高考物理一轮复习 第2课时 光电效应 波粒二象性课件（选修3-5）.ppt

第2课时光电效应波粒二象性 知识梳理 知识点一 黑体和黑体辐射普朗克能量子假说1 黑体与黑体辐射 1 黑体 是指能够完全吸收入射的各种波长的电磁波而不发生反射的物体 2 黑体辐射的实验规律 一般材料的物体 辐射的电磁波除与温度有关外 还与材料的种类及表面状况有关 黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关 a 随着温度的升高 各种波长的辐射强度都增加 b 随着温度的升高 辐射强度的极大值向波长较短的方向移动 2 能量子 1 定义 普朗克认为 带电微粒辐射或者吸收能量时 只能辐射或吸收某个值的整数倍 即能量的辐射或者吸收只能是一份一份的 这个不可再分的最小能量值 叫做能量子 2 能量子的大小 h 其中 是电磁波的频率 h称为普朗克常量 h 6 63 10 34J s 最小能量 知识点二 光电效应1 定义照射到金属表面的光 能使金属中的你从表面逸出的现象 2 光电子中发射出来的电子 电子 光电效应 3 光电效应规律 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 低于这个频率的光不能产生光电效应 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 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强度成 大于 强度 增大 几乎瞬时 正比 知识点三 爱因斯坦光电效应方程1 光子说在空间传播的光是不连续的 而是一份一份的 每一份叫做一个光的能量子 简称光子 光子的能量 其中h 6 63 10 34J s 称为普朗克常量 2 逸出功W0使电子脱离某种金属所做功的 3 最大初动能发生光电效应时 金属表面上的吸收光子后克服原子核的引力逸出时所具有的动能的最大值 h 最小值 电子 W0 逸出功W0 5 遏止电压与截止频率 1 遏止电压 使光电流减小到零的反向电压Uc 2 截止频率 能使某种金属发生光电效应的频率叫做该种金属的截止频率 又叫极限频率 不同的金属对应着不同的极限频率 3 逸出功 电子从金属中逸出所需做功的 叫做该金属的逸出功 最小 最小值 知识点四 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 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 波动性 粒子 波粒二象 大 小 思维深化判断正误 正确的画 错误的画 1 只要光照射的时间足够长 任何金属都能产生光电效应 2 光电子就是光子 3 极限频率越大的金属材料逸出功越大 4 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 5 入射光的频率越大 逸出功越大 答案 1 2 3 4 5 题组自测 题组一黑体辐射和能量子的理解1 能正确解释黑体辐射实验规律的是 A 能量的连续经典理论B 普朗克提出的能量量子化理论C 以上两种理论体系任何一种都能解释D 牛顿提出的能量微粒说 解析根据黑体辐射的实验规律 随着温度的升高 一方面各种波长的辐射强度都增加 另一方面 辐射强度的极大值向波长较短的方向移动 只能用普朗克提出的能量量子化理论才能得到较满意的解释 故B正确 答案B 2 下列描绘两种温度下黑体辐射强度与波长关系的图中 符合黑体辐射实验规律的是 解析由黑体实验规律知温度越高 辐射越强 且最大强度向波长小的方向移动 A对 B C D错 答案A 题组二光电效应现象及光电效应方程的应用3 多选 如图1所示 用导线把验电器与锌板相连接 当用紫外线照射锌板时 发生的现象是 图1 A 有光子从锌板逸出B 有电子从锌板逸出C 验电器指针张开一个角度D 锌板带负电 解析用紫外线照射锌板是能够发生光电效应的 锌板上的电子吸收紫外线的能量从锌板表面逸出 称之为光电子 故A错误 B正确 锌板与验电器相连 带有相同电性的电荷 锌板失去电子应该带正电 且失去电子越多 带正电的电荷量越多 验电器指针张角越大 故C正确 D错误 答案BC 4 关于光电效应的规律 下列说法中正确的是 A 只有入射光的波长大于该金属的极限波长 光电效应才能产生B 光电子的最大初动能跟入射光强度成正比C 发生光电效应的反应时间一般都大于10 7sD 发生光电效应时 单位时间内从金属内逸出的光电子数目与入射光强度成正比 题组三波粒二象性物质波5 多选 关于物质的波粒二象性 下列说法中正确的是 A 不仅光子具有波粒二象性 一切运动的微粒都具有波粒二象性B 运动的微观粒子与光子一样 当它们通过一个小孔时 都没有特定的运动轨道C 波动性和粒子性 在宏观现象中是矛盾的 对立的 