北京市2016屆高三物理下冊(cè) 347 光電效應(yīng)波粒二象性

選修3-4光學(xué)光電效應(yīng)波粒二象性選修3-4光學(xué)第七節(jié)光電效應(yīng)，波粒二象性(1)光電效應(yīng)現(xiàn)象：在光的照射下金屬中的______從金屬表面逸出的現(xiàn)象，叫做光電效應(yīng)；發(fā)射出來(lái)的電子叫做光電子。基礎(chǔ)知識(shí)梳理(2)光電效應(yīng)規(guī)律①每種金屬都有一個(gè)截止頻率，入射光的頻率必須_____這個(gè)截止頻率才能產(chǎn)生光電效應(yīng).②當(dāng)入射光的頻率高于截止頻率,光電流出現(xiàn)時(shí),光電流的大小由_____決定,_____越大,光電流越大.③光電子的最大初動(dòng)能與入射光的頻率成_____關(guān)系.④光電效應(yīng)的發(fā)生____________的,一般不超過(guò)10-9s.大于光強(qiáng)光強(qiáng)線性幾乎是瞬時(shí)電子一、光電效應(yīng)（3）光電效應(yīng)方程①光子說(shuō)：空間傳播的光的能量是不連續(xù)的，是一份一份的，每一份叫做一個(gè)光子．光子的能量為ε＝____，其中h是普朗克常量，其值為6.63×10－34J·s.②光電效應(yīng)方程：Ek＝__________；其中hν為入射光的能量，Ek為光電子的最大初動(dòng)能，W0是金屬的逸出功．hvhν－W0電子（4）遏止電壓與截止頻率①遏止電壓：使光電流減小到____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_____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(duì)應(yīng)著不同的極限頻率．③逸出功：電子從金屬中逸出所需做功的_____值，叫做該金屬的逸出功．零最小最小2、光的波粒二象性（1）光的干涉、衍射、偏振現(xiàn)象證明光具有______性．（2）光電效應(yīng)說(shuō)明光具有______性．（3）光既具有波動(dòng)性，又具有粒子性，稱為光的波粒二象性．（4）大量光子運(yùn)動(dòng)的規(guī)律表現(xiàn)出光的_____性，單個(gè)光子的運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)出光的_____性.（5）光的波長(zhǎng)越長(zhǎng)，_______越明顯，越容易看到光的干涉和衍射現(xiàn)象；光的頻率越高，_______越明顯，穿透本領(lǐng)越強(qiáng).粒子波動(dòng)波動(dòng)粒子波動(dòng)性粒子性3、物質(zhì)波（1）概率波：光的干涉現(xiàn)象是大量光子的運(yùn)動(dòng)遵守_____規(guī)律的表現(xiàn)，亮條紋是光子到達(dá)概率____的地方，暗條紋是光子到達(dá)概率____的地方，因此光波又叫概率波．（2）物質(zhì)波：任何一個(gè)運(yùn)動(dòng)著的物體，小到微觀粒子大到宏觀物體都有一種波與它對(duì)應(yīng)，其波長(zhǎng)________，p為運(yùn)動(dòng)物體的動(dòng)量，h為普朗克常量.大波動(dòng)小1、對(duì)光電效應(yīng)的四點(diǎn)提醒（1）能否發(fā)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(jiàn)光，也包括不可見(jiàn)光。（3）逸出功的大小由金屬本身決定，與入射光無(wú)關(guān)。（4）光電子不是光子，而是電子。

