1、第1讲光电效应波粒二象性第十二章 波粒二象性 原子结构与原子核内容索引基础知识梳理命题点一光电效应的实验规律 命题点二 光电效应方程和光电效应图象命题点三 光的波粒二象性和物质波课时作业基础知识梳理11.光电效应及其规律(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 .(2)光电效应的产生条件入射光的频率 金属的极限频率.电子光电子大于等于(3)光电效应规律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.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 .光电效应的发生几乎是瞬时的，一般不超过109 s.当入射光的频率大于极限频
2、率时，饱和光电流的大小与入射光的强度成 .大于等于强度增大正比2.爱因斯坦光电效应方程(1)光子说：在空间传播的光不是连续的，而是一份一份的，每一份叫做一个光子，光子的能量 .(2)逸出功W0：电子从金属中逸出所需做功的 .(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.(4)光电效应方程表达式：hEkW0或Ek .h最小值电子hW0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逸出功W0，剩下的为逸出后电子的最大初动能.3.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 性.(2)粒子性
3、：光电效应、康普顿效应说明光具有 性.(3)光既具有 性，又具有 性，称为光的波粒二象性.波动粒子波动粒子4.物质波（德布罗意波）(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.大小1.判断下列说法是否正确.(1)任何频率的光照射到金属表面都可以发生光电效应.()(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
4、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.()(6)法国物理学家德布罗意大胆预言了实物粒子具有波动性.()基础题组自测基础题组自测2.(人教版选修35P30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3.(人教版选修35P36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
5、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4.(粤教版选修35P40第2题)(多选)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2命题点一 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
6、子的最大初动能大 (多选)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【例1】答案对光电效应的四点提醒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.方法感悟方法感悟题组阶梯突破题组阶梯突破1.(多
7、选)下列对光电效应的理解，正确的是A.金属钠的每个电子可以吸收一个或一个以上的光子，当它积累的动能 足够大时，就能逸出金属B.如果入射光子的能量小于金属表面的电子克服原子核的引力而逸出时 所需做的最小功，便不能发生光电效应C.发生光电效应时，入射光越强，光子的能量就越大，光电子的最大初 动能就越大D.由于不同金属的逸出功是不相同的，因此使不同金属产生光电效应，入射光的最低频率也不同答案2.(多选)用如图所示的光电管研究光电效应，用某种频率的单色光a照射光电管阴极K，电流计G的指针发生偏转.而用另一频率的单色光b照射光电管阴极K时，电流计G的指针不发生偏转，那么A.a光的频率一定大于b光的频率B
8、.只增加a光的强度可使通过电流计G的电流增大C.增加b光的强度可能使电流计G的指针发生偏转D.用a光照射光电管阴极K时通过电流计G的电流 是由d到c答案3命题点二 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EkhW0.(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EkeUc，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W0hc.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
9、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：光电流的最大值最大初动能：EkmeUc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Ek1eUc1，Ek2eUc2遏止电压Uc与入射光频率的关系图线极限频率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荷量的乘积，即hke.(注：此时两极之间接反向电压)4.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)，如图所示.则可判断出A.甲光的频率大于乙光的频率B.乙光的波长大于
10、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 光电子最大初动能答案分析题眼截止频率相同甲=乙丙题组阶梯突破题组阶梯突破5.(多选)如图所示是用光照射某种金属时逸出的光电子的最大初动能随入射光频率的变化图线(直线与横轴的交点坐标为4.27，与纵轴交点坐标为0.5).由图可知A.该金属的截止频率为4.271014 HzB.该金属的截止频率为5.51014 HzC.该图线的斜率表示普朗克常量D.该金属的逸出功为0.5 eV答案解析图线在横轴上的截距为截止频率，A正确，B错误；由光电效应方程EkhW0，可知k=h，C正确；金属的逸出功为：W0hc eV1.
11、77 eV，D错误.6.(2015新课标35(1)在某次光电效应实验中，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_.ekebeUcEkm；EkmhW0，整理得Uc ，斜率即 k，所以hek，截距为b，即ebW0，所以W0eb.答案解析4命题点三 光的波粒二象性和物质波光的波粒二象性的规律光的波粒二象性的规律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著，
12、贯穿本领越强，越不容易看到光的干涉和衍射现象.3.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为粒子性.4.波动性与粒子性的统一：由光子的能量Eh、光子的动量表达式p 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表示波的特征的物理量频率和波长.(多选)(2015课标35(1)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装置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【例3】答案题组阶梯突破题组阶梯突破
13、8.下列各组现象能说明光具有波粒二象性的是A.光的色散和光的干涉B.光的干涉和光的衍射C.泊松亮斑和光电效应D.光的反射和光电效应答案9.(多选)1927年戴维孙和汤姆孙分别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答案10.(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
14、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答案课时作业51.有一束紫外线照射某金属时不能产生光电效应，可能使金属产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,答案2.(多选)已知某金属发生光电效应的截止频率为c，则A.当用频率为2c的单色光照射该金属时，一定能产生光电子B.当用频率为2c的单色光照射该金属时，所产生的光电子的最大初动能 为hcC.当照射光的频率大于c时，若增大，则逸出功增大D.当照射光的频率大于c时，若增大一倍，则光电子的最大初动能也 增大一倍答案3.用光照射某种金属，有光电子从金属表面逸
15、出，如果光的频率不变，而减弱光的强度，则A.逸出的光电子数减少，光电子的最大初动能不变B.逸出的光电子数减少，光电子的最大初动能减小C.逸出的光电子数不变，光电子的最大初动能减小D.光的强度减弱到某一数值，就没有光电子逸出了光的频率不变，表示光子能量不变，仍会有光电子从该金属表面逸出，逸出的光电子的最大初动能也不变；而减弱光的强度，逸出的光电子数就会减少，选项A正确.答案4.(多选)如图所示，电路中所有元件完好，但光照射到光电管上，灵敏电流计中没有电流通过，其原因可能是A.入射光太弱B.入射光波长太长C.光照时间短D.电源正、负极接反答案入射光波长太长，入射光的频率低于截止频率时，不能发生光电
16、效应，故选项B正确；电路中电源反接，对光电管加了反向电压，若该电压超过了遏止电压，也没有光电流产生，故选项D正确.5.(多选)如图所示，是某金属在光的照射下产生的光电子的最大初动能Ek与入射光频率的关系图象.由图象可知A.该金属的逸出功等于EB.该金属的逸出功等于hcC.入射光的频率为2c时，产生的光电子的最大初动能为ED.入射光的频率为 时，产生的光电子的最大初动能为答案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
17、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答案7.(多选)如图甲所示为实验小组利用100多个电子通过双缝后的干涉图样，可以看出每一个电子都是一个点；如图乙所示为该小组利用70 000多个电子通过双缝后的干涉图样，为明暗相间的条纹.则对本实验的理解正确的是A.图甲体现了电子的粒子性B.图乙体现了电子的粒子性C.单个电子运动轨道是确定的D.图乙中暗条纹处仍有电子到达，只不过到达的概率小答案8.一个德布罗意波波长为1的中子和另一个德布罗意波波长为2的氘核同向正碰后结合成一个氚核，该氚核的德布罗意波波长为答案中子的动量p1 ，氘核的动量p2 ，同向正碰后形成的氚核的动量p3p2p1，所以氚核的德布罗意波波长 ，A正确.
