新人教版16.1波粒二象性課件（35張）

第1講波粒二象性課

程

標(biāo)

準(zhǔn)1.通過(guò)實(shí)驗(yàn)，了解光電效應(yīng)現(xiàn)象．能根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)論說(shuō)明光的波粒二象性．知道愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程及其意義．2．知道實(shí)物粒子具有波動(dòng)性，了解微觀世界的量子化現(xiàn)象．體會(huì)量子論的建立對(duì)人們認(rèn)識(shí)物質(zhì)世界的影響．素

養(yǎng)

目

標(biāo)物理觀念：實(shí)物粒子具有波動(dòng)性，光的波粒二象性；建立物質(zhì)觀．科學(xué)思維：利用科學(xué)推理得出實(shí)物粒子也具有波粒二象性．科學(xué)探究：通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究光電效應(yīng)現(xiàn)象的規(guī)律．必備知識(shí)·自主落實(shí)關(guān)鍵能力·精準(zhǔn)突破必備知識(shí)·自主落實(shí)一、光電效應(yīng)1．光電效應(yīng)現(xiàn)象

不是特指可見(jiàn)光，也包括不可見(jiàn)光照射到金屬表面的光，能使金屬中的________從表面逸出．這個(gè)現(xiàn)象稱(chēng)為光電效應(yīng)，這種電子常稱(chēng)為光電子．2．幾個(gè)名詞解釋(1)遏止電壓：使光電流減小到0的________電壓，用Uc表示．(2)截止頻率：能使某種金屬發(fā)生光電效應(yīng)的________頻率叫作該種金屬的截止頻率(或極限頻率)，用νc表示，不同的金屬對(duì)應(yīng)著不同的截止頻率．(3)最大初動(dòng)能：發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)，金屬表面的電子吸收光子后克服原子核的引力逸出時(shí)所具有的動(dòng)能的________．電子反向最小最大值3．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________截止頻率時(shí)不發(fā)生光電效應(yīng)．(2)光電子的__________與入射光的強(qiáng)度無(wú)關(guān)，只隨入射光頻率的增大而________．(3)只要入射光的頻率大于金屬的截止頻率，照到金屬表面時(shí)，光電子的發(fā)射幾乎是________，一般不超過(guò)10－9s，與光的強(qiáng)度________關(guān)．(4)當(dāng)入射光的頻率大于金屬的截止頻率時(shí)，飽和光電流的強(qiáng)度與入射光的強(qiáng)度成________比．低于最大初動(dòng)能增大瞬時(shí)的無(wú)正二、愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程1．光子說(shuō)：在空間傳播的光不是連續(xù)的，而是一份一份的，每一份叫作一個(gè)________，光子的能量ε＝________．2．逸出功W0：電子從金屬中逸出所需做功的________．3．愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程(1)表達(dá)式：hν＝Ek＋W0或Ek＝________．(2)物理意義：金屬表面的電子吸收一個(gè)光子獲得的能量是hν，這些能量的一部分用來(lái)克服金屬的逸出功W0，剩下的表現(xiàn)為逸出后電子的____________．

由金屬本身決定，與入射光無(wú)關(guān)．光子hν最小值hν－W0最大初動(dòng)能

波動(dòng)粒子波粒二象大小關(guān)鍵能力·精準(zhǔn)突破考點(diǎn)一光電效應(yīng)規(guī)律1．四點(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．2．兩條對(duì)應(yīng)關(guān)系(1)光強(qiáng)大→光子數(shù)目多→發(fā)射光電子多→光電流飽和值大；(2)光子頻率高→光子能量大→光電子的最大初動(dòng)能大．3．三個(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＝hνc.例1[2023·河北石家莊二模]如圖為光電倍增管的原理圖，管內(nèi)由一個(gè)陰極K、一個(gè)陽(yáng)極A和K、A間若干對(duì)倍增電極構(gòu)成．使用時(shí)在陰極K、各倍增電極和陽(yáng)極A間加上電壓，使陰極K、各倍增電極到陽(yáng)極A的電勢(shì)依次升高．當(dāng)滿(mǎn)足一定條件的光照射陰極K時(shí)，就會(huì)有電子射出，在加速電場(chǎng)作用下，電子以較大的動(dòng)能撞擊到第一個(gè)倍增電極上，電子能從這個(gè)倍增電極上激發(fā)出更多電子，最后陰極A收集到的電子數(shù)比最初從陰極發(fā)射的電子數(shù)增加了很多倍。下列說(shuō)法正確的是(

