1、第十四章 近代物理近代物理初步初步 课程标准课程标准 1了解人类探索原子结构的历史。知道原子核式结构模型。通过对氢了解人类探索原子结构的历史。知道原子核式结构模型。通过对氢 原子光谱的分析，了解原子的能级结构。原子光谱的分析，了解原子的能级结构。 2了解原子核的组成和核力的性质。知道四种基本相互作用。能根据了解原子核的组成和核力的性质。知道四种基本相互作用。能根据 质量数守恒和电荷数守恒写出核反应方程。质量数守恒和电荷数守恒写出核反应方程。 3了解放射性和原子核衰变。知道半衰期及其统计意义。了解放射性了解放射性和原子核衰变。知道半衰期及其统计意义。了解放射性 同位素的应用，知道射线的危害与防护
2、。同位素的应用，知道射线的危害与防护。 4认识原子核的结合能，了解核裂变反应和核聚变反应。关注核技术认识原子核的结合能，了解核裂变反应和核聚变反应。关注核技术 应用对人类生活和社会发展的影响。应用对人类生活和社会发展的影响。 5了解人类对物质结构的探索历程。了解人类对物质结构的探索历程。 6通过实验，了解光电效应现象。能根据实验结论说明光的波粒二象通过实验，了解光电效应现象。能根据实验结论说明光的波粒二象 性。知道爱因斯坦光电效应方程及其意义。性。知道爱因斯坦光电效应方程及其意义。 7知道实物粒子具有波动性，了解微观世界的量子化现象。体会量子知道实物粒子具有波动性，了解微观世界的量子化现象。体
3、会量子 论的建立对人们认识物质世界的影响。论的建立对人们认识物质世界的影响。 命题热点命题热点 (1)光电效应的规律及爱因斯坦光电效应方程的应用。光电效应的规律及爱因斯坦光电效应方程的应用。 (2)氢原子的能级结构、能级跃迁公式的理解及应用。氢原子的能级结构、能级跃迁公式的理解及应用。 (3)原子核的衰变规律、半衰期公式的理解及应用。原子核的衰变规律、半衰期公式的理解及应用。 (4)核反应方程及核能的计算。核反应方程及核能的计算。 (5)光子说、原子结构模型、元素的放射性、质子及中子和正电子的发现光子说、原子结构模型、元素的放射性、质子及中子和正电子的发现 等有关物理学史。等有关物理学史。 第
4、1讲 光电效应 波粒二象性 1 知识梳理双基自测 2 核心考点重点突破 3 2年高考1年模拟 1 知识梳理双基自测 1光电效应现象： 在光的照射下，金属中的_从表面逸出的现象，发 射出来的电子叫_。 知识点知识点1 光电效应光电效应 电子电子 光电子光电子 2光电效应的产生条件：光电效应的产生条件：入射光的频率入射光的频率 _金属的金属的_。 大于大于 极限频率极限频率 3光电效应的四个规律： (1)每种金属都有一个极限频率，入射光的频率必须_截止频 率或极限频率才能产生光电效应。低于截止频率时不能发生光电效应。 (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
5、电效应的发生_的，一般不超过109 s。 (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_。 注意：入射光频率一定时，光照强度决定着每秒钟光源发射的光子 数，而光的频率决定着每个光子的能量。 大于大于 强度强度 增大增大 几乎是瞬时几乎是瞬时 正比正比 4用光电管研究光电效应： (1)光电效应电路图。 (2)光电流与饱和光电流。 入射光强度：_入射到金属表面单位面积 上的能量。频率一定时，_越大，光子数越多。 光电流：光电子在电路中形成的电流。光电流有最大 值，未达到最大值以前，其大小和_、_都有关， 达到最大值以后，光电流和_成正比。 饱和光电流：在_的光照射下的最大
