《高考物理大一轮复习 第十二章 动量守恒定律 波粒二象性原子结构与原子核 第2课时 波粒二象性课件》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 动量守恒定律 波粒二象性原子结构与原子核 第2课时 波粒二象性课件（37页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第第2课时波粒二象性课时波粒二象性一、光电效应一、光电效应1.能量子能量子(1)定定义义：普普朗朗克克认认为为，带带电电微微粒粒辐辐射射或或吸吸收收能能量量时时，只只能能是是辐辐射射或或吸吸收收某某个个最最小小能能量量值值的的_，这这个个不不可可再再分分的的最小能量值最小能量值叫做能量子。叫做能量子。(2)大大小小：h，其其中中是是_，h是是_，数数值值h_ (一般一般h取取6.631034 Js)。 整数倍整数倍电磁波的频率电磁波的频率普朗克常量普朗克常量6.6261034 Js 2.光电效应光电效应 (1)定定义义：照照射射到到金金属属表表面面的的光光，能能使使金金属属中中的的_从从表表面
2、逸出的现象。面逸出的现象。(2)光电子：光电子：_中发射出来的电子。中发射出来的电子。(3)光电效应规律光电效应规律每每种种金金属属都都有有一一个个极极限限频频率率，入入射射光光的的频频率率必必须须_这这个个极极限限频频率率才才能能产产生生光光电电效效应应。低低于于这这个个频频率率的的光光不不能能产产生生光光电效应。电效应。 电子电子光电效应光电效应大于大于光光电电子子的的最最大大初初动动能能与与入入射射光光的的_无无关关，只只随随入入射射光光频频率的增大率的增大而而_ 。光电效应的光电效应的发生发生_的的，一般不超过，一般不超过109s。当当入入射射光光的的频频率率大大于于极极限限频频率率时
3、时，饱饱和和光光电电流流的的强强度度与与入入射射光光的强度的强度成成_ 。 强度强度增大增大几乎瞬时几乎瞬时正比正比3.爱因斯坦光电效应方程爱因斯坦光电效应方程(1)光光子子说说：在在空空间间传传播播的的光光是是不不连连续续的的，而而是是一一份份一一份份的的，每每一一份份叫叫做做一一个个光光的的能能量量子子，简简称称光光子子，光光子子的的能能量量_。其中其中h6.631034Js。(称为普朗克常量称为普朗克常量)(2)逸出功逸出功W0：使电子脱离某种金属所做功的：使电子脱离某种金属所做功的_。(3)最最大大初初动动能能：发发生生光光电电效效应应时时，金金属属表表面面上上的的_吸吸收收光子后克服
4、原子核的引力逸出时所具有的动能的最大值。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)爱因斯坦光电效应方程爱因斯坦光电效应方程表达式：表达式：Ekh_。物物理理意意义义：金金属属表表面面的的电电子子吸吸收收一一个个光光子子获获得得的的能能量量是是h，这这些些能能量量的的一一部部分分用用来来克克服服金金属属的的_，剩剩下下的的表表现现为逸出后光电子的最大初动能为逸出后光电子的最大初动能Ek_。 h最小值最小值电子电子W0逸出功逸出功W0波动波动粒子粒子h粒子粒子波动波动普朗克常量普朗克常量h2.粒子的波动性粒子的波动性(1)每每一一个个_的的粒粒子子都都与与一一个个对对应应的的波波相相
5、联联系系，这这种种与与_相联系的波称为德布罗意波，也叫做相联系的波称为德布罗意波，也叫做_。(2)物质波的波长、频率关系式物质波的波长、频率关系式波长：波长：_，频率：，频率：_。 运动运动实物粒子实物粒子物质波物质波3.概率波概率波(1)光波是一种概率波光波是一种概率波光光的的波波动动性性不不是是光光子子之之间间相相互互作作用用的的结结果果而而是是光光子子自自身身固固有有的的性性质质，光光子子在在空空间间出出现现的的概概率率可可以以通通过过_确确定定，所所以以，光波是一种光波是一种_。(2)物质波也是一种概率波物质波也是一种概率波对对于于电电子子和和其其他他微微观观粒粒子子，单单个个粒粒子子
6、的的位位置置是是_，但但在在某某点点出出现现的的概概率率的的大大小小可可以以由由_确确定定，而而且且对对于于大大量量粒粒子子，这这种种概概率率分分布布导导致致确确定定的的宏宏观观结结果果，所所以以物物质质波波也也是是概率波。概率波。 波动规律波动规律概率波概率波不确定的不确定的波动规律波动规律4.不确定性关系不确定性关系不确定性不确定性xp【思考判断】【思考判断】1.光电子就是光子光电子就是光子( )2.只要光强度足够强，任何金属都能发生光电效应只要光强度足够强，任何金属都能发生光电效应( )3.极限频率越大的金属材料逸出功越大极限频率越大的金属材料逸出功越大( )4.爱因斯坦认为光是一份一份
