章末小結(jié)與測(cè)評(píng)波粒二象性

十三個(gè)看法

能量量子化光的粒子性

黑體黑體輻射能量子光子光電子光電流光電子的最大初動(dòng)能逸出功截止頻次制止電壓粒子的顛簸性：物質(zhì)波概率波不確立性關(guān)系：概率波不確立性關(guān)系光子：光輻射不連續(xù)，每一份光叫做一個(gè)光子一個(gè)假說(shuō)：光子說(shuō)光子的能量：ε＝hν光子的動(dòng)量：p＝hλ方程：Ek＝hν－W0波粒二象性存在截止頻次光電效應(yīng)存在制止電壓規(guī)律三個(gè)現(xiàn)象或存在飽和電流規(guī)律公式效應(yīng)擁有剎時(shí)性康普頓效應(yīng)不確立性關(guān)系：xp≥4hπ光電效應(yīng)現(xiàn)象光電效應(yīng)問(wèn)題主要有兩個(gè)方面，一個(gè)是對(duì)于光電效應(yīng)現(xiàn)象的判斷，另一個(gè)是運(yùn)用光電效應(yīng)規(guī)律及光電效應(yīng)方程進(jìn)行的簡(jiǎn)單計(jì)算。解決問(wèn)題的重點(diǎn)在于對(duì)光電效應(yīng)規(guī)律的掌握及對(duì)相關(guān)看法的熟習(xí)程度。題目波及c-ν圖線時(shí)，難度稍大一些，重點(diǎn)是要理解制止電壓c和ν軸上截距的物理UU意義，以及二者之間的關(guān)系，并會(huì)依據(jù)eU＝hνW推導(dǎo)Uν圖線的斜率。c0c[典例1](多項(xiàng)選擇)如下圖，在圖甲所示的裝置中，K為一金屬板，A為金屬電極，都密封在真空的玻璃管中，為由石英片封蓋的窗口，單色光可經(jīng)過(guò)石英片射到金屬板K上，E為W輸出電壓可調(diào)的直流電源，其負(fù)極與電極A相連，?是電流表。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)用某種頻次的單色光照耀K時(shí)，K會(huì)發(fā)出電子(光電效應(yīng))，這時(shí)，即便AK之間的電壓等于零，回路中也有電流，當(dāng)A的電勢(shì)低于K的電勢(shì)且低到某一值c時(shí)，電流消逝，c稱為制止電壓。當(dāng)改變照UU射光的頻次ν，制止電壓Uc也將隨之改變，其關(guān)系如圖乙所示。假如某次實(shí)驗(yàn)我們測(cè)出了畫這條圖線(圖乙)所需的一系列數(shù)據(jù)，又知道了電子的電荷量，則可求得()A．該金屬的截止頻次B．該金屬的逸出功C．普朗克常量D．電子的質(zhì)量[分析]選ABC當(dāng)制止電壓等于零時(shí)對(duì)應(yīng)的光的頻次為截止頻次，題圖乙中橫坐標(biāo)上的截距等于截止頻次，依據(jù)某一頻次ν時(shí)的制止電壓求得電子的最大初動(dòng)能：12c，依據(jù)截m＝2mveU12止頻次和逸出功的關(guān)系W0＝hνc，再依據(jù)愛(ài)因斯坦方程：2mvm＝hν－W0，由以上剖析和公式能夠知道選項(xiàng)A、B、C正確；因電子射出的速度不可以丈量，所以電子的質(zhì)量不可以求出，D錯(cuò)誤。光的波粒二象性1．大批光子產(chǎn)生的成效顯示出顛簸性，比方干預(yù)、衍射現(xiàn)象中，假如用強(qiáng)光照耀，在光屏上馬上出現(xiàn)了干預(yù)、衍射條紋，表現(xiàn)了顛簸性；個(gè)別光子產(chǎn)生的成效顯示出粒子性。假如用輕微的光照耀，在屏上就只好察看到一些散布毫無(wú)規(guī)律的光點(diǎn)，充分表現(xiàn)粒子性；可是如果輕微的光在照耀時(shí)間加長(zhǎng)的狀況下，在感光底片上的光點(diǎn)散布又會(huì)出現(xiàn)必定的規(guī)律性，傾向于干預(yù)、衍射的散布規(guī)律。這些實(shí)驗(yàn)為人們認(rèn)識(shí)光的波粒二象性供給了優(yōu)秀的依照。2．光子和電子、質(zhì)子等實(shí)物粒子同樣，擁有能量和動(dòng)量。和其余物質(zhì)互相作用時(shí)，粒子性起主導(dǎo)作用。3．光子的能量與其對(duì)應(yīng)的頻次成正比，而頻次是顛簸性特點(diǎn)的物理量，所以ε＝hν揭示了光的粒子性和顛簸性之間的親密聯(lián)系。