高三物理一輪復(fù)習(xí) 2 光的波粒二象性課件（選修35）.ppt

選修3 5動(dòng)量近代物理初步 第二單元光的波粒二象性 知識(shí)整合基礎(chǔ) 知識(shí)點(diǎn)一光電效應(yīng)及其規(guī)律 填一填 1 光電效應(yīng)現(xiàn)象在光的照射下 金屬中的 從表面逸出的現(xiàn)象 發(fā)射出來的電子叫 2 光電效應(yīng)的產(chǎn)生條件入射光的頻率 金屬的極限頻率 電子 光電子 大于 3 用光電管研究光電效應(yīng) 1 電路如圖所示 2 光電流與飽和光電流 入射光強(qiáng)度 指單位時(shí)間內(nèi)入射到金屬表面單位面積上的能量 可以理解為頻率一定時(shí) 光強(qiáng)越大 光子數(shù) 光電流 指光電子在電路中形成的電流 光電流有最大值 未達(dá)到最大值以前 其大小和光強(qiáng) 都有關(guān) 達(dá)到最大值以后 光電流和光強(qiáng)成 飽和光電流 指在一定頻率與強(qiáng)度的光照射下的最大光電流 飽和光電流 電路中電壓的增大而增大 越多 電壓 正比 不隨 4 光電效應(yīng)規(guī)律 1 每種金屬都有一個(gè)極限頻率 入射光的頻率必須 這個(gè)極限頻率才能產(chǎn)生光電效應(yīng) 2 光電子的最大初動(dòng)能與入射光的 無關(guān) 只隨入射光頻率的增大而 3 光電效應(yīng)的發(fā)生幾乎是瞬時(shí)的 一般不超過10 9s 4 當(dāng)入射光的頻率大于極限頻率時(shí) 飽和光電流的強(qiáng)度與入射光的強(qiáng)度成 大于 增大 正比 強(qiáng)度 練一練 關(guān)于光電效應(yīng)的規(guī)律 下列說法中正確的是 a 只有入射光的波長大于該金屬的極限波長 光電效應(yīng)才能產(chǎn)生b 光電子的最大初動(dòng)能跟入射光強(qiáng)度成正比c 發(fā)生光電效應(yīng)的反應(yīng)時(shí)間一般都大于10 7sd 發(fā)生光電效應(yīng)時(shí) 單位時(shí)間內(nèi)從金屬內(nèi)逸出的光電子數(shù)目與入射光強(qiáng)度成正比 hv 練一練 2012 上海卷 在光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中 用單色光照射某種金屬表面 有光電子逸出 則光電子的最大初動(dòng)能取決于入射光的 a 頻率b 強(qiáng)度c 照射時(shí)間d 光子數(shù)目 解析 由ek h w0可知選項(xiàng)a正確 答案 a 知識(shí)點(diǎn)三光的波粒二象性 填一填 1 光的干涉 衍射 偏振現(xiàn)象證明光具有 性 2 光電效應(yīng) 康普頓效應(yīng)說明光具有 性 3 光既具有 性 又具有 性 稱為光的波粒二象性 波動(dòng) 粒子 波動(dòng) 粒子 練一練 有關(guān)光的本性 下列說法正確的是 a 光既具有波動(dòng)性 又具有粒子性 這是互相矛盾和對(duì)立的b 光的波動(dòng)性類似于機(jī)械波 光的粒子性類似于質(zhì)點(diǎn)c 大量光子才具有波動(dòng)性 個(gè)別光子只具有粒子性d 由于光既有波動(dòng)性 又有粒子性 無法只用其中一種去說明光的一切行為 只能認(rèn)為光具有波粒二象性 解析 光既具有波動(dòng)性 又具有粒子性 但不同于宏觀的機(jī)械波和機(jī)械粒子 波動(dòng)性和粒子性是光在不同的情況下的不同表現(xiàn) 是同一客體的兩個(gè)不同的側(cè)面 不同屬性 只能認(rèn)為光具有波粒二象性 選項(xiàng)d正確 答案 d 熱點(diǎn)考向剖析 考向一對(duì)光電效應(yīng)規(guī)律的理解1 光電效應(yīng)的研究思路 1 兩條線索 2 對(duì)光電效應(yīng)規(guī)律的解釋 典例1 2014 廣東理綜 在光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中 用頻率為v的光照射光電管陰極 發(fā)生了光電效應(yīng) 下列說法正確的是 a 增大入射光的強(qiáng)度 光電流增大b 減小入射光的強(qiáng)度 光電效應(yīng)現(xiàn)象消失c 改用頻率小于v的光照射 一定不發(fā)生光電效應(yīng)d 改用頻率大于v的光照射 光電子的最大初動(dòng)能變大 解題引路 1 光電流的大小與什么因素有關(guān) 2 光電子的最大初動(dòng)能與入射光的強(qiáng)度有關(guān)嗎 3 產(chǎn)生光電效應(yīng)的條件是什么 提示 1 光的強(qiáng)度 光的強(qiáng)度增大 光電流增大 2 無關(guān) 3 入射光的頻率大于極限頻率 嘗試解題 解析 增大入射光的強(qiáng)度 單位時(shí)間內(nèi)逸出的光電子數(shù)目增多 光電流增大 a項(xiàng)正確 光電效應(yīng)的發(fā)生與入射光的強(qiáng)度無關(guān) b項(xiàng)錯(cuò)誤 入射光頻率小于 時(shí) 若仍大于金屬的截止頻率 仍能發(fā)生光電效應(yīng) c項(xiàng)錯(cuò)誤 增大入射光的頻率時(shí) 由愛因斯坦光電效應(yīng)方程ek