象可以 得到的物理量： 极限频率：图线与 轴交点 的横坐标 0. 逸出功：图线与 的纵坐标的绝对值 E 普朗克常量：图线的斜率 k h . 题型三：光的波粒二象性 例 3 关于
9、物质的波粒二象性，下列说法不正确的是( ) 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 【解析】 光子具有波粒二象性是微观世界的特殊规律，一切运动的微粒也都有波粒二象性，只是波长太短，波动性不明显而已运动的微观粒子通过一个小孔时，会与光子一样发生衍射，没有特定的运动轨道，对于高速运动的微观粒子，必须运用波粒二象性才能解释它的行为而宏观物体的德布罗意波的波长太小，实际很
10、难观察到波动性，不是不具有波粒二象性，应选 D 项 【答案】 D 【方法与知识感悟】 1 对光的波粒二象性的理解 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 2 德布罗意波假说是光的波粒二象性 的一种推广，使之包含了物质粒子，即光子和实物粒子都具有粒子性，又都具有波动性，与光子对应
11、的波是电磁波，与实物粒子对应的波是德布罗意波 . 1 有关光的本性的说法正确的是 ( ) A 关于光的本性，牛顿提出了 “ 微粒说 ” ，惠更斯提出了 “ 波动说 ” ，爱因斯坦提出了 “ 光子说 ” ，它们 都圆满地说明了光的本性 B 光具有波粒二象性是指：既可以把光看成宏观概念上的波，也可以看成宏观概念上的粒子 C 光的干涉、衍射现象说明光具有波动性，光电效应说明光具有粒子性 D 在光的双缝干涉实验中，光通过双缝时显示出波动性，如果光只通过一个缝时，就显示出粒子性 C 【解析】 牛顿主张的微粒说中的微粒与实物粒子一样，惠更斯主张的波动说中的波动与宏观 机械波等同，这两种观点是相互对立的，都
12、不能说明光的本性，所以 A 、 B 错， C 正确 在双缝干涉实验中，双缝干涉出现明暗均匀的条纹，单缝出现中央亮而宽，周围暗而窄的条纹，都说明光的波动性 当让光子一个一个地通过单缝时，曝光时间短时表现出粒子性，曝光时间长时显出波动性，因此 D 错误 2 下列说法正确的是 ( ) A 物质波既是一种电磁波，又是一种概率波 B 电子虽然具有波动性，但这种波不属于概率波 C 光波是概率波而物质波不是概率波 D 光的干涉现象中，干涉亮条纹部分是光子到达几率大的地方 D 【解析】 物质波不是电磁波， A 错；电子具有波动性，这种波属于概率波， B 错；光波是电磁波， D 对 3 在光电效应实验中，飞飞同
13、学用同一光电管在不同实验条件下得到了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 B 【解析】 由题图可知，甲、乙两光对应的反向截止电压均为 U c 2 ，由爱因斯坦光电效应方 程 E W 0 及 eU c 2 0 E 知甲、乙两光频率相同，且均小于丙光频率，选项 A 、 C 均错；甲光频率小，则甲光对应光电子最大初动能小于丙光的光电子最大初动能，选项 D 错误；乙光频率小于丙光频率，故乙光的波
14、长大于丙光的波长，选项 B 正确 【巩固基础】 1 关于黑体辐射，下列说法正确的有 ( ) A 黑体只能反射能量为能量子的整数倍的能量 B 黑体热辐射的强度随温度升高各种波长的 辐射强度都有增加 C 黑体辐射强度的极大值随温度升高向波长较长的方向移动 D 黑体辐射发射和吸收辐射能可为任意值 B 【解析】 黑体不能反射任何能量，故选项 A 错；黑体辐射强度的极大值随温度升高向波长较短的方向移动，故选项 C 错误；黑体辐射发射和吸收辐射的能量只能为能量子的整数倍的能量，故选项 D 错误 2 ( 多选 ) 关于光电效应，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
