《高中物理 第2講 波粒二象性課件 選修35》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《高中物理 第2講 波粒二象性課件 選修35（30頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。
1、第第2講波粒二象性講波粒二象性光電效應(yīng)光電效應(yīng)(考綱要求考綱要求)1.定義定義照射到金屬表面的光，能使金屬中的電子從表面逸出，叫做照射到金屬表面的光，能使金屬中的電子從表面逸出，叫做光電效應(yīng)，光電效應(yīng)中發(fā)射出來的電子叫做光電效應(yīng)，光電效應(yīng)中發(fā)射出來的電子叫做_.光電子光電子光電效應(yīng)的實驗規(guī)律光電效應(yīng)的實驗規(guī)律(1)入射光的頻率低于入射光的頻率低于_或截止頻率時不發(fā)生光電或截止頻率時不發(fā)生光電效應(yīng)效應(yīng)(2)發(fā)生光電效應(yīng)幾乎不需要時間發(fā)生光電效應(yīng)幾乎不需要時間(3)入射光越強，單位時間內(nèi)發(fā)射的光電子數(shù)越多入射光越強，單位時間內(nèi)發(fā)射的光電子數(shù)越多(4)光電子的最大初動能決定于入射光的光子能量和金屬的
2、光電子的最大初動能決定于入射光的光子能量和金屬的逸出功之差逸出功之差逸出功逸出功使電子脫離某種金屬所做功的最小值使電子脫離某種金屬所做功的最小值極限頻率極限頻率23光子說對光電效應(yīng)規(guī)律的理解光子說對光電效應(yīng)規(guī)律的理解(1)光子說光子說愛因斯坦提出：空間傳播的光不是連續(xù)的，而是一份一份愛因斯坦提出：空間傳播的光不是連續(xù)的，而是一份一份的，每一份稱為一個光子，光子具有的能量與光的頻率成的，每一份稱為一個光子，光子具有的能量與光的頻率成正比，即：正比，即：Eh，其中，其中h6.631034 Js.(2)愛因斯坦光電效應(yīng)方程愛因斯坦光電效應(yīng)方程EkhW0(Ek是光電子的最大初動能；是光電子的最大初動能
3、；W0是逸出功，即是逸出功，即從金屬表面直接飛出的光電子克服正電荷引力所做的功從金屬表面直接飛出的光電子克服正電荷引力所做的功)1愛因斯坦光電效應(yīng)方程愛因斯坦光電效應(yīng)方程對光電效應(yīng)規(guī)律的解釋對光電效應(yīng)規(guī)律的解釋對應(yīng)規(guī)律對應(yīng)規(guī)律對規(guī)律的產(chǎn)生的解釋對規(guī)律的產(chǎn)生的解釋存在極限頻率存在極限頻率0光電子的最大初光電子的最大初動能隨著入射光動能隨著入射光頻率的增大而增頻率的增大而增大，與入射光強大，與入射光強度無關(guān)度無關(guān)電子吸收光子能量后，一部分克服阻礙作用做電子吸收光子能量后，一部分克服阻礙作用做功，剩余部分轉(zhuǎn)化為光電子的初動能，只有直功，剩余部分轉(zhuǎn)化為光電子的初動能，只有直接從金屬表面飛出的光電子才具
4、有最大初動能，接從金屬表面飛出的光電子才具有最大初動能，對于確定的金屬，對于確定的金屬，W0是一定的，故光電子的最是一定的，故光電子的最大初動能只隨入射光的頻率增大而增大大初動能只隨入射光的頻率增大而增大光電效應(yīng)具有瞬光電效應(yīng)具有瞬時性時性光照射金屬時，電子吸收一個光子的能量后，光照射金屬時，電子吸收一個光子的能量后，動能立即增大，不需要能量積累的過程動能立即增大，不需要能量積累的過程光較強時飽和光光較強時飽和光電流大電流大光較強時，包含的光子數(shù)較多，照射金屬時產(chǎn)光較強時，包含的光子數(shù)較多，照射金屬時產(chǎn)生的光電子較多，因而飽和光電流較大生的光電子較多，因而飽和光電流較大2光的波粒二象性光的波粒
