讲义：第13章第2讲

1、考点一光电效应的实验规律1光电效应在光的照射下金属中的电子从金属表面逸出的现象，叫做光电效应，发射出来的电子叫做光电子2实验规律(1)每种金属都有一个极限频率(2)光子的最大初动能与入射光的强度无关，只随入射光的频率增大而增大(3)光照射到金属表面时，光电子的发射几乎是瞬时的(4)光电流的强度与入射光的强度成正比3遏止电压与截止频率(1)遏止电压：使光电流减小到零的反向电压Uc.(2)截止频率：能使某种金属发生光电效应的最小频率叫做该种金属的截止频率(又叫极限频率)不同的金属对应着不同的极限频率(3)逸出功：电子从金属中逸出所需做功的最小值，叫做该金属的逸出功1光电效应现象(多选)如图1所示，

2、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()图1A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解析用紫外线照射锌板是能够发生光电效应的，锌板上的电子吸收紫外线的能量从锌板表面逸出，称之为光电子，故A错误，B正确；锌板与验电器相连，带有相同电性的电荷，锌板失去电子应该带正电，且失去电子越多，带正电的电荷量越多，验电器指针张角越大，故C正确，D错误2光电效应产生的条件用一束紫外线照射某金属时不能产生光电效应，可能使该金属发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B

3、解析某种金属能否发生光电效应取决于入射光的频率，与入射光的强度和照射时间无关，不能发生光电效应，说明入射光的频率小于金属的极限频率，所以要使金属发生光电效应，应增大入射光的频率，X射线的频率比紫外线频率高，所以本题答案为B.3光电管(多选)如图2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()图2A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BD解析入射光波长太长，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4光电效应的规律入射光照

4、到某金属表面发生光电效应，若入射光的强度减弱，而频率保持不变，则下列说法中正确的是()A从光照射到金属表面上到金属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答案C解析光电效应瞬时(109 s)发生，与光强无关，A错误光电子的最大初动能只与入射光的频率有关，入射光的频率越大，最大初动能越大，B错误光电子数目多少与入射光的强度有关，光强减弱，单位时间内从金属表面逸出的光电子数目减少，C正确能否发生光电效应，只取决于入射光的频率是否大于极限频率，与光强无关，D错误光电效应规律的“四点”理解1放不放光电子，看入射

5、光的最低频率2放多少光电子，看光的强度3光电子的最大初动能大小，看入射光的频率4要放光电子，瞬时放考点二光电效应方程和光电效应图象1光子说爱因斯坦提出：空间传播的光不是连续的，而是一份一份的，每一份称为一个光子，光子具有的能量与光的频率成正比，即：h，其中h6.631034 Js.2光电效应方程(1)表达式：hEkW0或EkhW0.(2)物理意义：金属中的电子吸收一个光子获得的能量是h，这些能量的一部分用来克服金属的逸出功W0，剩下的表现为逸出后电子的最大初动能Ekmv2.3由Ek图象(如图3)可以得到的信息图3(1)极限频率：图线与轴交点的横坐标c.(2)逸出功：图线与Ek轴交点的纵坐标的绝

6、对值EW0.(3)普朗克常量：图线的斜率kh.4由IU图象(如图4)可以得到的信息图4(1)遏止电压Uc：图线与横轴的交点的绝对值(2)饱和光电流Im：电流的最大值(3)最大初动能：EkmeUc.5由Uc图象(如图5)可以得到的信息图5(1)截止频率c：图线与横轴的交点(2)遏止电压Uc：随入射光频率的增大而增大(3)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)思维深化请判断下列说法是否正确(1)只要光照射的时间足够长，任何金属都能发生光电效应()(2)光电子就是光子()(3)极限频率越大的金属材料逸出功越大()(4)从金属表面出来的光电子的最大初动

7、能越大，这种金属的逸出功越小()(5)入射光的频率越大，逸出功越大()5光电效应方程的应用(2013北京20)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，这已被实验证实光电效应实验装置示意图如图6.用频率为的普通光源照射阴极K，没有发生光电效应换用同样频率的强激光照射阴极K，则发生了光电效应；此时，若加上反向电压U，即将阴极K接电源正极，阳极A接电源负极，在K、A之间就形成了使光电子减速的电场逐渐增

8、大U，光电流会逐渐减小；当光电流恰好减小到零时，所加反向电压U可能是下列的(其中W为逸出功，h为普朗克常量，e为电子电荷量)()图6AU BUCU2hW DU答案B解析由光电效应方程可知：nhWmv2(n2,3,4)在减速电场中由动能定理得eU0mv2联立得：U(n2,3,4)，选项B正确6Uc图象(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7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 图7答案ekeb解析光电效应中，入射光子能量为h，克服逸出功W0后多余的能量转换为电子动能，反向

