《高考備考指南 物理 》課件-第1講　光電效應(yīng)　波粒二象性

原子與原子核第十四章

第1講光電效應(yīng)波粒二象性(本講對(duì)應(yīng)系統(tǒng)用書P301)核心素養(yǎng)新課程標(biāo)準(zhǔn)命題分析物理觀念(1)了解光子、光子說、光電效應(yīng)規(guī)律、波粒二象性；(2)認(rèn)識(shí)原子核的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)；(3)理解原子核的衰變、裂變、聚變和放射現(xiàn)象1.考查方式：(1)近幾年高考對(duì)于光電效應(yīng)、氫原子的能級(jí)結(jié)構(gòu)、核反應(yīng)方程、核能的計(jì)算等的考查比較頻繁，試題以對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)的考查為主，題目難度不會(huì)太大；(2)對(duì)原子與原子核部分的考查多以選擇題的形式出現(xiàn)，主要通過原子物理的各個(gè)概念、規(guī)律和微觀結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)考查“物理觀念”素養(yǎng).2.廣東命題趨勢：光電效應(yīng)規(guī)律及光電效應(yīng)方程，原子結(jié)構(gòu)及氫原子的能級(jí)躍遷，核反應(yīng)及核能的計(jì)算，能用光電效應(yīng)規(guī)律解釋光電效應(yīng)現(xiàn)象，能用氫原子能級(jí)結(jié)構(gòu)和能級(jí)公式解釋氫原子躍遷現(xiàn)象，能用愛因斯坦質(zhì)能方程求解核能問題，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，關(guān)注核技術(shù)應(yīng)用對(duì)人類生活和社會(huì)發(fā)展的影響科學(xué)思維對(duì)微觀世界的研究，提出了各種模型，如湯姆孫原子模型、原子的核式結(jié)構(gòu)模型、玻爾的原子模型，使我們知道物理學(xué)的研究需要建構(gòu)模型；能運(yùn)用概率統(tǒng)計(jì)的方法理解半衰期，對(duì)天然放射性現(xiàn)象進(jìn)行分析科學(xué)探究探究光電效應(yīng)規(guī)律、α粒子散射實(shí)驗(yàn)科學(xué)態(tài)度與責(zé)任了解近代物理知識(shí)在生活、生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)中的應(yīng)用欄目導(dǎo)航01知識(shí)

梳理查漏02題點(diǎn)

各個(gè)擊破03配套訓(xùn)練知識(shí)梳理查漏1知識(shí)一

光電效應(yīng)1.光電效應(yīng)在光的照射下物體發(fā)射電子的現(xiàn)象叫光電效應(yīng)，發(fā)射出來的電子叫__________.如圖所示裝置中，用弧光燈照射鋅板，有電子從鋅板表面飛出，使原來不帶電的驗(yàn)電器帶正電.

光電子

2.光電效應(yīng)的規(guī)律(1)任何一種金屬都有一個(gè)________，入射光的頻率ν必須大于這個(gè)極限頻率(ν>ν0)才能產(chǎn)生光電效應(yīng).

(2)光電子的最大初動(dòng)能與入射光的強(qiáng)度無關(guān)，只隨著入射光________的增大而增大.

(3)入射光照到金屬上時(shí)，光電子的發(fā)射幾乎是______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)，光電流的強(qiáng)度與入射光的________成正比.

極限頻率ν0

頻率瞬時(shí)強(qiáng)度3.愛因斯坦的光子說光的能量不是連續(xù)的，而是一份一份的，每一份叫作一個(gè)光子.光子的能量E跟光的頻率ν成正比：E=hν(h是普朗克常量).4.愛因斯坦光電效應(yīng)方程(1)最大初動(dòng)能和逸出功金屬表面的電子吸收光子后克服金屬原子核的引力做功.直接從金屬表面逸出的電子所具有的最大動(dòng)能稱為最大初動(dòng)能，克服金屬原子核的引力逃逸成為光電子所做功的________叫逸出功.

(2)光電效應(yīng)方程：________________，hν極限=W0(Ek是光電子的最大初動(dòng)能，W0是________功，即從金屬表面直接飛出的光電子克服原子核引力所做的功).

最小值Ek=hν-W0逸出【自測1】(多選)1905年是愛因斯坦的“奇跡”之年，這一年他先后發(fā)表了三篇具有劃時(shí)代意義的論文，其中關(guān)于光量子的理論成功解釋了光電效應(yīng)現(xiàn)象.關(guān)于光電效應(yīng)，下列說法正確的是()A.當(dāng)入射光的頻率低于極限頻率時(shí)，不能發(fā)生光電效應(yīng)B.光電子的最大初動(dòng)能與入射光的頻率成正比C.光電子的最大初動(dòng)能與入射光的強(qiáng)度成正比D.某單色光照射一金屬時(shí)不發(fā)生光電效應(yīng)，改用波長較短的光照射該金屬可能發(fā)生光電效應(yīng)AD【解析】根據(jù)光電效應(yīng)現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)規(guī)律，只有入射光頻率大于極限頻率才能產(chǎn)生光電效應(yīng)，故A、D正確.根據(jù)光電效應(yīng)方程，最大初動(dòng)能與入射光頻率呈線性關(guān)系，但非正比關(guān)系，B錯(cuò)誤.根據(jù)光電效應(yīng)現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)規(guī)律，光電子的最大初動(dòng)能與入射光強(qiáng)度無關(guān)，C錯(cuò)誤.知識(shí)二

光的波粒二象性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______性.