4．對(duì)不一樣頻次的光，頻次低、波長(zhǎng)長(zhǎng)的光，顛簸性特點(diǎn)明顯；而頻次高、波長(zhǎng)短的光，粒子性特點(diǎn)明顯。5．光在流傳時(shí)表現(xiàn)出顛簸性，在與其余物質(zhì)互相作用時(shí)表現(xiàn)出粒子性。辦理光的波粒二象性問(wèn)題的重點(diǎn)是正確理解其二象性，搞清光波是一種概率波。[典例2]經(jīng)150V電壓加快的電子束，沿同一方向射出來(lái)，穿過(guò)鋁箔射到后來(lái)的屏上，則()A．所有電子的運(yùn)動(dòng)軌跡均同樣B．所有電子抵達(dá)屏上的地點(diǎn)坐標(biāo)均同樣C．電子抵達(dá)屏上的地點(diǎn)坐標(biāo)可用牛頓運(yùn)動(dòng)定律確立D．電子抵達(dá)屏上的地點(diǎn)受顛簸規(guī)律支配，沒(méi)法用確立的坐標(biāo)來(lái)描繪它的地點(diǎn)[分析]選D電子在運(yùn)動(dòng)中表現(xiàn)出顛簸性，沒(méi)有必定的運(yùn)動(dòng)軌跡，牛頓運(yùn)動(dòng)定律不合用于電子的運(yùn)動(dòng)。故正確選項(xiàng)為D。[專題訓(xùn)練]1．在光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果中，與光的顛簸理論不矛盾的是()A．光電效應(yīng)是剎時(shí)發(fā)生的B．所有金屬都存在極限頻次C．光電流跟著入射光加強(qiáng)而變大D．入射光頻次越大，光電子最大初動(dòng)能越大分析：選C光電效應(yīng)產(chǎn)生的時(shí)間極短，電子汲取光的能量是剎時(shí)達(dá)成的，而不像顛簸理論所估計(jì)的那樣能夠漸漸疊加，A項(xiàng)矛盾；光電效應(yīng)中所有金屬都存在極限頻次，當(dāng)入射光的頻次低于極限頻次時(shí)不可以發(fā)生光電效應(yīng)。光的顛簸理論以為不論光的頻次怎樣，只需光足夠強(qiáng)，電子都能夠獲取足夠能量進(jìn)而逸出金屬表面，不該存在極限頻次，B項(xiàng)矛盾；光電效應(yīng)中入射光越強(qiáng)，光電流越大，這與光的顛簸理論不矛盾，C項(xiàng)不矛盾；光電效應(yīng)中入射光的頻次越大，光電子的最大初動(dòng)能越大。光的顛簸理論以為光強(qiáng)越大，電子可獲取更多的能量，光電子的最大初動(dòng)能越大，D項(xiàng)矛盾。2．小明用金屬銣為陰極的光電管觀察光電效應(yīng)現(xiàn)象，實(shí)驗(yàn)裝置表示圖如圖甲所示。已知－34普朗克常量h＝6.63×10J·s。圖甲中電極A為光電管的________(填“陰極”或“陽(yáng)極”)。實(shí)驗(yàn)中測(cè)得銣的制止電壓Uc與入射光頻次ν之間的關(guān)系如圖乙所示，則銣的截止頻率νc＝____________Hz，逸出功W0＝____________J。(3)假如實(shí)驗(yàn)中入射光的頻次ν＝7.00×1014Hz，則產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能k＝E____________J。分析：(1)題圖甲為利用光電管產(chǎn)生光電流的實(shí)驗(yàn)電路，光電子從K極發(fā)射出來(lái)，故K為光電管的陰極，A為光電管的陽(yáng)極。(2)制止電壓對(duì)光電子做負(fù)功，依據(jù)愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程有eU＝E＝hν－W。聯(lián)合題ck0圖乙可知，當(dāng)c×1014Hz，故銣的截止頻次c140U＝0時(shí)，ν＝5.15ν＝5.15×10Hz，逸出功W＝νc≈3.41×10－19J。h(3)若入射光的頻次ν＝7.00×1014Hz，則產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能Ek＝hν－－19WJ。0答案：(1)陽(yáng)極(2)5.15×10143.41×10－19(3)1.23×10－19(時(shí)間：

