波粒二象性知识点练习答案

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1、波粒二象性知识点一、光电效应现象 1、光电效应：光电效应：物体在光（包括不可见光)的照射下发射电子的现象称为光电效应。2、光电效应的研究结论：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，才能产生光电效应;低于这个频率的光不能产生光电效应.光电子的最大初动能与入射光的强度无关，只随着入射光频率的增大而增大。注意:从金属出来的电子速度会有差异,这里说的是从金属表面直接飞出来的光电子。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109s;当入射光的频率大于极限频率时，光电流的强度与入射光的强度成正比。3、 光电效应的应用:光电管：光电管的阴极表面敷有碱金属,对电子的

2、束缚能力比较弱，在光的照射下容易发射电子，阴极发出的电子被阳极收集，在回路中形成电流,称为光电流。注意：光电管两极加上正向电压，可以增强光电流。光电流的大小跟入射光的强度和正向电压有关,与入射光的频率无关。入射光的强度越大，光电流越大。遏止电压0。回路中的光电流随着反向电压的增加而减小，当反向电压0满足：,光电流将会减小到零，所以遏止电压与入射光的频率有关。、波动理论无法解释的现象:不论入射光的频率多少，只要光强足够大，总可以使电子获得足够多的能量，从而产生光电效应,实际上如果光的频率小于金属的极限频率,无论光强多大,都不能产生光电效应.光强越大，电子可获得更多的能量,光电子的最大初始动能应该

3、由入射光的强度来决定,实际上光电子的最大初始动能与光强无关，与频率有关。光强大时，电子能量积累的时间就短,光强小时，能量积累的时间就长,实际上无论光入射的强度怎样微弱，几乎在开始照射的一瞬间就产生了光电子.二、光子说、普朗克常量普郎克在研究电磁波辐射时,提出能量量子假说:物体热辐射所发出的电磁波的能量是不连续的，只能是的整数倍，称为一个能量量子。即能量是一份一份的。其中辐射频率，是一个常量,称为普朗克常量。2、光子说在空间中传播的光的能量不是连续的，而是一份一份的,每一份叫做一个光子,光子的能量跟光的频率成正比。,其中:是普朗克常量，v是光的频率。三、光电效应方程、逸出功W0: 电子脱离金属离

4、子束缚,逸出金属表面克服离子引力做的功。2、光电效应方程：如果入射光子的能量大于逸出功W0，那么有些光电子在脱离金属表面后还有剩余的动能根据能量守恒定律,入射光子的能量等于出射光子的最大初动能与逸出功之和,即 其中是指出射光子的最大初动能。3、 光电效应的解释：极限频率:金属内部的电子一般一次只能吸收一个光子的能量，只有入射光子的能量大于或者等于逸出功W 即：时，电子才有可能逸出，这就是光电效应存在极限频率的原因.遏制电压:由和有：，所以遏制电压只与入射光频率有关，与入射光的强度无关，这就是光电效应存在遏制电压的原因。四、康普顿效应(表明光子具有动量)1、康普顿效应:用射线照射物体时，一部分散

5、射出来的X射线的波长会变长，这个现象叫康普顿效应。康普顿效应是验证光的波粒二象性的重要实验之一.2、康普顿效应的意义:证明了爱因斯坦光子假说的正确性，揭示了光子不仅具有能量，还具有动量。光子的动量为3、现象解释：碰撞前后光子与电子总能量守恒,总动量也守恒.碰撞前，电子可近似视为静止的,碰撞后，电子获得一定的能量和动量， X光子的能量和动量减小，所以X射线光子的波长变长。五、光的波粒二象性物质波 概率波 不确定关系1、光的波粒二象性：干涉、衍射和偏振以无可辩驳的事实表明光是一种波;光电效应和康普顿效应又用无可辩驳的事实表明光是一种粒子，由于光既有波动性，又有粒子性，只能认为光具有波粒二象性。但不

6、可把光当成宏观观念中的波,也不可把光当成宏观观念中的粒子.少量的光子表现出粒子性，大量光子运动表现为波动性；光在传播时显示波动性，与物质发生作用时，往往显示粒子性；频率小波长大的波动性显著,频率大波长小的粒子性显著.2、光子的能量，光子的动量.表示式也可以看出，光的波动性和粒子性并不矛盾：表示粒子性的粒子能量和动量的计算式中都含有表示波的特征的物理量频率和波长。、物质波(德布罗意波）：12年德布罗意提出，实物粒子和光子一样具有波动性,任何一个运动着的物体都有一种与之对应的波,波长=h/ p，这种波叫物质波，也叫德布罗意波。、概率波:从光子的概念上看，光波是一种概率波.光子落在明条纹的概率高,落

7、在暗条纹的概率低.干涉条纹是光子落在感光片上各点的概率分布的反映。注意：亮纹是光子落的概率大,暗纹是概率小，不是光子照不到。5、不确定关系：微观粒子的坐标和动量不能同时完全精确地确定。如果用表示微观粒子位置的不确定性,用表示微观粒子在方向上动量的不确定性,则有。原因是因为微观粒子具有波动性。（1）由不确定性关系可知，坐标和动量，其中一个测量得越准确，另外一个的不确定性就越大。(2）微观粒子的波粒二象性和不确定性关系本质是一样的，导致共同的结果:微观粒子的运动状态，不能通过确定的轨道来描述,只能通过概率波做统计性的描述。（)不确定性关系对宏观物体没有意义。频率高波长短,粒子性明显 频率低波长长，

