2018屆高考物理一輪復(fù)習(xí)光電效應(yīng)波粒二象性導(dǎo)學(xué)案2

1、學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精光電效應(yīng) 波粒二象性知識梳理知識點(diǎn)一、光電效應(yīng)1定義照射到金屬表面的光，能使金屬中的電子從表面逸出的現(xiàn)象。2光電子光電效應(yīng)中發(fā)射出來的電子。3研究光電效應(yīng)的電路圖（如圖1)：圖1其中a是陽極。k是陰極。4光電效應(yīng)規(guī)律（1)每種金屬都有一個極限頻率，入射光的頻率必須大于這個極限頻率才能產(chǎn)生光電效應(yīng)。低于這個頻率的光不能產(chǎn)生光電效應(yīng)。(2)光電子的最大初動能與入射光的強(qiáng)度無關(guān)，只隨入射光頻率的增大而增大。（3)光電效應(yīng)的發(fā)生幾乎是瞬時的，一般不超過109s。(4）當(dāng)入射光的頻率大于極限頻率時，飽和光電流的強(qiáng)度與入射光的強(qiáng)度成正比。知識點(diǎn)二、愛因斯坦光電效應(yīng)方程1光子說在空

2、間傳播的光是不連續(xù)的，而是一份一份的，每一份叫做一個光的能量子，簡稱光子,光子的能量h。其中h6。631034js。(稱為普朗克常量）2逸出功w0使電子脫離某種金屬所做功的最小值.3最大初動能發(fā)生光電效應(yīng)時，金屬表面上的電子吸收光子后克服原子核的引力逸出時所具有的動能的最大值。4遏止電壓與截止頻率（1）遏止電壓：使光電流減小到零的反向電壓uc。(2)截止頻率:能使某種金屬發(fā)生光電效應(yīng)的最小頻率叫做該種金屬的截止頻率（又叫極限頻率）.不同的金屬對應(yīng)著不同的極限頻率。5愛因斯坦光電效應(yīng)方程（1）表達(dá)式:ekhw0.(2）物理意義:金屬表面的電子吸收一個光子獲得的能量是h,這些能量的一部分用來克服金

3、屬的逸出功w0，剩下的表現(xiàn)為逸出后光電子的最大初動能ekmev2。知識點(diǎn)三、光的波粒二象性與物質(zhì)波1光的波粒二象性(1）光的干涉、衍射、偏振現(xiàn)象證明光具有波動性。（2）光電效應(yīng)說明光具有粒子性。(3）光既具有波動性，又具有粒子性，稱為光的波粒二象性。2物質(zhì)波(1）概率波光的干涉現(xiàn)象是大量光子的運(yùn)動遵守波動規(guī)律的表現(xiàn)，亮條紋是光子到達(dá)概率大的地方,暗條紋是光子到達(dá)概率小的地方，因此光波又叫概率波。(2）物質(zhì)波任何一個運(yùn)動著的物體，小到微觀粒子大到宏觀物體都有一種波與它對應(yīng)，其波長,p為運(yùn)動物體的動量,h為普朗克常量.考點(diǎn)精練考點(diǎn)一光電效應(yīng)現(xiàn)象和光電效應(yīng)方程的應(yīng)用1對光電效應(yīng)的四點(diǎn)提醒(1)能否發(fā)

4、生光電效應(yīng),不取決于光的強(qiáng)度而取決于光的頻率。(2)光電效應(yīng)中的“光”不是特指可見光,也包括不可見光.（3）逸出功的大小由金屬本身決定，與入射光無關(guān)。(4)光電子不是光子，而是電子。2兩條對應(yīng)關(guān)系（1）光強(qiáng)大光子數(shù)目多發(fā)射光電子多光電流大；（2)光子頻率高光子能量大光電子的最大初動能大。3定量分析時應(yīng)抓住三個關(guān)系式（1）愛因斯坦光電效應(yīng)方程:ekhw0。(2)最大初動能與遏止電壓的關(guān)系：ekeuc。（3)逸出功與極限頻率的關(guān)系：w0h0。4區(qū)分光電效應(yīng)中的四組概念(1)光子與光電子：光子指光在空間傳播時的每一份能量，光子不帶電；光電子是金屬表面受到光照射時發(fā)射出來的電子，其本質(zhì)是電子。(2)光