(2)光電效應(yīng)說明光具有______性.

(3)光既具有波動(dòng)性，又具有粒子性，稱為光的__________性.

波動(dòng)粒子波粒二象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(dòng)遵守波動(dòng)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(德布羅意波)：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λ=______，p為運(yùn)動(dòng)物體的動(dòng)量，h為普朗克常量.

大小

【自測2】下列關(guān)于光的波粒二象性的說法正確的是()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.光的波長越長，其波動(dòng)性越顯著；波長越短，其粒子性越顯著D.大量光子產(chǎn)生的效果往往顯示粒子性C題點(diǎn)各個(gè)擊破2命題點(diǎn)一對(duì)光電效應(yīng)規(guī)律的理解［自修掌握類］

1.光子說對(duì)光電效應(yīng)的解釋

現(xiàn)象解釋存在極限頻率現(xiàn)象解釋光電子最大初動(dòng)能的決定因素根據(jù)光電效應(yīng)方程Ek=hν-W0可知，最大初動(dòng)能與光子的頻率和物體的逸出功有關(guān)，光子的頻率越大，金屬的逸出功越小，逸出的光電子最大初動(dòng)能越大光電效應(yīng)的瞬時(shí)性電子一次性吸收光子的全部能量，不需要積累能量的時(shí)間，光電效應(yīng)幾乎是瞬時(shí)發(fā)生的，一般不超過10-9s2.四點(diǎn)提醒(1)光電效應(yīng)能否發(fā)生，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.3.兩條對(duì)應(yīng)關(guān)系(1)光照強(qiáng)度大→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(dòng)能大.4.三個(gè)關(guān)系式(1)愛因斯坦光電效應(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年廣東模擬)如圖所示的光電管，陰極和陽極密閉在真空玻璃管內(nèi)部，用黃光照射時(shí)，發(fā)生了光電效應(yīng).則以下可以使光電子最大初動(dòng)能增大的是()A.改用紅光照射光電管B.改用藍(lán)光照射光電管C.增強(qiáng)黃光的照射強(qiáng)度D.延長黃光的照射時(shí)間【解析】根據(jù)題意，由光電效應(yīng)方程Ek=hν-W0可知光電子最大初動(dòng)能與光照的頻率有關(guān)，與光照強(qiáng)度和光照時(shí)間無關(guān).想增大光電子最大初動(dòng)能，需要增大入射光的頻率，B正確.B

AC2.(2023年遼寧卷)原子處于磁場中，某些能級(jí)會(huì)發(fā)生劈裂.某種原子能級(jí)劈裂前后的部分能級(jí)圖如圖所示，相應(yīng)能級(jí)躍遷放出的光子分別設(shè)為①②③④.若用①照射某金屬表面時(shí)能發(fā)生光電效應(yīng)，且逸出光電子的最大初動(dòng)能為Ek，則()A.①和③的能量相等B.②的頻率大于④的頻率C.用②照射該金屬一定能發(fā)生光電效應(yīng)D.用④照射該金屬逸出光電子的最大初動(dòng)能小于EkA【解析】由圖可知①和③對(duì)應(yīng)的躍遷能級(jí)差相同，可知①和③的能量相等，A正確.因②對(duì)應(yīng)的能級(jí)差小于④對(duì)應(yīng)的能級(jí)差，可知②的能量小于④的能量.根據(jù)E=hν可知②的頻率小于④的頻率，B錯(cuò)誤.因②對(duì)應(yīng)的能級(jí)差小于①對(duì)應(yīng)的能級(jí)差，可知②的能量小于①，②的頻率小于①.若用①照射某金屬表面時(shí)能發(fā)生光電效應(yīng)，用②照射該金屬不一定能發(fā)生光電效應(yīng)，C錯(cuò)誤.因④對(duì)應(yīng)的能級(jí)差大于①對(duì)應(yīng)的能級(jí)差，可知④的能量大于①，即④的頻率大于①.因用①照射某金屬表面時(shí)能逸出光電子的最大初動(dòng)能為Ek，根據(jù)Ekm=hν-W逸出功，則用④照射該金屬逸出光電子的最大初動(dòng)能大于Ek，D錯(cuò)誤.命題點(diǎn)二光電效應(yīng)的方程和圖像［師生共研類］圖像名稱圖線形狀可求物理量最大初動(dòng)能Ek與入射光頻率ν的關(guān)系圖線

