2018版高考物理大一轮复习 第十二章 波粒二象性 原子结构和原子核 基础课1 波粒二象性课件 粤教版

1、高考导航考点内容考点内容要求要求全国高考命题实况全国高考命题实况常考常考题型题型关联关联考点考点201420152016光电效应光电效应卷卷：T35(1)卷卷：T35(1)卷卷：T35(1)卷卷：T35(1)卷卷：T35(1)卷卷：T35(1)卷卷：T35(1)选择题选择题动量守恒动量守恒电磁场电磁场能量守恒能量守恒爱因斯坦光电效应方程爱因斯坦光电效应方程氢原子光谱氢原子光谱氢原子的能级结构、能级公式氢原子的能级结构、能级公式原子核的组成、放射性、原子核的原子核的组成、放射性、原子核的衰变、半衰期衰变、半衰期放射性同位素放射性同位素核力、核反应方程核力、核反应方程结合能、质量亏损结合能、质量亏

2、损裂变反应和聚变反应、裂变反应堆裂变反应和聚变反应、裂变反应堆 射线的危害和防护射线的危害和防护基础课基础课1波粒二象性波粒二象性知识点一、光电效应知识点一、光电效应1定义定义照射到金属表面的光，能使金属中的照射到金属表面的光，能使金属中的_从表面逸出的从表面逸出的现象。现象。2光电子光电子 _中发射出来的电子。中发射出来的电子。光电效应光电效应电子电子3研究光电效应的电路图研究光电效应的电路图(如图如图1)：图图1 其中其中A是是_。K是是_。阳极阳极阴极阴极4光电效应规律光电效应规律(1)每种金属都有一个极限频率，入射光的频率必须每种金属都有一个极限频率，入射光的频率必须_这这个极限频率才

3、能产生光电效应。低于这个频率的光不能产生个极限频率才能产生光电效应。低于这个频率的光不能产生光电效应。光电效应。(2)光电子的最大初动能与入射光的光电子的最大初动能与入射光的_无关，只随入射光无关，只随入射光频率的增大而频率的增大而_。(3)光电效应的发生光电效应的发生_的，一般不超过的，一般不超过109s。(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射光的强度成_。大于大于强度强度几乎是瞬时几乎是瞬时增大增大正比正比知识点二、爱因斯坦光电效应方程知识点二、爱因斯坦光电效应方程1光子说光子说在空间传播的光是不连续的，而是

4、一份一份的，每一份叫做在空间传播的光是不连续的，而是一份一份的，每一份叫做一个光的能量子，简称光子，光子的能量一个光的能量子，简称光子，光子的能量_。其中。其中h6.631034Js。(称为普朗克常量称为普朗克常量)2逸出功逸出功W0使电子脱离某种金属所做功的使电子脱离某种金属所做功的_。3最大初动能最大初动能发生光电效应时，金属表面上的发生光电效应时，金属表面上的_吸收光子后克服原子吸收光子后克服原子核的引力逸出时所具有的动能的最大值。核的引力逸出时所具有的动能的最大值。h最小值最小值电子电子4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

5、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截止频率：能使某种金属发生光电效应的_频率叫做频率叫做该种金属的截止频率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。不同的金属对应着不同的极限频率。同的极限频率。最小最小5爱因斯坦光电效应方程爱因斯坦光电效应方程(1)表达式：表达式：Ekh_。W0逸出功逸出功W0知识点三、光的波粒二象性与物质波知识点三、光的波粒二象性与物质波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_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

6、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，亮条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一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，其波长种波与它对应，其波长_，p为运动物体的动量，为运动物体的动量，h为普

7、朗克常量。为普朗克常量。大大小小思考判断思考判断(1)只要光照射的时间足够长，任何金属都能产生光电效应。只要光照射的时间足够长，任何金属都能产生光电效应。()(2)光电子就是光子。光电子就是光子。()(3)极限频率越大的金属材料逸出功越大。极限频率越大的金属材料逸出功越大。()(4)从金属表面逸出的光电子的最大初动能越大，这种金属的逸出从金属表面逸出的光电子的最大初动能越大，这种金属的逸出功越小。功越小。()(5)入射光的频率越大，逸出功越大。入射光的频率越大，逸出功越大。()(6)光电效应说明了光具有粒子性，证明光的波动说是错误的。光电效应说明了光具有粒子性，证明光的波动说是错误的。()答案