5、電子的動能與光電子的最大初動能. （3)光電流和飽和光電流：金屬板飛出的光電子到達(dá)陽極，回路中便產(chǎn)生光電流,隨著所加正向電壓的增大,光電流趨于一個飽和值，這個飽和值是飽和光電流，在一定的光照條件下，飽和光電流與所加電壓大小無關(guān).（4)入射光強(qiáng)度與光子能量：入射光強(qiáng)度指單位時間內(nèi)照射到金屬表面單位面積上的總能量。對應(yīng)訓(xùn)練1光電效應(yīng)現(xiàn)象（多選）如圖2所示,用導(dǎo)線把驗(yàn)電器與鋅板相連接,當(dāng)用紫外線照射鋅板時,發(fā)生的現(xiàn)象是（）圖2a有光子從鋅板逸出b有電子從鋅板逸出c驗(yàn)電器指針張開一個角度d鋅板帶負(fù)電解析用紫外線照射鋅板是能夠發(fā)生光電效應(yīng)的，鋅板上的電子吸收紫外線的能量從鋅板表面逸出,稱之為光電子,故a

6、錯誤，b正確;鋅板與驗(yàn)電器相連，帶有相同電性的電荷，鋅板失去電子應(yīng)該帶正電，且失去電子越多，帶正電的電荷量越多，驗(yàn)電器指針張角越大，故c正確，d錯誤。答案bc2光電效應(yīng)規(guī)律關(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)時間一般都大于107sd發(fā)生光電效應(yīng)時，單位時間內(nèi)從金屬內(nèi)逸出的光電子數(shù)目與入射光強(qiáng)度成正比解析由hh知，當(dāng)入射光波長小于金屬的極限波長時，發(fā)生光電效應(yīng)，故a錯；由ekhw0知，最大初動能由入射光頻率決定，與入射光強(qiáng)度無關(guān)，故b錯；發(fā)生光電效應(yīng)的時間一般不超過109s,故

7、c錯誤;發(fā)生光電效應(yīng)時，單位時間內(nèi)從金屬內(nèi)逸出的光電子數(shù)目與入射光的強(qiáng)度是成正比的，d正確。答案d3光電管(多選)圖3為一真空光電管的應(yīng)用電路，其金屬材料的極限頻率為4.51014 hz，則以下判斷中正確的是(）圖3a發(fā)生光電效應(yīng)時，電路中光電流的飽和值取決于入射光的頻率b發(fā)生光電效應(yīng)時，電路中光電流的飽和值取決于入射光的強(qiáng)度c用0.5 m的光照射光電管時，電路中有光電流產(chǎn)生d光照射時間越長，電路中的電流越大解析在光電管中若發(fā)生了光電效應(yīng)，單位時間內(nèi)發(fā)射光電子的數(shù)目只與入射光的強(qiáng)度有關(guān)，光電流的飽和值只與單位時間內(nèi)發(fā)射光電子的數(shù)目有關(guān)。據(jù)此可判斷a、d錯誤，b正確;波長0.5 m的光子的頻率

8、hz61014 hz4.51014 hz，可發(fā)生光電效應(yīng)，所以c正確。答案bc考點(diǎn)二光電效應(yīng)的四類圖象分析圖象名稱圖線形狀由圖線直接（間接) 得到的物理量最大初動能ek與入射光頻率的關(guān)系圖線極限頻率：圖線與軸交點(diǎn)的橫坐標(biāo)c逸出功：圖線與ek軸交點(diǎn)的縱坐標(biāo)的值w0|ee普朗克常量：圖線的斜率kh顏色相同、強(qiáng)度不同的光，光電流與電壓的關(guān)系遏止電壓uc：圖線與橫軸的交點(diǎn)飽和光電流im：電流的最大值最大初動能：ekmeuc顏色不同時，光電流與電壓的關(guān)系遏止電壓uc1、uc2飽和光電流最大初動能ek1euc1，ek2euc2遏止電壓uc與入射光頻率的關(guān)系圖線截止頻率c：圖線與橫軸的交點(diǎn)遏止電壓uc:隨入

