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(人教通用版)2020高考物理 第12章 第1講 波粒二象性課件.ppt

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(人教通用版)2020高考物理 第12章 第1講 波粒二象性課件.ppt

近代物理初步,第十二章,考 試 說(shuō) 明,第1講波粒二象性,知識(shí)梳理自測(cè),1光電效應(yīng)現(xiàn)象: 在光的照射下,金屬中的_從表面逸出的現(xiàn)象,發(fā)射出來(lái)的電子叫_。 2光電效應(yīng)的產(chǎn)生條件:入射光的頻率_金屬的_。,知識(shí)點(diǎn)1,光電效應(yīng),電子,光電子,大于,極限頻率,3光電效應(yīng)的四個(gè)規(guī)律: (1)每種金屬都有一個(gè)極限頻率,入射光的頻率必須_截止頻率或極限頻率才能產(chǎn)生光電效應(yīng)。低于截止頻率時(shí)不能發(fā)生光電效應(yīng)。 (2)光電子的最大初動(dòng)能與入射光的_無(wú)關(guān),只隨入射光頻率的增大而_。 (3)光電效應(yīng)的發(fā)生_的,一般不超過(guò)109s。 (4)當(dāng)入射光的頻率大于極限頻率時(shí),飽和光電流的強(qiáng)度與入射光的強(qiáng)度成_。,大于,強(qiáng)度,增大,幾乎是瞬時(shí),正比,4用光電管研究光電效應(yīng): (1)光電效應(yīng)電路圖。,(2)光電流與飽和光電流。 入射光強(qiáng)度:_入射到金屬表面單位面積上的能量。頻率一定時(shí),_越大,光子數(shù)越多。 光電流:光電子在電路中形成的電流。光電流有最大值,未達(dá)到最大值以前,其大小和_、_都有關(guān),達(dá)到最大值以后,光電流和_成正比。 飽和光電流:在_的光照射下的最大光電流,飽和光電流不隨電路中_的增大而增大。,單位時(shí)間內(nèi),光強(qiáng),光強(qiáng),電壓,光強(qiáng),一定頻率與強(qiáng)度,電壓,1光子說(shuō) 在空間傳播的光是不連續(xù)的,而是一份一份的,每一份叫作一個(gè)光的能量子,簡(jiǎn)稱光子,光子的能量_。(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_。 3最大初動(dòng)能 發(fā)生光電效應(yīng)時(shí),金屬表面上的_吸收光子后克服原子核的引力逸出時(shí)所具有的動(dòng)能的最大值。,知識(shí)點(diǎn)2,愛因斯坦光電效應(yīng)方程,h,最小值,電子,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_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。,最小,W0,逸出功W0,1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)、康譜頓效應(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_性。,知識(shí)點(diǎn)3,光的波粒二象性物質(zhì)波,波動(dòng),粒子,波粒二象,大,小,思維診斷: (1)光和光電子都是實(shí)物粒子。() (2)光的頻率越高,光的粒子性越明顯,但仍具有波動(dòng)性。() (3)德國(guó)物理學(xué)家普朗克提出了量子假說(shuō),成功地解釋了光電效應(yīng)規(guī)律。() (4)美國(guó)物理學(xué)家康普頓發(fā)現(xiàn)了康普頓效應(yīng),證實(shí)了光的粒子性。() (5)法國(guó)物理學(xué)家德布羅意大膽預(yù)言了實(shí)物粒子在一定條件下會(huì)表現(xiàn)為波動(dòng)性。(), ,1(2018廣東佛山二模)“微觀粒子的能量是量子化的”這一觀念,與下列物理常量相關(guān)的是() A引力常量GB普朗克常量h C靜電力常量kD阿伏加德羅常數(shù)NA 解析“微觀粒子的能量是量子化的”這一觀念,與普朗克常量h相關(guān),故B項(xiàng)正確。