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1、 爱学啦高中学习网，各科学习方法免费试卷教案课件视频与大家分享 爱学啦高中学习网第十六章 波粒二象性内容要求说明93.普朗克能量子假说 黑体和黑体辐射I94.光电效应I95.光的波粒二象性 物质波(2010 年 99.光的波粒二象性 物质波 概 率波 不确定关系)I德布罗意波长关系式的定量计算不做要求要点归纳一、光电效应光电效应 1定义：在光的照射下从物体发射出定义：在光的照射下从物体发射出 电子电子 的现象的现象(发射出的电子称为光电子发射出的电子称为光电子) 2产生条件：入射光的频率产生条件：入射光的频率 大于大于 极限频率极限频率 3光电效应规律光电效应规律 (1)每种金属都有一个极限频
2、率，入射光的每种金属都有一个极限频率，入射光的 频率频率 必须大于这个极限频率才能产生光电效必须大于这个极限频率才能产生光电效 应应 (2)光电子的最大初动能与入射光的光电子的最大初动能与入射光的 强度强度 无关，只随入射光频率的增大而无关，只随入射光频率的增大而 增大增大 (3)光电效应的发生几乎是瞬时的，一般不超过光电效应的发生几乎是瞬时的，一般不超过 109 s. (4)当入射光的频率大于极限频率时，当入射光的频率大于极限频率时， 光电流光电流 的强度与入射光的强度成正比的强度与入射光的强度成正比 二、光电效应方程二、光电效应方程 1基本物理量基本物理量 (1)光子的能量：光子的能量：h
3、其中其中 h6.631034 Js(称为普朗克常量称为普朗克常量) (2)逸出功：使电子脱离某种金属所做功的逸出功：使电子脱离某种金属所做功的 最小值最小值 (3)最大初动能最大初动能 发生光电效应时，金属发生光电效应时，金属 表面上表面上 的电子吸收光子后克服原子核的引力逸出时所具有动能的电子吸收光子后克服原子核的引力逸出时所具有动能 的的 最大值最大值 2光电效应方程光电效应方程 爱因斯坦光电效应方程是根据爱因斯坦光电效应方程是根据 能量能量 守恒定律推导出来的描述的是光电子的最大初动守恒定律推导出来的描述的是光电子的最大初动 能能 Ek跟入射光子的能量跟入射光子的能量 h和逸出功和逸出功
4、 W 之间的关系：之间的关系：Ek hW 三、波粒二象性、物质波三、波粒二象性、物质波 1光的波粒二象性光的波粒二象性 (1)光电效应说明光具有粒子性，同时光还具有波动性，即光具有光电效应说明光具有粒子性，同时光还具有波动性，即光具有 波粒二象性波粒二象性 (2)大量光子运动的规律表现出光的大量光子运动的规律表现出光的 波动波动 性，单个光子的运动表现出光的性，单个光子的运动表现出光的 粒子粒子 性性 (3)光的波长越长，波动性越明显，越容易看到光的干涉和衍射现象光波的频率越高，粒光的波长越长，波动性越明显，越容易看到光的干涉和衍射现象光波的频率越高，粒 子性越明显，穿透本领越强子性越明显，穿
5、透本领越强 2物质波物质波 任何一个任何一个 运动运动 的物体，小到微观粒子，大到宏观物体，都有一种波与它相对应，的物体，小到微观粒子，大到宏观物体，都有一种波与它相对应， 爱学啦高中学习网，各科学习方法免费试卷教案课件视频与大家分享 爱学啦高中学习网其波长等于，也称为 德布罗意波、物质波。h mv特别提示：物质波既不是机械波，也不是电磁波，物质波乃是一种概率波特别提示：物质波既不是机械波，也不是电磁波，物质波乃是一种概率波 四、正确理解光电效应规律中的两个关系四、正确理解光电效应规律中的两个关系 1光电子的最大初动能与入射光频率的关系光电子的最大初动能与入射光频率的关系 光电子的最大初动能光
6、电子的最大初动能 Ek，随入射光频率，随入射光频率的增大而增大；由爱因斯坦光电效应方程知：的增大而增大；由爱因斯坦光电效应方程知： EkhW. 对于某一金属而言，逸出功对于某一金属而言，逸出功 W 是一定值，普朗克常量是一定值，普朗克常量 h 是一常数，故从上式可以看出，是一常数，故从上式可以看出， 最大初动能最大初动能 Ek与入射光频率与入射光频率成一次函数关系，但不是成正比的，函数图象如图成一次函数关系，但不是成正比的，函数图象如图 1511. 当光照射到金属表面上时，能量为当光照射到金属表面上时，能量为 E 的光子被电子的光子被电子 所吸收，电子把这个能量的一部分用来克服金属表面对所吸收
7、，电子把这个能量的一部分用来克服金属表面对 它的吸引，剩余部分就是电子离开金属表面时的初动它的吸引，剩余部分就是电子离开金属表面时的初动 能能 (1)由爱因斯坦的光电效应方程可知，只有当光子的能量由爱因斯坦的光电效应方程可知，只有当光子的能量hW 时才会有光电效应时才会有光电效应 讲解：极限频率 金属的逸出功不同，因此不同金属对应的极限频率也不同金属的逸出功不同，因此不同金属对应的极限频率也不同 (2)电子吸收光子后能量立即增大电子吸收光子后能量立即增大 h，不需要能量的积累过，不需要能量的积累过程程 因此光电效应的发射几乎是瞬时的因此光电效应的发射几乎是瞬时的 (3)电子每次只吸收一个光子，
8、从能量守恒可知，光电子的最大初动能电子每次只吸收一个光子，从能量守恒可知，光电子的最大初动能 EkhW，且，且 Ek 随频率的增大而增大，与光的强度无关随频率的增大而增大，与光的强度无关 2光电流的大小跟入射光强度成正比光电流的大小跟入射光强度成正比 光电流的大小是由单位时间内从金属表面逸出的光电子数目决定的，而从金属表面逸出的光电流的大小是由单位时间内从金属表面逸出的光电子数目决定的，而从金属表面逸出的 光电子数目由入射光子的数目决定，而与光子的频率无关光电子数目由入射光子的数目决定，而与光子的频率无关 例题例题 1.对光电效应的解释正确的是对光电效应的解释正确的是( ) A金属钠的每个电子