6、 光电流，饱和光电流不随电路中_的增大而增大。 单位时间内单位时间内 光强光强 光强光强 电压电压 光强光强 一定频率与强度一定频率与强度 电压电压 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 叫作一个光的能量子，简称光子，光子的能量_。(其 中h6.631034 J 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_。 知识点知识点2 爱因斯坦光电效应方程爱因斯坦光电效应方程 h 最小值最小值 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。 4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
7、。 (2)截止频率：能使某种金属发生光电效应的_频率 叫作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。 电子电子 最小最小 5爱因斯坦光电效应方程 (1)表达式：Ekh_。 (2)物理意义：金属表面的电子吸收一个光子获得的能量 是h，这些能量的一部分用来克服金属的_，剩下 的表 现为逸出后光电子的最大初动能Ek_。 W0 逸出功逸出功W0 1 2mev 2 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、康普顿效应说明光具有_性。 (3)光既具有波动性，又具有粒子性，称为光的 _性。 知识点知识点3 光的波粒二象性光的波粒二象性 物质
8、波物质波 波动波动 粒子粒子 波粒二象波粒二象 2物质波 (1)概率波 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。 大大 小小 h p 一、堵点疏通 1光和光电子都是实物粒子。 ( ) 2光的频率越高，光的粒子性越明显，但仍具有波动性。 ( ) 3德国物理学家普朗克提出了量子假说，成功地解释了 光电效应规律。 ( ) 4只要入射光的强度足够强，就可以使金属发生光电效 应。 (
9、 ) 5法国物理学家德布罗意大胆预言了实物粒子在一定条 件下会表现为波动性。 ( ) 二、对点激活 1关于热辐射，下列说法中正确的是 ( ) A一般物体的热辐射强度只与物体的温度有关 B黑体只吸收电磁波，不反射电磁波，所以黑体一定是黑的 C一定温度下，黑体辐射强度随波长的分布有一个极大值 D温度升高时，黑体辐射强度的极大值向波长增大的方向移 动 解析 一般物体的热辐射强度除与温度有关之外。还与材料、 表面状况有关，A错误；黑体可以辐射可见光，不一定是黑的，B 错误；由黑体辐射的实验规律知，C正确，D错误。 C 2(2019 广东珠海一模)如图所示，用紫外线灯照射锌板， 发现验电器的指针偏转，以
10、下说法正确的是 ( ) A锌板带正电，指针带负电 B锌板带负电，指针带正电 C锌板带正电，指针带正电 D锌板带负电，指针带负电 解析 本题考查光电效应。用紫外线灯照射锌板，有电 子逸出，所以锌板带正电，验电器指针与锌板连接，同样带 正电。所以C正确，A、B、D错误。 C 3下列关于光的波粒二象性的理解，正确的是 ( ) A大量的光子中有些光子表现出波动性，有些光子表现出粒子性 B光在传播时是波，而与物质相互作用时就转变成粒子 C高频光是粒子，低频光是波 D波粒二象性是光的属性，有时它的波动性显著有时它的粒子性 显著 解析 光的波粒二象性是光的属性，不论其频率的高低还是光在 传播或者是与物质相互
11、作用，光都具有波粒二象性，大量光子的行为易 呈现出波动性，少量光子的行为易表现出粒子性，光的频率越高，粒子 性越强，光的频率越低，波动性越强，故A、B、C错误，D项正确。 D 2 核心考点重点突破 1四点提醒 (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。 考点一考点一 光电效应规律和光电效应方程的应用光电效应规律和光电效应方程的应用 2两条对应关系 (1)光照强度大光子数目多发射光电子多光电流大； (2)光子频率高光子能量大光电子的最大
