第1讲：光电效应波粒二象性学生版

1、第1讲：光电效应 波粒二象性基础知识强化：考点一 光电效应的实验规律.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.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.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至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

2、.叫做该金属的逸出功.考点二 光电效应方程和 Ek Y图象.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_v,其中h= 6.63X 10 34 j s.光电效应方程(1)表达式：h 尸 Ek + W。或 Ek=hL Wq.(2)物理意义：金属中的电子吸收一个光子获得的能量是hv,这些能量的一部分用来克服金属的逸出功 Wq,剩下的表现为逸出后电子的最大初动能Ek = ；mv2.由Ek 丫图象(如图1)可以得到的信息图1(1)极限频率：图线与 Y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对值 E = W0

3、.普朗克常量：图线的斜率k= h.考点三光的波粒二象性、物质波.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生 (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.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、h甘一，pP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 为运动物体的动量，h为普朗克常量.强化理解例题: 【例1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

4、.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1921年诺贝尔物【例2】爱因斯坦提出了光量子概念并成功地解释了光电效应的规律而获得理学奖.某种金属逸出光电子的最大初动能Ekm与入射光频率V的关系如图2所示，其中七为极限频率.从图中可以确定的是图2A .逸出功与Y有关B. Ekm与入射光强度成正比C.当v4时，会逸出光电子D.图中直线的斜率与普朗克常量有关【例3】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时，都没有特定的运动轨道C.波

5、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D.实物的运动有特定的轨道，所以实物不具有波粒二象性:变式强化题组】1 .光电效应规律用光照射某种金属，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2.光电效应原理应用当用一束紫外线照射锌板时，产生了光电效应，这时 （）A.锌板带负电B.有正离子从锌板逸出C.有电子从锌板逸出D.锌板会吸附空气中的正离子3.光电效应条件在

6、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.光子数目规律总结.放不放光电子，看入射光的最低频率.放多少光电子，看光的强度.光电子的最大初动能大小，看入射光的频率.要放光电子，瞬时放.4.光电效应电路的分析图3为一真空光电管的应用电路，其阴极金属材料的极限频率为4.5X1014 Hz,则以下判断中正确的是图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强度C.用 壮0.5科的光照射光电管时，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

7、.光电效应方程的应用在光电效应实验中，某金属的截止频率相应的波长为辰 该金属的逸出功为 .若用波长为 乂太幼的单色光做该实验，则其遏止电压为 .已知 电子的电荷量、真空中的光速和普朗克常量分别为e、c和h.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4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 （）7个晦予*000个电子附000个电子图4A.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7.光的波

8、粒二象性的理解在单缝衍射实验中，中央亮纹的光强占整个从单缝射入的光强的95%以上，假设现在只让一个光子通过单缝，那么该光子（）一定落在中央亮纹处一定落在亮纹处C.可能落在暗纹处D.落在中央亮纹处的可能性最大8.对德布罗意波的理解德布罗意认为，任何一个运动着的物体，都有一种波与它对应,波长是入=h式中p是运动物体的动量，h是普朗克常量.已知某种紫光的波长是 440 nm, P若将电子加速，使它的德布罗意波长是这种紫光波长的104倍.求：电子的动量大小.(2)试推导加速电压跟德布罗意波长的关系，并计算加速电压的大小.电子质量m= 9.1X1031 kg,电子电荷量e= 1.6X10 19 C,普朗

9、克常量h= 6.6X10 j s；加速电压的计算结果取 一位有效数字.特别提醒分析波粒二象性应注意的“三个”问题(1)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)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.(3)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. 课堂强化作业1.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 Y的光照射，一定

10、不发生光电效应D.改用频率大于 Y的光照射，光电子的最大初动能变大2.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如图5.用频率为V的普通光源照射阴极 K,没有发生光电效应.换同样频率为V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.逐渐增大 U,光电流会逐

11、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)()h v W A. U = B.2h y WU=e e5hv W电赤C. U = 2hL W D . U =-2e e.小明用金属锄为阴极的光电管，观测光电效应现象，实验装置示意如图6甲所示.已知普朗克常量h= 6.63X 10 34 j s.(1)图甲中电极A为光电管的 (填“阴极”或“阳极”)；(2)实验中测得锄的遏止电压Uc与入射光频率y之间的关系如图乙所示，则锄的截止频率匕=Hz,逸出功 W0=J;如果实验中入射光的频率尸7.00X1014 Hz,则产生的光电子的最大初动能E