)A．光電倍增管適用于各種頻率的光B．保持入射光不變，增大各級(jí)間電壓，陽(yáng)極收集到的電子數(shù)可能增多C.增大入射光的頻率，陰極K發(fā)射出的所有光電子的初動(dòng)能都會(huì)增大D．保持入射光頻率和各級(jí)間電壓不變，增大入射光光強(qiáng)不影響陽(yáng)極收集到的電子數(shù)答案：B解析：只有滿(mǎn)足一定頻率的光照射時(shí)才能發(fā)生光電效應(yīng)，從而逸出光電子，可知光電倍增管并不是適用于各種頻率的光，A錯(cuò)誤；保持入射光不變，增大各級(jí)間電壓，則打到倍增極的光電子的動(dòng)能變大，則可能有更多的光電子從倍增極逸出，則陽(yáng)極收集到的電子數(shù)可能增多，B正確；增大入射光的頻率，陰極K發(fā)射出的光電子的最大初動(dòng)能變大，并不是所有光電子的初動(dòng)能都會(huì)增大，C錯(cuò)誤；保持入射光頻率和各級(jí)間電壓不變，增大入射光光強(qiáng)，則單位時(shí)間逸出光電子的數(shù)目會(huì)增加，則陽(yáng)極收集到的電子數(shù)會(huì)增加，D錯(cuò)誤．針

對(duì)

訓(xùn)

練1.[2023·山東濟(jì)南市一模]光電管是一種利用光照產(chǎn)生電流的裝置，當(dāng)入射光照在管中金屬板上時(shí)，可以形成光電流．下表中記錄了某同學(xué)進(jìn)行光電管實(shí)驗(yàn)時(shí)的數(shù)據(jù)．次入射光子的能量/eV相對(duì)光強(qiáng)飽和光電流大小/mA逸出光電子的最大初動(dòng)能/eV14.0弱290.824.0中430.834.0強(qiáng)600.8由表中數(shù)據(jù)得出的以下論斷中正確的是(

)A．三次實(shí)驗(yàn)采用了不同頻率的入射光B．三次實(shí)驗(yàn)光電管中的金屬板材質(zhì)不同C．若入射光子的能量為5.0eV，不論光強(qiáng)多大，飽和光電流一定大于60mAD．若入射光子的能量為5.0eV，逸出光電子的最大初動(dòng)能為1.8eV答案：D解析：表格中入射光子的能量相同，根據(jù)光子的能量ε＝hν，可知三次實(shí)驗(yàn)采用的入射光的頻率相同，故A錯(cuò)誤；由光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W0，代入數(shù)據(jù)可解得三次實(shí)驗(yàn)中金屬的逸出功都是W0＝3.2eV，所以三次實(shí)驗(yàn)所用的金屬板材質(zhì)相同，故B錯(cuò)誤；當(dāng)入射光子的能量為5.0eV時(shí)，光的強(qiáng)度，單位時(shí)間內(nèi)飛出的光電子越多，光電流越大，故C錯(cuò)誤；若入射光子的能量為5.0eV，根據(jù)Ek＝hν－W0＝5.0eV－3.2eV＝1.8eV，即逸出光電子的最大初動(dòng)能為1.8eV，故D正確．2．[2023·鄭州一模](多選)在光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，分別用頻率為νa、νb的單色光a、b照射到同種金屬上，測(cè)得相應(yīng)的遏止電壓分別為Uca和Ucb、光電子的最大初動(dòng)能分別為Eka和Ekb.h為普朗克常量．下列說(shuō)法正確的是(

)A．若νa>νb，則一定有Uca<UcbB．若νa>νb，則一定有Eka>EkbC．若Uca<Ucb，則一定有Eka<EkbD．若νa>νb，則一定有hνa－Eka>hνb－Ekb答案：BC解析：設(shè)該金屬的逸出功為W，根據(jù)愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程有Ek＝hν－W，同種金屬的W不變，則逸出光電子的最大初動(dòng)能隨ν的增大而增大，B項(xiàng)正確；又Ek＝eUc，則最大初動(dòng)能與遏止電壓成正比，C項(xiàng)正確；根據(jù)上述有eUc＝hν－W，遏止電壓Uc隨ν增大而增大，A項(xiàng)錯(cuò)誤；又有hν－Ek＝W，W相同，則hνa－Eka＝hνb－Ekb，D項(xiàng)錯(cuò)誤．考點(diǎn)二光電效應(yīng)的圖像分析1．最大初動(dòng)能Ek與入射光頻率ν的關(guān)系圖線(xiàn)2．遏止電壓Uc與入射光頻率ν的關(guān)系圖線(xiàn)3．光電流與電壓的關(guān)系例2[2022·河北卷]如圖是密立根于1916年發(fā)表的鈉金屬光電效應(yīng)的遏止電壓Uc與入射光頻率ν的實(shí)驗(yàn)曲線(xiàn)，該實(shí)驗(yàn)直接證明了愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程，并且第一次利用光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)測(cè)定了普朗克常量h.由圖像可知(