7、的，每一份叫光量子爱因斯坦认为光是一份一份的，每一份叫光量子( )5.宏观物体不具有波动性宏观物体不具有波动性( )6.光子和光电子都是实物粒子光子和光电子都是实物粒子( )7.要要使使某某金金属属发发生生光光电电效效应应，入入射射光光子子的的能能量量必必须须大大于于金金属属的的逸逸出功出功( ) 8.光电子的最大初动能与入射光子的频率成正比光电子的最大初动能与入射光子的频率成正比( )9.光的频率越高，光的粒子性越明显，但仍具有波动性光的频率越高，光的粒子性越明显，但仍具有波动性( )10德德国国物物理理学学家家普普朗朗克克提提出出了了量量子子假假说说，成成功功地地解解释释了了光光电电效效应
8、应规律规律( )11.美美国国物物理理学学家家康康普普顿顿发发现现了了康康普普顿顿效效应应，证证实实了了光光的的粒粒子子性性( )12.法法国国物物理理学学家家德德布布罗罗意意大大胆胆预预言言了了实实物物粒粒子子在在一一定定条条件件下下会会表表现为波动性现为波动性( ) 考点一能量量子化考点一能量量子化(/b)光的粒子性光的粒子性(/c)要点突破要点突破1.对光电效应的四点提醒对光电效应的四点提醒(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。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)光电效应中的光电效应中的“光光”不是特指可见光，也包括不可见光。不是特指可见光，也包
9、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。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。光电子不是光子，而是电子。 2.两条对应关系两条对应关系(1)光强大光强大光子数目多光子数目多发射光电子多发射光电子多光电流大。光电流大。(2)光子频率高光子频率高光子能量大光子能量大光电子的最大初动能大。光电子的最大初动能大。 3.定量分析时应抓住三个关系式定量分析时应抓住三个关系式(1)爱因斯坦光电效应方程：爱因斯坦光电效应方程：EkhW0。(2)最大初动能与遏止电压的关系：最大初动能与遏止电压的关系：EkeUc。(3)逸出功与极限频率的关系：逸出功与极限频
10、率的关系：W0h0。 4.用图象表示光电效应方程用图象表示光电效应方程(1)最大初动能最大初动能Ek与入射光频率与入射光频率的关系图线如图。的关系图线如图。 (2)由曲线可以得到的物理量：由曲线可以得到的物理量：极限频率：图线与极限频率：图线与轴交点的横坐标轴交点的横坐标c。逸出功：图线与逸出功：图线与Ek轴交点的纵坐标的值轴交点的纵坐标的值W0E。普朗克常量：图线的斜率普朗克常量：图线的斜率kh。 典例剖析典例剖析【例例】 (多多选选)在在做做光光电电效效应应的的实实验验时时，某某金金属属被被光光照照射射时时发发生生了了光光电电效效应应，实实验验测测得得光光电电子子的的最最大大初初动动能能E
11、k与与入入射射光光的的频频率率的的关关系系如如图图所所示示(图图线线上上各各点点对对应应的的坐坐标标已已知知，只只是是未未标标出出)，由由实验图线可求出实验图线可求出()A.该金属的极限频率该金属的极限频率B.普朗克常量普朗克常量C.该金属的逸出功该金属的逸出功D.单位时间内逸出的光电子数单位时间内逸出的光电子数 解解析析依依据据光光电电效效应应方方程程EkhW0可可知知，当当Ek0时时，c，即图线的横截距在数值上等于该金属的极限频率。即图线的横截距在数值上等于该金属的极限频率。图线的斜率图线的斜率kh，即图线的斜率在数值上等于普朗克常量。即图线的斜率在数值上等于普朗克常量。0时时，EkW0，
12、即即图图线线的的纵纵截截距距的的绝绝对对值值等等于于该该金金属属的的逸逸出出功。功。答案答案ABC针对训练针对训练1.(多多选选)如如图图所所示示，用用导导线线把把验验电电器器与与锌锌板板相相连连接接，当当用用紫紫外外线线照射锌板时，发生的现象是照射锌板时，发生的现象是()A.有光子从锌板逸出有光子从锌板逸出B.有电子从锌板逸出有电子从锌板逸出C.验电器指针张开一个角度验电器指针张开一个角度D.锌板带负电锌板带负电 解解析析用用紫紫外外线线照照射射锌锌板板是是能能够够发发生生光光电电效效应应的的，锌锌板板上上的的电电子子吸吸收收紫紫外外线线的的能能量量从从锌锌板板表表面面逸逸出出，称称之之为为
13、光光电电子子，故故A错错误误、B正正确确；锌锌板板与与验验电电器器相相连连，带带有有相相同同电电性性的的电电荷荷，锌锌板板失失去去电电子子应应该该带带正正电电，且且失失去去电电子子越越多多，带带正正电电的的电电荷荷量量越越多多，验验电电器器指针张角越大指针张角越大，故故C正确、正确、D错误。错误。答案答案BC 2.(多多选选)如如图图所所示示是是用用光光照照射射某某种种金金属属时时逸逸出出的的光光电电子子的的最最大大初初动动能能随随入入射射光光频频率率的的变变化化图图线线(直直线线与与横横轴轴的的交交点点坐坐标标为为4.27，与纵轴交点坐标为与纵轴交点坐标为0.5)。由图可知。由图可知()A.