5、二象性(1)光的干涉、衍射、偏振現(xiàn)象證明光具有光的干涉、衍射、偏振現(xiàn)象證明光具有_性性(2)光電效應(yīng)說明光具有光電效應(yīng)說明光具有_性性(3)光既具有波動性，又具有粒子性，稱為光的光既具有波動性，又具有粒子性，稱為光的_性性物質(zhì)波物質(zhì)波(1)概率波概率波光的干涉現(xiàn)象是大量光子的運動遵守波動規(guī)律的表現(xiàn)，亮條光的干涉現(xiàn)象是大量光子的運動遵守波動規(guī)律的表現(xiàn)，亮條紋是光子到達概率紋是光子到達概率_的地方，暗條紋是光子到達概率的地方，暗條紋是光子到達概率_的的地方，因此光波又叫概率波地方，因此光波又叫概率波粒子粒子波粒二象波粒二象大大小小波動波動3.41常見概念辨析常見概念辨析2用圖象表示光電效應(yīng)方程用圖
6、象表示光電效應(yīng)方程(1)最大初動能最大初動能Ek與入射光頻率與入射光頻率的關(guān)系圖線如的關(guān)系圖線如圖所示圖所示(2)由曲線可以得到的物理量由曲線可以得到的物理量極限頻率：圖線與極限頻率：圖線與軸交點的橫軸交點的橫坐標坐標0.逸出功：圖線與逸出功：圖線與Ek軸交點的縱軸交點的縱坐標的值坐標的值W0E.普朗克常量：圖線的斜率普朗克常量：圖線的斜率kh.3 3入射光強度、頻率對光電效應(yīng)的影響入射光強度、頻率對光電效應(yīng)的影響用同一束單色光，在同一條件下先后照射鋅片和銀片，都能產(chǎn)用同一束單色光，在同一條件下先后照射鋅片和銀片，都能產(chǎn)生光電效應(yīng)，在這兩個過程中，對于下列四個量，一定相同的生光電效應(yīng)，在這兩個
7、過程中，對于下列四個量，一定相同的是是_，可能相同的是，可能相同的是_，一定不同的是，一定不同的是_A光子的能量光子的能量 B光電子的逸出功光電子的逸出功C光電子動能光電子動能 D光電子初動能光電子初動能1解析解析光子的能量由光的頻率決定，同一束單色光頻率相光子的能量由光的頻率決定，同一束單色光頻率相同，因而光子能量相同逸出功等于電子脫離原子核束縛同，因而光子能量相同逸出功等于電子脫離原子核束縛需要做的最少的功，因此只由材料決定鋅片和銀片的光需要做的最少的功，因此只由材料決定鋅片和銀片的光電效應(yīng)中，光電子的逸出功一定不相同由電效應(yīng)中，光電子的逸出功一定不相同由EkhW0，照射光子能量照射光子能
8、量h相同，逸出功相同，逸出功W0不同，則電子最大初動不同，則電子最大初動能也不同由于光電子吸收光子后到達金屬表面的路徑不能也不同由于光電子吸收光子后到達金屬表面的路徑不同，途中損失的能量也不同，因而脫離金屬時的動能可能同，途中損失的能量也不同，因而脫離金屬時的動能可能分布在零到最大初動能之間所以，兩個不同光電效應(yīng)的分布在零到最大初動能之間所以，兩個不同光電效應(yīng)的光電子中，有時初動能是可能相等的光電子中，有時初動能是可能相等的答案答案ACDB有關(guān)光的本性的說法正確的是有關(guān)光的本性的說法正確的是 ()A關(guān)于光的本性，牛頓提出了關(guān)于光的本性，牛頓提出了“微粒說微粒說”，惠更斯提出了，惠更斯提出了 “
9、波動說波動說”，愛因斯坦提出了，愛因斯坦提出了“光子說光子說”，它們都圓滿地，它們都圓滿地 說明了光的本性說明了光的本性B光具有波粒二象性是指：既可以把光看成宏觀概念上光具有波粒二象性是指：既可以把光看成宏觀概念上 的波，也可以看成宏觀概念上的粒子的波，也可以看成宏觀概念上的粒子C光的干涉、衍射現(xiàn)象說明光具有波動性，光電效應(yīng)說光的干涉、衍射現(xiàn)象說明光具有波動性，光電效應(yīng)說 明光具有粒子性明光具有粒子性D在光的雙縫干涉實驗中，如果光通過雙縫時顯出波動在光的雙縫干涉實驗中，如果光通過雙縫時顯出波動 性，如果光只通過一個縫時顯出粒子性性，如果光只通過一個縫時顯出粒子性2解析解析牛頓主張的微粒說中的微
