江苏省高考物理大一轮复习 第十四章（选修35）2 光电效应 波粒二象性课件.ppt

第十四章选修3 5 第2讲光电效应波粒二象性 温度 完全吸收 反射 最小 最小 h 普朗克常量 光的照射 电子 光电子 5 光电效应规律 1 存在着饱和电流 2 存在着遏止电压和截止频率 3 光电效应具有瞬时性 6 逸出功 电子要脱离金属所需克服金属做功的 逸出功的大小和 有关 不同的材料有 的逸出功 7 光电效应方程 金属中电子吸收了一个光子后获得的光子的能量是h 这些能量一部分用来克服金属的 另一部分作为电子飞出金属时所具有的 即ek 最小值 材料 不同 逸出功 动能 8 光的波粒二象性 光既具有 性 又具有 性 大量光子产生的效果显示出 性 个别光子产生的效果显示出 性 9 物质波 实物粒子也具有 性 与实物粒子相联系的波 也叫 波 公式为 10 概率波 光在传播时 某个光子落在哪里是 确定的 但由于屏上各处明暗不同 可知光子落在各点的概率是不一样的 即光子落在亮处的概率 而落在暗处的概率 这样的波称之为概率波 波动 粒子 波动 粒子 波动 德布罗意 不 大 小 1 任何一种金属都有一个截止频率或极限频率 0 入射光的频率必须大于 0才能发生光电效应 2 光电子的最大初动能与入射光的强度无关 只随入射光频率的增大而增大 3 光电效应的发生是瞬时的 不超过10 9s 4 发生光电效应时 入射光越强 饱和光电流越大 逸出的光电子数越多 逸出电子的数目与入射光的强度成正比 光电效应的规律 典题演示1如图所示在研究光电效应的实验中 发现用一定频率的单色光a照射光电管时 电流表指针会发生偏转 而用另一频率的单色光b照射时不发生光电效应 则下列说法中正确的是 a 光a的频率大于b光的频率b 光a的入射强度大于b光的入射强度c 光a照射光电管时流过电流表g的电流方向是a流向bd 光a照射光电管时流过电流表g的电流大小取决于光照时间的长短 ac 解析 由光电效应实验规律知a正确 b错误 a光照射光电管时 光电子从阴极射出 光电子从b流过电流表g到a 所以电流方向是a流向b 而流过电流表g的电流大小取决于光的入射强度 与光照时间的长短无关 故c正确 d错误 光子说对光电效应的解释 4 入射光越强 单位时间内入射到金属表面的光子数越多 产生的光电子越多 射出的光电子做定向移动时形成的电流越大 当用光照射阴极能发生光电效应时 随着正向电压的增大 光电流增大 当正向电压增大到某值时 光电流不再增大 这个光电流叫饱和光电流 典题演示2 2016 南通 扬州 泰州三模 一光电管的阴极k用截止频率为 的金属铯制成 光电管阳极a和阴极k之间的正向电压为u 用波长为 的单色光射向阴极 产生了光电流 已知普朗克常量为h 电子电荷量为e 真空中的光速为c 求 1 金属铯的逸出功w 答案 h 2 光电子到达阳极的最大动能ek 1 光电管当光照射到阴极k上时 由于发生光电效应 就有电子从阴极上发射出来 在静电力作用下到达阳极a 因而电路中就有电流流过 照射光的强度不同 阴极发射的电子数不同 电路中的电流就不同 因此利用光电管可将光信号转化为电信号 光电管产生的光电流很弱 应用时可用放大器进行放大 对光电管和光电效应曲线的理解 典题演示3 2016 常州一模 用同一光电管研究a b两种单色光产生的光电效应 得到光电流i与光电管两极间所加电压u的关系如图 则a光光子的频率 填 大于 小于 或 等于 b光光子的频率 a光的强度 填 大于 小于 或 等于 b光的强度 大于 大于 解析 由 uce 0 ek 0 h w0 可知遏止电压越大 入射光的频率越大 饱和电流越大 光照越强 a光的强度大于b光的强度 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 波长越长 波动性越显著 越容易看到光的干涉和衍射现象 频率越高 波长越短 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 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 光的波粒二象性 典题演示4 2016 扬州一模 某金属在光的照射下发生光电效应 光电子的最大初动能ek与入射光频率 的关系如图所示 试求 1 