光电效应波粒二象性物质波

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,第十五章量子论初步 原子核,第一节光电效应 波粒二象性物质波,基础梳理自学导引,一、光电效应,1,定义：在光的照射下从物体发射出,_,的现象,(,发射出的电子称为光电子,),2,产生条件：入射光的频率,_,极限频率,电子,大于,3,光电效应规律,(1),每种金属都有一个极限频率，入射光的,_,必须大于这个极限频率才能产生光电效应,(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,_,频率,强度,增大,(3),光电效应的发生几乎是瞬时的，一般不超过,10,9,s.,(4),当入射光的频率大于极限频率时，,_,的强度与入射光的强度成正比,光电流,二、光电效应方程,1,基本物理量,(1),光子的能量,E,h,其中,h,6.63,10,34,Js,(,称为普朗克常量,),(2),逸出功：使电子脱离某种金属所做功的,_,最小值,(3),最大初动能,发生光电效应时，金属,_,的电子吸收光子后克服原子核的引力逸出时所具有动能的,_,表面上,最大值,2,光电效应方程,爱因斯坦光电效应方程是根据,_,守恒定律推导出来的描述的是光电子的最大初动能,E,k,跟入射光子的能量,h,和逸出功,W,之间的关系：,E,k,h,W.,能量,三、波粒二象性、物质波,1,光的波粒二象性,(1),光电效应说明光具有粒子性，同时光还具有波动性，即光具有,_,(2),大量光子运动的规律表现出光的,_,性，单个光子的运动表现出光的,_,性,波粒二象性,波动,粒子,(3),光的波长越长，波动性越明显，越容易看到光的干涉和衍射现象光波的频率越高，粒子性越明显，穿透本领越强,运动着,德布罗意波,要点透析直击高考,一、正确理解光电效应规律中的两个关系,1,光电子的最大初动能与入射光频率的关系,图,15,1,1,由光电效应方程可得：,E,k,h,W.,对于某一金属而言，逸出功,W,是一定的，光电子的最大初动能,E,k,随入射光的频率,的增大而增大最大初动能,E,k,与入射光频率,的关系图线如图,15,1,1,所示,当光照射到金属表面上时，能量为,E,的光子被电子所吸收，电子把这个能量的一部分用来克服金属表面对它的吸引，剩余部分就是电子离开金属表面时的动能,(2),电子吸收光子后能量立即增大,h,，不需要能量的积累过程因此光电效应的发生几乎是瞬时的,(3),电子每次只吸收一个光子，从能量守恒可知，光电子的最大的初动能,E,k,h,W.,且,E,k,随频率的增大而增大，与光的强度无关,2,光电流与光强、电压的关系,(1),光电流与光强的关系,光电流的大小是由单位时间内从金属表面逸出的光电子数目决定的，而从金属表面逸出的光电子数目由入射光子的数目决定，而与光子的频率无关,(2),光电流与电压的关系,给光电管加反向电压时，随电压的增大，光电流逐渐减小，光电压大于或等于遏止电压时，光电流为,0.,给光电管加正向电压时，随电压的增大光电流逐渐增大，当电压增大到某一值时，光电流达到饱和值，再增大电压，光电流不再增加,即时应用,1,(2010,高考江苏卷,),研究光电效应的电路如图,15,1,2,所示用频率相同、强度不同的光分别照射密封真空管的钠极板,(,阴极,K),，钠极板发射出的光电子被阳极,A,吸收，在电路中形成光电流,下列光电流,I,与,A,、,K,之间的电压,U,AK,的关系图象,15,1,3,中，正确的是,(,),图,15,1,2,图,15,1,3,解析：选,C.,虽然入射光强度不同，但光的频率相同，所以截止电压相同；又因当入射光强时，单位时间逸出的光电子多，饱和光电流大，所以选,C.,二、光的波粒二象性,1,干涉、衍射和偏振以无可辩驳的事实表明光是一种波；光电效应和康普顿效应又用无可辩驳的事实表明光是一种粒子，因此现代物理学认为：光具有波粒二象性,2,正确理解波粒二象性：波粒二象性中所说的波是一种概率波，对大量光子才有意义波粒二象性中所说的粒子，是指其不连续性，是一份能量,个别光子的作用效果往往表现为粒子性；大量光子的作用效果往往表现为波动性,即时应用,2,有关光的本性的说法正确的是,(,),A,关于光的本性，牛顿提出了,“,微粒说,”,，惠更斯提出了,“,波动说,”,，爱因斯坦提出了,“,光子说,”,，它们都圆满地说明了光的本性,B,光具有波粒二象性是指：既可以把光看成微观概念上的波，也可以看成宏观概念上的粒子,C,光的干涉、衍射现象说明光具有波动性，光电效应说明光具有粒子性,D,在光的双缝干涉实验中，如果光通过双缝时显出波动性，如果光只通过一个缝时显出粒子性,答案：,C,题型探究讲练互动,物理学家做了一个有趣的实验：在双缝干涉实验中，在光屏处放上照相底片，若减弱光电流的强度，使光子只能一个一个地通过狭缝，实验结,题型,1,光的波粒二象性,例,1,果表明，如果曝光时间不太长，底片上只出现一些不规则的点子；,如果曝光时间足够长，底片上就会出现规则的干涉条纹，对这个实验结果认识正确的是,(,),A,曝光时间不长时，出现不规则的点子，表现出光的波动性,B,单个光子通过双缝后的落点无法预测,C,干涉条纹中明亮的部分是光子到达机会较多的地方,D,只有大量光子的行为才能表现出光的粒子性,【,思路点拨,】,利用光的波粒二象性和光波是一种概率波分析解答,【,解析,】,A,项中表现出光的粒子性；,B,、,C,项中体现了光是一种概率波，单个光子的落点无法预测；大量光子到达概率大地方，形成亮条纹，因此大量光子的行为表现出波动性，选项,BC,正确,【,答案,】,BC,(2011,高考新课标全国卷,),在光电效应实验中，某金属的截止频率相应的波长为,0,，该金属的逸出功为,_,若用波长为,(,0,),的单色光做该实验，则其遏止电压为,_,已知电子的电荷量、真空中的光速和普朗克常量分别为,e,、,c,和,h.,题型,2,光电效应方程的应用,例,2,知能演练强化闯关,本部分内容讲解结束,按,ESC,键退出全屏播放,