9、射光頻率的增大而增大普朗克常量h：等于圖線的斜率與電子電量的乘積，即hke。（注:此時兩極之間接反向電壓)對應(yīng)訓(xùn)練1ek圖象愛因斯坦因提出了光量子概念并成功地解釋光電效應(yīng)的規(guī)律而獲得1921年諾貝爾物理學(xué)獎.某種金屬逸出光電子的最大初動能ekm與入射光頻率的關(guān)系如圖4所示，其中0為極限頻率。從圖中可以確定的是(）圖4a逸出功與有關(guān)bekm與入射光強(qiáng)度成正比c當(dāng)0時，會逸出光電子d圖中直線的斜率與普朗克常量有關(guān)解析由愛因斯坦光電效應(yīng)方程ekhw0和w0h0（w0為金屬的逸出功)可得,ekhh0，可見圖象的斜率表示普朗克常量，d正確；只有0時才會發(fā)生光電效應(yīng),c錯；金屬的逸出功只和金屬的極限頻率有

10、關(guān)，與入射光的頻率無關(guān),a錯；最大初動能取決于入射光的頻率，而與入射光的強(qiáng)度無關(guān)，b錯。答案d2iu圖象研究光電效應(yīng)的電路如圖5所示。用頻率相同、強(qiáng)度不同的光分別照射密封真空管的鈉極板（陰極k），鈉極板發(fā)射出的光電子被陽極a吸收，在電路中形成光電流.下列光電流i與a、k之間的電壓uak的關(guān)系圖象中，正確的是（)圖5解析雖然入射光強(qiáng)度不同，但光的頻率相同，所以遏止電壓相同；又因當(dāng)入射光強(qiáng)時,單位時間逸出的光電子多,飽和光電流大，所以選c。答案c3uc圖象在某次光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，得到的遏止電壓uc與入射光的頻率的關(guān)系如圖6所示。若該直線的斜率和截距分別為k和b，電子電荷量的絕對值為e，則普朗克常量和

11、所用材料的逸出功可分別表示為()圖6aekeb bekebcekeb dekeb解析光電效應(yīng)中，入射光子能量h，克服逸出功w0后多余的能量轉(zhuǎn)換為電子動能，反向遏制電壓，有euhw0,整理得u,斜率即k,所以普朗克常量hek，截距為b，即ebw0，所以逸出功w0eb.故選項(xiàng)c正確。答案c考點(diǎn)三光的波粒二象性、物質(zhì)波光既具有粒子性，又具有波動性,對波粒二象性的理解項(xiàng)目內(nèi)容說明光的粒子性(1）當(dāng)光同物質(zhì)發(fā)生作用時，這種作用是“一份一份”進(jìn)行的，表現(xiàn)出粒子性（2）少量或個別光子容易顯示出光的粒子性粒子的含義是“不連續(xù)的”、“一份一份的”，光的粒子即光子光的波動性（1)足夠能量的光在傳播時，表現(xiàn)出波動的

12、性質(zhì)(2）光是一種概率波,即光子在空間各點(diǎn)出現(xiàn)的可能性大小(概率）可用波動規(guī)律來描述光的波動性是光子本身的一種屬性，不是光子之間相互作用產(chǎn)生的,光的波動性不同于宏觀概念的波波和粒子的對立與統(tǒng)一宏觀世界：波和粒子是相互對立的概念微觀世界：波和粒子是統(tǒng)一的.光子說并未否定波動性，光子能量eh,其中，和就是描述波的兩個物理量對應(yīng)訓(xùn)練1波粒二象性的理解（多選）用極微弱的可見光做雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，隨著時間的增加，在屏上先后出現(xiàn)如圖7(a)（b)(c)所示的圖象,則（)圖7a圖象（a)表明光具有粒子性b圖象（c)表明光具有波動性c用紫外光觀察不到類似的圖像d實(shí)驗(yàn)表明光是一種概率波解析圖像（a)只有分散的亮點(diǎn)，

13、表明光具有粒子性；圖像（c)呈現(xiàn)干涉條紋，表明光具有波動性;用紫外光也可以觀察到類似的圖象，實(shí)驗(yàn)表明光是一種概率波，選項(xiàng)a、b、d正確。答案abd2光的波粒二象性下列說法中正確的是（)a實(shí)物的運(yùn)動有特定的軌道,所以實(shí)物不具有波粒二象性b康普頓效應(yīng)說明光子既有能量又有動量c光是高速運(yùn)動的微觀粒子，單個光子不具有波粒二象性d宏觀物體的物質(zhì)波波長非常小，極易觀察到它的波動解析由德布羅意理論知，宏觀物體的德布羅意波的波長太小，實(shí)際很難觀察到波動性，但仍具有波粒二象性,a、d錯誤;康普頓效應(yīng)說明光子除了具有能量之外還有動量，b正確；波粒二象性是光子的特性，單個光子也具有波粒二象性，c錯誤.答案b隨堂檢測