9、遏止电压eUchW0，整理得Uc，斜率即k，所以普朗克常量hek，截距为b，即ebW0，所以逸出功W0eb.7Ek图象爱因斯坦因提出了光量子概念并成功地解释光电效应的规律而获得1921年诺贝尔物理学奖某种金属逸出光电子的最大初动能Ek与入射光频率的关系如图8所示，其中c为极限频率从图中可以确定的是()图8A逸出功与有关BEk与入射光强度成正比C当c时，会逸出光电子D图中直线的斜率与普朗克常量有关答案D解析由爱因斯坦光电效应方程EkhW0和W0hc(W0为金属的逸出功)可得，Ekhhc，可见图象的斜率表示普朗克常量，D正确；只有c时才会发生光电效应，C错；金属的逸出功只和金属的极限频率有关，与入

10、射光的频率无关，A错；最大初动能取决于入射光的频率，而与入射光的强度无关，B错8IU图象在光电效应实验中，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9所示则可判断出()图9A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B解析由于是同一光电管，因而不论对哪种光，极限频率和金属的逸出功相同，对于甲、乙两种光，反向遏止电压相同，因而频率相同，A错误；丙光对应的反向遏止电压较大，因而丙光的频率较高，波长较短，对应的光电子的最大初动能较大，故C、D

11、均错，B正确定量分析光电效应时应抓住的三个关系式1爱因斯坦光电效应方程：EkhW0.2最大初动能与遏止电压的关系：EkeUc.3逸出功与极限频率、极限波长c的关系：W0hch.考点三光的波粒二象性、物质波1光的波粒二象性(1)光的干涉、衍射、偏振现象证明光具有波动性(2)光电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2物质波(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大的地方，暗条纹是光子到达概率小的地方，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

12、，h为普朗克常量9光的波粒二象性的理解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10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()图10A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D解析光具有波粒二象性，这些照片说明少量光子的运动显示粒子性，大量光子的运动显示波动性，故D正确10光的波粒二象性(2015江苏单科12C(1)(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

13、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AB解析光电效应说明光的粒子性，所以A正确；热中子束在晶体上产生衍射图样，即运动的实物粒子具有波的特性，即说明中子具有波动性，所以B正确；黑体辐射的实验规律说明电磁辐射具有量子化，即黑体辐射是不连续的、一份一份的，所以黑体辐射用光的粒子性解释，即C错误；根据德布罗意波长公式，p22mEk，又质子的质量大于电子的质量，所以动能相等的质子和电子，质子的德布罗意波波长较短，所以D错误11物质波(2013江苏12C(1)如果一个电子的德布罗意波长和一个中子的相等，则它们

14、的 也相等A速度 B动能 C动量 D总能量答案C解析根据德布罗意波长公式，选C.波粒二象性的“三个易错”1光子表现为波动性，并不否认光子具有粒子性2宏观物体也具有波动性3微观粒子的波动性与机械波不同，微观粒子的波是概率波1(2014广东18)(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解析增大入射光强度，单位时间内照射到单位面积的光子数增加，则光电流将增大，故选项A正确；光电效应是否发生取

15、决于入射光的频率，而与入射光强度无关，故选项B错误用频率为的光照射光电管阴极，发生光电效应，用频率较小的光照射时，若光的频率仍大于极限频率，则仍会发生光电效应，选项C错误；根据hW逸mv2可知，增加入射光频率，光电子的最大初动能也增大，故选项D正确2(多选)对光电效应的解释正确的是()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，因此使不同金属发生光电效应入

16、射光的最低频率也不同答案BD解析按照爱因斯坦的光子说，光的能量是由光的频率决定的，与光强无关，入射光的频率越大，发生光电效应时产生的光电子的最大初动能越大但要使电子离开金属须使电子具有足够的动能，而电子增加的动能只能来源于照射光的光子能量，但电子只能吸收一个光子，不能吸收多个光子，否则即使光的频率低，只要照射时间足够长，也会发生光电效应电子从金属逸出时只有从金属表面向外逸出的电子克服原子核的引力所做的功最小3用光照射某种金属，有光电子从金属表面逸出，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答案A解析光的频率不变，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4在光电效应实验中，某金属的截止频率相应的波长为0，该金属的逸出功为 若用波长为(c，所以能产生光电效应(3)光电子的最大初动能EkhW0h(c)1.361019 J13如图5甲所示是研究光电效应规律的光电管用波长0.50 m的绿光照射阴极K，实验测得流过表的电流I与AK之间电势差