14、该金属的截止频率为该金属的截止频率为4.271014 HzB.该金属的截止频率为该金属的截止频率为5.51014 HzC.该图线的斜率表示普朗克常量该图线的斜率表示普朗克常量D.该金属的逸出功为该金属的逸出功为0.5 eV 答案答案AC考点二粒子的波动性考点二粒子的波动性(/c)概率波概率波(/b)不确定性关系不确定性关系(/b) 要点突破要点突破光光既既有有波波动动性性，又又有有粒粒子子性性，两两者者不不是是孤孤立立的的，而而是是有有机机的的统统一一体，其表现规律为：体，其表现规律为：(1)从从数数量量上上看看：个个别别光光子子的的作作用用效效果果往往往往表表现现为为粒粒子子性性；大大量量光
15、光子的作用效果往往表现为波动性。子的作用效果往往表现为波动性。(2)从从频频率率上上看看：频频率率越越低低，波波动动性性越越显显著著，越越容容易易看看到到光光的的干干涉涉和和衍衍射射现现象象；频频率率越越高高，粒粒子子性性越越显显著著，越越不不容容易易看看到到光光的的干干涉涉和衍射现象，贯穿本领越强。和衍射现象，贯穿本领越强。(3)从从传传播播与与作作用用上上看看：光光在在传传播播过过程程中中往往往往表表现现出出波波动动性性；在在与与物质发生作用时往往表现为粒子性。物质发生作用时往往表现为粒子性。典例剖析典例剖析【例【例1】 能够证明光具有波粒二象性的现象是能够证明光具有波粒二象性的现象是()
16、A.光电效应和康普顿效应光电效应和康普顿效应B.光的衍射和光的色散光的衍射和光的色散C.光的折射和透镜成像光的折射和透镜成像D.光的干涉和康普顿效应光的干涉和康普顿效应解解析析光光的的干干涉涉、光光的的衍衍射射现现象象证证明明了了光光的的波波动动性性，光光电电效效应和康普顿效应证明了光的粒子性。应和康普顿效应证明了光的粒子性。答案答案D 【例例2】 物物理理学学家家做做了了一一个个有有趣趣的的实实验验：在在双双缝缝干干涉涉实实验验中中，在在光光屏屏处处放放上上照照相相底底片片，若若减减弱弱光光的的强强度度，使使光光子子只只能能一一个个一一个个地地通通过过狭狭缝缝，实实验验结结果果表表明明，如如
17、果果曝曝光光时时间间不不太太长长，底底片片上上只只出出现现一一些些不不规规则则的的点点子子；如如果果曝曝光光时时间间足足够够长长，底底片片上上就就会会出出现规则的干涉条纹，对这个实验结果认识正确的是现规则的干涉条纹，对这个实验结果认识正确的是()A.曝光时间不长时，出现不规则的点子，表现出光的波动性曝光时间不长时，出现不规则的点子，表现出光的波动性B.单个光子通过双缝后的落点可以预测单个光子通过双缝后的落点可以预测C.干涉条纹中明亮的部分是光子到达机会较多的地方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能表现出光的粒子性只有大量光子的行为才能表现出光的粒子性 解解析析
18、由由于于光光波波是是一一种种概概率率波波，故故选选项项C正正确确；A中中的的现现象象说说明明了了光光的的粒粒子子性性，个个别别光光子子的的行行为为通通常常表表现现出出粒粒子子性性，故故选选项项A、D错误。错误。答案答案C针对训练针对训练1.如如果果一一个个电电子子的的德德布布罗罗意意波波长长和和一一个个中中子子的的相相等等，则则它它们们的的哪哪个物理量也相等个物理量也相等()A.速度速度 B.B.动能动能 C.动量动量 D.D.总能量总能量 答案答案C2.用用很很弱弱的的光光做做双双缝缝干干涉涉实实验验，把把入入射射光光减减弱弱到到可可以以认认为为光光源源和和感感光光胶胶片片之之间间不不可可能
19、能同同时时有有两两个个光光子子存存在在，如如图图所所示示是是不不同同数数量的光子照射到感光胶片上得到的照片。这些照片说明量的光子照射到感光胶片上得到的照片。这些照片说明()A.光只有粒子性没有波动性光只有粒子性没有波动性B.光只有波动性没有粒子性光只有波动性没有粒子性C.少量光子的运动显示波动性，大量光子的运动显示粒子性少量光子的运动显示波动性，大量光子的运动显示粒子性D.少量光子的运动显示粒子性，大量光子的运动显示波动性少量光子的运动显示粒子性，大量光子的运动显示波动性 解解析析光光具具有有波波粒粒二二象象性性，这这些些照照片片说说明明少少量量光光子子的的运运动动显显示粒子性示粒子性，大量光
