PAGEPAGE9第1講波粒二象性考點1對光電效應現(xiàn)象的理解1．光電效應的探討思路(1)兩條線索：(2)兩條對應關系：光強大→光子數(shù)目多→放射光電子多→光電流大．光子頻率高→光子能量大→光電子的最大初動能大．2．對光電效應規(guī)律的說明對應規(guī)律對規(guī)律的產生的說明光電子的最大初動能隨著入射光頻率的增大而增大，與入射光強度無關電子汲取光子能量后，一部分克服阻礙作用做功，剩余部分轉化為光電子的初動能，只有干脆從金屬表面飛出的光電子才具有最大初動能．對于確定的金屬，W0是肯定的．故光電子的最大初動能只隨入射光的頻率增大而增大光電效應具有瞬時性光照耀金屬時，電子汲取一個光子的能量后，動能立即增大，不須要能量積累的過程光較強時飽和電流大光較強時，包含的光子數(shù)較多，照耀金屬時產生的光電子較多，因而飽和電流較大1．(多選)1905年是愛因斯坦的“奇跡”之年，這一年他先后發(fā)表了三篇具有劃時代意義的論文，其中關于光量子的理論勝利地說明白光電效應現(xiàn)象．關于光電效應，下列說法正確的是(AD)A．當入射光的頻率低于極限頻率時，不能發(fā)生光電效應B．光電子的最大初動能與入射光的頻率成正比C．光電子的最大初動能與入射光的強度成正比D．某單色光照耀一金屬時不發(fā)生光電效應，改用波長較短的光照耀該金屬可能發(fā)生光電效應解析：依據光電效應現(xiàn)象的試驗規(guī)律，只有入射光頻率大于極限頻率才能發(fā)生光電效應，故A、D正確．依據光電效應方程，最大初動能與入射光頻率為線性關系，但非正比關系，B錯誤；依據光電效應現(xiàn)象的試驗規(guī)律，光電子的最大初動能與入射光強度無關，C錯誤．2．(多選)在光電效應試驗中，用同一種單色光先后照耀鋅板和銀板的表面，都能發(fā)生光電效應現(xiàn)象．對于這兩個過程，下列四個物理量中，肯定不同的是(BD)A．單位時間內逸出的光電子數(shù)B．遏止電壓C．飽和電流D．光電子的最大初動能解析：同一種單色光照耀鋅板和銀板的表面都能發(fā)生光電效應，但鋅和銀的逸出功不等，依據光電效應方程，可知光電子的最大初動能不同，則遏止電壓不同，故選B、D.3．(2024·湖北宜昌模擬)如圖所示，是探討光電效應的電路圖，對于某金屬用綠光照耀時，電流表指針發(fā)生偏轉，則以下說法正確的是(D)A．將滑動變阻器滑動片向右移動，電流表的示數(shù)肯定增大B．假如改用紫光照耀該金屬時，電流表無示數(shù)C．將光照強度增大時，電流表的示數(shù)減小D．將電源的正負極調換，仍用相同的綠光照耀時，將滑動變阻器滑動片向右移動一些，電流表的讀數(shù)可能不為零解析：本題考查光電效應，涉及光電流大小，明確在發(fā)生光電效應的前提下，光電流的大小與電路中的電壓和入射光的強度均有關．滑動變阻器滑片向右移動，電壓雖然增大，但已達到飽和電流，則電流表的示數(shù)可能不變，故A錯誤；假如改用紫光照耀該金屬時，因頻率的增加，導致光電子最大初動能增加，則電流表增大，故B錯誤；只增加光照強度，從而增加了光子的個數(shù)，則產生的光電子數(shù)目增多，光電流增大，使通過電流表的電流增大，故C錯誤；電源的正負極調換，仍用相同的綠光照耀時，將滑動變阻器滑片向右移動一些，此時的電壓仍小于反向截止電壓，則電流表仍可能有示數(shù)，故D正確．對光電效應的4點提示(1)能否發(fā)生光電效應，不取決于光的強度而取決于光的頻率．