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1、第3讲 光电效应 波粒二象性,【思维驱动】 ( 2013汕头模拟)如图13-3-1所示， 用导线把验电器与锌板相连接， 当用紫外线照射锌板时，发生的现象是 ( ) A有光子从锌板逸出 B有电子从锌板逸出 C验电器指针张开一个角度 D锌板带负电,光电效应 (考纲要求),图13-3-1,解析 用紫外线照射锌板是能够发生光电效应的，锌板上的电子吸收紫外线的能量从锌板表面逸出，称之为光电子，故A错误、B正确；锌板与验电器相连，带有相同电性的电荷，锌板失去电子应该带正电，且失去电子越多，带正电的电荷量越多，验电器指针张角越大，故C正确、D错误 答案 BC,【知识存盘】 1定义 照射到金属表面的光，能使金
2、属中的电子从表面逸出，叫做光电效应现象，光电效应中发射出来的电子叫做 . 2光电效应的实验规律 (1)入射光的频率低于 或截止频率时不发生光电效应 (2)发生光电效应几乎不需要时间 (3)入射光越强，单位时间内发射的光电子数越多 (4)光电子的最大初动能决定于入射光的光子能量和金属的逸出功之差,光电子,极限频率,【思维驱动】 (2012上海卷，1)在光电效应实验中，用单色光照射某种金属表面，有光电子逸出，则光电子的最大初动能取决于入射光的( ) A频率 B强度 C照射时间 D光子数目 解析 由爱因斯坦光电效应方程EkkW0可知，Ek只与频率有关，故选项B、C、D错，选项A正确 答案 A,爱因斯
3、坦光电效应方程 (考纲要求),h,2遏止电压与截止频率 (1)遏止电压：使光电流减小到零的反向电压Uc. (2)截止频率：能使某种金属发生光电效应的 频率叫做该种金属的截止频率(又叫极限频率)不同的金属对应着不同的极限频率 (3)逸出功：电子从金属中逸出所需做功的 ，叫做该金属的逸出功.,最小,最小值,【思维驱动】 (2013山东济宁)下列说法正确的是( ) A光电效应反映了光的粒子性 B大量光子产生的效果往往显示出粒子性，个别光子产生的效果往往显示出波动性 C光的干涉、衍射、偏振现象证明了光具有波动性 D只有运动着的小物块才有一种波和它相对应，大的物体运动是没有波和它对应的 答案 AC,波粒
4、二象性 (考纲要求),【知识存盘】 1光的波粒二象性 (1)光的干涉、衍射、偏振现象证明光具有 性 (2)光电效应说明光具有 性 (3)光既具有波动性，又具有粒子性，称为光的 性 2物质波 (1)概率波 光的干涉现象是大量光子的运动遵守波动规律的表现，亮条纹是光子到达概率 的地方，暗条纹是光子到达概率 的地方，因此光波又叫概率波,波动,粒子,波粒二象,大,小,考点一 对光电效应规律的理解 【典例1】 (2011广东卷，18)光电效应实验中，下列表述正确的是 ( ) A光照时间越长光电流越大 B入射光足够强就可以有光电流 C遏止电压与入射光的频率有关 D入射光频率大于极限频率才能产生光电子,解析
5、 光电流的大小与光照时间无关，A项错误；如果入射光的频率小于金属的极限频率，入射光再强也不会发生光电效应，B项错误；遏止电压Uc满足eUchh0，从表达式可知，遏止电压与入射光的频率有关，C项正确；只有当入射光的频率大于极限频率，才会有光电子逸出，D项正确 答案 CD,【变式跟踪1】 光电效应的实验结论是：对某种金属 ( ) A无论光强多强，只要光的频率小于极限频率就不能产生光电效应 B无论光的频率多低，只要光照时间足够长就能产生光电效应 C超过极限频率的入射光强度越弱，所产生的光电子的最大初动能就越小 D超过极限频率的入射光频率越高，所产生的光电子的最大初动能就越大,解析 每种金属都有它的极
6、限频率0，只有入射光子的频率大于极限频率0时，才会发生光电效应，选项A正确、B错误；光电子的初动能与入射光的强度无关，随入射光频率的增大而增大，选项D正确、C错误 答案 AD,借题发挥 1用光子说解释光电效应及其规律 (1)光照射金属时，电子吸收一个光子(形成光电子)的能量后，动能立即增大，不需要积累能量的过程 (2)电子从金属表面逸出，首先需克服金属表面原子核的引力做功(逸出功W)要使入射光子的能量不小于W，对应频率0为极限频率 (3)光电子的最大初动能只随入射光频率的增大而增大 (4)入射光越强，单位时间内入射到金属表面的光子数越多，产生的光电子越多，射出的光电子做定向移动时形成的光电流越
7、大,2概念辨析,考点二 光电效应方程的应用 【典例2】 (2012江苏卷，12C)A、B两种光子的能量之比为21，它们都能使某种金属发生光电效应，且所产生的光电子最大初动能分别为EA、EB.求A、B两种光子的动量之比和该金属的逸出功,【变式跟踪2】 如图13-3-2所示是用光照射某种金属时逸出的光电子的最大初动能随入射光频率的变化图线(直线与横轴的交点坐标4.27，与纵轴交点坐标0.5)由图可知 ( ),图13-3-2,A该金属的截止频率为4.271014Hz B该金属的截止频率为5.51014Hz C该图线的斜率表示普朗克常量 D该金属的逸出功为0.5 eV,借题发挥 1解光电效应问题 应抓
