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1、專題四波粒二象性,①hν,②hν,⑤概率,一、光電效應(yīng)規(guī)律的應(yīng)用有關(guān)光電效應(yīng)的問題主要有兩個方面:一是關(guān)于光電效應(yīng)現(xiàn)象的判斷,二是運用光電效應(yīng)方程進行計算。求解光電效應(yīng)問題的關(guān)鍵在于掌握光電效應(yīng)規(guī)律,明確各概念之間的決定關(guān)系,準確把握它們的內(nèi)在聯(lián)系。,1.決定關(guān)系及聯(lián)系圖。,2.“光電子的動能”可以是介于0～Ekm的任意值,只有從金屬表面逸出的光電子才具有最大初動能,且隨入射光頻率增大而增大。3.光電效應(yīng)是單個光子和單個電子之間的相互作用產(chǎn)生的,金屬中的某個電子只能吸收一個光子的能量,只有當電子吸收的能量足夠克服原子核的引力而逸出時,才能產(chǎn)生光電效應(yīng)。,4.入射光強度指的是單位時間內(nèi)入射到金屬

2、表面單位面積上的光子的總能量,在入射光頻率ν不變時,光強正比于單位時間內(nèi)照到金屬表面單位面積上的光子數(shù),但若入射光頻率不同,即使光強相同,單位時間內(nèi)照到金屬表面單位面積上的光子數(shù)也不相同,因而從金屬表面逸出的光電子數(shù)也不相同(形成的光電流也不相同)。,【典例1】(多選)如圖所示的光電管的實驗中,發(fā)現(xiàn)用一定頻率的A單色光照射光電管時,電流表指針會發(fā)生偏轉(zhuǎn),而用另一頻率的B單色光照射時不發(fā)生光電效應(yīng),那么(),A.A光的頻率大于B光的頻率B.B光的頻率大于A光的頻率C.用A光照射光電管時流過電流表G的電流方向是a到bD.用A光照射光電管時流過電流表G的電流方向是b到a,【正確解答】選A、C。當入射

3、光的頻率大于金屬的極限頻率時才能發(fā)生光電效應(yīng)。A光能使指針偏轉(zhuǎn),B光不能。即A光發(fā)生光電效應(yīng),B不能發(fā)生?？梢夾光的頻率大于金屬的極限頻率而B光的頻率小于金屬的極限頻率,故選項A正確。光電效應(yīng)產(chǎn)生的電子在光電管內(nèi)從右向左定向移動,所以電流方向從a經(jīng)電流表G流向b,故選項C正確。,【變式訓(xùn)練】(多選)下列關(guān)于光電效應(yīng)的說法正確的是()A.若某材料的逸出功是W,則它的極限頻率ν0=B.光電子的初速度和照射光的頻率成正比C.光電子的最大初動能和照射光的頻率成正比D.光電子的最大初動能隨照射光頻率的增大而增大且要吸收能量,【解析】選A、D。由光電效應(yīng)方程hν=W+mv2得mv2=hν-W,逸出電子的最

4、大初動能Ekm(即mvmax)與入射光的頻率成一次函數(shù)關(guān)系,B、C錯誤,D正確;若Ek=0,得極限頻率ν0=,故A正確。,二、光的波粒二象性的進一步理解現(xiàn)在提到的波動性和粒子性與17世紀提出的波動說和粒子說不同。當時的兩種學說是相互對立的,都企圖用一種觀點去說明光的各種“行為”,這是由于傳統(tǒng)觀念的影響,這些傳統(tǒng)觀念是人們觀察周圍的宏觀物體形成的。波動性和粒子性在宏觀現(xiàn)象中是相互對立的、矛盾的,但對于光子這樣的微觀粒子卻只有從波粒二象性的角度出發(fā),才能統(tǒng)一說明光的各種“行為”。,理解光的波粒二象性應(yīng)注意以下幾個方面:1.光的波粒二象性,既不能把光子理解為宏觀概念中的粒子,也不能理解為宏觀概念中的

5、波。2.光子說并不否認光的電磁說,按光子說,光子的能量ε=hν,其中ν表示光的頻率,即表示了波的特征,而且從光子說或電磁說推導(dǎo)電子的動量都得到一致的結(jié)論?？梢?光的確具有波動性,也具有粒子性。,3.光的波粒二象性在不同情況下的表現(xiàn)不同,大量光子往往顯示波動性,少數(shù)光子往往顯示粒子性。隨頻率增大,波動性越來越不顯著,而粒子性越來越顯著。4.光波是概率波,即光子在某處出現(xiàn)的概率受波動規(guī)律支配。,【典例2】(多選)從光的波粒二象性出發(fā),下列說法正確的是()A.光是高速運動的微觀粒子,每個光子都具有波粒二象性B.光的頻率越高,光子的能量越大,C.在光的干涉中,暗條紋的地方是光子不會到達的地方D.在光的

6、干涉中,亮條紋的地方是光子到達概率最大的地方,【正確解答】選B、D。一個光子談不上波動性,A錯誤,暗條紋是光子到達概率最小的地方,C錯誤.故B、D選項正確。,【變式訓(xùn)練】(多選)關(guān)于物質(zhì)的波粒二象性,下列說法正確的是()A.若電子與頻率為ν的光子動量相同,則可知電子的物質(zhì)波波長為B.運動的微觀粒子與光子一樣,當它們通過一個小孔時,都沒有特定的運動軌道,C.波粒二象性中的波動性,是大量光子和高速運動的微觀粒子的行為D.波動性和粒子性,是矛盾的、對立的、互相否定的,【解析】選A、B、C。A項中,光子的能量ε=hν=mc2,得光子的動量為p=mc=,所以電子的物質(zhì)波波長為λ=故A正確.運動的微觀粒子與光子一樣,具有波粒二象性,當它們通過一個小孔時,都沒有特定的運動軌道,B正確。大量光子和高速運動的微觀粒子的運動規(guī)律表現(xiàn)出光的波動性,單個光子和高速運動的微,觀粒子的運動表現(xiàn)出其粒子性。C正確。波動性和粒子性在宏觀現(xiàn)象中是矛盾的、對立的,但在微觀高速運動的現(xiàn)象中是統(tǒng)一的,故D錯誤。,