高考物理大一轮复习专题十一动量波粒二象性和近代物理初步第3讲光电效应波粒二象性课件.ppt

第3讲光电效应波粒二象性 一 光电效应 1 光电效应的现象 电子 光电子 正电 在光的照射下物体发射 的现象叫光电效应 发射出来的电子叫 如图11 3 1所示的装置中 用弧光灯照射锌板 有电子从锌板表面飞出 使原来不带电的验电器带 图11 3 1 2 光电效应的规律 1 每种金属都有一个极限频率 入射光的频率必须 这个极限频率才能产生光电效应 低于这个频率不能产生光电 效应 大于 强度 增大 几乎瞬时 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 强度 3 光电效应的发生 的 一般不超过10 9s 4 当入射光的频率大于极限频率时 饱和光电流的强度与入射光的 成正比 3 爱因斯坦的光子说 光的能量不是 的 而是一份一份的 每一份叫做一个 光子的能量E跟光的频率 成 E h是普朗克常量 4 爱因斯坦光电效应方程 1 最大初动能和逸出功 连续 光子 正比 h 金属表面的电子吸收光子后 克服金属原子核的引力做功 直接从金属表面逸出的电子所具有的最大动能称为最大初动能Ek 克服金属原子核的引力逃逸出成为光电子所做的功的最小 值叫逸出功W0 Ek h W0 2 光电效应方程 h 极限 W0 基础检测 1 用一束紫外线照射某金属时不能产生光电效应 可能使 该金属发生光电效应的措施是 A 改用频率更小的紫外线照射B 改用X射线照射C 改用强度更大的原紫外线照射D 延长原紫外线的照射时间 解析 某种金属能否发生光电效应取决于入射光的频率 与入射光的强度和照射时间无关 不能发生光电效应 说明入射光的频率小于金属的极限频率 所以要使金属发生光电效应 应增大入射光的频率 X射线的频率比紫外线频率高 所以本题答案为B 答案 B 二 光的波粒二象性与物质波1 光的波粒二象性 1 光的干涉 衍射 偏振现象证明光具有 性 2 光电效应说明光具有 性 3 光既具有波动性 又具有粒子性 称为光的 性 波动 粒子 波粒二象 2 物质波 1 概率波 大 小 光的干涉现象是大量光子的运动遵守波动规律的表现 亮条纹是光子到达概率 的地方 暗条纹是光子到达概率 的地方 因此光波又叫概率波 2 物质波任何一个运动着的物体 小到微观粒子大到宏观物体都有一种波与它对应 其波长 p为运动物体的动量 h为普朗克常量 基础检测 2 多选 波粒二象性是微观世界的基本特征 以下说法正确 的有 A 光电效应现象揭示了光的粒子性B 热中子束射到晶体上产生衍射图样说明中子具有波动性C 黑体辐射的实验规律可用光的波动性解释D 动能相等的质子和电子 它们的德布罗意波长也相等 解析 光电效应说明光的粒子性 所以A正确 热中子束在晶体上产生衍射图样 即运动的实物粒子具有波的特性 即说明中子具有波动性 所以B正确 黑体辐射的实验规律说明电磁辐射具有量子化 即黑体辐射是不连续的 一份一份的 所以黑体辐射用光的粒子性解释 即C错误 根据德布罗意波 动能相等的质子和电子 质子的德布罗意波波长较短 所以D错误 答案 AB 考点1 光电效应及其方程 重点归纳1 用图象表示光电效应方程 1 最大初动能Ek与入射光频率 的关系如图11 3 2所示 图11 3 2 2 由图线可以得到的物理量 极限频率 图线与 轴交点的横坐标 0 逸出功 图线与Ek轴交点的纵坐标的绝对值W0 普朗克常量 图线的斜率k h 2 光电效应的研究思路 1 两条线索 2 两条对应关系 光强大 光子数目多 发射光电子多 光电流大 光子频率高 光子能量大 光电子的最大初动能大 3 定量分析光电效应时应抓住的三个关系式 1 爱因斯坦光电效应方程 Ek h W0 2 最大初动能与遏止电压的关系 Ek eUc 典例剖析例1 多选 2016年新课标全国卷 改编 现用某一光电管进行光电效应实验 当用某一频率的光入射时 有光电流产 生 下列说法正确的是 A 保持入射光的频率不变 入射光的光强变大 饱和光电流变大B 入射光的频率变高 饱和光电流变大C 入射光的频率变高 光电子的最大初动能变大D 保持入射光的光强不变 不断减小入射光的频率 始终有光电流产生 解析 根据光电效应实验得出的结论 保持入射光的频率不变 入射光的光强变大 饱和光电流变大 入射光的频率高 饱和光电流不变 故A正确 B错误 根据爱因斯坦光电效应方程得 入射光的频率变高 光电子的最大初动能变大 故C正确 保持入射光的光强不变 不断减小入射光的频率 若低于截止频率 则没有光电流产生 故D错误 答案 AC 备考策略 本题主要考查光电效应 发生光电效应的条件是入射光的频率大于金属的极限频率 光的强弱只影响单位时间内发出光电子的数目 本题涉及的光电效应知识较多 很多结论都是识记的 注意把握现象的实质 明确其间的联系与区别 平时积累物理知识 考点练透 1 2013年浙江卷 小明用金属铷为阴极的光电管 观测光电效应现象 实验装置示意图如图11 3 3甲所示 已知普朗克常量h 6 63 10 34J s 甲 乙 图11 3 3 1 图甲中电极A为光电管的 填 阴极 或 阳极 2 实验中测得铷的遏止电压Uc与入射光频率 之间的关系如图乙所示 则铷的截止频率 c Hz 逸出功W0 J 3 如果实验中入射光的频率 7 00 1014Hz 则产生的光电子的最大初动能Ek J 解析 1 题图甲为利用光电管产生光电流的实验电路 光电子从K极发射出来 故K为光电管的阴极 A为光电管的阳极 2 遏止电压对光电子做负功 根据爱因斯坦光电效应方程有eUc Ek h W0 结合题图乙可知 当Uc 0时 5 15 1014Hz 故铷的截止频率 c 5 15 1014Hz 逸出功W0 h c 3 41 10 19J 3 若入射光的频率 7 00 1014Hz 则产生的光电子的最大初动能Ek h W0 1 23 10 19J 答案 1 阳极 2 5 15 10143 41 10 19 3 1 23 10 19 考点2 对波粒二象性的理解和物质波 重点归纳对波粒二象性的理解 续表 典例剖析例2 多选 利用金属晶格 大小约10 10m 作为障碍物观察电子的衍射图样 方法是让电子束通过电场加速后 照射到金属晶格上 从而得到电子的衍射图样 已知电子质量为m 电荷量为e 初速度为0 加速电压为U 普朗克常量为h 则下列 说法中正确的是 A 该实验说明了电子具有波动性 B 实验中电子束的德布罗意波的波长为 C 加速电压U越大 电子的衍射现象越明显D 若用相同动能的质子替代电子 衍射现象将更加明显 解析 能得到电子的衍射图样 说明电子具有波动性 A 压越大 电子的波长越小 衍射现象就越不明显 C错误 用相同动能的质子替代电子 质子的波长变小 衍射现象与电子相比不明显 故D错误 答案 AB 考点练透 2 多选 2015年新课标全国卷 改编 实物粒子和光都具 有波粒二象性 下列事实中突出体现波动性的是 A 电子束通过双缝实验后可以形成干涉图样B 射线在云室中穿过会留下清晰的径迹C 人们利用慢中子衍射来研究晶体的结构D 人们利用电子显微镜观测物质的微观结构答案 ACD