第29講波粒二象性,一 光電效應(yīng),二 愛因斯坦光電效應(yīng)方程,三 光的波粒二象性與物質(zhì)波,教材研讀,突破一 光電效應(yīng)的理解,突破二 光電效應(yīng)的圖像分析,突破三 對波粒二象性的理解,重難突破,3.研究光電效應(yīng)的電路圖 其中A是陽極、K是陰極。,4.光電效應(yīng)規(guī)律 (1)每種金屬都有一個極限頻率,入射光的頻率必須大于這個極限頻率才能產(chǎn)生光電效應(yīng)。低于這個頻率的光不能產(chǎn)生光電效應(yīng)。 (2)光電子的最大初動能與入射光的強(qiáng)度無關(guān),只隨入射光頻率的增大而增大。 (3)光電效應(yīng)的發(fā)生幾乎是瞬時的,一般不超過10-9 s。 (4)當(dāng)入射光的頻率大于極限頻率時,飽和光電流的大小與入射光的強(qiáng)度成正比。,3.最大初動能 發(fā)生光電效應(yīng)時,金屬表面上的電子吸收光子后克服原子核的引力逸出時所具有的動能的最大值。 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)的最小頻率叫做該種金屬的截止頻率(又叫極限頻率)。不同的金屬對應(yīng)著不同的極限頻率。,5.愛因斯坦光電效應(yīng)方程 (1)表達(dá)式:Ek=h-W0。 (2)物理意義:金屬表面的電子吸收一個光子獲得的能量是h,這些能量的一部分用來克服金屬的逸出功W0,剩下的表現(xiàn)為逸出后光電子的最大初動能Ek=mev2。,三、光的波粒二象性與物質(zhì)波 1.光的波粒二象性 (1)光的干涉、衍射、偏振現(xiàn)象證明光具有波動性。 (2)光電效應(yīng)說明光具有粒子性。 (3)光既具有波動性,又具有粒子性,稱為光的波粒二象性。 2.物質(zhì)波 (1)概率波 光的干涉現(xiàn)象是大量光子的運(yùn)動遵守波動規(guī)律的表現(xiàn),亮條紋是光子到,達(dá)概率大的地方,暗條紋是光子到達(dá)概率小的地方,因此光波又叫概率波。 (2)物質(zhì)波 任何一個運(yùn)動著的物體,小到微觀粒子大到宏觀物體都有一種波與它對,應(yīng),其波長=,p為運(yùn)動物體的動量,h為普朗克常量。,3.不確定性關(guān)系 微觀粒子的動量和位置是不能同時確定的。,1.判斷下列說法的正誤: (1)光電子就是光子。() (2)只要光強(qiáng)度足夠強(qiáng),任何金屬都能發(fā)生光電效應(yīng)。() (3)極限頻率越大的金屬材料逸出功越大。() (4)愛因斯坦認(rèn)為光是一份一份的,每一份叫光量子。() (5)宏觀物體不具有波動性。() (6)光子和光電子都是實物粒子。(),(7)要使某金屬發(fā)生光電效應(yīng),入射光子的能量必須大于金屬的逸出 功。() (8)光電子的最大初動能與入射光子的頻率成正比。() (9)光的頻率越高,光的粒子性越明顯,但仍具有波動性。() (10)德國物理學(xué)家普朗克提出了量子假說,成功地解釋了光電效應(yīng)規(guī)律。() (11)美國物理學(xué)家康普頓發(fā)現(xiàn)了康普頓效應(yīng),證實了光的粒子性。() (12)法國物理學(xué)家德布羅意大膽預(yù)言了實物粒子在一定條件下會表現(xiàn) 為波動性。(),2.(多選)關(guān)于光的波粒二象性的理解正確的是(AD) A.大量光子的效果往往表現(xiàn)出波動性,個別光子的行為往往表現(xiàn)出粒子性 B.光在傳播時是波,而與物質(zhì)相互作用時就轉(zhuǎn)變成粒子 C.高頻光是粒子,低頻光是波 D.波粒二象性是光的根本屬性,有時它的波動性顯著,有時它的粒子性顯著,3.(多選)如圖所示,用導(dǎo)線把驗電器與鋅板相連接,當(dāng)用紫外線照射鋅板時,發(fā)生的現(xiàn)象是(BC) A.有光子從鋅板逸出 B.有電子從鋅板逸出 C.驗電器指針張開一個角度 D.鋅板帶負(fù)電,4.(多選)在光電效應(yīng)實驗中,用頻率為的光照射光電管陰極,發(fā)生了光電效應(yīng),下列說法正確的是(AD) A.增大入射光的強(qiáng)度,光電流增大 B.減小入射光的強(qiáng)度,光電效應(yīng)現(xiàn)象消失 C.改用頻率小于的光照射,一定不發(fā)生光電效應(yīng) D.