45分鐘

滿分：100分)一、單項(xiàng)選擇題

(此題共

5小題，每題

4分，共

20分)1．以下各樣說(shuō)法中錯(cuò)誤的有

(

)A．普朗克在研究黑體的熱輻射問(wèn)題中提出了能量子假說(shuō)B．一束光照耀到某種金屬上不可以發(fā)生光電效應(yīng)，是由于該束光的照耀時(shí)間很短C．在光的單縫衍射實(shí)驗(yàn)中，狹縫越窄，光子動(dòng)量的不確立量越大D．任何一個(gè)運(yùn)動(dòng)物體，不論是大到太陽(yáng)、地球，仍是小到電子、質(zhì)子，都與一種波相對(duì)應(yīng)，這就是物質(zhì)波，物質(zhì)波是概率波分析：選

B

普朗克在研究黑體的熱輻射問(wèn)題中提出了能量子假說(shuō)，故

A正確；一束光照射到某種金屬上不可以發(fā)生光電效應(yīng)，是由于該束光的頻次小于極限頻次，故

B錯(cuò)誤；光的單縫衍射實(shí)驗(yàn)中，狹縫越窄，光子動(dòng)量的不確立量越大，故

C正確；任何一個(gè)運(yùn)動(dòng)物體，都與一種波相對(duì)應(yīng)，這就是物質(zhì)波，物質(zhì)波是概率波，故

D正確。2．一個(gè)電子被加快后，以極高的速度在空間運(yùn)動(dòng)，對(duì)于它的運(yùn)動(dòng)，以下說(shuō)法中正確的選項(xiàng)是()A．電子在空間做勻速直線運(yùn)動(dòng)B．電子上下左右抖動(dòng)著行進(jìn)C．電子運(yùn)動(dòng)軌跡是正弦曲線D．沒(méi)法預(yù)知它運(yùn)動(dòng)的路徑分析：選D依據(jù)概率波的知識(shí)可知，某個(gè)電子在空間中運(yùn)動(dòng)的路徑我們沒(méi)法確立，只好依據(jù)統(tǒng)計(jì)規(guī)律確立大批電子的運(yùn)動(dòng)地區(qū)，應(yīng)選項(xiàng)D正確。3．一個(gè)質(zhì)量為m、電荷量為q的帶電粒子，由靜止開始經(jīng)加快電場(chǎng)加快后(加快電壓為)，該粒子的德布羅意波長(zhǎng)為()UhhA.2mqUB.2mqUhhC.2mqU2mqUD.mqU122qU分析：選C設(shè)加快后的速度為v，由動(dòng)能定理得：qU＝2mv，所以v＝m，由德布h＝hh2mqU，C正確。羅意波長(zhǎng)公式：λ＝＝2mqUpm2qUm4．已知鈣和鉀的截止頻次分別為7.73×101414Hz和5.44×10Hz，在某種單色光的照耀下兩種金屬均發(fā)生光電效應(yīng)，比較它們表面逸出的擁有最大初動(dòng)能的光電子，鈣逸出的光電子擁有較大的()A．波長(zhǎng)B．頻次C．能量D．動(dòng)量分析：選A12m0子動(dòng)量較小，頻次較小，波長(zhǎng)較長(zhǎng)，選項(xiàng)A正確。5．用不一樣頻次的紫外線分別照耀鎢和鋅的表面而產(chǎn)生光電效應(yīng)，可獲取光電子最大初動(dòng)能Ek隨入射光頻次ν變化的Ek-ν圖象。已知鎢的逸出功是3.28eV，鋅的逸出功是3.24eV，若將二者的圖線畫在同一個(gè)Ek-ν坐標(biāo)中，用實(shí)線表示鎢、虛線表示鋅，則能正確反應(yīng)這一過(guò)程的是圖中的()分析：選B圖象斜率表示普朗克常量h，所以兩條線應(yīng)平行；橫截距代表了極限頻次ν0，W0ν0＝h，所以鎢的ν0大些。B正確。二、多項(xiàng)選擇題(此題共7小題，每題4分，共28分)6．在光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，用頻次為ν的光照耀光電管陰極，發(fā)生了光電效應(yīng)。以下說(shuō)法正確的選項(xiàng)是()A．增大入射光的強(qiáng)度，光電流增大B．減小入射光的強(qiáng)度，光電效應(yīng)現(xiàn)象消逝C．改用頻次小于ν的光照耀，必定不發(fā)生光電效應(yīng)D．改用頻次大于