10、粒與實物粒子一樣，惠更牛頓主張的微粒說中的微粒與實物粒子一樣，惠更斯主張的波動說中的波動與宏觀機械波等同，這兩種觀點斯主張的波動說中的波動與宏觀機械波等同，這兩種觀點是相互對立的，都不能說明光的本性，所以是相互對立的，都不能說明光的本性，所以A、B錯，錯，C正正確在雙縫干涉實驗中，雙縫干涉出現(xiàn)明暗均勻的條紋，確在雙縫干涉實驗中，雙縫干涉出現(xiàn)明暗均勻的條紋，單縫出現(xiàn)中央亮而寬，周圍暗而窄的條紋，都說明光的波單縫出現(xiàn)中央亮而寬，周圍暗而窄的條紋，都說明光的波動性當讓光子一個一個地通過單縫時，曝光時間短時表動性當讓光子一個一個地通過單縫時，曝光時間短時表現(xiàn)出粒子性，曝光時間長時顯出波動性，因此現(xiàn)出粒
11、子性，曝光時間長時顯出波動性，因此D錯誤錯誤答案答案C在單縫衍射實驗中，中央亮紋的光強占整個從單縫射入的光強在單縫衍射實驗中，中央亮紋的光強占整個從單縫射入的光強的的95%以上，假設(shè)現(xiàn)在只讓一個光子通過單縫，那么該光子以上，假設(shè)現(xiàn)在只讓一個光子通過單縫，那么該光子 ()A一定落在中央亮紋處一定落在中央亮紋處B一定落在亮紋處一定落在亮紋處C可能落在暗紋處可能落在暗紋處D落在中央亮紋處的可能性最大落在中央亮紋處的可能性最大解析解析大量光子的行為顯示出波動性，當大量光子通過單縫時大量光子的行為顯示出波動性，當大量光子通過單縫時光子落在亮紋處的概率較大，尤其是中央亮紋處，依題將有光子落在亮紋處的概率較
12、大，尤其是中央亮紋處，依題將有95%以上的光子落在中央亮紋處，落在其他亮處相對少一些，以上的光子落在中央亮紋處，落在其他亮處相對少一些，落在暗紋處光子最少，注意的是暗紋處不是沒有光子落在上面，落在暗紋處光子最少，注意的是暗紋處不是沒有光子落在上面，只是很少而已只讓一個光子通過單縫，這個光子落在哪一位只是很少而已只讓一個光子通過單縫，這個光子落在哪一位置是不可確定的，可以落在亮紋處，也可以落在暗紋處，只是置是不可確定的，可以落在亮紋處，也可以落在暗紋處，只是落在中央亮紋的機會更大落在中央亮紋的機會更大(有有95%以上以上)答案答案CD3(2010上海卷上海卷)根據(jù)愛因斯坦光子說，光子能量根據(jù)愛因
13、斯坦光子說，光子能量E等于等于(h為普為普朗克常量，朗克常量，c、為真空中的光速和波長為真空中的光速和波長 ()答案答案A4用波長為用波長為2.0107 m的紫外線照射鎢的表面，釋放出來的紫外線照射鎢的表面，釋放出來的光電子中最大的動能是的光電子中最大的動能是4.71019 J由此可知，鎢的由此可知，鎢的極限頻率是極限頻率是(普朗克常量普朗克常量h6.631034 Js，光速，光速c3.0108 m/s) ()A5.51014 Hz B7.91014 HzC9.81014 Hz D1.21015 Hz答案答案B5(2011上海單科上海單科，17)用極微弱的可見光做雙縫干涉實驗，隨著用極微弱的可
14、見光做雙縫干涉實驗，隨著時間的增加，在屏上先后出現(xiàn)如圖時間的增加，在屏上先后出現(xiàn)如圖121(a)、(b)、(c)所示所示的圖象，則的圖象，則 ()圖圖1216A圖象圖象(a)表明光具有粒子性表明光具有粒子性B圖象圖象(c)表明光具有波動性表明光具有波動性C用紫外光觀察不到類似的圖象用紫外光觀察不到類似的圖象D實驗表明光是一種概率波實驗表明光是一種概率波解析解析圖象圖象(a)曝光時間短，通過光子數(shù)很少，呈現(xiàn)粒子曝光時間短，通過光子數(shù)很少，呈現(xiàn)粒子性圖象性圖象(b)曝光時間長，通過了大量光子，呈現(xiàn)波動性，曝光時間長，通過了大量光子，呈現(xiàn)波動性，故故A、B正確；同時也表明光波是一種概率波，故正確；同