改用頻率大于的光照射,光電子的最大初動能變大,2.正確理解光電效應(yīng)方程 (1)對光電效應(yīng)的四點提醒 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。 光電效應(yīng)中的“光”不是特指可見光,也包括不可見光。 逸出功的大小由金屬本身決定,與入射光無關(guān)。 光電子不是光子,而是電子。 (2)兩條對應(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能大。 (3)定量分析時應(yīng)抓住三個關(guān)系式 愛因斯坦光電效應(yīng)方程:Ek=h-W0。 最大初動能與遏止電壓的關(guān)系:Ek=eUc。 逸出功與極限頻率的關(guān)系:W0=hc。,典例1(2016浙江4月選考,16,2分)(多選)在光電效應(yīng)實驗中,采用極限頻率為0=5.51014 Hz的鈉做陰極,已知普朗克常量h=6.610-34 Js,電子質(zhì)量m=9.110-31 kg。用頻率=7.51014 Hz的紫光照射鈉陰極產(chǎn)生光電子的(AD) A.動能的數(shù)量級為10-19 JB.速率的數(shù)量級為108 m/s C.動量的數(shù)量級為10-27 kgm/sD.德布羅意波長的數(shù)量級為10-9 m,解析根據(jù)Ek=h-W,W=h0,得:Ek=1.3210-19 J,A正確。由Ek=mv2,得v 5105 m/s,B錯誤。動量p=4.910-25 kgm/s,C錯誤。由p=h/得 = m1.310-9 m,故D正確。,規(guī)律總結(jié) 應(yīng)用光電效應(yīng)方程時的注意事項 (1)每種金屬都有一個截止頻率,入射光頻率大于這個截止頻率時才能發(fā)生光電效應(yīng)。 (2)截止頻率是發(fā)生光電效應(yīng)的最小頻率,對應(yīng)著光的極限波長和金屬的逸出功,即hc=W0。 (3)應(yīng)用光電效應(yīng)方程Ek=h-W0時,注意能量單位電子伏和焦耳的換算 1eV=1.610-19J)。,1-1分別用波長為和的單色光照射同一金屬板,逸出的光電子的最 大初動能之比為1 2,以h表示普朗克常量,c表示真空中的光速,則此金屬板的逸出功為(A) A.B.C.D.,:,解析設(shè)此金屬的逸出功為W0,根據(jù)光電效應(yīng)方程得: 當(dāng)用波長為的光照射時:Ek1=h -W0 當(dāng)用波長為的光照射時:Ek2=h-W0 又Ek1Ek2=12 解得W=。 故選A。,1-22016課標(biāo),35(1),5分(多選)現(xiàn)用某一光電管進(jìn)行光電效應(yīng)實驗,當(dāng)用某一頻率的光入射時,有光電流產(chǎn)生。下列說法正確的是(ACE) A.保持入射光的頻率不變,入射光的光強(qiáng)變大,飽和光電流變大 B.入射光的頻率變高,飽和光電流變大 C.入射光的頻率變高,光電子的最大初動能變大 D.保持入射光的光強(qiáng)不變,不斷減小入射光的頻率,始終有光電流產(chǎn)生 E.遏止電壓的大小與入射光的頻率有關(guān),與入射光的光強(qiáng)無關(guān),解析保持入射光的頻率不變,入射光的光強(qiáng)變大,單位時間內(nèi)逸出的光電子個數(shù)增加,則飽和光電流變大,故A正確。飽和光電流的大小與入射光的頻率無直接關(guān)系,故B錯。由Ek=h-W0,可知C正確。當(dāng)入射光的頻率小于金屬的極限頻率時,光電效應(yīng)不能發(fā)生,故D錯。由eUc=mv2= h-W0得eUc=h-W0,可見,遏止電壓Uc隨的增大而增大,與入射光的光強(qiáng)無關(guān),故E正確。,突破二光電效應(yīng)的圖像分析,典例2(多選)在光電效應(yīng)實驗中,某同學(xué)用同一種材料在不同實驗條件下得到了三條光電流與電壓之間的關(guān)系曲線(甲光、乙光、丙光),如圖所示。則可判斷出(BCE) A.甲光的頻率大于乙光的頻率 B.乙光的波長大于丙光的波長 C.甲光、乙光波長相等 D.甲光對應(yīng)的光電子最大初動能大于丙光對應(yīng)的光電子最大初動能 E.甲光對應(yīng)的光電子最大初動能等于乙光對應(yīng)的光電子最大初動能,解析由eUc=m=h-W0知,入射光的頻率越高,對應(yīng)的遏止電壓Uc越 大。