ν的光照耀，光電子的最大初動(dòng)能變大分析：選

AD

依據(jù)光電效應(yīng)規(guī)律可知，增大入射光的強(qiáng)度，光電流增大，

A項(xiàng)正確；減小入射光的強(qiáng)度，光電流減小，光電效應(yīng)現(xiàn)象其實(shí)不用逝，

B項(xiàng)錯(cuò)誤；改用頻次小于

ν的入射光照耀，假如入射光的頻次仍舊大于光電管陰極資料的極限頻次，還能發(fā)生光電效應(yīng)，

C項(xiàng)錯(cuò)誤；由愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程可知，

增大入射光的頻次，光電子的最大初動(dòng)能增大，

D項(xiàng)正確。7．在單縫衍射實(shí)驗(yàn)中，中央亮紋的光霸占從單縫射入的整個(gè)光強(qiáng)的95%以上。假定此刻只讓一個(gè)光子經(jīng)過(guò)單縫，那么該光子()A．必定落在中央亮條紋處B．必定落在亮條紋處C．可能落在暗條紋處D．落在中央亮條紋處的可能性最大分析：選CD依據(jù)光波是概率波的看法，對(duì)于一個(gè)光子經(jīng)過(guò)單縫落在哪處，是不行確立的，但概率最大的是落在中央亮條紋處。也可落在其余亮條紋處，還可能落在暗條紋處，落在暗條紋處的概率很小，故C、D選項(xiàng)正確。8．2006年度諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)授與了兩名美國(guó)科學(xué)家，以表彰他們發(fā)現(xiàn)了宇宙微波背景輻射的黑體譜形狀及其溫度在不一樣方向上的細(xì)小變化。他們的優(yōu)秀工作被譽(yù)為宇宙學(xué)研究進(jìn)入精細(xì)科學(xué)時(shí)代的起點(diǎn)。以下與宇宙微波背景輻射的黑體譜有關(guān)的說(shuō)法中正確的選項(xiàng)是()A．微波是指波長(zhǎng)在10－3m到10m之間的電磁波B．微波和聲波同樣都只好在介質(zhì)中流傳C．黑體的熱輻射其實(shí)是電磁輻射D．普朗克在研究黑體的熱輻射問(wèn)題中提出了能量子假說(shuō)分析：選ACD微波是指波長(zhǎng)在10－3m到10m之間的電磁波，能夠在真空中流傳；聲波是機(jī)械波，只好在介質(zhì)中流傳，選項(xiàng)A正確，B錯(cuò)誤；黑體的熱輻射其實(shí)是經(jīng)過(guò)電磁波的形式向外輻射電磁能量，選項(xiàng)C正確；普朗克在研究黑體的熱輻射問(wèn)題時(shí)提出了能量子假說(shuō)，選項(xiàng)D正確。9．依據(jù)物質(zhì)波理論，以下說(shuō)法中正確的選項(xiàng)是()A．微觀粒子有顛簸性，宏觀物體沒(méi)有顛簸性B．宏觀物體和微觀粒子都擁有顛簸性C．宏觀物體的顛簸性不易被人察看到是由于它的波長(zhǎng)太長(zhǎng)D．速度同樣的質(zhì)子與電子對(duì)比，電子的顛簸性更加顯然分析：選BD全部運(yùn)動(dòng)的物體都有一種物質(zhì)波與它對(duì)應(yīng)，所以宏觀物體和微觀粒子都具有顛簸性，A選項(xiàng)錯(cuò)誤，B選項(xiàng)正確；宏觀物體的物質(zhì)波波長(zhǎng)很短，不易察看到它的顛簸性，所以C選項(xiàng)錯(cuò)誤；速度同樣的質(zhì)子與電子對(duì)比，電子質(zhì)量小，物質(zhì)波波長(zhǎng)更長(zhǎng)，所以電子波動(dòng)性更顯然，D選項(xiàng)正確。10．光經(jīng)過(guò)單縫所發(fā)生的現(xiàn)象，用地點(diǎn)和動(dòng)量的不確立性關(guān)系的看法加以解說(shuō)，正確的是()A．單縫寬，光沿直線流傳，這是由于單縫寬，地點(diǎn)不確立量x大，動(dòng)量不確立量p小，能夠忽視B．當(dāng)能發(fā)生衍射現(xiàn)象時(shí)，動(dòng)量不確立量p不可以忽視C．單縫越窄，中央亮條紋越寬，是由于地點(diǎn)不確立量越小，動(dòng)量不確立量越大的緣由D．以上解說(shuō)都是不對(duì)的h分析：選ABC由不確立性關(guān)系xp≥4π可知，A、B、C均正確。11．在做雙縫干預(yù)實(shí)驗(yàn)時(shí)，察看屏的某處是亮條紋，則對(duì)光子抵達(dá)察看屏的地點(diǎn)，以下說(shuō)法正確的選項(xiàng)是()A．抵達(dá)亮條紋處的概率比抵達(dá)暗條紋處的概率大B．抵達(dá)暗條紋處的概率比抵達(dá)亮條紋處的概率大C．光子可能抵達(dá)光屏的任何地點(diǎn)D．以上說(shuō)法均有可能分析：選AC依據(jù)概率波的定義，一個(gè)光子抵達(dá)亮條紋處的概率要比抵達(dá)暗條紋處的概率大得多，但其實(shí)不是必定能夠抵達(dá)亮條紋處，故A、C正確。12．下表列出了幾種不一樣物體在某種速度下的德布羅意波波長(zhǎng)和頻次為1MHz的無(wú)線電波的波長(zhǎng)，由表中數(shù)據(jù)可知()質(zhì)量/kg速度/(m·s－1)波長(zhǎng)/m彈子球2×10－21.0×10－23.3×10－30電子(100eV)9.0×10－315.0×1061.4×10－10無(wú)線電波3.0×1083.3×102(1MHz)要檢測(cè)彈子球的顛簸性幾乎不行能B．無(wú)線電波往常狀況下表現(xiàn)出顛簸性C．電子照耀到金屬晶體上能察看到顛簸性D．只有可見(jiàn)光才有顛簸性分析：選ABC彈子球的波長(zhǎng)相對(duì)太小，所以檢測(cè)其顛簸性幾乎不行能，A對(duì)；無(wú)線電波波長(zhǎng)較長(zhǎng)，所以往常表現(xiàn)為顛簸性，B對(duì)；電子的波長(zhǎng)與金屬晶體尺度差不多，所以能利用金屬晶體察看電子的顛簸性，C對(duì)；由物質(zhì)波理論知，D錯(cuò)。三、非選擇題(此題共4小題，共52分)13.(12分)太陽(yáng)能直接變換的基來(lái)源理是利用光電效應(yīng)，將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換成電能。如下圖是測(cè)定光電流的電路簡(jiǎn)圖，光電管加正向電壓。分別寫出電源和電流表的正負(fù)極：______________________。入射光應(yīng)照在________極上(選填A(yù)或B)。(3)電流表讀數(shù)是

