1、基礎(chǔ)課時(shí)2光電效應(yīng)波粒二象性,知識(shí)梳理,知識(shí)點(diǎn)一、光電效應(yīng) 1.定義 照射到金屬表面的光，能使金屬中的_從表面逸出的現(xiàn)象。 2.光電子 _中發(fā)射出來(lái)的電子。 3.研究光電效應(yīng)的電路圖(如圖1)：,光電效應(yīng),電子,圖1,其中A是_。K是_。 4.光電效應(yīng)規(guī)律 (1)每種金屬都有一個(gè)極限頻率，入射光的頻率必須_這個(gè)極限頻率才能產(chǎn)生光電效應(yīng)。低于這個(gè)頻率的光不能產(chǎn)生光電效應(yīng)。 (2)光電子的最大初動(dòng)能與入射光的_無(wú)關(guān)，只隨入射光頻率的增大而_。 (3)光電效應(yīng)的發(fā)生_的，一般不超過(guò)109s。 (4)當(dāng)入射光的頻率大于極限頻率時(shí)，飽和光電流的強(qiáng)度與入射光的強(qiáng)度成_,陽(yáng)極,陰極,大于,強(qiáng)度,增大,幾乎瞬

2、時(shí),正比,知識(shí)點(diǎn)二、愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程 1.光子說(shuō) 在空間傳播的光是不連續(xù)的，而是一份一份的，每一份叫做一個(gè)光的能量子，簡(jiǎn)稱(chēng)光子，光子的能量_。其中h6.631034Js。(稱(chēng)為普朗克常量) 2.逸出功W0 使電子脫離某種金屬所做功的_。 3.最大初動(dòng)能 發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)，金屬表面上的_吸收光子后克服原子核的引力逸出時(shí)所具有的動(dòng)能的最大值。,h,最小值,電子,4.遏止電壓與截止頻率 (1)遏止電壓：使光電流減小到零的反向電壓Uc。 (2)截止頻率：能使某種金屬發(fā)生光電效應(yīng)的_頻率叫做該種金屬的截止頻率(又叫極限頻率)。不同的金屬對(duì)應(yīng)著不同的極限頻率。 5.愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程 (1)表達(dá)式：E

3、kh_。,(2)物理意義：金屬表面的電子吸收一個(gè)光子獲得的能量是h， 這些能量的一部分用來(lái)克服金屬的_，剩下的表現(xiàn) 為逸出后光電子的最大初動(dòng)能Ek_。,最小,逸出功W0,W0,知識(shí)點(diǎn)三、光的波粒二象性與物質(zhì)波 1.光的波粒二象性 (1)光的干涉、衍射、偏振現(xiàn)象證明光具有_性。 (2)光電效應(yīng)說(shuō)明光具有_性。 (3)光既具有波動(dòng)性，又具有粒子性，稱(chēng)為光的_。 2.物質(zhì)波 (1)概率波 光的干涉現(xiàn)象是大量光子的運(yùn)動(dòng)遵守波動(dòng)規(guī)律的表現(xiàn)，亮條紋是光子到達(dá)概率_的地方，暗條紋是光子到達(dá)概率_的地方，因此光波又叫概率波。 (2)物質(zhì)波,任何一個(gè)運(yùn)動(dòng)著的物體，小到微觀(guān)粒子大到宏觀(guān)物體都有一種 波與它對(duì)應(yīng)，其

4、波長(zhǎng)_，p為運(yùn)動(dòng)物體的動(dòng)量，h為普朗克 常量。,波動(dòng),粒子,波粒二象性,大,小,思考 下列說(shuō)法是否正確，正確的畫(huà)“”，錯(cuò)誤的畫(huà)“”。 (1)只要光照射的時(shí)間足夠長(zhǎng)，任何金屬都能產(chǎn)生光電效應(yīng)。() (2)光電子就是光子。() (3)極限頻率越大的金屬材料逸出功越大。() (4)從金屬表面出來(lái)的光電子的最大初動(dòng)能越大，這種金屬的逸出功越小。() (5)入射光的頻率越大，逸出功越大。() 答案(1)(2)(3)(4)(5),診斷自測(cè),1.(多選)如圖2所示，用導(dǎo)線(xiàn)把驗(yàn)電器與鋅板相連接，當(dāng)用紫外線(xiàn)照射鋅板時(shí)，發(fā)生的現(xiàn)象是(),圖2,A.有光子從鋅板逸出B.有電子從鋅板逸出 C.驗(yàn)電器指針張開(kāi)一個(gè)角度D