9、可以吸收一个或一个以上的光子，当它积累的动能足够大时，就能金属钠的每个电子可以吸收一个或一个以上的光子，当它积累的动能足够大时，就能 逸出金属逸出金属 B如果入射光子的能量小于金属表面的电子克服原子核的引力而逸出时所需做的最小功，如果入射光子的能量小于金属表面的电子克服原子核的引力而逸出时所需做的最小功， 便不能发生光电效应便不能发生光电效应 C发生光电效应时，入射光越强，光子的能量就越大，光电子的最大初动能就越大发生光电效应时，入射光越强，光子的能量就越大，光电子的最大初动能就越大 D由于不同金属的逸出功是不相同的，因此使不同金属产生光电效应入射光的最低频率由于不同金属的逸出功是不相同的，因
10、此使不同金属产生光电效应入射光的最低频率 也不同也不同 解析：选解析：选 BD.按照爱因斯坦的光子说，光的能量是由光的频率决定的，与光强无关，入射按照爱因斯坦的光子说，光的能量是由光的频率决定的，与光强无关，入射 光的频率越大，发生光电效应时产生的光电子的最大初动能越大但要使电子离开金属须光的频率越大，发生光电效应时产生的光电子的最大初动能越大但要使电子离开金属须 使电子具有足够的动能，而电子增加的动能只能来源于照射光的光子能量，但电子只能吸使电子具有足够的动能，而电子增加的动能只能来源于照射光的光子能量，但电子只能吸 收一个光子，不能吸收多个光子电子从金属逸出时只有从金属表面向外逃出的电子克
11、服收一个光子，不能吸收多个光子电子从金属逸出时只有从金属表面向外逃出的电子克服 原子核的引力所做的功最小原子核的引力所做的功最小 五、波动性与粒子性的比较（略）五、波动性与粒子性的比较（略） 例题例题 2.关于物质的波粒二象性，下列说法中不正确的是关于物质的波粒二象性，下列说法中不正确的是( ) 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
12、在微观高速运动的现象中是统波动性和粒子性，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图图 爱学啦高中学习网，各科学习方法免费试卷教案课件视频与大家分享 爱学啦高中学习网一的一的 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：选解析：选 D.光具有波粒二象性是微观世界具有的特殊规律，大量光子运动的规律表现出光光具有波粒二象性是微观世界具有的特殊规律，大量光子运动的规律表现出光 的波动性，而单个光子的运动表现出光的粒子性光的波长越长，波动性越明显，光的频的波动性，而单个光子的运动表现出光的粒子性光的波长越长，波动性越明显
13、，光的频 率越高，粒子性越明显而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，率越高，粒子性越明显而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， 但不是不具有波粒二象性但不是不具有波粒二象性D 项合题意项合题意 六、感知高考六、感知高考 (2008 年高考江苏卷年高考江苏卷)下列实验中，深入地揭示了光的粒子性一面的有下列实验中，深入地揭示了光的粒子性一面的有_ AX 射线被石墨散射后部分波长增大射线被石墨散射后部分波长增大B锌板被紫外线照射时有电子逸出但被可见光照射时没有电子逸出锌板被紫外线照射时有电子逸出但被可见光照射时没有电子逸出C轰击金箔的轰击金箔的 粒子中有少数运动方
14、向发生较大偏转粒子中有少数运动方向发生较大偏转D氢原子发射的光经三棱镜分光后，呈现线状光谱氢原子发射的光经三棱镜分光后，呈现线状光谱【解析解析】 X 射线被石墨散射后部分波长增大射线被石墨散射后部分波长增大(康普顿效应康普顿效应)，说明光子具有粒子性，故选，说明光子具有粒子性，故选 项项 A 对；对于任何一种金属都存在一个对；对于任何一种金属都存在一个“极限频率极限频率”，入射光的频率必须大于这个频率，才，入射光的频率必须大于这个频率，才 能产生光电效应，故选项能产生光电效应，故选项 B 对；选项对；选项 C 说明原子的核式结构；选项说明原子的核式结构；选项 D 说明氢原子的能量说明氢原子的能
15、量 是不连续的是不连续的 【答案答案】 AB 爱学啦高中学习网，各科学习方法免费试卷教案课件视频与大家分享 爱学啦高中学习网例题例题 3如图如图 1512 所示，当电键所示，当电键 S 断开时，用光子能量为断开时，用光子能量为 2.5 eV 的一束光照射阴极的一束光照射阴极 P，发现电流表读数不为零合上电键，调节滑动变阻器，发现当电压表读数小于，发现电流表读数不为零合上电键，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，电流表读数仍不为零；当电压表读数大于或等于 0.60 V 时，电流表读数为零时，电流表读数为零 (1)求此时光电子的最大初动能的大小；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求该阴极材料的逸出功【解析解析】 设用光子能量为设用光子能量为 2.5 eV 的光照射时，光电子的最大初动能为的光照射时，光电子的最大初动能为 Ek，阴极材料逸，阴极材料逸 出功为出功为 W0， 当反向电压达到当反向电压达到