)A．鈉的逸出功為hνcB．鈉的截止頻率為×1014HzC．圖中直線(xiàn)的斜率為普朗克常量hD．遏止電壓Uc與入射光頻率ν成正比答案：A

針

對(duì)

訓(xùn)

練3.甲、乙兩種金屬發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)，光電子的最大初動(dòng)能與入射光頻率間的關(guān)系分別如圖中的a、b所示．下列判斷正確的是(

)A．圖線(xiàn)a與b不一定平行B．圖線(xiàn)a與b的斜率是定值，與入射光和金屬材料均無(wú)關(guān)系C．乙金屬的極限頻率小于甲金屬的極限頻率D．甲、乙兩種金屬發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)，若光電子的最大初動(dòng)能相同，甲金屬的入射光頻率大答案：B解析：根據(jù)光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W0可知，圖線(xiàn)的斜率代表普朗克常量，兩直線(xiàn)一定平行，A錯(cuò)誤；普朗克常量與入射光和金屬材料均無(wú)關(guān)系，B正確；橫軸截距表示最大初動(dòng)能為零時(shí)的入射光頻率，也就是金屬的極限頻率，故乙金屬的極限頻率大于甲金屬的極限頻率，C錯(cuò)誤；由A、C項(xiàng)可知，甲、乙兩種金屬發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)，若光電子的最大初動(dòng)能相同，甲金屬的入射光頻率小，D錯(cuò)誤．

答案：AB

5．[2023·天津南開(kāi)二模](多選)新冠病毒疫情防控工作中，體溫槍被廣泛使用，成為重要的防疫裝備之一．某一種體溫槍的工作原理是：任何物體溫度高于絕對(duì)零度(－273℃)時(shí)都會(huì)向外發(fā)出紅外線(xiàn)，紅外線(xiàn)照射到體溫槍的溫度傳感器，發(fā)生光電效應(yīng)，將光信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，從而顯示出物體的溫度．已知人的體溫正常時(shí)能輻射波長(zhǎng)為10μm的紅外線(xiàn)，如圖甲所示，用該紅外光線(xiàn)照射光電管的陰極K時(shí)，電路中有光電流產(chǎn)生，光電流隨電壓變化的圖像如圖乙所示．已知真空中的光速c＝3×108m/s，則(

)A．波長(zhǎng)10μm的紅外線(xiàn)在真空中的頻率為3×1016HzB．將圖甲中的電源正負(fù)極反接，則一定不會(huì)產(chǎn)生電信號(hào)C．光電子的最大初動(dòng)能為0.02eVD．若人體溫度升高，輻射紅外線(xiàn)的強(qiáng)度增強(qiáng)，則光電管轉(zhuǎn)換成的光電流增大答案：CD

考點(diǎn)三光的波粒二象性物質(zhì)波1．對(duì)光的波粒二象性的理解(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，貫穿本領(lǐng)越強(qiáng)，越不容易看到光的干涉和衍射現(xiàn)象．

針

對(duì)

訓(xùn)

練6.(多選)為了驗(yàn)證光的波粒二象性，在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中將光屏換成照相機(jī)底片，并設(shè)法減弱光的強(qiáng)度，下列說(shuō)法正確的是(

)A．使光子一個(gè)一個(gè)地通過(guò)雙縫干涉實(shí)驗(yàn)裝置的單縫，如果時(shí)間足夠長(zhǎng)，底片上將出現(xiàn)雙縫干涉圖樣B．使光子一個(gè)一個(gè)地通過(guò)雙縫干涉實(shí)驗(yàn)裝置的單縫，如果時(shí)間很短，底片上將出現(xiàn)不太清晰的雙縫干涉圖樣C．大量光子的運(yùn)動(dòng)顯示光的波動(dòng)性D．光只有波動(dòng)性沒(méi)有粒子性答案：AC解析：使光子一個(gè)一個(gè)地通過(guò)單縫，如果時(shí)間足夠長(zhǎng)，底片上會(huì)出現(xiàn)雙縫干涉圖樣，如果時(shí)間很短，少量光子到達(dá)底片上，由于光波是概率波，光子的行為是隨機(jī)的，則底片上不會(huì)出現(xiàn)雙縫干涉圖樣，故A正確，B錯(cuò)誤；光波是一種概率波，光子落在光屏上各點(diǎn)的概率是不同的．單個(gè)光子通過(guò)雙縫后打在底片上的情況呈現(xiàn)出隨機(jī)性，大量光子通過(guò)雙縫后打在底片上的情況呈現(xiàn)出規(guī)律性．所以個(gè)別光子的運(yùn)動(dòng)體現(xiàn)粒子性，大量光子的運(yùn)動(dòng)體現(xiàn)波動(dòng)性，故C正確；光既具有波動(dòng)性又具有粒子性，故D錯(cuò)誤．7．下列關(guān)于德布羅意波的認(rèn)