5、.鋅板帶負(fù)電,解析用紫外線(xiàn)照射鋅板是能夠發(fā)生光電效應(yīng)的，鋅板上的電子吸收紫外線(xiàn)的能量從鋅板表面逸出，稱(chēng)之為光電子，故A錯(cuò)誤，B正確；鋅板與驗(yàn)電器相連，帶有相同電性的電荷，鋅板失去電子應(yīng)該帶正電，且失去電子越多，帶正電的電荷量越多，驗(yàn)電器指針張角越大，故C正確，D錯(cuò)誤。 答案BC,2.在光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，用單色光照射某種金屬表面，有光電子逸出，則光電子的最大初動(dòng)能取決于入射光的() A.頻率 B.強(qiáng)度 C.照射時(shí)間 D.光子數(shù)目 答案A,3.(多選)關(guān)于光電效應(yīng)的產(chǎn)生以及現(xiàn)象，下列描述正確的是() A.逸出的光電子的最大初動(dòng)能隨入射光頻率的增大而增大 B.對(duì)某金屬來(lái)說(shuō)，入射光波長(zhǎng)必須大于一極限值，

6、才能產(chǎn)生光電效應(yīng) C.產(chǎn)生光電效應(yīng)時(shí)從金屬表面逸出的所有光電子的動(dòng)能都相同 D.一束光照射到某種金屬上不能發(fā)生光電效應(yīng)，一定是入射光的光子能量太小,解析根據(jù)愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程EkmhW0可知，逸出的光電子的最大初動(dòng)能隨入射光頻率的增大而增大，A正確；由光電效應(yīng)方程可知入射光波長(zhǎng)必須小于一極限值，才能產(chǎn)生光電效應(yīng)，B錯(cuò)誤；光電子的動(dòng)能與入射光的頻率和金屬的種類(lèi)以及逸出的方式有關(guān)，因此光電子的動(dòng)能不一定都相同，C錯(cuò)誤；能否發(fā)生光電效應(yīng)與入射光的強(qiáng)度無(wú)關(guān)，與入射光的光子頻率、光子能量有關(guān)，D正確。 答案AD,4.有關(guān)光的本性，下列說(shuō)法正確的是() A.光既具有波動(dòng)性，又具有粒子性，兩種性質(zhì)是不相容

7、的 B.光的波動(dòng)性類(lèi)似于機(jī)械波，光的粒子性類(lèi)似于質(zhì)點(diǎn) C.大量光子才具有波動(dòng)性，個(gè)別光子只具有粒子性 D.由于光既具有波動(dòng)性，又具有粒子性，無(wú)法只用其中一種性質(zhì)去說(shuō)明光的一切行為，只能認(rèn)為光具有波粒二象性 解析光既具有波動(dòng)性，又具有粒子性，但它又不同于宏觀(guān)觀(guān)念中的機(jī)械波和粒子。波動(dòng)性和粒子性是光在不同情況下的不同表現(xiàn)，是同一客體的兩個(gè)不同側(cè)面、不同屬性，我們無(wú)法用其中的一種性質(zhì)去說(shuō)明光的一切行為，只能認(rèn)為光具有波粒二象性。 答案D,5.關(guān)于光電效應(yīng)的規(guī)律，下列說(shuō)法中正確的是() A.只有入射光的波長(zhǎng)大于該金屬的極限波長(zhǎng)，光電效應(yīng)才能產(chǎn)生 B.光電子的最大初動(dòng)能跟入射光強(qiáng)度成正比 C.發(fā)生光電效

8、應(yīng)的反應(yīng)時(shí)間一般都大于107s D.發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)，單位時(shí)間內(nèi)從金屬內(nèi)逸出的光電子數(shù)目與入射光強(qiáng)度成正比,答案D,考點(diǎn)一光電效應(yīng)現(xiàn)象和光電效應(yīng)方程的應(yīng)用 1.對(duì)光電效應(yīng)的四點(diǎn)提醒 (1)能否發(fā)生光電效應(yīng)，不取決于光的強(qiáng)度而取決于光的頻率。 (2)光電效應(yīng)中的“光”不是特指可見(jiàn)光，也包括不可見(jiàn)光。 (3)逸出功的大小由金屬本身決定，與入射光無(wú)關(guān)。 (4)光電子不是光子，而是電子。 2.兩條對(duì)應(yīng)關(guān)系 (1)光強(qiáng)大光子數(shù)目多發(fā)射光電子多光電流大； (2)光子頻率高光子能量大光電子的最大初動(dòng)能大。,3.定量分析時(shí)應(yīng)抓住三個(gè)關(guān)系式 (1)愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程：EkhW0。 (2)最大初動(dòng)能與遏止電壓的關(guān)