(2)光電效應中的“光”不是特指可見光，也包括不行見光．(3)逸出功的大小由金屬本身確定，與入射光無關．(4)光電子不是光子，而是電子．考點2光電效應的規(guī)律1．深化理解三個關系(1)愛因斯坦光電效應方程Ek＝hν－W0.(2)光電子的最大初動能Ek可以利用光電管用試驗的方法測得，即Ek＝eUc，其中Uc是遏止電壓．(3)光電效應方程中的W0為逸出功，它與極限頻率νc的關系是W0＝hνc.2．三類圖象考向1對光電效應方程的理解(2024·全國卷Ⅱ)用波長為300nm的光照耀鋅板，電子逸出鋅板表面的最大初動能為1.28×10－19J．已知普朗克常量為6.63×10－34J·s，真空中的光速為3.00×108m·s－1A．1×1014Hz B．8×1014HzC．2×1015Hz D．8×1015Hz[審題指導]能使金屬產生光電效應的單色光的最低頻率即恰好發(fā)生光電效應的條件：照耀光的能量等于金屬的逸出功．【解析】本題考查光電效應規(guī)律．由光電效應方程得Ek＝eq\f(hc,λ)－W0，而能使鋅產生光電效應的單色光的最低頻率ν0應滿意hν0＝W0，聯(lián)立得ν0＝eq\f(c,λ)－eq\f(Ek,h)＝8×1014Hz，故選項B正確．【答案】B考向2對光電效應三類圖象的理解(2024·山東濟南一模)用如圖甲所示的電路探討光電效應中光電流大小與照耀光的強弱、頻率等物理量的關系．圖中A、K兩極間的電壓大小可調，電源的正負極也可以對調，分別用a、b、c三束單色光照耀，調整AK間的電壓U，得到光電流I與電壓U的關系如圖乙所示，由圖可知()A．單色光a和c的頻率相同，但a更弱些B．單色光a和b的頻率相同，但a更強些C．單色光a的頻率大于單色光c的頻率D．單色光a的頻率小于單色光b的頻率【解析】a、c兩光照耀后遏止電壓相同，知產生的光電子最大初動能相等，可知a、c兩光的頻率相等，光子能量相等，即頻率相同，由于a光的飽和電流較大，則a光的強度較大，故A、C錯誤；a光的遏止電壓小于b光的遏止電壓，所以產生的光電子最大初動能Eka<Ekb，依據愛因斯坦光電效應方程Ek＝hν－W0可知，νa<νb，故B錯誤，D正確．【答案】D1．(2024·山東青島模擬)用如圖甲所示的裝置探討光電效應現(xiàn)象．閉合開關S，用頻率為ν的光照耀光電管時發(fā)生了光電效應．圖乙是該光電管發(fā)生光電效應時間電子的最大初動能Ek與入射光頻率ν的關系圖象，圖線與橫軸的交點坐標為(a,0)，與縱軸的交點坐標為(0，－b)，下列說法中正確的是(B)A．普朗克常量為h＝eq\f(a,b)B．斷開開關S后，電流表的示數(shù)不為零C．僅增加照耀光的強度，光電子的最大初動能將增大D．保持照耀光強度不變，僅提高照耀光頻率，電流表的示數(shù)保持不變解析：依據Ekm＝hν－W0得，縱軸截距的肯定值等于金屬的逸出功，等于b，當最大初動能為零時，入射光的頻率等于截止頻率，所以金屬的截止頻率為ν0＝a，普朗克常量為h＝eq\f(b,a)，故A錯誤．開關S斷開后，因光電子有初動能，因此電流表G的示數(shù)不為零，故B正確．依據光電效應方程可知，最大初動能與入射光頻率有關，與光的強度無關，故C錯誤．若保持照耀光強度不變，僅提高照耀光頻率，則光子數(shù)目削減，電流表的示數(shù)減小，故D錯誤．2．小明用金屬銣為陰極的光電管，觀測光電效應現(xiàn)象，試驗裝置示意圖如圖甲所示．已知普朗克常量h＝6.63×10－34J·s.