12、k =J.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至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.某同学采用如图 7所示的实验装置来研究光电效应现象.当用某单色光照射光电管的阴极K时，会发生光电效应现象.闭合开关S,在阳极A和阴极K之间加上反向电压，通过调节滑动变阻器的滑片逐渐增大电压，直至电流计中的电流恰好为零，此时电压表的电压值Ekm.现分别用频率U称为反向截止电压，根据反向截止电压可以计算出光电子的最大初动能为M和受的单色光照射阴

13、极K,测量到反向截止电压分别为Ui和U2,设电子的质量为m,带电荷量为e,A.频率为iB,阴极K金属的逸出功 Wo=h eUiC.阴极K金属的极限频率U2厂Ui边U 1 U2D.普朗克常量h =课后强化作业、单项选择题1 .下列说法正确的是（）A.有的光是波，有的光是粒子B.光子与电子是同样的一种粒子C.光的波长越长，其波动性越显著；波长越短，其粒子性越显著D. 丫射线具有显著的粒子性，而不具有波动性2.根据爱因斯坦的“光子说”可知 （）A. “光子说”本质就是牛顿的“微粒说”B.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D.只有光子数很多时，光才具有粒子性3.如图1所示，

14、用a、b两种不同频率的光分别照射同一金属板，发现当a光照射时验电器的指针偏转，b光照射时指针未偏转，以下说法正确的是（）验电器令属板图1A.增大a光的强度，验电器的指针偏角一定减小a光照射金属板时验电器的金属小球带负电a光在真空中的速度大于b光在真空中的速度a光在真空中的波长小于b光在真空中的波长.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、()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.图3为一光电管电路，滑动变阻器滑动触头P位于

15、AB上某点，用光照射光电管阴极,图3()电表无偏转，要使电表指针偏转，可采取的措施有A.加大照射光强度B.换用波长短的光照射C.将P向B滑动D.将电源正负极对调6.研究光电效应的电路如图4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（阴极K）,钠极板发射出的光电子被阳极A吸收，在电路中形成光电流.下列光电流与A、K之间的电压UAK的关系图象中，正确的是（）、多项选择题、乙、丙所示的图象，则（)甲丙.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5甲A.图象甲表明光具有粒子性.图象乙表明光具有波动性C.用紫外光观察不到类似的图象D.实验表明光是一种概率波8.光电效

16、应的实验结论是：对某种金属（）A.无论光强多强，只要光的频率小于极限频率就不能产生光电效应B.无论光的频率多低，只要光照时间足够长就能产生光电效应C.超过极限频率的入射光强度越弱，所产生的光电子的最大初动能就越小D.超过极限频率的入射光频率越高，所产生的光电子的最大初动能就越大的另9,用频率为的单色光照射某种金属表面，发生了光电效应现象.现改为频率为单色光照射该金属表面，下面说法正确的是（）A.如果 边Y,能够发生光电效应B.如果 辿V不能够发生光电效应C.如果辿M,逸出光电子的最大初动能增大D.如果边Y,逸出光电子的最大初动能不受影响10.产生光电效应时，关于逸出光电子的最大初动能Ek,下列

17、说法正确的是()A.对于同种金属，Ek与照射光的强度无关B.对于同种金属，Ek与照射光的波长成反比C.对于同种金属，Ek与光照射的时间成正比D .对于同种金属，Ek与照射光的频率成线性关系E.对于不同种金属，若照射光频率不变，Ek与金属的逸出功成线性关系.如图6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(直线与横轴的交点坐标为 4.27,与纵轴交点坐标为 0.5).由图可知()。寓 “I、04用 43 55&56,5 7.0 v/(xWiJ Hi)图6A .该金属的截止频率为4.27X 1014 HzB.该金属的截止频率为5.5X1014HzC.该图线的斜率表示普朗

18、克常量D.该金属的逸出功为0.5 eV三、非选择题.图7所示是研究光电管产生的电流的电路图，A、K是光电管的两个电极，已知该光电管阴极的极限频率为 如现将频率为乂大于 助的光照射在阴极上，则：图7(1)是阴极，阴极材料的逸出功等于 .(2)加在A、K间的正向电压为 U时，到达阳极的光电子的最大动能为 ,将A、K间的正向电压从零开始逐渐增加，电流表的示数的变化情况是 .为了阻止光电子到达阳极，在A、K间应加上U反=的反向电压.(4)下列方法一定能够增加饱和光电流的是 .A.照射光频率不变，增加光强B.照射光强度不变，增加光的频率C.增加A、K电极间的电压D.减小A、K电极间的电压.某光源能发出波长上0.60的可见光，用它照射某金属可