9、系：EkeUc。 (3)逸出功與極限頻率的關(guān)系：W0h0。,【例1】(多選)(2014廣東理綜，18)在光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，用頻率為的光照射光電管陰極，發(fā)生了光電效應(yīng)，下列說(shuō)法正確的是() 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)象消失 C.改用頻率小于的光照射，一定不發(fā)生光電效應(yīng) D.改用頻率大于的光照射，光電子的最大初動(dòng)能變大,答案AD,易錯(cuò)提醒 (1)誤認(rèn)為入射光的強(qiáng)度只由光的頻率決定，入射光的強(qiáng)度增大時(shí)，光電流不變而漏選A項(xiàng)。 (2)誤認(rèn)為頻率是極限頻率，只要入射光的頻率減小就一定不發(fā)生光電效應(yīng)而錯(cuò)選C項(xiàng)，實(shí)際上，入射光的頻率變小后，只要入射光的頻率大于金屬的極限

10、頻率，仍能發(fā)生光電效應(yīng)。,【拓展延伸】 (多選)在【例1】中，現(xiàn)改為頻率為的另一單色光照射該金屬表面，下面說(shuō)法正確的是() A.如果，能夠發(fā)生光電效應(yīng) B.如果，不能夠發(fā)生光電效應(yīng) C.如果，逸出功不變 D.如果，逸出光電子的最大初動(dòng)能不受影響 答案AC,【變式訓(xùn)練】 1.在光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，某金屬的截止頻率相應(yīng)的波長(zhǎng)為0，該金屬的逸出功為_(kāi)。若用波長(zhǎng)為(0)的單色光做該實(shí)驗(yàn)，則其遏止電壓為_(kāi)。已知電子的電荷量、真空中的光速和普朗克常量分別為e、c和h。,考點(diǎn)二光電效應(yīng)的圖象分析,【例2】2015新課標(biāo)全國(guó)卷，35(1)在某次光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，得到的遏止電壓Uc與入射光的頻率的關(guān)系如圖3所示。若該

11、直線(xiàn)的斜率和截距分別為k和b，電子電荷量的絕對(duì)值為e，則普朗克常量可表示為_(kāi)，所用材料的逸出功可表示為_(kāi)。,圖3,答案ekeb,【變式訓(xùn)練】 2.用不同頻率的紫外線(xiàn)分別照射鎢和鋅的表面而產(chǎn)生光電效應(yīng)，可得到光電子最大初動(dòng)能Ek隨入射光頻率變化的Ek圖象。已知鎢的逸出功是3.28 eV，鋅的逸出功是3.34 eV，若將二者的圖線(xiàn)畫(huà)在同一個(gè)Ek坐標(biāo)系中，如圖所示，用實(shí)線(xiàn)表示鎢，虛線(xiàn)表示鋅，則正確反映這一過(guò)程的是(),答案A,考點(diǎn)三光的波粒二象性、物質(zhì)波 光既具有波動(dòng)性，又具有粒子性，兩者不是孤立的，而是有機(jī)的統(tǒng)一體，其表現(xiàn)規(guī)律為： (1)個(gè)別光子的作用效果往往表現(xiàn)為粒子性；大量光子的作用效果往往表

12、現(xiàn)為波動(dòng)性。 (2)頻率越低波動(dòng)性越顯著，越容易看到光的干涉和衍射現(xiàn)象；頻率越高粒子性越顯著，越不容易看到光的干涉和衍射現(xiàn)象，而貫穿本領(lǐng)越強(qiáng)。 (3)光在傳播過(guò)程中往往表現(xiàn)出波動(dòng)性；在與物質(zhì)發(fā)生作用時(shí)，往往表現(xiàn)為粒子性。,【例3】(多選)如圖4甲所示為實(shí)驗(yàn)小組利用100多個(gè)電子通過(guò)雙縫后的干涉圖樣，可以看出每一個(gè)電子都是一個(gè)點(diǎn)；如圖乙所示為該小組利用70 000多個(gè)電子通過(guò)雙縫后的干涉圖樣，為明暗相間的條紋。則對(duì)本實(shí)驗(yàn)的理解正確的是(),圖4 A.圖甲體現(xiàn)了電子的粒子性 B.圖乙體現(xiàn)了電子的粒子性 C.單個(gè)電子運(yùn)動(dòng)軌道是確定的 D.圖乙中明條紋是電子到達(dá)概率大的地方 E.圖乙中暗條紋處仍有電子

13、到達(dá)，只不過(guò)到達(dá)的概率小,解析題圖甲中的每一個(gè)電子都是一個(gè)點(diǎn)，說(shuō)明少數(shù)粒子體現(xiàn)粒子性，到達(dá)的位置不同，說(shuō)明單個(gè)電子的運(yùn)動(dòng)軌道不確定，A正確，C錯(cuò)誤；題圖乙中明暗相間的條紋說(shuō)明大量的粒子表現(xiàn)為波動(dòng)性，B錯(cuò)誤；明條紋是電子到達(dá)概率大的地方，D正確；題圖乙中暗條紋處仍有電子到達(dá)，只不過(guò)到達(dá)的概率小，E正確。 答案ADE,【變式訓(xùn)練】 3.(多選)在單縫衍射實(shí)驗(yàn)中，中央亮紋的光強(qiáng)占整個(gè)從單縫射入的光強(qiáng)的95%以上，假設(shè)現(xiàn)在只讓一個(gè)光子通過(guò)單縫，那么該光子() A.一定落在中央亮紋處 B.一定落在亮紋處 C.可能落在暗紋處 D.落在中央亮紋處的可能性最大,解析大量光子的行為顯示出波動(dòng)性，當(dāng)大量光子通過(guò)單