,B,2(2018浙江義烏模擬)(多選)波粒二象性是微觀世界的基本特征,以下說(shuō)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(shuō)明中子具有波動(dòng)性 C黑體輻射的實(shí)驗(yàn)規(guī)律可用光的波動(dòng)性解釋 D動(dòng)能相等的質(zhì)子和電子,它們的德布羅意波長(zhǎng)也相等,AB,3(2018山東濰坊模擬)關(guān)于光電效應(yīng),下列說(shuō)法正確的是() A只要入射光的強(qiáng)度足夠強(qiáng),就可以使金屬發(fā)生光電效應(yīng) B光子的能量大于金屬的逸出功就可以使金屬發(fā)生光電效應(yīng) C照射時(shí)間越長(zhǎng)光電子的最大初動(dòng)能越大 D光電子的最大初動(dòng)能與入射光子的頻率成正比 解析根據(jù)光電效應(yīng)規(guī)律,只要入射光的頻率足夠大,就可以使金屬發(fā)生光電效應(yīng),與入射光的強(qiáng)度無(wú)關(guān),A錯(cuò)誤;光子的能量大于金屬的逸出功就可以使金屬發(fā)生光電效應(yīng),B正確;光電子的最大初動(dòng)能與照射時(shí)間無(wú)關(guān),C錯(cuò)誤;光電子的最大初動(dòng)能隨入射光子的頻率增大而增大,但并不是正比關(guān)系,D錯(cuò)誤。,B,核心考點(diǎn)突破,考點(diǎn)一,光電效應(yīng)規(guī)律的理解,2光電效應(yīng)中幾個(gè)易混淆的概念 (1)光子與光電子 光子是指光在空間傳播時(shí)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(shí)發(fā)射出來(lái)的電子,光子是光電效應(yīng)的因,光電子是果。 (2)光電子的最大初動(dòng)能與光電子的動(dòng)能 當(dāng)光照射金屬時(shí),光子的能量全部被電子吸收,電子吸收光子的能量后可能向各個(gè)方向運(yùn)動(dòng)。有的向金屬內(nèi)部運(yùn)動(dòng),有的向金屬表面運(yùn)動(dòng),但因途徑不同,運(yùn)動(dòng)途中消耗的能量也不同。唯獨(dú)在金屬表面的電子,只要克服金屬原子核的引力做功,就能從金屬中逸出而具有最大初動(dòng)能。根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程可以算出光電子的最大初動(dòng)能為EkhW0(W0為金屬的逸出功),而其他經(jīng)過(guò)不同的路徑射出的光電子,其動(dòng)能一定小于最大初動(dòng)能。,(3)光電流與飽和光電流 在一定頻率與強(qiáng)度的光照射下產(chǎn)生光電效應(yīng),光電流與電壓之間的關(guān)系為:開始時(shí),光電流隨電壓U的增大而增大,當(dāng)U比較大時(shí),光電流達(dá)到飽和值Im。這時(shí)即使再增大U,在單位時(shí)間內(nèi)也不可能有更多的光電子定向移動(dòng),光電流也就不會(huì)再增大,即飽和光電流是在一定頻率與強(qiáng)度的光照射下的最大光電流。在一定光照條件下,飽和光電流與所加電壓大小無(wú)關(guān)。 (4)入射光強(qiáng)度和光子能量 入射光強(qiáng)度是單位時(shí)間內(nèi)照射到金屬表面單位面積上總的能量,光子能量即每個(gè)光子的能量,光子總能量等于光子能量與入射光子數(shù)的乘積。,例 1,B,解析因?yàn)?,則1,所以用波長(zhǎng)為2的光照射陰極K,一定發(fā)生光電效應(yīng),B正確;飽和光電流的大小與照射光的強(qiáng)度有關(guān),與電壓無(wú)關(guān),所以只增大電路中電源兩端的電壓,光電流不一定增大,C錯(cuò)誤;將電路中的電源反接,若電壓小于遏止電壓,則仍然會(huì)有光電流產(chǎn)生,D錯(cuò)誤。,易錯(cuò)分析: 對(duì)反向遏止電壓不理解引起錯(cuò)解 光電效應(yīng)往往會(huì)與電路結(jié)合,以光電管模型進(jìn)行考查,涉及遏止電壓、截止頻率等物理量。對(duì)遏止電壓Uc與光電子的最大初動(dòng)能、入射光的頻率之間的關(guān)系認(rèn)識(shí)不清易導(dǎo)致錯(cuò)解。,(2018陜西寶雞質(zhì)檢)分別用a、b、c三種顏色的光照射某金屬板,當(dāng)用b光照射時(shí),發(fā)現(xiàn)金屬表面有光電子逸出,已知三種光的波長(zhǎng)關(guān)系是a<b<c,則下列判斷正確的是() A用c光照射這個(gè)金屬板時(shí),一定不會(huì)有光電子逸出 B用a光照射這個(gè)金屬板時(shí),可能沒有光電子逸出 C如果b光的照射強(qiáng)度越強(qiáng),相同時(shí)間內(nèi)從金屬表面逸出的光電子數(shù)目就會(huì)越多 D如果b光的照射強(qiáng)度越強(qiáng),從金屬表面逸出的光電子的最大初動(dòng)能就會(huì)越大,類題演練 1 ,C,1三個(gè)關(guān)系 (1)愛因斯坦光電效應(yīng)方程EkhW0。 (2)光電子的最大初動(dòng)能Ek可以利用光電管實(shí)驗(yàn)的方法測(cè)得,即EkmeUc,其中Uc遏止電壓。 (3)光電效應(yīng)方程中的W0為逸出功,它與極限頻率c的關(guān)系是W0hc。,考點(diǎn)二,光電效應(yīng)的方程及圖象,2四個(gè)圖象,(2018山東青島二中模擬)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與入射光頻率的關(guān)系圖象,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(shuō)法中正確的是(),例 2,B,類題演練 2 ,B,1對(duì)光的波動(dòng)性和粒子性的進(jìn)一步理解,考點(diǎn)三,對(duì)波粒二象性的理解,(多選)1927年戴維孫和革末完成了電子衍射實(shí)驗(yàn),該實(shí)驗(yàn)是榮獲諾貝爾獎(jiǎng)的重大近代物理實(shí)驗(yàn)之一。如圖所示的是該實(shí)驗(yàn)裝置的簡(jiǎn)化圖,下列說(shuō)法正確的是() A亮條紋是電子到達(dá)概率大的地方 B該實(shí)驗(yàn)說(shuō)明物質(zhì)波理論是正確的 C該實(shí)驗(yàn)再次說(shuō)明光子具有波動(dòng)性 D該實(shí)驗(yàn)說(shuō)明實(shí)物粒子具有波動(dòng)性,例 3,ABD,解析電子屬于實(shí)物粒子,電子衍射實(shí)驗(yàn)說(shuō)明電子具有波動(dòng)性,說(shuō)明物質(zhì)波理論是正確的,與光的波動(dòng)性無(wú)關(guān),B、D正確,C錯(cuò)誤;物質(zhì)波也是概率波,亮條紋是電子到達(dá)概率大的地方,A正確。,2年高考模擬,1(2018全國(guó)卷,17)用波長(zhǎng)為300nm的光照射鋅板,電子逸出鋅板表面的最大初動(dòng)能為1.281019J。已知普朗克常量為6.631034Js,真空中的光速為3.00108ms1。能使鋅產(chǎn)生光電效應(yīng)的單色光的最低頻率約為() A11014Hz B81014Hz C21015Hz D81015Hz,B,2(2017全國(guó)卷)(多選)在光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中,分別用頻率為a,b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Ua和Ub、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ab,則一定有Uab,則一定有EkaEkb C若Uab,則一定有haEkahbEkb,BC,解析設(shè)該金屬的逸出功為W,根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程有EkhW,同種金屬的W不變,則逸出光電子的最大初動(dòng)能隨的增大而增大,B項(xiàng)正確;又EkeU,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eUhW,遏止電壓U隨增大而增大,A項(xiàng)錯(cuò)誤;又有hEkW,W相同,則D項(xiàng)錯(cuò)誤。,3(2017北京)2017年年初,我國(guó)研制的“大連光源”極紫外自由電子激光裝置,發(fā)出了波長(zhǎng)在100nm(1nm109m)附近連續(xù)可調(diào)的世界上最強(qiáng)的極紫外激光脈沖。大連光源因其光子的能量大、密度高,可在能源利用、光刻技術(shù)、霧霾治理等領(lǐng)域的研究中發(fā)揮重要作用。一個(gè)處于極紫外波段的光子所具有的能量可以電離一個(gè)分子,但又不會(huì)把分子打碎。據(jù)此判斷,能夠電離一個(gè)分子的能量約為(取普朗克常量h6.61034Js,真空光速c3108m/s)() A1021J B1018J C1015J D1012J 解析光子的能量Eh,c,聯(lián)立解得E21018J,B項(xiàng)正確。,B,12,小于,21,

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