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1、专题十五 波粒二象性,高考物理（浙江专用）,考点 光电效应 波粒二象性 考向基础 一、光电效应 1.在光的照射下从金属中发射电子的现象叫做光电效应,发射出的电子 叫光电子。光电效应的实验规律如下: (1)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。,考点清单,(2)光电子的最大初动能与 光照强度 无关,只随着入射光频率的 增大 而增大。 (3)入射光照射到金属上时,光电子的发射几乎是瞬时的,一般不超过10-9 s。 (4)当入射光的频率大于极限频率时,光电流的大小与入射光的强度成 正比 。 2.爱因斯坦为解释光电效应
2、现象,提出了光子说,其内容为:空间传播的 光是不连续的,是一份一份的,每一份叫做一个 光子 ,每个光子的 能量为 h 。 3.光电效应方程 最大初动能与入射光频率之间的关系: =h-W(或Ek=h-W)。,若入射光子的能量恰等于金属的 逸出功 ,则光电子的最大初动能 为零,入射光的频率就是该金属的极限频率。此时有h0=W,即0= ,可 求出极限频率,反过来从实验中测出金属的极限频率0,也可求出逸出功。 二、波粒二象性 1.光既具有 波动性 ,又具有 粒子性 ,为说明光的一切行为, 只能说光具有波粒二象性。 2.对波粒二象性的理解 (1)大量光子产生的效果往往显示出 波动性 ,个别光子产生的效
3、果往往显示出 粒子性 ;频率越低的光波动性越明显,频率越高的 光粒子性越明显。,(2)光在传播过程中往往显示波动性,在与物质作用时往往显示 粒子性 。 (3)光波是 一种概率波 。 概率是一种可能性,而不是确定性,光是 不连续的 ,是一份一份的, 它可能到达某个地方,若大量光子能到达某地方就表现出 波动性 。 3.光的波动性实验基础:干涉、衍射和偏振。 光的粒子性实验基础:光电效应和康普顿效应。,三、物质波,考向突破 考向 光的粒子性 1.光电效应的理解 (1)理解光电效应的两条主线 a.光的频率:光子高E大光电子最大初动能Ek大。 b.光的强度:在能产生光电效应的情况下,光的频率一定时,光的
4、强度大 光子数目多产生光电子多光电流大。 (2)光电效应的两个图像 a.光电子的最大初动能随入射光频率变 化而变化的图像如图所示。,依据 m =h-h0可知: 当Ek= m =0时,=0,即图线在横轴上的截距在数值上等于金属的极 限频率。 斜率k=h普朗克常量。 图线在纵轴上的截距在数值上等于金属的逸出功:W0=h0。 b.光电流随外电压变化而变化的规律,如图所示,纵轴表示光电流,横轴表示阴、阳两极处所加外电压。 当U=Uc时,光电流恰好为零,此时能求出光电子的最大初动能,即Ek=eUc, 此电压称为遏止电压。 当U=U0时,光电流恰达到饱和光电流,此时所有光电子都参与了导电,电 流最大为Im
5、ax。,例1 (2017浙江名校协作,16)(多选)用同一光电管研究a、b两种单色光 产生的光电效应,得到光电流I与光电管两极间所加电压U的关系如 图。则这两种光 ( ) A.照射该光电管时a光使其逸出的光电子最大初动能大 B.从同种玻璃射入空气发生全反射时,a光的临界角大 C.通过同一装置发生双缝干涉,a光的相邻条纹间距大 D.通过同一玻璃三棱镜时,a光的偏折程度大,解析 由图可知b光照射时对应遏止电压Uc2大于a光照射时的遏止电压 Uc1。因qU= mv2,而h=W+ mv2,所以b光照射时光电子最大初动能大,A 错,且可得ba,ba,故D错,C对。b光折射率大于a光折射率,所以a光临 界
6、角大,B对。,答案 BC,2.康普顿效应,说明 由动量的定义有p=mc,结合光子能量E=h、爱因斯坦的质能方 程E=mc2及c=可得p= 。,例2 (多选)下列实验中,揭示了光的粒子性一面的有 ( ) A.X射线被石墨散射后部分波长增长 B.锌板被紫外线照射时有电子逸出,但被可见光照射时没有电子逸出 C.轰击金箔的粒子中有少数运动方向发生较大偏转 D.氢原子发射的光经三棱镜分光后,呈现线状光谱,解析 光既具有粒子性,又具有波动性,光的干涉、衍射、偏振说明光 具有波动性,光电效应、康普顿效应说明光具有粒子性。X射线被石墨 散射后部分波长增长,是康普顿效应,说明光具有粒子性,故A正确;B是 光电效应实验,光电效应说明光具有粒子性,故B正确;C是粒子散射实 验,提示了原子的核式结构模型,故C错误;氢原子发射的光经三棱镜分 光后,呈现线状谱,与光的粒子性无关,故D错误。,答案 AB,