20、子的运动显示波动性大量光子的运动显示波动性，故故D正确。正确。答案答案D3.在在做做双双缝缝干干涉涉实实验验时时，发发现现10 000个个光光子子中中有有9 600个个通通过过双双缝缝后打到了观察屏上的后打到了观察屏上的b处，则处，则b处是处是()A.亮纹亮纹B.暗纹暗纹C.既有可能是亮纹也有可能是暗纹既有可能是亮纹也有可能是暗纹D.以上各种情况均有可能以上各种情况均有可能 解解析析由由光光子子按按波波的的概概率率分分布布的的特特点点去去判判断断，由由于于大大部部分分光光子子都落在都落在b点点，故故b处一定是亮纹处一定是亮纹，选项选项A正确。正确。答案答案A 1.(多多选选)在在光光电电效效应
21、应实实验验中中，用用频频率率为为的的光光照照射射光光电电管管阴阴极极，发发生了光电效应，下列说法正确的是生了光电效应，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，光电效应现象消失减小入射光的强度，光电效应现象消失C.改用频率小于改用频率小于的光照射，一定不发生光电效应的光照射，一定不发生光电效应D.改用频率大于改用频率大于的光照射，光电子的最大初动能变大的光照射，光电子的最大初动能变大 解解析析增增大大入入射射光光强强度度，使使单单位位时时间间内内逸逸出出的的光光电电子子数数增增加加，因因此此光光电电流流增增大大，选选项项A正正确确；能
22、能否否发发生生光光电电效效应应与与照照射射光光的的频频率率有有关关，与与强强度度无无关关，选选项项B错错误误；当当照照射射光光的的频频率率小小于于，但但仍仍大大于于极极限限频频率率时时发发生生光光电电效效应应，选选项项C错错误误；由由EkmhW，增增加加照射光的频率照射光的频率，光电子的最大初动能变大光电子的最大初动能变大，选项选项D正确。正确。答案答案AD2.(多选多选)关于光的波粒二象性，正确的说法是关于光的波粒二象性，正确的说法是()A.光的频率越高，光子的能量越大，粒子性越显著光的频率越高，光子的能量越大，粒子性越显著B.光的波长越长，光的能量越小，波动性越显著光的波长越长，光的能量越
23、小，波动性越显著C.频率高的光子不具有波动性，波长较长的光子不具有粒子性频率高的光子不具有波动性，波长较长的光子不具有粒子性D.个个别别光光子子产产生生的的效效果果往往往往显显示示粒粒子子性性，大大量量光光子子产产生生的的效效果果往往显示波动性往往显示波动性 解解析析光光具具有有波波粒粒二二象象性性，但但在在不不同同情情况况下下表表现现不不同同，频频率率越越高高，波波长长越越短短，粒粒子子性性越越强强，反反之之波波动动性性明明显显，个个别别光光子子易易显显示粒子性示粒子性，大量光子显示波动性大量光子显示波动性，故选项故选项A、B、D正确。正确。答案答案ABD 答案答案CD4.已已知知钙钙和和钾
24、钾的的截截止止频频率率分分别别为为7.731014 Hz和和5.441014 Hz，在在某某种种单单色色光光的的照照射射下下两两种种金金属属均均发发生生光光电电效效应应，比比较较它它们们表表面面逸逸出出的的具具有有最最大大初初动动能能的的光光电电子子，钙钙逸逸出出的的光光电电子子具具有有较较大大的的()A.波长波长 B.B.频率频率 C.能量能量 D.D.动量动量 答案答案A5.在在某某次次光光电电效效应应实实验验中中，得得到到的的遏遏止止电电压压Uc与与入入射射光光的的频频率率的的关关系系如如图图所所示示。若若该该直直线线的的斜斜率率和和截截距距分分别别为为k和和b，电电子子电电荷荷量量的的绝绝对对值值为为e，则则普普朗朗克克常常量量可可表表示示为为_，所所用用材材料料的的逸出功可表示为逸出功可表示为_。答案答案ekeb