14、12016全國卷，35（1）改編（多選)現(xiàn)用某一光電管進(jìn)行光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)，當(dāng)用某一頻率的光入射時,有光電流產(chǎn)生。下列說法正確的是（）a保持入射光的頻率不變,入射光的光強(qiáng)變大，飽和光電流變大b入射光的頻率變高，光電子的最大初動能變大c保持入射光的光強(qiáng)不變,不斷減小入射光的頻率，始終有光電流產(chǎn)生d遏止電壓的大小與入射光的頻率有關(guān),與入射光的光強(qiáng)無關(guān)22015江蘇單科，12c(1)(多選）波粒二象性是微觀世界的基本特征，以下說法正確的有（)a光電效應(yīng)現(xiàn)象揭示了光的粒子性b熱中子束射到晶體上產(chǎn)生衍射圖樣說明中子具有波動性c黑體輻射的實(shí)驗(yàn)規(guī)律可用光的波動性解釋d動能相等的質(zhì)子和電子,它們的德布羅意波長也相

15、等32014江蘇,單科，12c(1)已知鈣和鉀的截止頻率分別為7。731014 hz和5。441014 hz,在某種單色光的照射下兩種金屬均發(fā)生光電效應(yīng),比較它們表面逸出的具有最大初動能的光電子，鈣逸出的光電子具有較大的()a波長 b頻率 c能量 d動量4（2017成都一診） （多選）如圖8所示為光電管的工作電路圖，分別用波長為0、1、2的單色光做實(shí)驗(yàn)，已知102。當(dāng)開關(guān)閉合后,用波長為0的單色光照射光電管的陰極k時，電流表有示數(shù)。則下列說法正確的是（)圖8a光電管陰極材料的逸出功與入射光無關(guān)b若用波長為1的單色光進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，則電流表的示數(shù)一定為零c若僅增大電源的電動勢，則電流表的示數(shù)一定增大d

16、若僅將電源的正負(fù)極對調(diào),則電流表的示數(shù)可能為零參考答案1。解析在發(fā)生光電效應(yīng)時，飽和光電流大小由光照強(qiáng)度來決定，與頻率無關(guān)，光照強(qiáng)度越大飽和光電流越大，因此a正確；根據(jù)ekmhw0可知，對于同一光電管，逸出功w0不變，當(dāng)頻率變高，最大初動能ekm變大，因此b正確；由光電效應(yīng)規(guī)律可知，當(dāng)頻率低于截止頻率時無論光照強(qiáng)度多大,都不會有光電流產(chǎn)生，因此c錯誤；由ekmeuc和ekmhw0，得hw0euc,遏制電壓只與入射光頻率有關(guān)，與入射光強(qiáng)無關(guān)，因此d正確。答案abd2.解析光電效應(yīng)說明光的粒子性，所以a正確；熱中子束在晶體上產(chǎn)生衍射圖樣,即運(yùn)動的實(shí)物粒子具有波的特性，即說明中子具有波動性，所以b正確；黑體輻射的實(shí)驗(yàn)規(guī)律說明電磁輻射具有量子化，即黑體輻射是不連續(xù)的、一份一份的,所以黑體輻射用光的粒子性解釋，即c錯誤；根據(jù)德布羅意波長公式，p22mek，又質(zhì)子的質(zhì)量大于電子的質(zhì)量，所以動能相等的質(zhì)子和電子，質(zhì)子的德布羅意波波長較短，所以d錯誤。答案ab3.解析由愛因斯坦光電效應(yīng)方程hw0mv，又由w0h0，可得光電子的最大初動能mvhh0，由于鈣的截止頻率大于鉀的截止頻率，所以鈣逸出的光電子的最大初動能較小，因此它具有較小的能量、頻率和動量，b、c、d錯；又由cf可知光電子頻率較小時,波長較大,a對