12、初动能大。 3三个关系式 (1)爱因斯坦光电效应方程：EkhW0。 (2)最大初动能与遏止电压的关系：EkeUc。 (3)逸出功与极限频率的关系W0h0。 (2020 山东泰安一模)如图所示是光电管的原理图，已 知当有波长为0的光照到阴极K上时，电路中有光电流，则 ( ) A若增加电路中电源电压，电路中光电流一定增大 B若将电源极性反接，电路中一定没有光电 流产生 C若换用波长为1(10)的光照射阴极K时， 电路中一定没有光电流 D若换用波长为2(20)的光的频率有可能大于极限 频率，电路中可能有光电流，故C错误；若换用波长为 2(2a，ba，故，故 A、D 错，错，C 对；对；b 光折射率光
13、折射率 大于大于 a 光折射率，所以光折射率，所以 a 光临界角大，光临界角大，B 对。对。 变式训练2(2021 安徽师大附中月考)用不同频率的紫 外线分别照射钨和锌的表面而产生光电效应，可得到光电子 的最大初动能EK随入射光频率变化的EK图像，已知钨的逸 出功是3.28 eV，锌的逸出功是3.34 eV，若将二者的图线画在 同一个EK坐标系中，如图所示，用实线表示钨，虚线表示 锌，则正确反映这一过程的是 ( ) A 解析解析 依据光电效应方程依据光电效应方程 EKhW0可知，可知，EK 图线的斜率代图线的斜率代 表普朗克常量表普朗克常量 h，因此钨和锌的，因此钨和锌的 EK 图线应该平行。
14、图线的横轴截距图线应该平行。图线的横轴截距 代表截止频率代表截止频率 0，而，而 0W0 h ，因此钨的截止频率小些，综上所述，选项，因此钨的截止频率小些，综上所述，选项 A 图正确。图正确。 变式训练变式训练 3 (2021 湖北八校联考湖北八校联考)表中是按照密立根的方法进行光表中是按照密立根的方法进行光 电效应实验时得到的某金属的遏止电压电效应实验时得到的某金属的遏止电压 Uc和入射光的频率和入射光的频率 的几组数的几组数 据。据。 Uc/V 0.541 0.637 0.714 0.809 0.878 /1014 Hz 5.644 5.888 6.098 6.303 6.501 由以上数
15、据应用Excel描点连线，可得直线方程，如图所 示。 则这种金属的截止频率约为 ( ) A3.51014 Hz B4.31014 Hz C5.51014 Hz D6.01014 Hz B 解析解析 遏止遏止电压为零时，入射光的频率等于截止频率，根据方程电压为零时，入射光的频率等于截止频率，根据方程 Uc0.397 3 1014 1.702 4，当，当 Uc0 时，解得时，解得 4.31014 Hz，B 正确。正确。 1从数量上看： 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从频率上看： 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
16、著，贯穿本领越强，越不容易看到 光的干涉和衍射现象。 考点三考点三 对波粒二象性的理解对波粒二象性的理解 3从传播与作用上看：从传播与作用上看： 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 出粒子性。出粒子性。 4波动性与粒子性的统一波动性与粒子性的统一 由光子的能量由光子的能量 Eh、光子的动量表达式、光子的动量表达式 ph 也可以看出，光的波 也可以看出，光的波 动性和粒子性并不矛盾：表示粒子性的能量和动量的计算式中都含有描动性和粒子性并不矛盾：表示粒子性的能量和动量的计算式中都含有描 述波动性的物理量述波动性的物理
17、量频率频率 和波长和波长 。 (2021 山东省青岛月考)(多选)1927年戴维孙和革末完 成了电子衍射实验，该实验是荣获诺贝尔奖的重大近代物理 实验之一。如图所示的是该实验装置的简化图，下列说法正 确的是 ( ) A亮条纹是电子到达概率大的地方 B该实验说明物质波理论是正确的 C该实验再次说明光子具有波动性 D该实验说明实物粒子具有波动性 例例3 ABD 解析 电子属于实物粒子，电子衍射实验说明电子具有 波动性，说明物质波理论是正确的，与光的波动性无关，B、 D正确，C错误；物质波也是概率波，亮条纹是电子到达概率 大的地方，A正确。 3 2年高考1年模拟 1(2020 浙江7月选考)下列说法
