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1、近代物理初步,第十二章,考 试 说 明,第1讲 波粒二象性,知识梳理自测,1光电效应现象： 在光的照射下，金属中的_从表面逸出的现象，发射出来的电子叫_。 2光电效应的产生条件：入射光的频率_金属的_。,知识点1,光电效应,电子,光电子,大于,极限频率,3光电效应的四个规律： (1)每种金属都有一个极限频率，入射光的频率必须_截止频率或极限频率才能产生光电效应。低于截止频率时不能发生光电效应。 (2)光电子的最大初动能与入射光的_无关，只随入射光频率的增大而_。 (3)光电效应的发生_的，一般不超过109s。 (4)当入射光的频率大于极限频率时，饱和光电流的强度与入射光的强度成_。,大于,强度
2、,增大,几乎是瞬时,正比,4用光电管研究光电效应： (1)光电效应电路图。,(2)光电流与饱和光电流。 入射光强度：_入射到金属表面单位面积上的能量。频率一定时，_越大，光子数越多。 光电流：光电子在电路中形成的电流。光电流有最大值，未达到最大值以前，其大小和_、_都有关，达到最大值以后，光电流和_成正比。 饱和光电流：在_的光照射下的最大光电流，饱和光电流不随电路中_的增大而增大。,单位时间内,光强,光强,电压,光强,一定频率与强度,电压,1光子说 在空间传播的光是不连续的，而是一份一份的，每一份叫作一个光的能量子，简称光子，光子的能量_。(其中h6.631034Js。称为普朗克常量) 2逸
3、出功W0 使电子脱离某种金属所做功的_。 3最大初动能 发生光电效应时，金属表面上的_吸收光子后克服原子核的引力逸出时所具有的动能的最大值。,知识点2,爱因斯坦光电效应方程,h,最小值,电子,4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。,最小,W0,逸出功W0,1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、康谱顿效应说明光具有_性。 (3)光既具有波动性，又具有粒子性，称为光的_性。,知识点3,光的波粒二象性 物
4、质波,波动,粒子,波粒二象,大,小,思维诊断： (1)光和光电子都是实物粒子。 ( ) (2)光的频率越高，光的粒子性越明显，但仍具有波动性。 ( ) (3)德国物理学家普朗克提出了量子假说，成功地解释了光电效应规律。 ( ) (4)美国物理学家康普顿发现了康普顿效应，证实了光的粒子性。 ( ) (5)法国物理学家德布罗意大胆预言了实物粒子在一定条件下会表现为波动性。 ( ), ,1(2018广东佛山二模)“微观粒子的能量是量子化的”这一观念，与下列物理常量相关的是 ( ) A引力常量G B普朗克常量h C静电力常量k D阿伏加德罗常数NA 解析 “微观粒子的能量是量子化的”这一观念，与普朗克
5、常量h相关，故B项正确。,B,2(2018浙江义乌模拟)(多选)波粒二象性是微观世界的基本特征，以下说法正确的有 ( ) A光电效应现象揭示了光的粒子性 B热中子束射到晶体上产生衍射图样说明中子具有波动性 C黑体辐射的实验规律可用光的波动性解释 D动能相等的质子和电子，它们的德布罗意波长也相等,AB,3(2018山东潍坊模拟)关于光电效应，下列说法正确的是 ( ) A只要入射光的强度足够强，就可以使金属发生光电效应 B光子的能量大于金属的逸出功就可以使金属发生光电效应 C照射时间越长光电子的最大初动能越大 D光电子的最大初动能与入射光子的频率成正比 解析 根据光电效应规律，只要入射光的频率足够
6、大，就可以使金属发生光电效应，与入射光的强度无关，A错误；光子的能量大于金属的逸出功就可以使金属发生光电效应，B正确；光电子的最大初动能与照射时间无关，C错误；光电子的最大初动能随入射光子的频率增大而增大，但并不是正比关系，D错误。,B,核心考点突破,考点一,光电效应规律的理解,2光电效应中几个易混淆的概念 (1)光子与光电子 光子是指光在空间传播时的每一份能量，光子不带电，光电子是金属表面受到光照射时发射出来的电子，光子是光电效应的因，光电子是果。 (2)光电子的最大初动能与光电子的动能 当光照射金属时，光子的能量全部被电子吸收，电子吸收光子的能量后可能向各个方向运动。有的向金属内部运动，有
7、的向金属表面运动，但因途径不同，运动途中消耗的能量也不同。唯独在金属表面的电子，只要克服金属原子核的引力做功，就能从金属中逸出而具有最大初动能。根据爱因斯坦光电效应方程可以算出光电子的最大初动能为EkhW0(W0为金属的逸出功)，而其他经过不同的路径射出的光电子，其动能一定小于最大初动能。,(3)光电流与饱和光电流 在一定频率与强度的光照射下产生光电效应，光电流与电压之间的关系为：开始时，光电流随电压U的增大而增大，当U比较大时，光电流达到饱和值Im。这时即使再增大U，在单位时间内也不可能有更多的光电子定向移动，光电流也就不会再增大，即饱和光电流是在一定频率与强度的光照射下的最大光电流。在一定
