高三物理一轮复习 2 光的波粒二象性课件（选修35）.ppt

选修3 5动量近代物理初步 第二单元光的波粒二象性 知识整合基础 知识点一光电效应及其规律 填一填 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 3 用光电管研究光电效应 1 电路如图所示 2 光电流与饱和光电流 入射光强度 指单位时间内入射到金属表面单位面积上的能量 可以理解为频率一定时 光强越大 光子数 光电流 指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 其大小和光强 都有关 达到最大值以后 光电流和光强成 饱和光电流 指在一定频率与强度的光照射下的最大光电流 饱和光电流 电路中电压的增大而增大 越多 电压 正比 不随 4 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 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 光电效应的发生几乎是瞬时的 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 增大 正比 强度 练一练 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 hv 练一练 2012 上海卷 在光电效应实验中 用单色光照射某种金属表面 有光电子逸出 则光电子的最大初动能取决于入射光的 a 频率b 强度c 照射时间d 光子数目 解析 由ek h w0可知选项a正确 答案 a 知识点三光的波粒二象性 填一填 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 性 又具有 性 称为光的波粒二象性 波动 粒子 波动 粒子 练一练 有关光的本性 下列说法正确的是 a 光既具有波动性 又具有粒子性 这是互相矛盾和对立的b 光的波动性类似于机械波 光的粒子性类似于质点c 大量光子才具有波动性 个别光子只具有粒子性d 由于光既有波动性 又有粒子性 无法只用其中一种去说明光的一切行为 只能认为光具有波粒二象性 解析 光既具有波动性 又具有粒子性 但不同于宏观的机械波和机械粒子 波动性和粒子性是光在不同的情况下的不同表现 是同一客体的两个不同的侧面 不同属性 只能认为光具有波粒二象性 选项d正确 答案 d 热点考向剖析 考向一对光电效应规律的理解1 光电效应的研究思路 1 两条线索 2 对光电效应规律的解释 典例1 2014 广东理综 在光电效应实验中 用频率为v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v的光照射 一定不发生光电效应d 改用频率大于v的光照射 光电子的最大初动能变大 解题引路 1 光电流的大小与什么因素有关 2 光电子的最大初动能与入射光的强度有关吗 3 产生光电效应的条件是什么 提示 1 光的强度 光的强度增大 光电流增大 2 无关 3 入射光的频率大于极限频率 尝试解题 解析 增大入射光的强度 单位时间内逸出的光电子数目增多 光电流增大 a项正确 光电效应的发生与入射光的强度无关 b项错误 入射光频率小于 时 若仍大于金属的截止频率 仍能发生光电效应 c项错误 增大入射光的频率时 由爱因斯坦光电效应方程ek hv w0可知 光电子的最大初动能变大 d项正确 答案 ad 名师点睛 光电效应实质及发生条件 1 光电效应的实质是金属中的电子获得能量后逸出金属表面 从而使金属带上正电 2 能否发生光电效应 不取决于光的强度 而是取决于光的频率 只要照射光的频率大于该金属的极限频率 无论照射光强弱 均能发生光电效应 针对训练 1 2015 北京海淀模拟 入射光照射到某金属表面上发生光电效应 若入射光的强度减弱 而频率保持不变 则 a 从光照至金属表面上到发射出光电子之间的时间间隔将明显增加b 逸出的光电子的最大初动能将减小c 单位时间内从金属表面逸出的光电子数目将减少d 有可能不发生光电效应 解析 光照射到金属表面上到光电子逸出并不需要一定时间的积累 它们几乎是同时发生的 a错误 光电子的最大初动能与入射光的强度无关 而与入射光的频率有关 故b错误 只要入射光频率不变 光电效应一定能发生 d错误 入射光的强度减弱 单位时间入射到金属表面的光子数目减少 因此逸出的光电子数目也减少 c正确 答案 c 典例2 2013 北京高考 以往我们认识的光电效应是单光子光电效应 即一个电子在极短时间内只能吸收到一个光子而从金属表面逸出 强激光的出现丰富了人们对于光电效应的认识 用强激光照射金属 由于其光子密度极大 一个电子在极短时间内吸收多个光子成为可能 从而形成多光子光电效应 这已被实验证实 解题引路 1 一般光照射金属与强激光照射金属时所遵循的规律有何不同 光电效应方程还适用吗 2 反向遏止电压u与光电子的哪个物理量相对应 请写出具体的关系式 提示 1 强激光照射时单位时间内光子到达金属表面数目多 光电效应方程同样适用 2 最大初动能 ek eu 尝试解题 名师点睛 1 只有在强激光照射下才可出现入射光频率低于金属的极限频率也发生光电效应 2 遏止电压大小与光电子的最大初动能相对应 有ue ekm 针对训练 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 乙光的波长大于丙光的波长c 乙光对应的截止频率大于丙光对应的截止频率d 甲光对应的光电子最大初动能大于丙光对应的光电子最大初动能 解析 由图像知甲光 乙光对应的遏止电压相等 且小于丙光对应的遏止电压 所以甲光和乙光对应的光电子最大初动能相等且小于丙光的光电子最大初动能 故d错误 根据爱因斯坦光电效应方程ek hv w0知甲光和乙光的频率相等 且小于丙光的频率 故a错误 b正确 截止频率是由金属决定的 与入射光无关 故c错误 答案 b 考向三对光的波粒二象性的理解光既有波动性 又有粒子性 两者不是孤立的 而是有机的统一体 其表现规律为 1 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 越不容易看到光的干涉和衍射现象 贯穿本领越强 典例3 上海物理 用极微弱的可见光做双缝干涉实验 随着时间的增加 在屏上先后出现如图 a b c 所示的图像 则 a 图像 a 表明光具有粒子性b 图像 c 表明光具有波动性c 用紫外线观察不到类似的图像d 实验表明光是一种概率波 尝试解题 解析 图像 a 曝光时间短 通过的光子数很少 呈现粒子性 a正确 图像 c 曝光时间长 通过了大量光子 呈现波动性 b正