1、【 精品教育资源文库 】 第一讲 光电效应 波粒二象性 考试内容 要求 高考命题统计 命题规律 卷 卷 卷 光电效应 高考对本部分内容考查形式比较固定，一般比较单一的考查某个知识点，且知识点相对比较单一，题型为选择题和填空题 由于本部分内容涉及点较多，且已经改为必考内容，今后的命题应该向着多个考点融合的方向发展 . 爱因斯坦光电效应方程 T196 分 氢原子光谱 氢原子的能级结构、能级公式 原子核的组成、放射性、原子核的衰变、半衰期 T156 分 放射性同 位素 核力、核反应方程 结合能、质量亏损 T176 分 裂变反应和聚变反应、裂变反应堆 放射性的危害和防护 一 光电效应及其规律 1光电
2、效应 在光的照射下从金属中发射电子的现象叫做光电效应，发射出的电子叫光电子 2光电效应的实验规律 (1)任何一种金属都有一个极限频率，入射光的频率必须 大于 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 强度 无关，只随着入射光频率的 增大 而增大 (3)入射光照射到金属上时，光电子的发射几乎是瞬时的，一般不超过 10 9 s. (4)当入射光的频率大于极限频率时，光电流的大小与入射光的强度成正比 3爱因斯坦光电效应方程 (1)光子说：光不仅在发射和吸收时能量是一份一份的，而且光本身就是由一个个不可分割的能量子组成的，这些能量子被称为 光
3、子 ，频率为 的光的能量子为 h . (2)光电效应方程 表达式： h Ek W0或 Ek h W0. 物理意义：金属中的电子吸收一个光子获得的能量是 h ，这些能量一部分用于克服金属的 逸出功 W0，剩下的表现为逸出后 电子的初动能 Ek. 【 精品教育资源文库 】 (3)光电效应方程的实质是什么？从金属的什么位置逸出的电子具有的动能最大？ 提示： 光电效应方程实质是能量守恒方程从金属表面逸出的电子具有的动能最大 (4)根据 Ek h W0画出 Ek 图线，如图所示，图线与横轴和纵轴的交点及斜率的意义是什么？ 提示： c是极限频率， E 的大小是逸出功，斜率表示普朗克恒量 (5)在某次光电
4、效应实验中，得到的遏止电压 Uc与入射光的频率 的关系如图所示若该直线的斜率和截距分别为 k 和 b，电子电荷量的绝对值为 e，则普朗克常量可表示为_，所 用材料的逸出功可表示为 _. 提示 ： 根据爱因斯坦光电效应方程有 Ekm h W0， 又因为 Ekm eUc， 得到 Uc he W0e，所以 he k， h ek； W0e b， W0 eb. 二 光的波粒二象性 1波动性：光的干涉、衍射、偏振现象证明光具有 波动 性 2粒子性：光电效应、康普顿效应说明光具有 粒子 性 3光既具有 波动 性，又具有 粒子 性，称为光的波粒二象性 1判断正误 (1)任何频率的光照射到金属 表面都可以发生光
5、电效应 ( ) (2)光电子的最大初动能与入射光子的频率成正比 ( ) (3)光的频率越高，光的粒子性越明显，但仍具有波动性 ( ) (4)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 ( ) (5)美国物理学家康普顿发现了康普顿效应，证实了光的粒子性 ( ) 答案： (1) (2) (3) (4) (5) 2 (人教版选修 3 5P30演示实验改编 )(多选 )如图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 ( ) 【 精品教育资源文库 】 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 答案： BC 3 (人教版选修
6、 3 5P36第 2 题改编 )(多选 )在光电效应实验中，用频率为 的光照射光电管阴极，发生了光电效应，下列说法正确的是 ( ) A增大入射光的强度，光电流增大 B减小入射光的强度，光电效应现象消失 C改用频率小于 的光照射，一定不发生光电效应 D改用频率大于 的光照射，光电子的最大初动能变大 答案： AD 4 (粤教版选修 3 5P40第 2 题 )下列说法中正确的是 ( ) A光的波粒二象性学说彻底推翻了麦克斯韦的 光的电磁说 B在光的双缝干涉实验中，暗条纹的地方是光子永远不能到达的地方 C光的双缝干涉实验中，大量光子打在光屏上的落点是有规律的，暗纹处落下光子的概率小 D单个光子具有粒子