8、答案(1)(2)(3)(4)(5)(6)光电效应现象和光电效应方程的应用光电效应现象和光电效应方程的应用1对光电效应的四点提醒对光电效应的四点提醒 (2)光电效应中的光电效应中的“光光”不是特指可见光，也包括不可见光。不是特指可见光，也包括不可见光。(3)逸出功的大小由金属本身决定，与入射光无关。逸出功的大小由金属本身决定，与入射光无关。(4)光电子不是光子，而是电子。光电子不是光子，而是电子。(1)能否发生光电效应，不取决于光的强度而取决于光的频率。能否发生光电效应，不取决于光的强度而取决于光的频率。2两条对应关系两条对应关系(1)光强大光强大光子数目多光子数目多发射光电子多发射光电子多光电

9、流大；光电流大；(2)光子频率高光子频率高光子能量大光子能量大光电子的最大初动能大。光电子的最大初动能大。3定量分析时应抓住三个关系式定量分析时应抓住三个关系式(1)爱因斯坦光电效应方程：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：最大初动能与遏止电压的关系：EkeUc。(3)逸出功与极限频率的关系：逸出功与极限频率的关系：W0h0。4区分光电效应中的四组概念区分光电效应中的四组概念(1)光子与光电子：光子指光在空间传播时的每一份能量，光光子与光电子：光子指光在空间传播时的每一份能量，光子不带电；光电子是金属表面受到光照射时发射出来的电子，子不带电；光电子是金属表面受到

10、光照射时发射出来的电子，其本质是电子。其本质是电子。(2)光电子的动能与光电子的最大初动能。光电子的动能与光电子的最大初动能。 (3)光电流和饱和光电流：金属板飞出的光电子到达阳极，回光电流和饱和光电流：金属板飞出的光电子到达阳极，回路中便产生光电流，随着所加正向电压的增大，光电流趋于路中便产生光电流，随着所加正向电压的增大，光电流趋于一个饱和值，这个饱和值是饱和光电流，在一定的光照条件一个饱和值，这个饱和值是饱和光电流，在一定的光照条件下，饱和光电流与所加电压大小无关。下，饱和光电流与所加电压大小无关。(4)入射光强度与光子能量：入射光强度指单位时间内照射到入射光强度与光子能量：入射光强度指

11、单位时间内照射到金属表面单位面积上的总能量。金属表面单位面积上的总能量。1光电效应现象光电效应现象(多选多选)如图如图2所示，用导线把验电器与锌板相所示，用导线把验电器与锌板相连接，当用紫外线照射锌板时，发生的现象是连接，当用紫外线照射锌板时，发生的现象是()图图2A有光子从锌板逸出有光子从锌板逸出B有电子从锌板逸出有电子从锌板逸出C验电器指针张开一个角度验电器指针张开一个角度D锌板带负电锌板带负电解析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，故子吸收紫外线的能量从锌板表面逸出，称之为光电

12、子，故A错错误，误，B正确；锌板与验电器相连，带有相同电性的电荷，锌板正确；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，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，故验电器指针张角越大，故C正确，正确，D错误。错误。答案答案BC2光电效应规律光电效应规律关于光电效应的规律，下列说法中正确的是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，光电效应才能产生能产生B光电子的最大初动能跟入射光强度成正比光电子的最大初动能跟入射光强度成

13、正比C发生光电效应的反应时间一般都大于发生光电效应的反应时间一般都大于107sD发生光电效应时，单位时间内从金属内逸出的光电子数发生光电效应时，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目与入射光强度成正比答案答案D3光电管光电管(多选多选)图图3为一真空光电管的应用电路，其金属材料为一真空光电管的应用电路，其金属材料的极限频率为的极限频率为4.51014 Hz，则以下判断中正确的是，则以下判断中正确的是()图图3A发生光电效应时，电路中光电流的饱和值取决于入射光的发生光电效应时，电路中光电流的饱和值取决于入射光的频率频率B发生光电效应时，电路中光电流的饱和值取决于入射光的发生光电效

14、应时，电路中光电流的饱和值取决于入射光的强度强度C用用0.5 m的光照射光电管时，电路中有光电流产生的光照射光电管时，电路中有光电流产生D光照射时间越长，电路中的电流越大光照射时间越长，电路中的电流越大答案答案BC光电效应的四类图象分析光电效应的四类图象分析颜色相同、强度不颜色相同、强度不同的光，光电流与同的光，光电流与电压的关系电压的关系遏止电压遏止电压Uc：图线与横轴的交点：图线与横轴的交点饱和光电流饱和光电流Im：电流的最大值：电流的最大值最大初动能：最大初动能：EkmeUc颜色不同时，光电颜色不同时，光电流与电压的关系流与电压的关系遏止电压遏止电压Uc1、Uc2饱和光电流饱和光电流最大