15、時也表明光波是一種概率波，故D也正確；也正確；紫外光本質(zhì)和可見光本質(zhì)相同也可以發(fā)生上述現(xiàn)象，故紫外光本質(zhì)和可見光本質(zhì)相同也可以發(fā)生上述現(xiàn)象，故C錯誤錯誤答案答案ABD(2012汕頭模擬汕頭模擬)如圖如圖122所示，所示，用導(dǎo)線把驗電器與鋅板相連接，當用用導(dǎo)線把驗電器與鋅板相連接，當用紫外線照射鋅板時，發(fā)生的現(xiàn)象是紫外線照射鋅板時，發(fā)生的現(xiàn)象是 ()A有光子從鋅板逸出有光子從鋅板逸出B有電子從鋅板逸出有電子從鋅板逸出C驗電器指針張開一個角度驗電器指針張開一個角度D鋅板帶負電鋅板帶負電圖圖122解析解析用紫外線照射鋅板是能夠發(fā)生光電效應(yīng)的，鋅板上的電用紫外線照射鋅板是能夠發(fā)生光電效應(yīng)的，鋅板上的電
16、子吸收紫外線的能量從鋅板表面逸出，稱之為光電子，故子吸收紫外線的能量從鋅板表面逸出，稱之為光電子，故A錯錯誤、誤、B正確；鋅板與驗電器相連，帶有相同電性的電荷，鋅板正確；鋅板與驗電器相連，帶有相同電性的電荷，鋅板失去電子應(yīng)該帶正電，且失去電子越多，帶正電的電量越多，失去電子應(yīng)該帶正電，且失去電子越多，帶正電的電量越多，驗電器指針張角越大，故驗電器指針張角越大，故C正確、正確、D錯誤錯誤答案答案BC7下表給出了一些金屬材料的逸出功下表給出了一些金屬材料的逸出功.材料材料銫銫鈣鈣鎂鎂鈹鈹鈦鈦逸出功逸出功(1019 J)3.04.35.96.26.6現(xiàn)用波長為現(xiàn)用波長為400 nm的單色光照射上述材
17、料，能產(chǎn)生光電效應(yīng)的單色光照射上述材料，能產(chǎn)生光電效應(yīng)的材料最多有幾種的材料最多有幾種(普朗克常量普朗克常量h6.631034 Js，光速，光速c3.0108 m/s) ()A2種種 B3種種 C4種種 D5種種8答案答案A1905年是愛因斯坦的年是愛因斯坦的“奇跡奇跡”之年，這一年他先后發(fā)表了三篇之年，這一年他先后發(fā)表了三篇具有劃時代意義的論文，其中關(guān)于光量子的理論成功的解釋具有劃時代意義的論文，其中關(guān)于光量子的理論成功的解釋了光電效應(yīng)現(xiàn)象關(guān)于光電效應(yīng)，下列說法正確的是了光電效應(yīng)現(xiàn)象關(guān)于光電效應(yīng)，下列說法正確的是()A當入射光的頻率低于極限頻率時，不能發(fā)生光電效應(yīng)當入射光的頻率低于極限頻率時
18、，不能發(fā)生光電效應(yīng)B光電子的最大初動能與入射光的頻率成正比光電子的最大初動能與入射光的頻率成正比C光電子的最大初動能與入射光的強度成正比光電子的最大初動能與入射光的強度成正比D某單色光照射一金屬時不發(fā)生光電效應(yīng)，改用波長較短某單色光照射一金屬時不發(fā)生光電效應(yīng)，改用波長較短 的光照射該金屬可能發(fā)生光電效應(yīng)的光照射該金屬可能發(fā)生光電效應(yīng)考點一對光電效應(yīng)規(guī)律的理解考點一對光電效應(yīng)規(guī)律的理解【典例【典例1】解析解析根據(jù)光電效應(yīng)現(xiàn)象的實驗規(guī)律，只有入射光頻率大根據(jù)光電效應(yīng)現(xiàn)象的實驗規(guī)律，只有入射光頻率大于極限頻率才能發(fā)生光電效應(yīng)，故于極限頻率才能發(fā)生光電效應(yīng)，故A、D正確根據(jù)光電正確根據(jù)光電效應(yīng)方程，最
