高考物理总复习第12章第3课时光电效应波粒二象性课件

1、第第3课时光电效应波粒二象性课时光电效应波粒二象性【导学目标【导学目标】 1.能认识光电效应现象，理解光电效应的实能认识光电效应现象，理解光电效应的实验规律，会用光子说解释光电效应验规律，会用光子说解释光电效应.2.掌握光电效应方程，会计掌握光电效应方程，会计算逸出功、极限频率、最大初动能等物理量算逸出功、极限频率、最大初动能等物理量一、黑体辐射与能量子一、黑体辐射与能量子基础导引基础导引判断下列说法的正误：判断下列说法的正误：(1)一般物体辐射电磁波的情况与温度无关，只与材料的种一般物体辐射电磁波的情况与温度无关，只与材料的种类及表面情况有关类及表面情况有关()(2)黑体能完全吸收入射的各种

2、波长的电磁波，不反射黑体能完全吸收入射的各种波长的电磁波，不反射()(3)带电微粒辐射和吸收的能量，只能是某一最小能量值的带电微粒辐射和吸收的能量，只能是某一最小能量值的整数倍整数倍()(4)普朗克最先提出了能量子的概念普朗克最先提出了能量子的概念()【答案【答案】(1)(2)(3)(4)知识梳理知识梳理1黑体与黑体辐射黑体与黑体辐射(1)黑体：是指能够完全吸收入射的各种波长的电磁波而不黑体：是指能够完全吸收入射的各种波长的电磁波而不发生反射的物体发生反射的物体(2)黑体辐射的实验规律黑体辐射的实验规律一般材料的物体，辐射的电磁波除与温度有关外，还与一般材料的物体，辐射的电磁波除与温度有关外，

3、还与材料的种类及表面状况有关材料的种类及表面状况有关2能量子能量子(1)定义：普朗克认为，带电微粒辐射或者吸收能量时，只定义：普朗克认为，带电微粒辐射或者吸收能量时，只能辐射或吸收某个最小能量值的整数倍即能量的辐射或者吸能辐射或吸收某个最小能量值的整数倍即能量的辐射或者吸收只能是一份一份的这个不可再分的最小能量值收只能是一份一份的这个不可再分的最小能量值叫作能量叫作能量子子(2)能量子的大小：能量子的大小：h，其中，其中是电磁波的频率，是电磁波的频率，h称为称为普朗克常量普朗克常量h6.631034 Js.特别提醒特别提醒在微观世界中能量是量子化的，或者说微观粒在微观世界中能量是量子化的，或者

4、说微观粒子的能量是分立的子的能量是分立的二、光电效应二、光电效应基础导引基础导引已知能使某金属产生光电效应的极限频率为已知能使某金属产生光电效应的极限频率为0，则，则()A当用频率为当用频率为20的单色光照射该金属时，一定能产生光的单色光照射该金属时，一定能产生光电子电子B当用频率为当用频率为20的单色光照射该金属时，所产生的光电的单色光照射该金属时，所产生的光电子的最大初动能为子的最大初动能为h0C当照射光的频率当照射光的频率大于大于0时，若时，若增大，则逸出功增大增大，则逸出功增大D当照射光的频率当照射光的频率大于大于0时，若时，若增大一倍，则光电子增大一倍，则光电子的最大初动能也增大一倍

5、的最大初动能也增大一倍【答案【答案】AB知识梳理知识梳理1光电效应现象光电效应现象光电效应：金属在光的照射下发射电子的现象，发射出来光电效应：金属在光的照射下发射电子的现象，发射出来的电子叫作的电子叫作_2光电效应规律光电效应规律(1)每种金属都有一个每种金属都有一个_(2)光子的最大初动能与入射光的光子的最大初动能与入射光的_无关，只随入射无关，只随入射光的光的_增大而增大增大而增大(3)光照射到金属表面时，光电子的发射几乎是光照射到金属表面时，光电子的发射几乎是_的的(4)光电流的强度与入射光的光电流的强度与入射光的_成正比成正比光电子光电子极限频率极限频率强度强度频率频率瞬时瞬时强度强度

6、h4遏止电压与截止频率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遏止电压：使光电流减小到零的反向电压U0.(2)截止频率：能使某种金属发生光电效应的截止频率：能使某种金属发生光电效应的_频率频率叫作该种金属的截止频率叫作该种金属的截止频率(又叫极限频率又叫极限频率)不同的金属对应着不同的金属对应着不同的极限频率不同的极限频率(3)逸出功：电子从金属中逸出所需做功的逸出功：电子从金属中逸出所需做功的_，叫作，叫作该金属的逸出功该金属的逸出功最小最小最小值最小值三、光的波粒二象性、物质波三、光的波粒二象性、物质波基础导引基础导引判断下列说法的正误：判断下列说法的正误：(1)光电效