hv w0可知 光電子的最大初動(dòng)能變大 d項(xiàng)正確 答案 ad 名師點(diǎn)睛 光電效應(yīng)實(shí)質(zhì)及發(fā)生條件 1 光電效應(yīng)的實(shí)質(zhì)是金屬中的電子獲得能量后逸出金屬表面 從而使金屬帶上正電 2 能否發(fā)生光電效應(yīng) 不取決于光的強(qiáng)度 而是取決于光的頻率 只要照射光的頻率大于該金屬的極限頻率 無論照射光強(qiáng)弱 均能發(fā)生光電效應(yīng) 針對(duì)訓(xùn)練 1 2015 北京海淀模擬 入射光照射到某金屬表面上發(fā)生光電效應(yīng) 若入射光的強(qiáng)度減弱 而頻率保持不變 則 a 從光照至金屬表面上到發(fā)射出光電子之間的時(shí)間間隔將明顯增加b 逸出的光電子的最大初動(dòng)能將減小c 單位時(shí)間內(nèi)從金屬表面逸出的光電子數(shù)目將減少d 有可能不發(fā)生光電效應(yīng) 解析 光照射到金屬表面上到光電子逸出并不需要一定時(shí)間的積累 它們幾乎是同時(shí)發(fā)生的 a錯(cuò)誤 光電子的最大初動(dòng)能與入射光的強(qiáng)度無關(guān) 而與入射光的頻率有關(guān) 故b錯(cuò)誤 只要入射光頻率不變 光電效應(yīng)一定能發(fā)生 d錯(cuò)誤 入射光的強(qiáng)度減弱 單位時(shí)間入射到金屬表面的光子數(shù)目減少 因此逸出的光電子數(shù)目也減少 c正確 答案 c 典例2 2013 北京高考 以往我們認(rèn)識(shí)的光電效應(yīng)是單光子光電效應(yīng) 即一個(gè)電子在極短時(shí)間內(nèi)只能吸收到一個(gè)光子而從金屬表面逸出 強(qiáng)激光的出現(xiàn)豐富了人們對(duì)于光電效應(yīng)的認(rèn)識(shí) 用強(qiáng)激光照射金屬 由于其光子密度極大 一個(gè)電子在極短時(shí)間內(nèi)吸收多個(gè)光子成為可能 從而形成多光子光電效應(yīng) 這已被實(shí)驗(yàn)證實(shí) 解題引路 1 一般光照射金屬與強(qiáng)激光照射金屬時(shí)所遵循的規(guī)律有何不同 光電效應(yīng)方程還適用嗎 2 反向遏止電壓u與光電子的哪個(gè)物理量相對(duì)應(yīng) 請(qǐng)寫出具體的關(guān)系式 提示 1 強(qiáng)激光照射時(shí)單位時(shí)間內(nèi)光子到達(dá)金屬表面數(shù)目多 光電效應(yīng)方程同樣適用 2 最大初動(dòng)能 ek eu 嘗試解題 名師點(diǎn)睛 1 只有在強(qiáng)激光照射下才可出現(xiàn)入射光頻率低于金屬的極限頻率也發(fā)生光電效應(yīng) 2 遏止電壓大小與光電子的最大初動(dòng)能相對(duì)應(yīng) 有ue ekm 針對(duì)訓(xùn)練 2 在光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中 飛飛同學(xué)用同一光電管在不同實(shí)驗(yàn)條件下得到了三條光電流與電壓之間的關(guān)系曲線 甲光 乙光 丙光 如圖所示 則可判斷出 a 甲光的頻率大于乙光的頻率b 乙光的波長大于丙光的波長c 乙光對(duì)應(yīng)的截止頻率大于丙光對(duì)應(yīng)的截止頻率d 甲光對(duì)應(yīng)的光電子最大初動(dòng)能大于丙光對(duì)應(yīng)的光電子最大初動(dòng)能 解析 由圖像知甲光 乙光對(duì)應(yīng)的遏止電壓相等 且小于丙光對(duì)應(yīng)的遏止電壓 所以甲光和乙光對(duì)應(yīng)的光電子最大初動(dòng)能相等且小于丙光的光電子最大初動(dòng)能 故d錯(cuò)誤 根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程ek hv w0知甲光和乙光的頻率相等 且小于丙光的頻率 故a錯(cuò)誤 b正確 截止頻率是由金屬?zèng)Q定的 與入射光無關(guān) 故c錯(cuò)誤 答案 b 考向三對(duì)光的波粒二象性的理解光既有波動(dòng)性 又有粒子性 兩者不是孤立的 而是有機(jī)的統(tǒng)一體 其表現(xiàn)規(guī)律為 1 從數(shù)量上看 個(gè)別光子的作用效果往往表現(xiàn)為粒子性 大量光子的作用效果往往表現(xiàn)為波動(dòng)性 2 從頻率上看 頻率越低波動(dòng)性越顯著 越容易看到光的干涉和衍射現(xiàn)象 頻率越高粒子性越顯著 越不容易看到光的干涉和衍射現(xiàn)象 貫穿本領(lǐng)越強(qiáng) 典例3 上海物理 用極微弱的可見光做雙縫干涉實(shí)驗(yàn) 隨著時(shí)間的增加 在屏上先后出現(xiàn)如圖 a b c 所示的圖像 則 a 圖像 a 表明光具有粒子性b 圖像 c 表明光具有波動(dòng)性c 用紫外線觀察不到類似的圖像d 實(shí)驗(yàn)表明光是一種概率波 嘗試解題 解析 圖像 a 曝光時(shí)間短 通過的光子數(shù)很少 呈現(xiàn)粒子性 a正確 圖像 c 曝光時(shí)間長 通過了大量光子 呈現(xiàn)波動(dòng)性 b正