【名师导学】高考物理第一轮总复习 14.1波粒二象性课件 教科选修35

第1节波粒二象性一、光电效应1．光电效应现象光电效应：在光的照射下金属中的电子从表面逸出的现象，叫做光电效应，发射出来的电子叫做

．特别提醒：(1)光电效应的实质是光现象转化为电现象．(2)定义中的光包括可见光和不可见光．光电子2．几个名词解释(1)遏止电压：使光电流减小到零时的

.(2)截止频率：能使某种金属发生光电效应的

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

，叫做该金属的逸出功．反向电压UC最小最小值3．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

极限频率才能产生光电效应．(2)光电子的

与入射光的强度无关，只随入射光频率的增大而

．(3)只要入射光的频率大于金属的极限频率，照到金属表面时，光电子的发射几乎是

，一般不超过10－9s，与光的强度

关．(4)当入射光的频率大于金属的极限频率时，饱和光电流的强度与入射光的强度成

比．大于最大初动能增大瞬时的无正4．爱因斯坦光电效应方程(1)光子说：空间传播的光的能量是不连续的，是一份一份的，每一份叫做一个光子．光子的能量为E＝

，其中h是普朗克常量，其值为6.63×10－34J·s，ν是光的频率．(2)光电效应方程：

其中hν为入射光子的能量，Ek为光电子的最大初动能，W是金属的逸出功．二、光的波粒二象性1．光的干涉、衍射、偏振现象证明光具有

性．2．光电效应和康普顿效应说明光具有

性．hνEk＝hν－W波动粒子3．光既具有波动性，又具有粒子性，称为光的

性．三、物质波(又叫德布罗意波)1．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λ＝,p为运动物体的动量，h为普朗克常量．2.物质波是概率波.光子和粒子在空间各处出现的概率受波动规律支配，概率大的地方，光子或粒子出现的

，反之就少.不要以宏观观点中的波来理解德布罗意波.

波粒二象次数多例1关于光电效应，下列说法正确的是()A．极限频率越大的金属材料逸出功越大B．只要光照射的时间足够长，任何金属都能产生光电效应C．从金属表面出来的光电子的最大初动能越大，这种金属的逸出功越小D．入射光的光强一定时，频率越高，单位时间内逸出的光电子数就越多