7、应反映了光的粒子性光电效应反映了光的粒子性()(2)大量光子产生的效果往往显示出粒子性，个别光子产生大量光子产生的效果往往显示出粒子性，个别光子产生的效果往往显示出波动性的效果往往显示出波动性()(3)光的干涉、衍射、偏振现象证明了光具有波动性光的干涉、衍射、偏振现象证明了光具有波动性()(4)只有运动着的小物体才有一种波和它相对应，大的物体只有运动着的小物体才有一种波和它相对应，大的物体运动是没有波和它对应的运动是没有波和它对应的()【答案【答案】(1)(2)(3)(4)知识梳理知识梳理1光的波粒二象性光的波粒二象性(1)光的干涉、衍射、偏振现象证明光具有光的干涉、衍射、偏振现象证明光具有_

8、性性(2)光电效应说明光具有光电效应说明光具有_性性(3)光既具有波动性，又具有粒子性，称为光的光既具有波动性，又具有粒子性，称为光的_性性波动波动粒子粒子波粒二象波粒二象2物质波物质波(1)概率波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，暗条纹是光子到达概率_的地方，因此光波又叫概率波的地方，因此光波又叫概率波(2)物质波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，其波长一种波与

9、它对应，其波长_，p为运动物体的动量，为运动物体的动量，h为普朗克常量为普朗克常量大大小小考点一对光电效应规律的理解考点一对光电效应规律的理解2对光电效应规律的解释对光电效应规律的解释特别提醒特别提醒 光电效应方程研究的对象是从金属表面逸出光电效应方程研究的对象是从金属表面逸出的光电子，其列式依据为能量守恒定律的光电子，其列式依据为能量守恒定律【典例剖析【典例剖析】例例1爱因斯坦因提出了光量子概念并成功地解释光电效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了应的规律而获得了1921年诺贝尔物理学奖某种金属逸出光电年诺贝尔物理学奖某种金属逸出光电子的最大初动能子的最大初动能Ekm

10、与入射光频率与入射光频率的关系如图的关系如图3所示，其中所示，其中0为极限频率从图中可以确定的是为极限频率从图中可以确定的是()A逸出功与逸出功与有关有关BEkm与入射光强度成正比与入射光强度成正比C当当0时，会逸出光电子时，会逸出光电子D图中直线的斜率与普朗克常量有关图中直线的斜率与普朗克常量有关答案答案D考点二波粒二象性考点二波粒二象性(1)个别光子的作用效果往往表现为粒子性；大量光子的作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用效果往往表现为波动性(2)频率越低波动性越显著，越容易看到光的干涉和衍射现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

11、高粒子性越显著，越不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，贯穿本领越强象，贯穿本领越强(3)光在传播过程中往往表现出波动性；在与物质发生作用光在传播过程中往往表现出波动性；在与物质发生作用时，往往表现为粒子性时，往往表现为粒子性【典例剖析【典例剖析】例例2关于物质的波粒二象性，下列说法中不正确的是关于物质的波粒二象性，下列说法中不正确的是()A不仅光子具有波粒二象性，一切运动的微粒都具有波不仅光子具有波粒二象性，一切运动的微粒都具有波粒二象性粒二象性B运动的微观粒子与光子一样，当它们通过一个小孔运动的微观粒子与光子一样，当它们通过一个小孔时，都没有特

12、定的运动轨道时，都没有特定的运动轨道C波动性和粒子性，在宏观现象中是矛盾的、对立的，波动性和粒子性，在宏观现象中是矛盾的、对立的，但在微观高速运动的现象中是统一的但在微观高速运动的现象中是统一的D实物的运动有特定的轨道，所以实物不具有波粒二象实物的运动有特定的轨道，所以实物不具有波粒二象性性解析解析光具有波粒二象性是微观世界具有的特殊规律，大光具有波粒二象性是微观世界具有的特殊规律，大量光子运动的规律表现出光的波动性，而单个光子的运动表现量光子运动的规律表现出光的波动性，而单个光子的运动表现出光的粒子性光的波长越长，波动性越明显，光的频率越出光的粒子性光的波长越长，波动性越明显，光的频率越高，

