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1、章末整合章末整合高中物理高中物理选修选修35粤教版粤教版波粒二象性波粒二象性能量子能量子光的粒子性光的粒子性粒子的波粒子的波动性性不确定性关系：不确定性关系：定定义：每一份：每一份辐射的能量是一个能量子射的能量是一个能量子大小：大小：h，h6.631034 Js一、量子论与光子说一、量子论与光子说量子论：德国物理学家普朗克提出电磁波的发射和吸收量子论：德国物理学家普朗克提出电磁波的发射和吸收是不连续的，而是一份一份的，每一份电磁波的能量是不连续的，而是一份一份的，每一份电磁波的能量Eh.光子说：爱因斯坦提出空间传播的光也是不连续的，而光子说：爱因斯坦提出空间传播的光也是不连续的，而是一份一份的
2、，每一份称为一个光子，光子具有的能量与是一份一份的，每一份称为一个光子，光子具有的能量与光的频率成正比，即光的频率成正比，即h其中其中h为普朗克常量，为普朗克常量，h6.631034 Js.【例例1】(双选双选)下列下列对光子的光子的认识，正确的是，正确的是()A“光子光子说”中的光子就是我中的光子就是我们平平时所所说的的“微粒微粒”B“光子光子说”中的光子就是光中的光子就是光电效效应的光的光电子子C在空在空间传播的光是不播的光是不连续的，而是一份一份的，每一的，而是一份一份的，每一份叫做一个光量子，份叫做一个光量子，简称光子称光子D光子的能量跟光的光子的能量跟光的频率成正比率成正比答案答案C
3、D解析解析根据光子说，在空间传播的光是不连续的，而是一根据光子说，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，简称光子我们平时份一份的，每一份叫做一个光量子，简称光子我们平时所说的微粒指宏观世界的微小颗粒光电效应中，金属内所说的微粒指宏观世界的微小颗粒光电效应中，金属内的电子吸收光子后克服原子核的库仑引力等束缚，逸出金的电子吸收光子后克服原子核的库仑引力等束缚，逸出金属表面，成为光电子，故属表面，成为光电子，故A、B选项错误，选项错误，C选项正确；由选项正确；由h知，光子能量知，光子能量与其频率与其频率成正比，故成正比，故D选项正确选项正确【例例2】已知：功率已知：功率为1
4、00 W的灯泡消耗的的灯泡消耗的电能的能的5 %转化化为所所发出的可出的可见光的能量，光速光的能量，光速c3.0108 m/s，普朗克常，普朗克常量量h6.631034 Js，假定所，假定所发出的可出的可见光的波光的波长都是都是560 nm，计算灯泡每秒内算灯泡每秒内发出的光子数出的光子数答案答案1.41019个个二、光电效应的规律和光电效应方程二、光电效应的规律和光电效应方程1光电效应规律光电效应规律(1)任何一种金属都对应一个极限频率，入射光频率必须大任何一种金属都对应一个极限频率，入射光频率必须大于极限频率才会产生光电效应于极限频率才会产生光电效应(2)光电子的最大初动能与入射光的强度无
5、关，只随着入射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光频率的增大而增大(3)当入射光频率大于极限频率时，保持频率不变，光电流当入射光频率大于极限频率时，保持频率不变，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(4)入射光照到金属上时，光电子的发射几乎是瞬时的，一入射光照到金属上时，光电子的发射几乎是瞬时的，一般不超过般不超过109 s.2爱因斯坦光电效应方程爱因斯坦光电效应方程EkhW0.W0表示金属的逸出功，表示金属的逸出功，0表示金属的极限频率，则表示金属的极限频率，则W0h0.【例例3】(单选单选)用波用波长为2.0107 m的紫外的紫外线照射