8、波动性明显传播时，波动性明显 光的产生，与其他物质作用,粒子性明显个别时,粒子性明显 大量时,波动性明显 典型例题透析类型一光的本性的认识1、关于光的本性，下列说法中正确的是(） A、关于光的本性，牛顿提出微粒说,惠更斯提出波动说，爱因斯坦提出光子说，它们都说明了光的本性 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,也可以看成微观概念上的粒子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 、光的波粒二象性是将牛顿的波动说和惠更斯的粒子说真正有机地统一起来 解析：光具有波粒二象性，这是现代物理学关于光的本性的认识，光的波粒二象性不同于牛顿提出的微粒说和惠更斯的波动说

9、，是爱因斯坦的光子说和麦克斯韦的电磁说的统一。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,故A，B，错误，C对. 答案：C 总结升华：光既有波动性，又具有粒子性，即光具有波粒二象性,这就是光的本性.变式练习【变式】关于光的波粒二象性的说法中,正确的是：(） A. 有的光是波，有的光是粒子 B 光子与电子是同样的一种粒子 C 光的波长越长,其波动性就越显著；波长越短，其粒子性就越显著 D。光子的数量越少波动性就越显著；光子的数量越多粒子性就越显著 解析：光具有波粒二象性，不能分割开来；光是一种电磁波，而电子是实物粒子,二者不能混淆；大量光子的行为往往体现为波动性，少数光子的行为

10、表现为粒子性；波长越长,波动性越显著，波长越短，粒子性越显著.选项C正确。类型二光电效应规律 2、入射光照射到某金属表面上发生光电效应,若入射光的强度减弱,而频率保持不变，那么：( ) A、从光照至金属表面上到发射出光电子之间的时间间隔将明显增加; B、逸出的光电子的最大初动能将减小；、单位时间内从金属表面逸出的光电子数目将减少; D、有可能不发生光电效应； 解析:考察光电效应的规律。光电效应的发生时间极短，小于，与光强无关,不会出现时间间隔明显增加的现象;逸出的光电子的最大初动能与入射光的强度无关，对于一种金属而言，只和入射光的频率有关,根据爱因斯坦光电效应方程，最大初动能与入射光频率之间的

11、关系为；在入射光频率大于极限频率时,发生光电效应，单位时间内逸出的光电子个数与光强成正比,因此当入射光减弱时,单位时间内逸出的光电子个数也减少；能否发生光电效应与光强无关,只要入射光频率大于极限频率就能发生.选C。变式练习 【变式】已知铯的极限频率为 45404H,钠的极限频率为6.01014H，银的极限频率为1.15305，铂的极限频率为1.5291015Hz。当用波长为。3um的光照射它们时,可能发生光电效应的是_. 解析:由C 可算出照射光的频率 =z=8101Hz 照射光的频率大于铯和钠的极限频率，铯和钠可发生光电效应。 答案：铯和钠 3、研究光电效应规律的实验装置如图所示，以频率为的

12、光照射光电管阴极K时,有光电子产生。由于光电管、A间加的是反向电压，光电子从阴极K发射后将向阳极A作减速运动，光电流由图中电流计G测出,反向电压U由电压表V测出。当电流计的示数恰好为零时,电压表的示数称为反向截止电压U0. 在下列表示光电效应实验规律的图象中,错误的是： 解析:本题中的选项A、不难从光电效应实验规律作出判断：光电流与入射光的强度成正比,产生光电效应的时间一般不超过10s，故选项A、D的图象是正确的.由反向截止电压的概念可知选项C的图象也是正确的。 由题意可知，而由爱因斯坦光电效应方程，有，故，与不成正比，选项B的图象是错误的。答案:B 总结升华：1、发生光电效应的几个特点 （1

13、）瞬时性。 从光照到放出电子几乎是同时的，与照射光强度及频率无关. （)对应性 金属表面每吸收一个光子就释放一个电子. ()频率条件. 0(0为极限频率，逸出功0）。 2、在光电效应实验规律中，有两个关系： (1）光电效应的最大初动能 随入射光频率 的增大而增大； （2)光电流的强度跟入射光强度成正比。 变式练习 【变式】对爱因斯坦光电效应方程下面的理解正确的有:( ） A只要是用同种频率的光照射同一种金属，那么从金属中逸出的所有光电子都会具有同样的初动能 B式中的W表示每个光电子从金属中飞出过程中克服金属中正电荷引力所做的功 .逸出功W和极限频率0之间应满足关系式 。光电子的最大初动能和入射

14、光的频率成正比 解析：爱因斯坦光电效应方程中的表示从金属表面直接中逸出的光电子克服金属中正电荷引力做的功，因此是所有逸出的光电子中克服引力做功的最小值。对应的光电子的初动能是所有光电子中最大的。其它光电子的初动能都小于这个值.若入射光的频率恰好是极限频率，即刚好能有光电子逸出,可理解为逸出的光电子的最大初动能是0,因此有。由可知和之间是一次函数关系,但不是成正比关系.本题应选C.类型三光子的能量、物质波 4、激光光波功率为P，激光在真空中的波长为,光速为c，普朗克恒量为h,该激光光波每秒辐射光子数为_. 解析:激光的频率为=， 一个激光光子的能量为h=h 一秒内激光辐射的能量为P 一秒内激光辐射的光子数为n 、关于物质波,以下说法正确的是（) A、任何一个物体都有一种波动与之对应 B、抖动细绳一端，绳上的波就是物质波 、动能相等的质子和电子相比，质子的物质波波长短D、宏观物体不会发生明显的衍射或干涉现象，所以没有物质波 解析：任何一个物体都是运动着的,根据德布罗意假设,都有一种波动之对应,A对；绳上的波是机械波，不是物质波,错；动能相等时,由得质子的动量大些，由 知质子的物质波波长短，对;宏观物体物质波波长太短,难以观测，但具有波动性，错。 答案： 总结升华：光具有波粒二象性,空间传播的光不是连续的，是一份一份的，每一份叫一个光子,每个光子