8、光照条件下，饱和光电流与所加电压大小无关。 (4)入射光强度和光子能量 入射光强度是单位时间内照射到金属表面单位面积上总的能量，光子能量即每个光子的能量，光子总能量等于光子能量与入射光子数的乘积。,例 1,B,解析 因为1，则1，所以用波长为2的光照射阴极K，一定发生光电效应，B正确；饱和光电流的大小与照射光的强度有关，与电压无关，所以只增大电路中电源两端的电压，光电流不一定增大，C错误；将电路中的电源反接，若电压小于遏止电压，则仍然会有光电流产生，D错误。,易错分析： 对反向遏止电压不理解引起错解 光电效应往往会与电路结合，以光电管模型进行考查，涉及遏止电压、截止频率等物理量。对遏止电压Uc
9、与光电子的最大初动能、入射光的频率之间的关系认识不清易导致错解。,(2018陕西宝鸡质检)分别用a、b、c三种颜色的光照射某金属板，当用b光照射时，发现金属表面有光电子逸出，已知三种光的波长关系是abc，则下列判断正确的是 ( ) A用c光照射这个金属板时，一定不会有光电子逸出 B用a光照射这个金属板时，可能没有光电子逸出 C如果b光的照射强度越强，相同时间内从金属表面逸出的光电子数目就会越多 D如果b光的照射强度越强，从金属表面逸出的光电子的最大初动能就会越大,类题演练 1 ,C,1三个关系 (1)爱因斯坦光电效应方程EkhW0。 (2)光电子的最大初动能Ek可以利用光电管实验的方法测得，即
10、EkmeUc，其中Uc遏止电压。 (3)光电效应方程中的W0为逸出功，它与极限频率c的关系是W0hc。,考点二,光电效应的方程及图象,2四个图象,(2018山东青岛二中模拟)用如图甲所示的装置研究光电效应现象。闭合开关S，用频率为的光照射光电管时发生了光电效应。图乙是该光电管发生光电效应时光电子的最大初动能Ek与入射光频率的关系图象，图线与横轴的交点坐标为(a,0)，与纵轴的交点坐标为(0，b)，下列说法中正确的是 ( ),例 2,B,类题演练 2 ,B,1对光的波动性和粒子性的进一步理解,考点三,对波粒二象性的理解,(多选)1927年戴维孙和革末完成了电子衍射实验，该实验是荣获诺贝尔奖的重大
11、近代物理实验之一。如图所示的是该实验装置的简化图，下列说法正确的是 ( ) A亮条纹是电子到达概率大的地方 B该实验说明物质波理论是正确的 C该实验再次说明光子具有波动性 D该实验说明实物粒子具有波动性,例 3,ABD,解析 电子属于实物粒子，电子衍射实验说明电子具有波动性，说明物质波理论是正确的，与光的波动性无关，B、D正确，C错误；物质波也是概率波，亮条纹是电子到达概率大的地方，A正确。,2年高考模拟,1(2018全国卷，17)用波长为300nm的光照射锌板，电子逸出锌板表面的最大初动能为1.281019J。已知普朗克常量为6.631034Js，真空中的光速为3.00108ms1。能使锌产
12、生光电效应的单色光的最低频率约为 ( ) A11014Hz B81014Hz C21015Hz D81015Hz,B,2(2017全国卷)(多选)在光电效应实验中，分别用频率为a，b的单色光a、b照射到同种金属上，测得相应的遏止电压分别为Ua和Ub、光电子的最大初动能分别为Eka和Ekb。h为普朗克常量。下列说法正确的是 ( ) A若ab，则一定有Uab，则一定有EkaEkb C若Uab，则一定有haEkahbEkb,BC,解析 设该金属的逸出功为W，根据爱因斯坦光电效应方程有EkhW，同种金属的W不变，则逸出光电子的最大初动能随的增大而增大，B项正确；又EkeU，则最大初动能与遏止电压成正比
13、，C项正确；根据上述有eUhW，遏止电压U随增大而增大，A项错误；又有hEkW，W相同，则D项错误。,3(2017北京)2017年年初，我国研制的“大连光源”极紫外自由电子激光装置，发出了波长在100nm(1nm109m)附近连续可调的世界上最强的极紫外激光脉冲。大连光源因其光子的能量大、密度高，可在能源利用、光刻技术、雾霾治理等领域的研究中发挥重要作用。一个处于极紫外波段的光子所具有的能量可以电离一个分子，但又不会把分子打碎。据此判断，能够电离一个分子的能量约为(取普朗克常量h6.61034Js，真空光速c3108m/s) ( ) A1021J B1018J C1015J D1012J 解析 光子的能量Eh，c，联立解得E21018J，B项正确。,B,12,小于,21,练案33,