7、性，大量光子具有波动性 E光的波动性是因为光子之间的相互作用的结果 答案： C 考点一 光电效应的实验规律 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 【 精品教育资源文库 】 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： 选 A 逸出功 W0 h 0， W0 0， A 正
8、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 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 1 (2018 辽宁葫芦岛高中协作体联考 )用频率相同但强度不同的两束光分别去照射同一金属，则 ( ) A
9、是否发生光电效应和光的强度无关，但和光照射的时间长短有关 B若发生光电效应，则在相同时间内，用强度较大的光照射金属时逸出的光电子数较多 C若发生光电效应，则强度较大的光照射出的光电子的最 大初动能大 D若发生光电效应，则强度较大的光照射出的光电子的最大初动能小 解析： 选 B 能否发生光电效应，与入射光的频率有关，与入射光的强度和光照时间均无关， A 错误；若发生光电效应，则在相同时间内，用强度较大的光照射金属时逸出的光电子数较多， B 正确；光电子的最大初动能 Ekm h W0，若发生光电效应，则两束光照射出的光电子的最大初动能相同， C、 D 错误 2如图所示，用绿光照射一光电管的阴极时产
10、生光电效应，欲使光子从阴极逸出时的最大初动能增大，应采取的措施是 ( ) 【 精品教育资源文库 】 A改用红光照射 B改用紫光照射 C增大绿光的强度 D增大加在光电管上的正向电压 解析： 选 B 发生光电效应时，光电子的最大初动能随照射光频率的增大而增大，与照射光强度、光电管的电压无关，红光的频率比绿光的频率小，不一定能发生光电效应，即使发生光电效应，光电子的最大初动能也较小，而紫光的频率大于绿光的频率，故选项 B 正确 . 考点二 光电效应方程和光电效应图象 1三个关系 (1)爱因斯坦光电效应方程 Ek h W0. (2)光电子的最大初动能 Ek可以利用光电管用实验的方法测得，即 Ek e
11、Uc，其中 Uc是遏止电压 (3)光电效应方程中的 W0为逸出功，它与极限频率 c的关系是 W0 h c. 2四类图象 图象名称 图线形状 由图线直接 (间接 )得到的物理量 最大初动能 Ek与入射光频率 的关系图线 极限频率：图线与 轴交点的横坐标 c 逸出功：图线与 Ek轴交点的纵坐标的值 W0 | E| E 普朗克常量：图线的斜率 k h 颜色相同、强度不同的光，光电流与电压的关系 遏止电压 Uc：图线与横轴的交点 饱和光电流 Im：电流的最大值 最大初动能： Ekm eUc 颜色不同时，光电流与电压的关系 遏止电压 Uc1、 Uc2 饱和 光电流 最大初动能 Ek1 eUc1、 Ek2
12、 eUc2 遏止电压 Uc与入射光频率 的关系图线 截止频率 c：图线与横轴的交点 遏止电压 Uc：随入射光频率的增大而增大 普朗克常量 h：等于图线的斜率与电子电量的乘积，即 h【 精品教育资源文库 】 ke.(注：此时两极之间接反向电压 ) 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甲所示已知普朗克常量 h 6.6310 34Js. (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
13、0010 14Hz，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， 5.1510 14Hz，故铷的截止频率 c 5.1510 14Hz，逸 出功 W0 h c 3.4110 19 J. (3)若入射光的频率 7 0010 14Hz，则产生的光电子的最大初动能 Ek h W01.2310 19 J. 答案： (1)阳极 (2)5.1510 14 3.4110 19 (3)1.2310 19 (2018 福建南平模拟 )用如图甲所示的装置研究光电效应现象闭合开关 S，用频率为 的光照射光电管时发生了光电效应图乙是该光电管发生光电效应时光电子的最大初动能 Ek与入射光频率 的关系图象，图线与横轴的交点坐标为 (a,0)，与纵轴的交点坐标为 (0， b)，下列说法中正确的是 ( ) A普朗克常量为 h ab 【
