《师说2015高三物理一轮课件x3-5.2波粒二象性》由会员分享，可在线阅读，更多相关《师说2015高三物理一轮课件x3-5.2波粒二象性（40页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第二章 波粒二象性 基础梳理 一、光电效应及其规律 1 光电效应：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 这个极限频率才能发生光电效应， 低于 这个极限频率则不能发生光电效应 ( 2 ) 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 ( 3 ) 入射光照到金属上时，光电子的发射几乎是瞬时的，一般不超过 10 9s. ( 4 ) 当入射光的频率大于极限频率时，光电流强度与入射光的强度成正比 3 光电流与电压的关系 给光电管加反向电压时，随电压的增大，光电流逐渐 减小 ，当电
2、压大于或等于遏止电压时，光电流为 0. 如图所示，给光电管加正向电压时，随电压的增大光电流逐渐增大，当电压增大到某一值时，光电流达到饱和值，再增大电压，光电流不再 增加 二、光子说 1 光子：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 2 光子的能量： E h 为普朗克常量， h 6 . 6 3 1034J s. 每个光子的能量只取决于光的 频率 三、光电交应方程 1 最大初动能与入射光子频率的关系： 2 若入射光子的能量恰等于金属的逸出功，则光电子的最大初动能为零，入射光的频率就是金属的截止频率此时有 0求出截止频率反过来，从实验中测出金属的截止频率，也可以
3、求出逸出功 3 曲线 如图所示的是光电子最大初动能 的变化曲线由 轴上的截距是金属的截止频率或极限频率，纵轴上的截距是金属的逸出功的负值，斜率为普朗克常量 四、光的波粒二象性 实验 基础 表现 说明 光的 波动性 干涉和 衍射 光是一种 概率 波，即光子在空间各点出现的可能性大小( 概率 ) 可用波动规律来描述； 足够数量的光子在传播时，表现出 波的性质 . 光的波动性是光子本身的一种属性，不是光子之间相互作用产生的； 光的波动性不同于宏观概念的波 . 光的 粒子性 光电 效 应和康 普顿效 应 当光同物质发生作用时，这种作用是 “ 一份一份 ” 进行的，表现出粒子的性质； 少量或个别光子清楚
4、地显示出光的 粒子性 . 粒子的含义是 “ 不连续 ”“ 一份一份 ” 的； 光子不同于宏观概念的粒子 波动性 和粒子 性的对 立与统 一 大量光子易显示出 波动性，而少量光子易显示出 粒子 性； 波长长 ( 频率低 ) 的光 波动性强，而波长短 ( 频率高 ) 的光粒子 性强 . 光子说并未否定波动性， E 和 就是波的概念； 波和粒子在宏观世界是不能统一的，而在微 观世界却是统一的 . 温馨提示 光电子也是电子，光子的本质是电磁波 . 五、物质波 ( 德布罗意波 ) 由光的波粒二象性的思想推广到微观粒子和任何运动着的物体上去，得出物质波 ( 德布罗意波 ) 的概念：任何一个运动着的物体都在
5、一种波与它对应，该波的波长 知识整合 考点一 光电效应方程的 图象 1. 图象 对于某一种金属，逸出功 h 是一个常量，根据光电效应方程 知光电子的最大初动能 成线性关系，即 图象是一条直线，如图所示 2 由 图象得到的信息 ( 1 ) 横轴上 的截距的物理意义是金属的极限频率，不同的金属一般不同 ( 2 ) 纵轴上的截距的物理意义是金属的逸出功的负值不同金属的极限频率不同，对应的金属的逸出功也不同 ( 3 ) 斜率的物理意义是普朗克常量因此对所有的金属而言，在同一坐标系中的 图线是相互平行的 例 1. 2 0 1 4 浙江模拟 小明用金属铷为阴极的光电管，观测光电效应现象，实验装置示意如图甲
6、所示已知普朗克常量 h 6 . 6 3 10 34J s. ( 1 ) 图甲中电极 A 为光电管的 _ _ _ _ _ _ _ _ ( 填 “ 阴极 ” 或 “ 阳极 ” ) ； ( 2 ) 实验中测得铷的遏止电压 之间的关系如图乙所示，则铷的截止频率 C _ _ _ _ _ _ _ _ H z ，逸出功 _ _ _ _ _ _ _ _ J ； ( 3 ) 如果实验中入射光的频率 7 . 0 0 1014H z ，则产生的光电子的最大初动能 _ _ _ _ _ _ _ _ J. 解析 ( 1 ) 光电子从阴极 K 释放出来，则电极 A 为光电管的阳极 ( 2 ) 由题图乙读出铷的截止 频率 C
7、 5 . 1 5 1014H z ( 5 . 1 2 1014 5 . 1 8 1014H z 均可 ) ，逸出功 W . 6 3 10 34 5 . 1 5 1014J 3 . 4 1 10 19J( 3 . 3 9 10 193 . 4 3 10 19J 均可 ) ( 3 ) 根据光电方程可得，产生的光电子的最大初动能 W 6 . 6 3 10 34 7 . 0 0 1014J 3 . 4 1 10 19J 1 . 2 3 10 19J( 1 . 2 1 10 19 1 . 2 5 10 19J 均可 ) 答案 ( 1 ) 阳极 ( 2 ) ( 5 . 1 2 5 . 1 8 ) 1014