6、照射钨的表面，的表面，释放出来的光放出来的光电子中最大的子中最大的动能是能是4.71019 J由此可知，由此可知，钨的极限的极限频率是率是(普朗克常量普朗克常量h6.631034 Js，光速，光速c3.0108 m/s，结果取两位有效数字果取两位有效数字)()A5.51014 Hz B7.91014 HzC9.81014 Hz D1.21015 Hz答案答案B三、用图象表示光电效应的规律三、用图象表示光电效应的规律1Ek图象图象根据爱因斯坦光电效应方程根据爱因斯坦光电效应方程EkhW0，光电子的最大初，光电子的最大初动能动能Ek是入射光频率是入射光频率的一次函数，图象如图的一次函数，图象如图1
7、所示其横所示其横轴截距为金属的极限频率轴截距为金属的极限频率0，纵轴截距是金属的逸出功的，纵轴截距是金属的逸出功的负值；斜率为普朗克常量负值；斜率为普朗克常量h. 图图12IU图象图象 图图2【例例4】(1)(单选单选)研究光研究光电效效应的的电路如路如图3所示用所示用频率相同、率相同、强强度不同的光度不同的光分分别照射密封真空管的照射密封真空管的钠极板极板(阴极阴极K)，钠极板极板发射出的光射出的光电子被阳极子被阳极A吸收，吸收，在在电路中形成光路中形成光电流下列光流下列光电流流I与与A、K之之间的的电压UAK的关系的关系图象中，象中，正确的是正确的是()图图3(2)钠金属中的金属中的电子吸
8、收光子的能量，从金属表面逸出，子吸收光子的能量，从金属表面逸出，这就就是光是光电子光子光电子从金属表面逸出的子从金属表面逸出的过程中，其程中，其动量的大小量的大小_(选填填“增大增大”、“减小减小”或或“不不变”)，原因是，原因是_.答案答案(1)C(2)减小光减小光电子受到金属表面子受到金属表面层中力的阻碍作用中力的阻碍作用(或需要克服或需要克服逸出功逸出功)四、光的波粒二象性、物质波四、光的波粒二象性、物质波1光的干涉、衍射、光的偏振说明光具有波动性，光电效应、光的干涉、衍射、光的偏振说明光具有波动性，光电效应、康普顿效应则证明光具有粒子性，因此，光具有波粒二象康普顿效应则证明光具有粒子性
9、，因此，光具有波粒二象性，对于光子这样的微观粒子只有从波粒二象性出发，才性，对于光子这样的微观粒子只有从波粒二象性出发，才能统一说明光的各种行为能统一说明光的各种行为2电子的衍射实验，说明了一些物质微粒也像光子一样具有电子的衍射实验，说明了一些物质微粒也像光子一样具有波粒二象性波粒二象性【例例5】(双选双选)现代物理学代物理学认为，光和，光和实物粒子都具有波粒物粒子都具有波粒二象性，下列事二象性，下列事实中突出体中突出体现波波动性的是性的是()A一定一定频率的光照射到率的光照射到锌板上，光的板上，光的强强度越大，度越大，单位位时间内内锌板上板上发射的光射的光电子就越多子就越多B肥皂液是无色的，
10、吹出的肥皂泡却是彩色的肥皂液是无色的，吹出的肥皂泡却是彩色的C质量量为103 kg、速度、速度为102 m/s的小球，其德布的小球，其德布罗意意波波长约为1023 m，不，不过我我们能清晰地能清晰地观测到小球运到小球运动的的轨迹迹D人人们常利用常利用热中子研究晶体的中子研究晶体的结构，因构，因为热中子的德中子的德布布罗意波意波长与晶体中原子与晶体中原子间距大致相同距大致相同答案答案BD解析解析光子照到锌板上，发生光电效应，说明光有粒子性，光子照到锌板上，发生光电效应，说明光有粒子性，A不正确；白光在肥皂泡上发生薄膜干涉时，会出现彩色条不正确；白光在肥皂泡上发生薄膜干涉时，会出现彩色条纹，光的干涉现象说明了光有波动性，纹，光的干涉现象说明了光有波动性，B正确；由于实物的正确；由于实物的波长很小，波动性不明显，表现为粒子性，波长很小，波动性不明显，表现为粒子性，C不正确；用热不正确；用热中子研究晶体结构，其实是通过中子的衍射来中子研究晶体结构，其实是通过中子的衍射来“观察观察”晶体晶体的，是利用中子的波动性，的，是利用中子的波动性，D正确故选正确故选B、D.