19、大初動能與入射光頻率為線性關(guān)系，但非正效應(yīng)方程，最大初動能與入射光頻率為線性關(guān)系，但非正比關(guān)系，比關(guān)系，B錯；根據(jù)光電效應(yīng)現(xiàn)象的實驗規(guī)律，光電子的錯；根據(jù)光電效應(yīng)現(xiàn)象的實驗規(guī)律，光電子的最大初動能與入射光強度無關(guān)，最大初動能與入射光強度無關(guān)，C錯錯答案答案AD入射光照射到某金屬表面上發(fā)生光電效應(yīng)，若入射光入射光照射到某金屬表面上發(fā)生光電效應(yīng)，若入射光的強度減弱，而頻率保持不變，那么的強度減弱，而頻率保持不變，那么 ()A從光照至金屬表面上到發(fā)射出光電子之間的時間從光照至金屬表面上到發(fā)射出光電子之間的時間 間隔將明顯增加間隔將明顯增加B逸出的光電子的最大初動能將減小逸出的光電子的最大初動能將減小
20、C單位時間內(nèi)從金屬表面逸出的光電子數(shù)目將減少單位時間內(nèi)從金屬表面逸出的光電子數(shù)目將減少D有可能不發(fā)生光電效應(yīng)有可能不發(fā)生光電效應(yīng)【變式變式1】解析解析光電效應(yīng)瞬時光電效應(yīng)瞬時(109s)發(fā)生，與光強無關(guān)，發(fā)生，與光強無關(guān)，A錯；能錯；能否發(fā)生光電效應(yīng)，只取決于入射光的頻率是否大于極限頻否發(fā)生光電效應(yīng)，只取決于入射光的頻率是否大于極限頻率，與光強無關(guān)，率，與光強無關(guān)，D錯；對于某種特定金屬，光電子的最錯；對于某種特定金屬，光電子的最大初動能只與入射光頻率有關(guān)，入射光頻率越大，最大初大初動能只與入射光頻率有關(guān)，入射光頻率越大，最大初動能越大，動能越大，B錯；光電子數(shù)目多少與入射光強度有關(guān)錯；光電子
21、數(shù)目多少與入射光強度有關(guān)(可理可理解為一個光子能打出一個電子解為一個光子能打出一個電子)，光強減弱，逸出的電子，光強減弱，逸出的電子數(shù)目減少，數(shù)目減少，C C對對答案答案C如圖如圖121所示的實驗電路，所示的實驗電路， K為為光電管的陰極，光電管的陰極，A為陽極當用黃為陽極當用黃光照射光電管中的陰極光照射光電管中的陰極K時，毫安時，毫安表的指針發(fā)生了偏轉(zhuǎn)若將電路中表的指針發(fā)生了偏轉(zhuǎn)若將電路中的滑動變阻器的滑片的滑動變阻器的滑片P向左移動到向左移動到某一位置時，毫安表的讀數(shù)恰好減某一位置時，毫安表的讀數(shù)恰好減小到零，此時電壓表讀數(shù)為小到零，此時電壓表讀數(shù)為U.考點二考點二 光電效應(yīng)方程的應(yīng)用光電
22、效應(yīng)方程的應(yīng)用【典例典例2】圖圖121若增加黃光的強度，則毫安表若增加黃光的強度，則毫安表_(選填選填“有有”或或“無無”)示數(shù)；若用幾種能使光電管中的陰極示數(shù)；若用幾種能使光電管中的陰極K發(fā)生光電效應(yīng)的不發(fā)生光電效應(yīng)的不同頻率同頻率的光照射到光電管的陰極的光照射到光電管的陰極K，分別測出能使毫安表，分別測出能使毫安表的讀數(shù)恰好減小到零時的不同的電壓值的讀數(shù)恰好減小到零時的不同的電壓值U.通過通過U和和的幾組的幾組對應(yīng)數(shù)據(jù)，就可作出對應(yīng)數(shù)據(jù)，就可作出U的圖象，圖象的斜率為的圖象，圖象的斜率為k，則普，則普朗克常量朗克常量h_(電子的電荷量為電子的電荷量為e)答案答案無無ke如圖如圖122所示是用光照射某種金屬時逸出的光電子的最所示是用光照射某種金屬時逸出的光電子的最大初動能隨入射光頻率的變化圖線大初動能隨入射光頻率的變化圖線(直線與橫軸的交點坐標直線與橫軸的交點坐標4.27，與縱軸交點坐標，與縱軸交點坐標0.5)由圖可知由圖可知 ()【變式變式2】圖圖122A該金屬的截止頻率為該金屬的截止頻率為4.271014HzB該金屬的截止頻率為該金屬的截止頻率為5.51014HzC該圖線的斜率表示普朗克常量該圖線的斜率表示普朗克常量D該金屬的逸出功為該金屬的逸出功為0.5 eV答案答案AC
高中物理 第2講 波粒二象性課件 選修35