8、住三个关系式： (1)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：EkeUc. (3)逸出功与极限频率的关系：W0h0.,2用图象表示光电效应方程 (1)最大初动能Ek与入射光频率的关系图线如图13-3-3所示 (2)由曲线可以得到的物理量 极限频率：图线与轴交点的横坐标0. 逸出功：图线与Ek轴交点的纵坐标的值W0E. 普朗克常量：图线的斜率kh.,图13-3-3,备课札记,考点三 波粒二象性 【典例3】 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彼粒二象性 B运动的微观粒子与光子一样，当它们通过一个小孔时，都
9、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，但在微观高速运动的现象中是统一的 D实物的运动有特定的轨道，所以实物不具有波粒二象性,解析 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，不是不具有波粒二象性D项正确 答案 D,【变式跟踪3】 如图13-3-4所示，用单色光做双缝干涉实验，P处为亮条纹，Q处为暗条纹不改变单色光的频率，而调整光源使其极微弱，并把单缝调至只能使光子一个一个地过去，那么过去的某
10、一光子 ( ) A一定到达P处 B一定到达Q处 C可能到达Q处 D都不正确,图13-3-4,解析 单个光子的运动没有确定的轨道，只是落在P处的概率大，落在Q处的概率小因此，一个光子从狭缝通过后可能落在P处也可能落在Q处，故C正确 答案 C,(2)频率越低波动性越显著，越容易看到光的干涉和衍射现象；频率越高粒子性越显著，越不容易看到光的干涉和衍射现象，贯穿本领越强 (3)光的传播过程中往往表现出波动性；在与物质发生作用时，往往表现为粒子性.,备课札记,一、对波粒二象性的理解 1(2011上海卷，17)用极微弱的可见光做双缝干涉实验，随着时间的增加，在屏上先后出现如图13-3-5(a)、(b)、(
11、c)所示的图象，则 ( ),图13-3-5,A图象(a)表明光具有粒子性 B图象(c)表明光具有波动性 C用紫外光观察不到类似的图象 D实验表明光是一种概率波,解析 图象(a)曝光时间短，通过光子数很少，呈现粒子性图象(c)曝光时间长，通过了大量光子，呈现波动性，故A、B正确；同时实验也表明光波是一种概率波，故D也正确；紫外光本质和可见光本质相同也可以发生上述现象，故C错误 答案 ABD,二、对光电效应规律的理解 33(2011上海卷，3)用一束紫外线照射某金属时不能产生光电效应，下列可以使该金属产生光电效应的措施是( ) A改用频率更小的紫外线照射 B改用X射线照射 C改用强度更大的原紫外线
12、照射 D延长原紫外线的照射时间 解析 金属发生光电效应必须使光的频率大于极限频率，X射线的频率大于紫外线的频率 答案 B,4关于光电效应，下列说法正确的是( ) A极限频率越大的金属材料逸出功越大 B只要光照射的时间足够长，任何金属都能产生光电效应 C从金属表面逸出的光电子的最大初动能越大，这种金属的逸出功越小 D入射光的光强一定时，频率越高，单位时间内逸出的光电子数就越多,解析 逸出功W0h0，W00，A正确；只有照射光的频率大于金属极限频率0，才能产生光电效应现象，B错；由光电效应方程EkmhW0知，因不确定时，无法确定Ekm与W0的关系，C错；光强Enh，越大，E一定，则光子数n越小，单
13、位时间内逸出的光电子数就越少，D错 答案 A,三、光电效应方程的应用 5(2011课标，35(1)在光电效应实验中，某金属的截止频率相应的波长为0，该金属的逸出功为_若用波长为(0)单色光做实验，则其截止电压为_(已知电子的电荷量，真空中的光速和普朗克常量分别为e，c和h.),6(2011福建理综，29(1)爱因斯坦因提出了光量子概念并成功地解释光电效应的规律而获得1921年诺贝尔物理学奖某种金属逸出光电子的最大初动能Ekm与入射光频率的关系如图13-3-6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 BEkm与入射光强度成正比 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,答案 D,图13-3-6,见Word版活页训练,