深化拓展2、光電效應(yīng)的兩條對(duì)應(yīng)關(guān)系光強(qiáng)大→光子數(shù)目多→發(fā)射光電子多→光電流大；光子頻率高→光子能量大→光電子的最大初動(dòng)能大。3、光電效應(yīng)定量分析時(shí)應(yīng)抓住三個(gè)關(guān)系式（1）愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程：Ek＝hν－W0。（2）最大初動(dòng)能與遏止電壓的關(guān)系：Ek＝eUc。（3）逸出功與極限頻率的關(guān)系：W0＝hν0。4、光電效應(yīng)的圖象分析最大初動(dòng)能Ek與入射光頻率ν的關(guān)系圖線①極限頻率：圖線與ν軸交點(diǎn)的橫坐標(biāo)νc②逸出功：圖線與Ek軸交點(diǎn)的縱坐標(biāo)的值W0＝|－E|＝E③普朗克常量：圖線的斜率k＝h顏色相同、強(qiáng)度不同的光，光電流與電壓的關(guān)系①遏止電壓Uc：圖線與橫軸的交點(diǎn)②飽和光電流Im：電流的最大值③最大初動(dòng)能：Ekm＝eUc4、光電效應(yīng)的圖象分析顏色不同時(shí)，光電流與電壓的關(guān)系①遏止電壓Uc1、Uc2②飽和光電流③最大初動(dòng)能Ek1＝eUc1，Ek2＝eUc2遏止電壓Uc與入射光頻率ν的關(guān)系圖線①截止頻率νc：圖線與橫軸的交點(diǎn)②遏止電壓Uc：隨入射光頻率的增大而增大③普朗克常量h：等于圖線的斜率與電子電量的乘積，即h＝ke。（注：此時(shí)兩極之間接反向電壓）5、對(duì)光的波粒二象性的進(jìn)一步說(shuō)明光既有波動(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).(3)從傳播與作用上看：光在傳播過(guò)程中往往表現(xiàn)出波動(dòng)性;在與物質(zhì)發(fā)生作用時(shí)往往表現(xiàn)為粒子性.(4)波動(dòng)性與粒子性的統(tǒng)一：由光子的能量E=hv,光子的動(dòng)量表達(dá)式也可以看出,光的波動(dòng)性和粒子性并不矛盾:表示粒子性的粒子能量和動(dòng)量的計(jì)算式中都含有表示波的特征的物理量——頻率v和波長(zhǎng)λ.(5)理解光的波粒二象性時(shí)不可把光當(dāng)成宏觀概念中的波，也不可把光當(dāng)成宏觀概念中的粒子.例1如圖是光電管的原理圖，已知當(dāng)有頻率為ν0的光照射到陰極K上時(shí)，電路中有光電流，則（）A．當(dāng)換用頻率為ν1（ν1＜ν0）的光照射陰極K時(shí)，電路中一定沒(méi)有光電流B．當(dāng)換用頻率為ν2（ν2＞ν0）的光照射陰極K時(shí)，電路中一定有光電流C．當(dāng)增大電路中電的電壓時(shí)，電路中的光電流一定增大D．當(dāng)將電極性反接時(shí)，電路中一定沒(méi)有光電流產(chǎn)生典例精析例1如圖是光電管的原理圖，已知當(dāng)有頻率為ν0的光照射到陰極K上時(shí)，電路中有光電流，則（）典例精析【解析】有頻率為ν0的光照射到陰極K上時(shí)，電路中有光電流,則當(dāng)換用頻率為ν2＞ν0的光照射陰極K時(shí)，電路中一定有光電流，但是換用頻率為ν1＜ν0）的光照射陰極K時(shí)，電路中不一定沒(méi)有光電流，選項(xiàng)B正確，A錯(cuò)誤；光電管兩端所加的電壓為正向電壓，故當(dāng)增大電路中電的電壓時(shí)，電路中的光電流不一定增大，因?yàn)槿艄怆娏鬟_(dá)到飽和態(tài)時(shí)，即使在增加電壓，光電流也不會(huì)再增大，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；當(dāng)電極極性反接時(shí)，所加電壓為反向電壓，當(dāng)電壓滿足時(shí)，光電子恰能到達(dá)負(fù)極板，故當(dāng)時(shí)，電路中才沒(méi)有光電流產(chǎn)生，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。B例2關(guān)于物質(zhì)的波粒二象性，下列說(shuō)法中不正確的是（）A．不僅光子具有波粒二象性，一切運(yùn)動(dòng)的微粒都具有波粒二象性B．運(yùn)動(dòng)的微觀粒子與光子一樣，當(dāng)它們通過(guò)一個(gè)小孔時(shí)，都沒(méi)有特定的運(yùn)動(dòng)軌道C．波動(dòng)性和粒子性，在宏觀現(xiàn)象中是矛盾的、對(duì)立的，但在微觀高速運(yùn)動(dòng)的現(xiàn)象中是統(tǒng)一的D．實(shí)物的運(yùn)動(dòng)有特定的軌道，所以實(shí)物不具有波粒二象性典例精析【解析】由德布羅意波可知A、C正確；運(yùn)動(dòng)的微觀粒子，達(dá)到的位置具有隨機(jī)性，而沒(méi)有特定的運(yùn)動(dòng)軌道，B正確；由德布羅意理論知，宏觀物體的德布羅意波的波長(zhǎng)太小，實(shí)際很難觀察到波動(dòng)性，不是不具有波粒二象性，D錯(cuò)誤。D1.關(guān)于光電效應(yīng)，下列說(shuō)法正確的是：（）A.極限頻率越大的金屬材料逸出功越大B.只要光照射的時(shí)間足夠長(zhǎng)，任何金屬都能產(chǎn)生光電效應(yīng)C.從金屬表面出的光電子的最大初動(dòng)能越大，這種金屬的逸出功越小D.入射光的光強(qiáng)一定時(shí)，頻率越高，單位時(shí)間內(nèi)逸出的光電子數(shù)就越多A課后練習(xí)·拓展自我2、如圖所示，一光電管的陰極用極限波長(zhǎng)λ0=5×l0-7m的鈉制成.用波長(zhǎng)λ=3×l0-7m的紫外線照射陰極尺，光電管陽(yáng)極A和陰極K之間的電勢(shì)差U=2.1V時(shí)光電流達(dá)到飽和，飽和值為I=0.56mA.則每秒內(nèi)由K極發(fā)射的電子數(shù)為

.電子到達(dá)陽(yáng)極A時(shí)的最大動(dòng)能為

J（結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字）.如果電勢(shì)差U不變，而照射光的強(qiáng)度增到原值的三倍，此時(shí)電子到達(dá)陽(yáng)極A時(shí)的最大動(dòng)能______

（填“變大”“不變”或“變小”）。已知普朗克常量h=6.63×l0-34J·s，光速c=3.0×108m/s，電子電荷量e=1.6×10-19C。不變

課后練習(xí)·拓展自我6.0×l0-193.5×l0153、下列說(shuō)法正確的是：（）A．有的光是波，有的光是粒子B．光子與電子是同樣的一種粒子C．光的波長(zhǎng)越長(zhǎng)，其波動(dòng)性越顯著；波長(zhǎng)越短，其粒子性越顯著D.γ射線具有顯著的粒子性，而不具有波動(dòng)性C

課后練習(xí)·拓展自我