14、縫時(shí)光子落在亮紋處的概率較大，尤其是中央亮紋處，依題將有95%以上的光子落在中央亮紋處，落在其他亮處相對(duì)少一些，落在暗紋處光子最少，要注意暗紋處不是沒(méi)有光子落在上面，只是很少而已。只讓一個(gè)光子通過(guò)單縫，這個(gè)光子落在哪一位置是不可確定的，可以落在亮紋處，也可以落在暗紋處，只是落在中央亮紋處的機(jī)會(huì)更大(有95%以上)。 答案CD,1.下列說(shuō)法中正確的是() A.實(shí)物的運(yùn)動(dòng)有特定的軌道，所以實(shí)物不具有波粒二象性 B.康普頓效應(yīng)說(shuō)明光子既有能量又有動(dòng)量 C.光是高速運(yùn)動(dòng)的微觀(guān)粒子，單個(gè)光子不具有波粒二象性 D.宏觀(guān)物體的物質(zhì)波波長(zhǎng)非常小，極易觀(guān)察到它的波動(dòng) 解析由德布羅意理論知，宏觀(guān)物體的德布羅意波的

15、波長(zhǎng)太小，實(shí)際很難觀(guān)察到波動(dòng)性，但仍具有波粒二象性，A、D錯(cuò)誤；康普頓效應(yīng)說(shuō)明光子除了具有能量之外還有動(dòng)量，B正確；波粒二象性是光子的特性，單個(gè)光子也具有波粒二象性，C錯(cuò)誤。 答案B,2.(多選)2015新課標(biāo)全國(guó)卷，35(1)實(shí)物粒子和光都具有波粒二象性。下列事實(shí)中突出體現(xiàn)波動(dòng)性的是() A.電子束通過(guò)雙縫實(shí)驗(yàn)裝置后可以形成干涉圖樣 B.射線(xiàn)在云室中穿過(guò)會(huì)留下清晰的徑跡 C.人們利用慢中子衍射來(lái)研究晶體的結(jié)構(gòu) D.人們利用電子顯微鏡觀(guān)測(cè)物質(zhì)的微觀(guān)結(jié)構(gòu) E.光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，光電子的最大初動(dòng)能與入射光的頻率有關(guān)，與入射光的強(qiáng)度無(wú)關(guān),解析電子束通過(guò)雙縫實(shí)驗(yàn)裝置后可以形成干涉圖樣，可以說(shuō)明電子是一種

16、波，故A正確；射線(xiàn)在云室中穿過(guò)會(huì)留下清晰的徑跡，可以說(shuō)明射線(xiàn)是一種粒子，故B錯(cuò)誤；人們利用慢中子衍射來(lái)研究晶體的結(jié)構(gòu)，中子衍射說(shuō)明中子是一種波，故C正確；人們利用電子顯微鏡觀(guān)測(cè)物質(zhì)的微觀(guān)結(jié)構(gòu)，利用了電子束的衍涉現(xiàn)象，說(shuō)明電子束是一種波，故D正確；光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，光電子的最大初動(dòng)能與入射光的頻率有關(guān)，與入射光的強(qiáng)度無(wú)關(guān)，說(shuō)明光是一種粒子，故E錯(cuò)誤。 答案ACD,3.關(guān)于光電效應(yīng)，下列說(shuō)法正確的是() A.極限頻率越大的金屬材料逸出功越大 B.只要光照射的時(shí)間足夠長(zhǎng)，任何金屬都能產(chǎn)生光電效應(yīng) C.從金屬表面逸出的光電子的最大初動(dòng)能越大，這種金屬的逸出功越小 D.入射光的光強(qiáng)一定時(shí)，頻率越高，單位時(shí)間內(nèi)逸出的光電子數(shù)就越多 解析逸出功W0h0，W00，A正確；只有照射光的頻率大于金屬極限頻率0，才能產(chǎn)生光電效應(yīng)現(xiàn)象，B錯(cuò)誤；由光電效應(yīng)方程EkmhW0知，因不確定時(shí)，無(wú)法確定Ekm與W0的關(guān)系，C錯(cuò)誤；光強(qiáng)Enh，越大，E一定，則光子數(shù)n越小，單位時(shí)間內(nèi)逸出的光電子數(shù)就越少，D錯(cuò)誤。 答案A,4.(多選)(2016湖北武漢名校