15、初动能最大初动能Ek1eUc1，Ek2eUc2遏止电压遏止电压Uc与入射与入射光频率光频率的关系图线的关系图线截止频率截止频率c：图线与横轴的交点：图线与横轴的交点遏止电压遏止电压Uc：随入射光频率的增大而：随入射光频率的增大而增大增大普朗克常量普朗克常量h：等于图线的斜率与电：等于图线的斜率与电子电量的乘积，即子电量的乘积，即hke。(注：此时两注：此时两极之间接反向电压极之间接反向电压)1Ek图象图象爱因斯坦因提出了光量子概念并成功地解释光电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效应的规律而获得1921年诺贝尔物理学奖。某种金属逸出光年诺贝尔物理学奖。某种金属逸出光电子

16、的最大初动能电子的最大初动能Ekm与入射光频率与入射光频率的关系如图的关系如图4所示，其所示，其中中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()图图4A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解析解析由爱因斯坦光电效应方程由爱因斯坦光电效应方程EkhW0和和W0h0(W0为金为金属的逸出功属的逸出功)可得，可得，Ekhh0，可见图象的斜率表示普朗克，可见图象的斜率表示普朗克常量，常量，D正确；只有正确；只有0时才会发生光电效应，时才会发生光电效

17、应，C错；金属的逸错；金属的逸出功只和金属的极限频率有关，与入射光的频率无关，出功只和金属的极限频率有关，与入射光的频率无关，A错；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，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。错。答案答案D2IU图象图象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、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板强度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，钠极板发射出的光电子被阳极发射出的光电子被阳极A吸收，在电路中形成光电流。下列吸收，在电路中形成光电流。下列光电流光电流I与与A、K之间的电压之

18、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()图图5解析解析虽然入射光强度不同，但光的频率相同，所以遏止电压虽然入射光强度不同，但光的频率相同，所以遏止电压相同；又因当入射光强时，单位时间逸出的光电子多，饱和光相同；又因当入射光强时，单位时间逸出的光电子多，饱和光电流大，所以选电流大，所以选C。答案答案C3Uc图象图象在某次光电效应实验中，得到的遏止电压在某次光电效应实验中，得到的遏止电压Uc与入与入射光的频率射光的频率的关系如图的关系如图6所示。若该直线的斜率和截距分别所示。若该直线的斜率和截距分别为为k和和b，电子电荷量的绝对值为，电子电荷量的绝对值为e，则普朗克常量和所用

19、材料，则普朗克常量和所用材料的逸出功可分别表示为的逸出功可分别表示为()图图6Aekeb BekebCekeb Dekeb答案答案C光的波粒二象性、物质波光的波粒二象性、物质波光既具有粒子性，又具有波动性，对波粒二象性的理解光既具有粒子性，又具有波动性，对波粒二象性的理解项目项目内容内容说明说明光的粒子性光的粒子性(1)当光同物质发生作用时，这当光同物质发生作用时，这种作用是种作用是“一份一份一份一份”进行的，进行的，表现出粒子性表现出粒子性(2)少量或个别光子容易显示出少量或个别光子容易显示出光的粒子性光的粒子性粒子的含义是粒子的含义是“不连续的不连续的”、“一份一份的一份一份的”，光的粒子

20、，光的粒子即光子即光子光的波动性光的波动性(1)足够能量的光在传播足够能量的光在传播时，表现出波动的性质时，表现出波动的性质(2)光是一种概率波，即光是一种概率波，即光子在空间各点出现的可光子在空间各点出现的可能性大小能性大小(概率概率)可用波动可用波动规律来描述规律来描述光的波动性是光子本身光的波动性是光子本身的一种属性，不是光子的一种属性，不是光子之间相互作用产生的，之间相互作用产生的，光的波动性不同于宏观光的波动性不同于宏观概念的波概念的波波和粒子波和粒子的对立与的对立与统一统一宏观世界：波和粒子是相互对立的概念宏观世界：波和粒子是相互对立的概念微观世界：波和粒子是统一的。光子说并未否定

21、微观世界：波和粒子是统一的。光子说并未否定波动性，光子能量波动性，光子能量Eh，其中，其中，和和就是描述就是描述波的两个物理量波的两个物理量1波粒二象性的理解波粒二象性的理解(多选多选)用极微弱的可见光做双缝干涉实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验，随着时间的增加，在屏上先后出现如图7(a)(b)(c)所示的所示的图象，则图象，则()图图7A图象图象(a)表明光具有粒子性表明光具有粒子性B图象图象(c)表明光具有波动性表明光具有波动性C用紫外光观察不到类似的图像用紫外光观察不到类似的图像D实验表明光是一种概率波实验表明光是一种概率波解析解析图像图像(a)只有分