10μA，則每秒鐘從光電管陰極發(fā)射出的光電子起碼是

________個(gè)。分析：(1)

加正向電壓，電子在電子管中由

B向

A運(yùn)動(dòng)，即電流是由左向右。所以電源左端是正極，右端是負(fù)極，電流表上端是正極，下端是負(fù)極。入射光應(yīng)照在B極上。設(shè)電子個(gè)數(shù)為n，則10×10－6＝ne，所以n＝1.6×10－19＝6.25×1013(個(gè))。答案：(1)電源左端是正極，右端是負(fù)極；電流表上端是正極，下端是負(fù)極(2)B(3)6.25×101314．(12分)鋁的逸出功是4.2eV，此刻將波長(zhǎng)為200nm的光照耀鋁的表面。求：光電子的最大初動(dòng)能；制止電壓；鋁的極限頻次。分析：(1)由愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W0可得：Ek＝hc－W0λ6.63×10－34×3×108－19－19＝(2×10－7－4.2×1.6×10)J≈3.23×10J≈2.02eV。Ek(2)由eUc＝Ek得制止電壓Uc＝e＝2.02V。由W0＝hν0得極限頻次W04.2×1.6×10－1915ν0＝h＝6.63×10－34Hz≈1.01×10Hz。答案：(1)2.02eV(2)2.02V(3)1.01×1015Hz15．(12分)幾種金屬的逸出功W見(jiàn)下表：0金屬鎢鈣鈉鉀銣0(×10－19J)7.265.123.663.603.41W用一束可見(jiàn)光照耀上述金屬的表面，請(qǐng)經(jīng)過(guò)計(jì)算說(shuō)明哪些能發(fā)生光電效應(yīng)。已知該可見(jiàn)光的波長(zhǎng)范圍為4.0×