普朗克常量h 用图中字母表示 2 入射光的频率为3 c时 产生的光电子的最大初动能ek 答案 2e 对概率波的理解 典题演示5关于光的波粒二象性 下列说法中正确的是 a 光波与机械波是同样一种波b 光的波动性是由于光子间的相互作用而形成的c 光波不同于宏观观念中的那种连续的波 它是表明大量光子运动规律的一种概率波d 光是一种波 同时也是一种粒子 光子说并未否定电磁说 在光子的能量e h 中 频率 仍表示的是波的特性 cd 解析 光的波粒二象性指光同时具有波动性和粒子性 但并不同于宏观中的机械波 它的波动性是光子本身固有的性质 不是光子间相互作用引起的而是大量光子运动规律的一种概率波 故a b错误 c正确 光子的能量与其对应的频率成正比 而频率是反映波动特征的物理量 因此e h 揭示了光的粒子性和波动性之间的密切联系 光子说并未否定电磁说 故d正确 典题演示6在单缝实验中 中央亮纹的光强占从单缝射入的整个光强的95 以上 假设现在只让一个光子通过单缝 那么该光子 a 一定落在中央亮纹上b 一定落在亮纹处c 可能落在暗纹处d 落在中央亮纹处的可能性最大 解析 根据光的概率波的概念 对于一个光子通过单缝落在何处 是不可确定的 但概率最大的是落在中央亮纹处 可达到95 以上 当然也可能落在其他亮纹处和暗纹处 只不过概率比落在中央亮纹处的要小 故c d正确 cd 1 关于黑体辐射的强度与波长的关系 下图中正确的是 b 解析 根据黑体辐射的实验规律知 随温度升高 各种波长的辐射强度都有增加 故图线不会有交点 c d错误 另一方面 辐射强度的极大值会向波长较短方向移动 a错误 b正确 2 2014 广东卷 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 下列说法中正确的是 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 解析 由光电效应规律知 当入射光频率 c时 才能发生光电效应 光电子逸出的最大初动能随入射光频率的增加而增加 与入射光的强度无关 饱和光电流的大小与入射光强度成正比 故a d正确 b c错误 ad 3 下列关于微观粒子波粒二象性的认识中 正确的是 a 因实物粒子具有波动性 故其轨迹是波浪线b 由概率波的知识可知 因微观粒子落在哪个位置不能确定 所以粒子没有确定的轨迹c 由概率波的知识可知 因微观粒子落在哪个位置不能确定 再由不确定性关系知粒子动量将完全确定d 大量光子表现出波动性 此时光子仍具有粒子性 bd 解析 实物粒子的波动性指实物粒子是概率波 与经典的波不同 a错误 微观粒子落点位置不能确定 与经典粒子有确定轨迹不同 b正确 单缝衍射中 微观粒子通过狭缝 其位置的不确定量等于缝宽 其动量也有一定的不确定量 c错误 波动性和粒子性是微观粒子的固有特性 无论何时二者都同时存在 d正确 4 2015 南京 盐城 徐州二模 用图甲所示的装置研究光电效应现象 当用光子能量为5ev的光照射到光电管上时 测得电流计上的示数随电压变化的图象如图乙所示 则光电子的最大初动能为 j 金属的逸出功为 j 电子电荷量为1 6 10 19c 解析 由图象知遏制电压为2v 根据动能定理有 uce 0 ek 得出ek uce 2ev 3 2 10 19j 根据光电效应方程有ek e w0 得出金属的逸出功w0 e ek 3ev 4 8 10 19j 5 2016 苏北四市一模 如图所示是某金属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 可知该金属的逸出功为 若入射光的频率为2 0 则产生的光电子最大初动能为 已知普朗克常量为h 解析 由图象可知金属的极限频率是 0 则金属的逸出功为h 0 根据光电效应方程得出ek h 2 0 w0 h 0 6 2016 泰州中学四模 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 由图求出 1 这种金属发生光电效应的极限频率 答案 4 23 1014hz 4 29 1014hz 2 普朗克常量 答案 6 0 10 34j s 6 9 10 34j s 解析 根据爱因斯坦光电效应方程ek h w ek 图象的横轴的截距大小等于截止