但在微观高速运动的现象中是统一的D 实物的运动有特定的轨道 所以实物不具有波粒二象性 解析由德布罗意波可知A C对 运动的微观粒子 达到的位置具有随机性 而没有特定的运动轨道 B对 由德布罗意理论知 宏观物体的德布罗意波的波长太小 实际很难观察到波动性 不是不具有波粒二象性 D错 答案ABC 6 用很弱的光做双缝干涉实验 把入射光减弱到可以认为光源和感光胶片之间不可能同时有两个光子存在 如图2所示是不同数量的光子照射到感光胶片上得到的照片 这些照片说明 图5 A 光只有粒子性没有波动性B 光只有波动性没有粒子性C 少量光子的运动显示波动性 大量光子的运动显示粒子性D 少量光子的运动显示粒子性 大量光子的运动显示波动性解析光具有波粒二象性 这些照片说明少量光子的运动显示粒子性 大量光子的运动显示波动性 故D正确 答案D 考点一光电效应现象和光电效应方程的应用1 对光电效应的四点提醒 1 能否发生光电效应 不取决于光的强度而取决于光的频率 2 光电效应中的 光 不是特指可见光 也包括不可见光 3 逸出功的大小由金属本身决定 与入射光无关 4 光电子不是光子 而是电子 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 定量分析时应抓住三个关系式 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 3 逸出功与极限频率的关系 W0 h 0 例1 2014 江苏卷 12C 1 已知钙和钾的截止频率分别为7 73 1014Hz和5 44 1014Hz 在某种单色光的照射下两种金属均发生光电效应 比较它们表面逸出的具有最大初动能的光电子 钙逸出的光电子具有较大的 A 波长B 频率C 能量D 动量 答案A 变式训练 1 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 从金属表面逸出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 解析逸出功W0 h 0 W0 0 A正确 只有照射光的频率 大于金属极限频率 0 才能产生光电效应现象 B错 由光电效应方程Ekm h W0知 因 不确定时 无法确定Ekm与W0的关系 C错 光强E nh 越大 E一定 则光子数n越小 单位时间内逸出的光电子数就越少 D错 答案A 考点二光电效应的图象分析 例2 在光电效应实验中 飞飞同学用同一光电管在不同实验条件下得到了三条光电流与电压之间的关系曲线 甲光 乙光 丙光 如图3所示 则可判断出 图3 A 甲光的频率大于乙光的频率B 乙光的波长大于丙光的波长C 乙光对应的截止频率大于丙光的截止频率D 甲光对应的光电子最大初动能大于丙光的光电子最大初动能 解析由于是同一光电管 因而不论对哪种光 极限频率和金属的逸出功相同 对于甲 乙两种光 反向截止电压相同 因而频率相同 A错误 丙光对应的反向截止电压较大 因而丙光的频率较高 波长较短 对应的光电子的最大初动能较大 故C D均错 B正确 答案B 变式训练 2 爱因斯坦因提出了光量子概念并成功地解释光电效应的规律而获得1921年诺贝尔物理学奖 某种金属逸出光电子的最大初动能Ekm与入射光频率 的关系如图4所示 其中 0为极限频率 从图中可以确定的是 图4 A 逸出功与 有关B Ekm与入射光强度成正比C 当 0时 会逸出光电子D 图中直线的斜率与普朗克常量有关 解析由爱因斯坦光电效应方程Ek h W0和W0 h 0 W0为金属的逸出功 可得 Ek h h 0 可见图象的斜率表示普朗克常量 D正确 只有 0时才会发生光电效应 C错 金属的逸出功只和金属的极限频率有关 与入射光的频率无关 A错 最大初动能取决于入射光的频率 而与入射光的强度无关 B错 答案D 考点三对光的波粒二象性 物质波的考查光既具有波动性 又具有粒子性 两者不是孤立的 而是有机的统一体 其表现规律为 1 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 2 频率越低波动性越显著 越容易看到光的干涉和衍射现象 频率越高粒子性越显著 越不容易看到光的干涉和衍射现象 而贯穿本领越强 3 光在传播过程中往往表现出波动性 在与物质发生作用时 往往表现为粒子性 例3 下列说法正确的是 A 有的光是波 有的光是粒子B 光子与电子是同样的一种粒子C 光的波长越长 其波动性越显著 波长越短 其粒子性越显著D 射线具有显著的粒子性 而不具有波动性 解析从光的波粒二象性可知 光是同时具有波粒二象性的 只不过在有的情况下波动性显著 有的情况下粒子性显著 光的波长越长 越容易观察到其显示波动特征 光子是一种不带电的微观粒子 而电子是带负电的微观粒子 它们虽然都是微观粒子 但有本质区别 故上述选项中正确的是C 答案C