甲光、乙光對應(yīng)的遏止電壓相等,所以甲光、乙光的頻率相等,則用甲光與乙光照射而逸出的光電子的最大初動能相等,A錯誤,E正確;丙光對應(yīng)的遏止電壓大于乙光對應(yīng)的遏止電壓,所以丙光的頻率大于乙光的頻率,則乙光的波長大于丙光的波長,B正確;甲光、乙光的頻率相等,則甲光、乙光波長相等,C正確;丙光對應(yīng)的遏止電壓大于甲光對應(yīng)的遏止電壓,所以甲光對應(yīng)的光電子最大初動能小于丙光對應(yīng)的光電子最大初動能,D錯誤。,2-1(多選)用某單色光照射金屬鈦表面,發(fā)生光電效應(yīng)。從鈦表面放出光電子的最大初動能與入射光頻率的關(guān)系圖線如圖。則下列說法正確的是(ABD) A.鈦的逸出功為6.6710-19 J B.鈦的極限頻率為1.01015 Hz C.光電子的最大初動能為1.010-18 J D.由圖線可求得普朗克常量為6.6710-34 Js,解析根據(jù)光電效應(yīng)方程Ek=h-W0知,圖線的斜率表示普朗克常量,則h= Js=6.6710-34 Js,D正確;當(dāng)最大初動能為零時,入射光的頻率 等于金屬的極限頻率,則0=1.01015 Hz,可知逸出功W0=h0=6.6710-3411015 J=6.6710-19 J,A、B正確;入射光的頻率越大,光電子的最大初動能越大,根據(jù)題圖無法得出光電子的最大初動能,C錯誤。,2-2(多選)圖甲是光電效應(yīng)的實驗裝置圖,圖乙是光電流與加在陰極K和陽極A上的電壓的關(guān)系圖像,下列說法正確的是(AB) A.由圖線、可知在光的顏色不變的情況下, 入射光越強(qiáng),飽和電流越大 B.由圖線、可知對某種確定的金屬來說, 其遏止電壓只由入射光的頻率決定 C.只要增大電壓,光電流就會一直增大 D.不論哪種顏色的入射光,只要光足夠強(qiáng),就能發(fā)生光電效應(yīng),解析由圖線、可知在光的顏色不變的情況下,入射光越強(qiáng),飽和電流越大,故A正確;根據(jù)光電效應(yīng)方程知,Ekm=h-W0=eUc,可知入射光頻率越大,最大初動能越大,遏止電壓越大,對于確定的金屬,遏止電壓只與入射光的頻率有關(guān),故B正確;增大電壓,當(dāng)電壓增大到一定值,光電流達(dá)到飽和,不再增大,故C錯誤;發(fā)生光電效應(yīng)的條件是入射光的頻率大于截止頻率,與入射光的強(qiáng)度無關(guān),故D錯誤。,突破三對波粒二象性的理解,1.對光的波粒二象性的理解,2.物質(zhì)波 (1)定義:任何運(yùn)動著的物體都有一種波與之對應(yīng),這種波叫做物質(zhì)波,也叫德布羅意波。 (2)物質(zhì)波的波長:=,h是普朗克常量。,典例3用很弱的光做雙縫干涉實驗,把入射光減弱到可以認(rèn)為光源和感光膠片之間不可能同時有兩個光子存在,如圖所示是不同數(shù)量的光子照射到感光膠片上得到的照片。這些照片說明(D) A.光只有粒子性沒有波動性 B.光只有波動性沒有粒子性 C.少量光子的運(yùn)動顯示波動性,大量光子的運(yùn)動顯示粒子性 D.少量光子的運(yùn)動顯示粒子性,大量光子的運(yùn)動顯示波動性,解析由這些照片可以看出,少量光子的運(yùn)動顯示粒子性,大量光子的運(yùn)動顯示波動性,故D正確。,3-1(多選)關(guān)于光電效應(yīng)和康普頓效應(yīng)的規(guī)律,下列說法正確的是 (BD) A.光電效應(yīng)中,金屬板向外發(fā)射的光電子又可以叫做光子 B.用光照射金屬不能發(fā)生光電效應(yīng)是因為該入射光的頻率小于金屬的截止頻率 C.對于同種金屬而言,遏止電壓與入射光的頻率無關(guān) D.石墨對X射線散射時,部分X射線的散射光波長會變長,這個現(xiàn)象稱為康普頓效應(yīng),解析光電效應(yīng)中,金屬板向外發(fā)射的電子叫光電子,A錯誤;用光照射金屬不能發(fā)生光電效應(yīng)是因為該入射光的頻率小于金屬的截止頻率,B正確;根據(jù)光電效應(yīng)方程h-W0=eUc可知,對于同種金屬而言(逸出功一樣),入射光的頻率越大,遏止電壓就越大,即遏止電壓與入射光的頻率有關(guān),C錯誤;在石墨對X射線散射時,部分X射線的散射光波長會變長的現(xiàn)象稱為康普頓效應(yīng),D正確。,