题型一：光电效应规律的理解【思路点拨】弄清光电效应发生的条件、光电子的最大初动能和光电子的的决定因素是解答本题的关键．【答案】A【方法与知识感悟】光电效应规律的解释题型二：光电效应方程的应用例2如图所示，当电键S断开时，用光子能量为2.5eV的一束光照射阴极P，发现电流表读数不为零．合上电键，调节滑动变阻器，发现当电压表读数小于0.60V时，电流表读数仍不为零；当电压表读数大于或等于0.60V时，电流表读数为零．(1)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．【解析】设用光子能能量为2.5eV的光照射射时，光电电子的最大大初动能为为Ekm，阴极材料料逸出功为为W0，当反向电压压达到U＝0.60V以后后，具有最最大初动能能的光电子子也达不到到阳极，因因此eU＝Ek由光电效应应方程：Ek＝hν－W0由以上二式式：Ek＝0.60eV，，W0＝1.9eV.【答案】(1)0.60eV(2)1.9eV【方法与知知识感悟】】1.光电效效应现象中中射出的光光电子具有有一定动能能，因此易易与电场、、磁场相结结合命制综综合性较强强的试题.射出的的光电子的的动能是解解决这类问问题的重要要条件，可可由爱因斯斯坦光电效效应方程求求得.2．由爱因因斯坦光电电效应方程程可得Ekm－ν曲线(如图图)由图象象可以得到的物物理量：①极限频率：：图线与ν轴交点的横坐标ν0.②逸出功：图图线与Ekm轴交点的纵纵坐标的绝绝对值E＝W0.③普朗克常量量：图线的的斜率k＝h.题型三：光光的波粒二二象性例3关关于物物质的波粒粒二象性，，下列说法法中不正确确的是()A．．不不仅仅光光子子具具有有波波粒粒二二象象性性，，一一切切运运动动的的微微粒粒都都具具有有波波粒粒二二象象性性B．．运运动动的的微微观观粒粒子子与与光光子子一一样样，，当当它它们们通通过过一一个个小小孔孔时时，，都都没没有有特特定定的的运运动动轨轨道道C．．波波动动性性和和粒粒子子性性，，在在宏宏观观现现象象中中是是矛矛盾盾的的、、对对立立的的，，但但在在微微观观高高速速运运动动的的现现象象中中是是统统一一的的D．．实实物物的的运运动动有有特特定定的的轨轨道道，，所所以以实实物物不不具具有有波波粒粒二二象象性性【解解析析】】光具具有有波波粒粒二二象象性性是是微微观观世世界界具具有有的的特特殊殊规规律律，，大大量量光光子子运运动动的的规规律律表表现现出出光光的的波波动动性性，，而而单单个个光光子子的的运运动动表表现现出出光光的的粒粒子子性性．．光光的的波波长长越越长长，，波波动动性性越越明明显显，，光光的的频频率率越越高高，，粒粒子子性性越越明明显显．．而而宏宏观观物物体体的的德德布布罗罗意意波波的的波波长长太太小小，，实实际际很很难难观观察察到到波波动动性性，，不不是是不不具具有有波波粒粒二二象象性性．．D项项合合题题意意．．【答案】D【方法与知识识感悟】1．对光的波波粒二象性的的理解光既有波动性性，又有粒子子性，两者不不是孤立的，，而是有机的的统一体，其其表现规律为为：(1)个别光光子的作用效效果往往表现现为粒子性；；大量光子的的作用效果往往往表现为波波动性．(2)频率越越低波动性越越显著，越容容易看到光的的干涉和衍射射现象；频率率越高粒子性性越显著，越越不容易看到到光的干涉和和衍射现象，，贯穿本领越越强．(3)光在传传播过程中往往往表现出波波动性；在与与物质发生作作用时，往往往表现为粒子子性．2.德布罗罗意波假说是是光的波粒二二象性的一种种推广，使之之包含了物质质粒子，即光光子和实物粒粒子都具有粒粒子性，又都都具有波动性性，与光子对对应的波是电电磁波，与实实物粒子对应应的波是德布布罗意波.1．有关光的的本性的说法法正确的是()A．关于光的的本性，牛顿顿提出了“微粒说”，惠更斯提出出了“波动说”，爱因斯坦提提出了“光子说”，它们都圆满满地说明了光光的本性B．光具有波波粒二象性是是指：既可以以把光看成宏宏观概念上的的波，也可以以看成宏观概概念上的粒子子C．光的干涉涉、衍射现象象说明光具有有波动性，光光电效应说明明光具有粒子子性D．在光的双双缝干涉实验验中，如果光光通过双缝时时显出波动性性，如果光只只通过一个缝缝时显出粒子子性C【解析】牛顿主张的微微粒说中的微微粒与实物粒粒子一样，惠惠更斯主张的的波动说中的的波动与宏观观机械波等同同，这两种观观点是相互对对立的，都不不能说明光的的本性，所以以A、B错，，C正确．在在双缝干涉实实验中，双缝缝干涉出现明明暗均匀的条条纹，单缝出出现中央亮而而宽，周围暗暗而窄的条纹纹，都说明光光的波动性．．当让光子一一个一个地通通过单缝时，，曝光时间短短时表现出粒粒子性，曝光光时间长时显显出波动性，，因此D错误误．2．(2011广广东)光电效应实验验中，下列表表述正确的是是()A．光照时间间越长光电流流越大B．入射光足足够强就可以以有光电流C．遏止电压压与入射光的的频率有关D．入射光频频率大于极限限频率才能产产生光电子CD【解析】光电流的大小小只与到达阳阳极的光电子子个数有关，，A错．由hν＝W＋Ek和Uq＝Ek知，CD正确确．3．