13、粒子性越明显而宏观物体的德布罗意波的波长太小，实高，粒子性越明显而宏观物体的德布罗意波的波长太小，实际很难观察到波动性，不是不具有波粒二象性际很难观察到波动性，不是不具有波粒二象性D项正确项正确答案答案D跟踪训练跟踪训练1(2012上海上海)根据爱因斯坦的根据爱因斯坦的“光子说光子说”可知可知()A“光子说光子说”本质就是牛顿的本质就是牛顿的“微粒说微粒说”B光的波长越大，光子的能量越小光的波长越大，光子的能量越小C一束单色光的能量可以连续变化一束单色光的能量可以连续变化D只有光子数很多时，光才具有粒子性只有光子数很多时，光才具有粒子性【答案【答案】B【解析【解析】本题考查对本题考查对“光子说

14、光子说”和光的波粒二象性的理和光的波粒二象性的理解难度较小解难度较小“光子说光子说”说明空间传播的波是不连续的，而说明空间传播的波是不连续的，而是一份一份的，光具有波粒二象性，它不同于牛顿基于宏观现是一份一份的，光具有波粒二象性，它不同于牛顿基于宏观现象的象的“微粒说微粒说”，也不同于惠更斯基于宏观现象的，也不同于惠更斯基于宏观现象的“波动波动说说”，A、C错误；少数光子表现为粒子性，大量光子表现为错误；少数光子表现为粒子性，大量光子表现为波动性，波动性，D错误；波长越短的波，粒子性越强，波长越长的错误；波长越短的波，粒子性越强，波长越长的波，波动性越强，频率越低，光子的能量越小，波，波动性越

15、强，频率越低，光子的能量越小，B正确正确例例3如图如图4所示，当开关所示，当开关S断开时，用光子能量为断开时，用光子能量为2.5 eV的一束光照射阴极的一束光照射阴极P，发现电流表读数不为零合上开关，调，发现电流表读数不为零合上开关，调节滑动变阻器，发现当电压表读数小于节滑动变阻器，发现当电压表读数小于0.60 V时，电流表读数时，电流表读数仍不为零；当电压表读数大于或等于仍不为零；当电压表读数大于或等于0.60 V时，电流表读数为时，电流表读数为零零(1)求此时光电子的最大初动能的大小；求此时光电子的最大初动能的大小；(2)求该阴极材料的逸出功求该阴极材料的逸出功考点三光电效应方程的应用考点

16、三光电效应方程的应用解析解析设用光子能量为设用光子能量为2.5 eV的光照射时，光电子的最大的光照射时，光电子的最大初动能为初动能为Ekm，阴极材料逸出功为，阴极材料逸出功为W0当反向电压达到当反向电压达到U00.60 V以后，具有最大初动能的光电以后，具有最大初动能的光电子也达不到阳极，因此子也达不到阳极，因此eU0Ekm由光电效应方程知由光电效应方程知EkmhW0由以上二式得由以上二式得Ekm0.6 eV，W01.9 eV.答案答案(1)0.6 eV(2)1.9 eV例例4研究光电效应的电路如图研究光电效应的电路如图5所示用频率相同、强度所示用频率相同、强度不同的光分别照射密封真空管的钠极

17、板不同的光分别照射密封真空管的钠极板(阴极阴极K)，钠极板发射，钠极板发射出的光电子被阳极出的光电子被阳极A吸收，在电路中形成光电流下列光电流吸收，在电路中形成光电流下列光电流I与与A、K之间的电压之间的电压UAK的关系图象中，正确的是的关系图象中，正确的是_13.13.用光电管研究光电效应用光电管研究光电效应解析解析由于光的频率相同，所以对应的反向截止电压相由于光的频率相同，所以对应的反向截止电压相同，选项同，选项A、B错误；发生光电效应时，在同样的加速电压错误；发生光电效应时，在同样的加速电压下，光强度越大，逸出的光电子数目越多，形成的光电流越下，光强度越大，逸出的光电子数目越多，形成的光

18、电流越大，所以大，所以C正确、正确、D错误错误答案答案C方法提炼方法提炼1常见电路常见电路(如图所示如图所示)2两条线索两条线索(1)通过频率分析：光子频率高通过频率分析：光子频率高光子能量大光子能量大产生光电子产生光电子的最大初动能大的最大初动能大A滑动变阻器的滑动触头由滑动变阻器的滑动触头由a端向端向b端滑动的过程中，电端滑动的过程中，电流表中一定无电流通过流表中一定无电流通过B滑动变阻器的滑动触头由滑动变阻器的滑动触头由a端向端向b端滑动的过程中，电端滑动的过程中，电流表的示数一定会持续增大流表的示数一定会持续增大C将滑动变阻器的滑动触头置于将滑动变阻器的滑动触头置于b端，改用紫外线照射端