高考物理鲁科版选修3-5 16.3《光电效应、康普顿效应及波粒二象限》课件

欢迎进入物理课堂 1 光电效应 1 定义 在下电子从物体表面逸出的现象称为光电效应 发射出来的电子称为 2 极限频率 对于每一种金属 都存在一个极限频率 只有当入射光的频率时 才会产生光电流 光的照射 光电子 大于某一频率 0 2 光电效应方程 1 光的能量不是连续的 而是一份一份的 每一份叫做一个 一个光子的能量为 2 电子逃逸出来后 可能还具有一定的动能 根据能量守恒定律 的能量等于出射光子的最大初始动能与逸出功之和 即这就是爱因斯坦建立的光电效应方程 3 康普顿效应 1 用X射线照射物体时 散射出来的X射线的波长 这个现象称为康普顿效应 光子 h 入射光子 会变长 2 光子的能量和动量 4 光的波粒二象性光既有 又有 即光具有波粒二象性 5 德布罗意波 1 德布罗意波 任何一个都和一个波相对应 这种波称为德布罗意波 实物粒子的德布罗意波长与其动量关系是 2 不确定关系 对光子位置的测量越精确 其动量的不确定性就 用 x表示微观粒子位置的不确定量 用 p表示微观粒子动量的不确定量 则 x p 这就是不确定性关系 粒子性 波动性 实物粒子 越大 考点一光电效应 光的波粒二象性1 对光电效应规律的解释 2 光电效应中入射光强度 频率的影响 1 入射光频率 决定光子能量 决定光电子最大初动能 决定遏止电压 2 入射光强度 决定单位时间内接收的光子数 决定单位时间内发射的光电子数 4 光波是概率波光子在空间出现的概率可以通过波动的规律确定 例如在干涉实验中 光子落在明条纹处的概率大 落在暗条纹处的概率小 所以光波是一种概率波 案例1 2011 广东理综 光电效应实验中 下列表述正确的是 A 光照时间越长光电流越大B 入射光足够强就可以有光电流C 遏止电压与入射光的频率有关D 入射光频率大于极限频率才能产生光电子 解析 在光电效应中 若照射光的频率小于极限频率 无论光照时间多长 光照强度多大 都无光电流 当照射光的频率大于极限频率时 立刻有光电子产生 时间间隔很小 故A B错误 D正确 由 eU 0 Ek Ek h W 可知U h W e 即遏止电压与入射光频率 有关 答案 C D 即时巩固1 2009 辽宁 宁夏理综 关于光电效应 下列说法正确的是 A 极限频率越大的金属材料逸出功越大B 只要光照射的时间足够长 任何金属都能产生光电效应C 从金属表面出来的光电子的最大初动能越大 这种金属的逸出功越小D 入射光的光强一定时 频率越高 单位时间内逸出的光电子数就越多 解析 金属材料逸出功W0与极限频率 0的关系为W0 h 0 A正确 只有照射光的频率大于金属的逸出功 才能产生光电效应 与光照射的时间无关 B错误 由光电效应方程可知光电子的最大初动能mv 2 h W0 由入射光的频率决定 C错误 产生光电效应时单位时间内逸出的光电子数由入射光的光子数决定 与入射光的频率无关 D错误 答案 A 案例2 2011 上海高考 用极微弱的可见光做双缝干涉实验 随着时间的增加 在屏上先后出现如图 a b c 所示的图象 则 A 图象 a 表明光具有粒子性B 图象 c 表明光具有波动性C 用紫外光观察不到类似的图象D 实验表明光是一种概率波 解析 图象 a 曝光时间短 通过光子数很少 呈现粒子性 图象 c 曝光时间长 通过了大量光子 呈现波动性 故A B正确 同时也表明光波是一种概率波 故D也正确 紫外光本质和可见光本质相同 也可以发生上述现象 故C错误 答案 A B D 即时巩固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 微粒说 惠更斯提出 波动说 爱因斯坦提出 光子说 它们都说明了光的本性B 光具有波粒二象性是指 既可以把光看成宏观概念上的波 也可以看成微观概念上的粒子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 如果光通过双缝则显出波动性 如果光只通过一个缝则显出粒子性 解析 牛顿主张的 微粒说 中的微粒与实物粒子一样 惠更斯主张的 波动说 中的波动与宏观机械波等同 这两种观点是相互对立的 都不能说明光的本性 所以A B错 C正确 双缝干涉出现明暗相间的条纹 单缝衍射出现中央亮而宽 周围暗而窄的条纹 都说明光的波动性 当让光子一个一个地通过单缝时 曝光时间短时表现出粒子性 曝光时间长时显出波动性 因此D错误 答案 C 考点二实物粒子的波动性1 光和实物粒子的对称之美 1 光具有波粒二象性 实物粒子也具有波粒二象性 光和实物粒子都遵从E h p 体现了光和实物粒子的对称美 2 虽然光子的静止质量为零 实物粒子的静止质量不为零 但光和实物粒子都具有动量 能量 3 虽然光子对应的是电磁波 实物粒子对应的是物质波 但两者都是概率波 2 对不确定关系的正确理解 1 不确定关系告诉我们 不能准确地把握粒子的运动状态 对应每时刻的情况更无从谈起 因而不能用 轨道 来描述粒子的运动 2 除位置和动量的不确定关系外 还有其他不确定关系 例如时间和动能的不确定关系 案例3 关于物质波 下列认识不正确的是 A 任何一个物体都有一种波和它对应 这就是物质波B X光的衍射证实了物质波的假设是正确的C 电子的衍射证实了物质波的假设是正确的D 物质波是一种概率波 解析 由德布罗意波的定义可知 任何一个运动的物体都有一种波与它对应 德布罗意波 即物质波 是一种概率波 物体的运动是绝对的 电子的衍射证实了物质波的存在 答案 B 即时巩固3 关于物质波 下列说法正确的是 A 速度相等的电子和质子 电子的波长大B 动能相等的电子和质子 电子的波长小C 动量相等的电子和中子 中子的波长小D 甲电子速度是乙电子的3倍 甲电子的波长也是乙电子的3倍 答案 A 同学们 来学校和回家的路上要注意安全 同学们 来学校和回家的路上要注意安全