在光电效效应实验中，，飞飞同学用同同一光电管在不同实验条条件下得到了三条光电流流与电压之间的关系曲线线(甲光、乙乙光、丙光)，如图所示示．则可判断断出()A．甲光的频频率大于乙光光的频率B．乙光的波波长大于丙光光的波长C．乙光对应应的截止频率率大于丙光的的截止频率D．甲光对应应的光电子最最大初动能大大于丙光的光光电子最大初初动能B【解析】由题图可知，，甲、乙两光光对应的反向向截止电压均均为Uc2，由爱因斯坦坦光电效应方方程Ekm＝hν－W0及－eUc2＝0－Ekm可知甲、乙两两光频率相同同，且均小于于丙光频率，，选项A、C均错；甲光光频率小，则则甲光对应光光电子最大初初动能小于丙丙光的光电子子最大初动能能，选项D错错误；乙光频频率小于丙光光频率，故乙乙光的波长大大于丙光的波波长，选项B正确．【夯实基础】】1．2006年度诺贝尔尔物理学奖授授予了两名美美国科学家，，以表彰他们们发现了宇宙宙微波背景辐辐射的黑体谱谱形状及其温温度在不同方方向上的微小小变化．他们们的出色工作作被誉为是宇宇宙学研究进进入精密科学学时代的起点点，下列与宇宇宙微波背景景辐射黑体谱谱相关的说法法中正确的是是()A．微波是指指波长在10－3m到10m之间的电磁磁波B．微波和声声波一样都只只能在介质中中传播C．黑体的热热辐射实际上上是电磁辐射射D．普朗克在在研究黑体的的热辐射问题题中提出了能能量子假说ACD2．光电效应应的实验结论论是：对于某某种金属()A．无论光强强多强，只要要光的频率小小于极限频率率就不能产生生光电效应B．无论光的的频率多低，，只要光照时时间足够长就就能产生光电电效应C．超过极限限频率的入射射光强度越弱弱，所产生的的光电子的最最大初动能就就越小D．超过极限限频率的入射射光频率越高高，所产生的的光电子的最最大初动能就就越大AD3．在单缝衍衍射实验中，，中央亮纹的的光强占整个个从单缝射入入的光强的95%以上，，假设现在只只让一个光子子通过单缝，，那么该光子子()A．一定落在在中央亮纹处处B．一定落在在亮纹处C．可能落在在暗纹处D．落在中央央亮纹处的可可能性最大CD【解析】大量光子的行行为显示出波波动性，当大大量光子通过过单缝时光子子落在亮纹处处的概率较大大，尤其是中中央亮纹处，，依题将有95%以上的的光子落在中中央亮纹处，，落在其他亮亮处相对少一一些，落在暗暗纹处光子最最少，注意的的是暗纹处不不是没有光子子落在上面，，只是很少而而已．只让一一个光子通过过单缝，这个个光子落在哪哪一位置是不不可确定的，，可以落在亮亮纹处，也可可以落在暗纹纹处，只是落落在中央亮纹纹的机会更大大(有95%以上)．4．在演示光光电效应的实实验中，原来来不带电的一一块锌板与灵灵敏验电器相相连，用弧光光灯照射锌板板时，验电器器的指针张开开一个角度，，如图所示，，这时锌板带带电电，指针带带电.正正【解析】在光电效应实实验中，锌板板因逸出电子子带正电，验验电器由于与与锌板接触也也带正电，其其指针也带正正电.【能力提升】】5．在中子衍衍射技术中，，常利用热中中子研究晶体体的结构，因因为热中子的的德布罗意波波波长与晶体体中原子间距距相近，已知知中子质量m＝1.67×10－27kg，普朗克克常量h＝6.63×10－34J·s，可以以估算出德布布罗意波波长长λ＝1.82×10－10m的热中子的的动量的数量量级可能是()A．10－17B．10－18C．10－20D．10－24D6．下下表给给出了了一些些金属属材料料的逸逸出功功.材料铯钙镁铍钛逸出功(×10－19J)3.04.35.96.26.6现用波波长为为400nm的单单色光光照射射上述述材料料，能能产生生光电电效应应的材材料最最多有有几种种(普普朗克克常量量h＝6.63×10－34J·s，光光速c＝3.0×108m/s)()A．2种B．3种C．4种D．5种A7．用用波长长为2.0×10－7m的紫紫外线线照射射钨的的表面面，释释放出出来的的光电电子中中最大大的动动能是是4.7×10－19J．由由此可可知，，钨的的极限限频率率是(普朗朗克常常量h＝6.63×10－34J·s，光光速c＝3.0×108m/s，结结果取取两位位有效效数字字)()A．5.5×1014HzB．．7.9×1014HzC．9.8×1014HzD．．1.2×1015HzB8．研研究光光电效效应的的电路路如图图所示示．用频率率相同同、强强度不不同的的光分分别照照射密封封真空空管的的钠极极板(阴极极K)，钠钠极板发发射出出的光光电子子被阳阳极A吸收，，在电路路中形形成光光电流流．下下列光光电流流I与A、K之间的的电压压UAK的关系系图象象中，，正确确的是是()C【解析析】虽然入入射光光强度度不同同，但但光的的频率率相同同，所所以截截止电电压相相同；；又因因当入入射光光强时时，单单位时时间逸逸出的的光电电子多多，饱饱和光光电流流大，，所以以选C.【开拓拓视野野】9．阅阅读如如下资资料并并回答答问题题：自然界界中的的物体体由于于具有有一定定的温温度，，会不不断向向外辐辐射电电磁波波，这这种辐辐射因因与温温度有有关，，称为为热辐辐射．．热辐辐射具具有如如下特特点：：①辐射的的能量量中包包含各各种波波长的的电磁磁波；；②物体温温度越越高，，单位位时间间从物物体表表面上上辐射射的能能量越越大；；③在辐射射的总总能量量中，