18、正确的是 ( ) A质子的德布罗意波长与其动能成正比 B天然放射的三种射线，穿透能力最强的是射线 C光电效应实验中的截止频率与入射光的频率有关 D电子束穿过铝箔后的衍射图样说明电子具有波动性 D 解析解析 质子的波长质子的波长 h p，故 ，故 A 选项错误；三种射线中选项错误；三种射线中 射射线的穿线的穿 透能力最强，故透能力最强，故 B 选项错误；金属的截止频率决定于金属材料本身，与选项错误；金属的截止频率决定于金属材料本身，与 入射光的频率无关，故入射光的频率无关，故 C 选项错误；衍射现象是波特有的性质，选项错误；衍射现象是波特有的性质，D 选项选项 正确。正确。 2(2019 北京卷
19、，19)光电管是一种利用光照射产生电流 的装置，当入射光照在管中金属板上时，可能形成光电流。 表中给出了6次实验的结果。 组组 次次 入射光子的入射光子的 能量能量/eV 相对相对 光强光强 光电流大光电流大 小小/mA 逸出光电子逸出光电子 的最大动能的最大动能 /eV 第一组第一组 1 2 3 4.0 4.0 4.0 弱弱 中中 强强 29 43 60 0.9 0.9 0.9 第二组第二组 4 5 6 6.0 6.0 6.0 弱弱 中中 强强 27 40 55 2.9 2.9 2.9 由表中数据得出的论断中不正确的是 ( ) A两组实验采用了不同频率的入射光 B两组实验所用的金属板材质不同
20、 C若入射光子的能量为5.0 eV，逸出光电子的最大动能 为1.9 eV D若入射光子的能量为5.0 eV，相对光强越强，光电流 越大 答案 B 解析 A对：光子的能量Eh，入射光子的能量不同， 故入射光子的频率不同。B错：由爱因斯坦的光电效应方程h WEk，可求出两组实验的逸出功W均为3.1 eV，故两组实 验所用的金属板材质相同。C对：由hWEk，W3.1 eV； 当h5.0 eV时，Ek1.9 eV。D对：光强越强，单位时间内射 出的光子数越多，单位时间内逸出的光电子数越多，形成的 光电流越大。本题选不正确的，故选B。 3(2019 海南单科海南单科)(多选多选)对于钠和钙两种金属，其遏
21、止电压对于钠和钙两种金属，其遏止电压 Uc与入与入 射光频率射光频率 的关系如图所示。 用的关系如图所示。 用 h、 e 分别表示普朗克常量和电子电荷量，分别表示普朗克常量和电子电荷量， 则则 ( ) A钠的逸出功小于钙的逸出功钠的逸出功小于钙的逸出功 B图中直线的斜率为图中直线的斜率为h e C在得到这两条直线时，必须保证入射光在得到这两条直线时，必须保证入射光 的光强相同的光强相同 D 若这两种金属产生的光电子具有相同的若这两种金属产生的光电子具有相同的 最大初动能，则照射到钠的光频率较高最大初动能，则照射到钠的光频率较高 AB 解析解析 由由 UcehW 得，得，Uch e W e ，由
22、图像可知相同入射光频，由图像可知相同入射光频 率，钠的率，钠的 Uc更大，所以钠的逸出功小于钙的逸出功，故更大，所以钠的逸出功小于钙的逸出功，故 A 项正确；由项正确；由 Uch e W e 得，直线的斜率为得，直线的斜率为h e，故 ，故 B 正确；正确；Uc与入射光的强度无关，与入射光的强度无关， 所以得到这两条直线时，无须保证入射光的光强相同，故所以得到这两条直线时，无须保证入射光的光强相同，故 C 项错误项错误；由；由 1 2 m 2 m hW， 且钠的逸出功小于钙的逸出功得， 两种金属产生的光电， 且钠的逸出功小于钙的逸出功得， 两种金属产生的光电 子具有相同的最大初动能时，照射到钠的光频率较低，故子具有相同的最大初动能时，照射到钠的光频率较低，故 D 项错误。项错误。 谢谢观看