22、散的亮点，表明光具有粒子性；图像只有分散的亮点，表明光具有粒子性；图像(c)呈呈现干涉条纹，表明光具有波动性；用紫外光也可以观察到类似现干涉条纹，表明光具有波动性；用紫外光也可以观察到类似的图象，实验表明光是一种概率波，选项的图象，实验表明光是一种概率波，选项A、B、D正确。正确。答案答案ABD2光的波粒二象性光的波粒二象性下列说法中正确的是下列说法中正确的是()A实物的运动有特定的轨道，所以实物不具有波粒二象性实物的运动有特定的轨道，所以实物不具有波粒二象性B康普顿效应说明光子既有能量又有动量康普顿效应说明光子既有能量又有动量C光是高速运动的微观粒子，单个光子不具有波粒二象性光是高速运动的微

23、观粒子，单个光子不具有波粒二象性D宏观物体的物质波波长非常小，极易观察到它的波动宏观物体的物质波波长非常小，极易观察到它的波动解析解析由德布罗意理论知，宏观物体的德布罗意波的波长太小，由德布罗意理论知，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，但仍具有波粒二象性，实际很难观察到波动性，但仍具有波粒二象性，A、D错误；康错误；康普顿效应说明光子除了具有能量之外还有动量，普顿效应说明光子除了具有能量之外还有动量，B正确；波粒正确；波粒二象性是光子的特性，单个光子也具有波粒二象性，二象性是光子的特性，单个光子也具有波粒二象性，C错误。错误。答案答案B12016全国卷全国卷，35(1)改编

24、改编(多选多选)现用某一光电管进行光电现用某一光电管进行光电效应实验，当用某一频率的光入射时，有光电流产生。下列效应实验，当用某一频率的光入射时，有光电流产生。下列说法正确的是说法正确的是()A保持入射光的频率不变，入射光的光强变大，饱和光电保持入射光的频率不变，入射光的光强变大，饱和光电流变大流变大B入射光的频率变高，光电子的最大初动能变大入射光的频率变高，光电子的最大初动能变大C保持入射光的光强不变，不断减小入射光的频率，始终保持入射光的光强不变，不断减小入射光的频率，始终有光电流产生有光电流产生D遏止电压的大小与入射光的频率有关，与入射光的光强遏止电压的大小与入射光的频率有关，与入射光的

25、光强无关无关解析解析在发生光电效应时，饱和光电流大小由光照强度来决定，在发生光电效应时，饱和光电流大小由光照强度来决定，与频率无关，光照强度越大饱和光电流越大，因此与频率无关，光照强度越大饱和光电流越大，因此A正确；根据正确；根据EkmhW0可知，对于同一光电管，逸出功可知，对于同一光电管，逸出功W0不变，当频率不变，当频率变高，最大初动能变高，最大初动能Ekm变大，因此变大，因此B正确；由光电效应规律可知，正确；由光电效应规律可知，当频率低于截止频率时无论光照强度多大，都不会有光电流产当频率低于截止频率时无论光照强度多大，都不会有光电流产生，因此生，因此C错误；由错误；由EkmeUc和和Ek

26、mhW0，得，得hW0eUc，遏制电压只与入射光频率有关，与入射光强无关，因此遏制电压只与入射光频率有关，与入射光强无关，因此D正确。正确。答案答案ABD22015江苏单科，江苏单科，12C(1)(多选多选)波粒二象性是微观世界的基波粒二象性是微观世界的基本特征，以下说法正确的有本特征，以下说法正确的有()A光电效应现象揭示了光的粒子性光电效应现象揭示了光的粒子性B热中子束射到晶体上产生衍射图样说明中子具有波动性热中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动能相等的质子和电子，它们的德布罗意波长也相等答案答案AB32014江苏，单科，江苏，单科，12C(1)已知钙和钾的截止频率分别为已知钙和钾的截止频率分别为7.731014 Hz和和5.441014 Hz，在某种单色光的照射下两种，在某种单色光的照射下两种金属均发生光电效应，比较它们表面逸出的具有最大初动能金属均发生光电效应，比较它们表面逸出的具有最大初动能的光电子，钙逸出的光电子具有较大的的光电子，钙逸出的光电子具有较大的()A