8、( 3 . 3 9 3 . 4 3 ) 10 19( 3 ) ( 1 . 2 1 1 . 2 5 ) 10 19 小 试 身 手 1 爱因斯坦提出了光量子概念并成功地解释光电效应的规律而获得 1 9 2 1 年诺贝尔物理学奖某种金属逸出光电子的最大初动能 的关系如图所示，其中 0为极限频率从图中可以确定的是 ( ) A 逸出功与 有关 B 成正比 C 当 0时，会逸出光电子 D 图中直线的斜率与普朗克常量有关 解析 由光电效应方程 W 、 W 2M y b 相对应的方程12m W ，可知频率 越高，初动能就越大， D 正确 答案 D 例 2. 2 0 1 3 北京卷 以往我们认识的光电效应是单
9、光子光电效应，即一个电子在极短时间内只能吸收到一个光子而从金属表面逸出强激光的出现丰富了人们对于光电效应的认识，用强激光照射金属，由于其光子密度极大，一个电子在极短时间内吸收多个光子成为可能，从而形成多光子光电效应，这已被实验证实 光电效应实验装置示意如图用频率为 的普通光源照射阴极 K ，没有发生光电效应换用同样频率 的强激光照射阴极 K ，则发生了光电效应；此时，若加上反向电压 U ，即将阴极 K 接电源正极，阳极 A 接电源负极，在 间就形成了使光电子减速的电场逐渐增大 U ，光电流会逐渐减小；当光电流恰好减小到零时，所加反向电压 U 可能是下列的 ( 其中 h 为普朗克常量， e 为电
10、子电量 )( ) A U U 2 U 2 W D U 5 e由题意可知，一个电子一次吸收了 n 个光子后没有发生光电效应，则有 W ，整理得， U n h en 只能取整数且 n 2 ，故 B 项正确 答案 B 小 试 身 手 2 如图所示的实验电路， K 为光电管的阴极， 用黄光照射光电管中的阴极 K 时，毫安表的指针发生了偏转若将电路中的滑动变阻器的滑片 P 向左移动到某一位置时，毫安表的读数恰好减小到零，此时电压表读 数为U . 若增加黄光的强度， 则毫安表 _ _ _ _ _ _ _ _ ( 选填 “ 有 ” 或 “ 无 ” ) 示数；若用几种能使光电管中的阴极 K 发生光电效应的不同
11、频率 的光照射到光电管的阴极 K ，分别测出能使毫安表的读数恰好减小到零时的不同的电压值 U 和 的几组对应数据，就可作出U 的图象，图象的斜率为 k ，则普朗克常量 h _ _ _ _ _ _ _ _ ( 电子的电荷量为 e ) 解析 发生光电效应时，光电子的最大初动能只由射入光的频率决定，而与入射光的强度无关，若仅增加黄光的强度，则毫安表仍无示数，当毫安表的读数恰好减小到零时，满足由光电效应方 程得 W ，联立得 W ，U 知 U 图象的斜率为 k 普朗克常量为h 答案 无 方法探究 易错点 对波粒二象性认识不够 例 . 物理学家做了一个有趣的实验：在双缝干涉实验中，在光屏处放上照相底片，
12、若减弱光的强度使光子只能一个一个地通过狭缝实验结果表明，如果曝光时间不太长，底片上只能出现一些不规则的点子；如果曝光时间足够长，底片上就会出现规则的干涉条纹对这个实验结果下列认识正确的是( ) A 曝光时间不太长时，光的能量太小，底片上的条纹看不清楚，故出现不规则的点子 B 单个光子的运动没有确定的规律 C 干涉条纹中明亮的部分是光子到达机会较多的地方 D 只有大量光子的行为才表现出波动性 错因分析 此题易错选 A ，主要原因是对光的本性即光的波粒二象性理解不透彻造成的 解析 单个光子通过双缝后的落点无法预测，大量光子的落点出现一定的规律性，落在某些区域的可能性较大，这些区域正是波通过双缝后发
13、生干涉时振幅加强的区域因而把光波叫做概率波光具有波粒二象性，少数光子的行为表现为粒子性，大量光子的行为表现为波动性所以正确选项为 B 、 C 、D. 答案 课堂巩固 1 下列说法中正确的是 ( ) A 光电效应现象说明光具有粒子性 B 普朗克在研究黑体辐射问题时提出了能量子假说 C 玻尔建立了量子理论，成功解释了各种原子发光现象 D 运动的宏观物体也具有波动性，其速度越大物质波的波长越大 解析 光电效应现象说明光是一份一份的，即光具有粒子性，选项 A 正确；普朗克研究黑体辐射时提出了能量子假说，选项 B 正确；玻尔的量子理论只是轨道的量子化，认为轨道的能量不是连续的，没有 解释各种原子的发光现象，选项 质波的波长与运动物体的动量有关系，动量越小波长越大，选项 D 错误 答案 2. 2 0 1 4 汕头模拟 下列说法中正确的是 ( ) A 质量大的物体，其德布罗意波长短 B 速度大的物体，其德布罗意波长短 C 动量大的物体，其德布罗意波长短 D 动能大的物体，其德布罗意波长短 解析 由