①極限頻率νc：圖線與ν軸交點(diǎn)的橫坐標(biāo)νc；②逸出功W0：圖線與Ek軸交點(diǎn)的縱坐標(biāo)的絕對(duì)值W0=|-E|=E；③普朗克常量h：圖線的斜率k=h圖像名稱圖線形狀可求物理量顏色相同、強(qiáng)度不同的光，光電流與電壓的關(guān)系

①遏止電壓Uc：圖線與橫軸交點(diǎn)的橫坐標(biāo)；②飽和光電流Im1，Im2：光電流的最大值；③最大初動(dòng)能：Ek=eUc色光不同時(shí)，光電流與電壓的關(guān)系

①遏止電壓Uc1，Uc2；②飽和光電流；③最大初動(dòng)能：Ek1=eUc1，Ek2=eUc2圖像名稱圖線形狀可求物理量遏止電壓Uc與入射光頻率ν的關(guān)系圖線

①極限頻率νc：圖線與橫軸交點(diǎn)的橫坐標(biāo)；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荷量的乘積，即h=ke(注：此時(shí)兩極之間接反向電壓)例2用如圖甲所示的裝置研究光電效應(yīng)現(xiàn)象.閉合開關(guān)S，用頻率為ν的光照射光電管時(shí)發(fā)生了光電效應(yīng).圖乙是該光電管發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)光電子的最大初動(dòng)能Ek與入射光頻率ν的關(guān)系圖像，圖線與橫軸的交點(diǎn)坐標(biāo)為(a，0)，與縱軸的交點(diǎn)坐標(biāo)為(0，-b).下列說法正確的是()

B

1.(2023年廣東模擬)某小組用a，b兩種單色光照射同一光電管探究光電效應(yīng)，得到光電流I與光電管所加電壓U的關(guān)系如圖所示.下列說法正確的是()A.b光照射時(shí)逸出的光電子最大初動(dòng)能更大B.增強(qiáng)a光的強(qiáng)度，遏止電壓Uca也增大C.a光的頻率大于b光的頻率D.a光的波長小于b光的波長A

2.(2022年河北卷)下圖是密立根于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，該實(shí)驗(yàn)直接證明了愛因斯坦光電效應(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8.5×1014HzC.圖中直線的斜率為普朗克常量h

D.遏止電壓Uc與入射光頻率ν成正比A

命題點(diǎn)三光的波粒二象性和物質(zhì)波［自修掌握類］1.對(duì)光的粒子性和波動(dòng)性的理解

項(xiàng)目內(nèi)容光的粒子性(1)當(dāng)光同物質(zhì)發(fā)生作用時(shí)，這種作用是“一份一份”進(jìn)行的，表現(xiàn)出粒子的性質(zhì)(2)少量或個(gè)別光子容易顯示出光的粒子性光的波動(dòng)性(1)足夠能量的光在傳播時(shí)，具有波動(dòng)的性質(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(dòng)規(guī)律來描述2.物質(zhì)波德布羅意波是概率波，衍射圖樣中的亮圓是電子落點(diǎn)概率大的地方，但概率的大小受波動(dòng)規(guī)律支配.例3

(2022年湖南卷)關(guān)于原子結(jié)構(gòu)和微觀粒子波粒二象性，下列說法正確的是()A.盧瑟福的核式結(jié)構(gòu)模型解釋了原子光譜的分立特征B.玻爾的原子理論完全揭示了微觀粒子運(yùn)動(dòng)的規(guī)律C.光電效應(yīng)揭示了光的粒子性D.電子束穿過鋁箔后的衍射圖樣揭示了電子的粒子性【解析】玻爾的量子化模型很好地解釋了原子光譜的分立特征，但不足之處是它保留了經(jīng)典理論中的一些觀點(diǎn)，如電子軌道的概念，還不能完全揭示微觀粒子的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，A、B錯(cuò)誤.光電效應(yīng)揭示了光的粒子性，C正確.電子束穿過鋁箔后的衍射圖樣證實(shí)了電子的波動(dòng)性，質(zhì)子、中子及原子、分子均具有波動(dòng)性，D錯(cuò)誤.C1.下列哪一組實(shí)驗(yàn)?zāi)苷f明光具有波粒二象性()A.光的雙縫干涉和光的單縫衍射現(xiàn)象B.泊松亮斑和光電效應(yīng)現(xiàn)象C.光的反射和光的薄膜干涉現(xiàn)象D.光電效應(yīng)和光的直進(jìn)現(xiàn)象B【解析】光的干涉和衍射是波特有的現(xiàn)象，能說明光具有波動(dòng)性，但不能說明其具有粒子性，A錯(cuò)誤.泊松亮斑是由于光的衍射形成的，說明光具有波動(dòng)性.而光電效應(yīng)說明光具有粒子性，B正確.光的薄膜干涉現(xiàn)象說明光具有波動(dòng)性.而光的反射不能說明其具有粒子性，波也能反射，C錯(cuò)誤.光電效應(yīng)能說明光具有粒子性，而光的直進(jìn)現(xiàn)象不能說明光的波動(dòng)性，粒子也能直進(jìn)，D錯(cuò)誤.2.(多選