(1)圖甲中電極A為光電管的陽極(選填“陰極”或“陽極”)；(2)試驗中測得銣的遏止電壓Uc與入射光頻率ν之間的關系如圖乙所示，則銣的截止頻率νc＝5.15×1014[(5.12～5.18)×1014均視為正確]Hz，逸出功W0＝3.41×10－19[(3.39～3.43)×10－19均視為正確]J；(3)假如試驗中入射光的頻率ν＝7.00×1014Hz，則產生的光電子的最大初動能Ek＝1.23×10－19[(1.21～1.25)×10－19均視為正確]J.解析：(1)在光電效應中，電子向A極運動，故電極A為光電管的陽極．(2)由題圖可知，銣的截止頻率νc為5.15×1014Hz，逸出功W0＝hνc＝6.63×10－34×5.15×1014J≈3.41×10－19J.(3)當入射光的頻率為ν＝7.00×1014Hz時，由Ek＝hν－h(huán)νc得，光電子的最大初動能為Ek＝6.63×10－34×(7.00－5.15)×1014J≈1.23×10－19J.光電效應中有關圖象問題的解題方法(1)明確圖象中縱坐標和橫坐標所表示的物理量．(2)明確圖象所表示的物理意義及所對應的函數(shù)關系，同時還要知道截距、交點等特別點的意義．例如，①Ekm-ν圖象，表示了光電子的最大初動能Ekm隨入射光頻率ν的改變曲線，圖甲中橫軸上的截距是陰極金屬的極限頻率，縱軸上的截距表示了陰極金屬的逸出功負值，直線的斜率為普朗克常量，圖象的函數(shù)式：Ek＝hν－W0.②光電效應中的I-U圖象，是光電流強度I隨兩極板間電壓U的改變曲線，圖乙中的Im是飽和光電流，Uc為遏止電壓．考點3光的波粒二象性物質波1．對光的波粒二象性的理解2.對物質波的理解(1)與實物粒子相聯(lián)系的波叫物質波，也叫德布羅意波，屬于概率波；(2)實物粒子的能量E和動量p跟它所對應的波的頻率ν和波長λ之間遵循的關系為：E＝hν，p＝eq\f(h,λ).1．(2024·浙江義烏模擬)(多選)波粒二象性是微觀世界的基本特征，以下說法正確的有(AB)A．光電效應現(xiàn)象揭示了光的粒子性B．熱中子束射到晶體上產生衍射圖樣說明中子具有波動性C．黑體輻射的試驗規(guī)律可用光的波動性說明D．動能相等的質子和電子，它們的德布羅意波長也相等解析：光電效應現(xiàn)象揭示了光的粒子性，A正確；衍射是波特有的性質，故中子束射到晶體上產生衍射圖樣說明運動的中子具有波動性，B正確；黑體輻射的試驗規(guī)律不能運用光的波動性說明，普朗克借助于能量子假說，完備地說明白黑體輻射規(guī)律，破除了“能量連續(xù)改變”的傳統(tǒng)觀念，C錯誤；依據德布羅意波長公式λ＝eq\f(h,p)可知，若一個電子和一個質子的德布羅意波長相等，則動量p也相等，但是質子質量比電子質量大，動能Ek＝eq\f(p2,2m)，可知兩者動能不相等，D錯誤．2．(多選)物理學家做了一個好玩的試驗：在雙縫干涉試驗中，在光屏處放上照相底片，若減小入射光的強度，使光子只能一個一個地通過狹縫．試驗結果表明，假如曝光時間不太長，底片上只能出現(xiàn)一些如圖甲所示不規(guī)則的點子；假如曝光時間足夠長，底片上就會出現(xiàn)如圖丙所示規(guī)則的干涉條紋．對于這個試驗結果的相識正確的是(ACD)A．單個光子的運動沒有確定的軌道B．曝光時間不長時，光的能量太小，底片上的條紋看不清晰，故出現(xiàn)不規(guī)則的點子C．干涉條紋中光明的部分是光子到達機會較多的地