第3講 光電效應(yīng)波粒二象性 一 光電效應(yīng) 1 光電效應(yīng)的現(xiàn)象 電子 光電子 正電 在光的照射下物體發(fā)射 的現(xiàn)象叫光電效應(yīng) 發(fā)射出來的電子叫 如圖11 3 1所示的裝置中 用弧光燈照射鋅板 有電子從鋅板表面飛出 使原來不帶電的驗電器帶 圖11 3 1 2 光電效應(yīng)的規(guī)律 大于 強度 增大 1 每種金屬都有一個極限頻率 入射光的頻率必須 這個極限頻率才能產(chǎn)生光電效應(yīng) 低于這個頻率不能產(chǎn)生光電效應(yīng) 2 光電子的最大初動能與入射光的 無關(guān) 只隨入 射光頻率的增大而 幾乎瞬時 強度 3 光電效應(yīng)的發(fā)生是 的 一般不超過10 9 s 4 當入射光的頻率大于極限頻率時 飽和光電流的強度與入射光的 成正比 3 愛因斯坦的光子說 光的能量不是 的 而是一份一份的 每一份叫做一個 光子的能量E跟光的頻率 成 E h是普朗克常量 4 愛因斯坦光電效應(yīng)方程 1 最大初動能和逸出功 連續(xù) 光子 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能稱為最大初動能Ek 克服金屬原子核的引力逃逸出成為光電子所做的功的最小 值叫逸出功W0 Ek h W0 2 光電效應(yīng)方程 h 極限 W0 正比 h 基礎(chǔ)檢測 1 多選 一單色光照到某金屬表面時 有光電子從金屬表面 逸出 下列說法中正確的是 A 無論增大入射光的頻率還是增大入射光的強度 金屬的逸出功都不變B 只延長入射光照射時間 光電子的最大初動能將增大C 只增大入射光的頻率 光電子的最大初動能將增大D 只增大入射光的頻率 光電子逸出所經(jīng)歷的時間將縮短 解析 金屬逸出功只與極限頻率有關(guān) A正確 根據(jù)光電效 應(yīng)方程Ek h W0可知 光電子的最大初動能由入射光的頻率 和逸出功決定 只延長入射光照射時間 光電子的最大初動能 將不變 B錯誤 C正確 發(fā)生光電效應(yīng)的條件是入射光的頻率 大于截止頻率 光電子逸出所經(jīng)歷的時間幾乎同時 D錯誤 答案 AC 二 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 性 2 光電效應(yīng)說明光具有 性 3 光既具有波動性 又具有粒子性 稱為光的 性 波動 粒子 波粒二象 2 物質(zhì)波 1 概率波 大 小 光的干涉現(xiàn)象是大量光子的運動遵守波動規(guī)律的表現(xiàn) 亮條紋是光子到達概率 的地方 暗條紋是光子到達概率 的地方 因此光波又叫概率波 2 物質(zhì)波任何一個運動著的物體 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為運動物體的動量 h為普朗克常量 基礎(chǔ)檢測 2 關(guān)于光的本性 下列說法正確的是 A 光既具有波動性 又具有粒子性 這是互相矛盾和對立的B 光的波動性類似于機械波 光的粒子性類似于質(zhì)點C 大量光子才具有波動性 個別光子只具有粒子性D 由于光既具有波動性 又具有粒子性 無法只用其中一種去說明光的 切行為 只能認為光具有波粒二象性答案 D 考點1光電效應(yīng)的理解 考題題組 1 多選 2016年新課標 卷改編 現(xiàn)用某一光電管進行光電效應(yīng)實驗 當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 A 保持入射光的頻率不變 入射光的光強變大 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 保持入射光的光強不變 不斷減小入射光的頻率 始終有光電流產(chǎn)生答案 AC 2 多選 2017年廣東湛江一中高三模擬 用如圖11 3 2所示的光電管研究光電效應(yīng)的實驗中 用某種頻率的單色光a照射光電管陰極K 電流計G的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn) 而用另一頻率的單色光b照射光電管陰極K時 電流計G的指針不發(fā)生偏轉(zhuǎn) 那 么 A a光的頻率一定大于b光的頻率B 只增加a光的強度可使通過電流計G的電流增大C 增加b光的強度可能使電流計G的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)D 用a光照射光電管陰極K時通過電流計G 的電流是由d到c 圖11 3 2 解析 由于用單色光a照射光電管陰極K 電流計G的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn) 說明發(fā)生了光電效應(yīng) 而用另一頻率的單色光b照射光電管陰極K時 電流計G的指針不發(fā)生偏轉(zhuǎn) 說明b光不能使K發(fā)生光電效應(yīng) 即a光的頻率一定大于b光的頻率 增加a光的強度可使單位時間內(nèi)逸出光電子的數(shù)量增加 則通過電流計G的電流增大 因為b光不能發(fā)生光電效應(yīng) 所以即使增加b光的強度也不可能使電流計G的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn) 用a光照射光電管陰極K時通過電流計G的電子的方向是由d到c 所以電流方向是由c到d 選項A B正確 答案 AB 考點2 光電效應(yīng)方程及圖象的理解 1 愛因斯坦光電效應(yīng)方程Ek h W0 h 光子的能量 W0 逸出功 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 Ek 光電子的最大初動能 2 四類圖象 續(xù)表 考題題組 圖11 3 3 4 如圖11 3 4甲所示是研究光電效應(yīng)實驗規(guī)律的電路 當用強度一定的黃光照射到光電管上時 測得電流表的示數(shù)隨電壓 乙 變化的圖象如圖乙所示 下列說法正確的是 甲圖11 3 4 A 若改用紅光照射光電管 一定不會發(fā)生光電效應(yīng)B 若照射的黃光越強 飽和光電流將越大 C 若用頻率更高的光照射光電管 則光電管中金屬的逸出 功越大 D 若改用藍光照射光電管 圖象與橫軸交點在黃光照射時 的右側(cè) 答案 B 考點3 對波粒二象性的理解和物質(zhì)波 重點歸納對波粒二象性的理解 續(xù)表 考題題組 5 多選 利用金屬晶格 大小約10 10m 作為障礙物觀察電子的衍射圖樣 方法是讓電子束通過電場加速后 照射到金屬晶格上 從而得到電子的衍射圖樣 已知電子質(zhì)量為m 電荷量為e 初速度為0 加速電壓為U 普朗克常量為h 則下列說 法中正確的是 A 該實驗說明了電子具有波動性 B 實驗中電子束的德布羅意波的波長為 C 加速電壓U越大 電子的衍射現(xiàn)象越明顯D 若用相同動能的質(zhì)子替代電子 衍射現(xiàn)象將更加明顯 6 多選 實物粒子和光都具有波粒二象性 下列事實中突出 體現(xiàn)波動性的是 A 電子束通過雙縫實驗后可以形成干涉圖樣B 射線在云室中穿過會留下清晰的徑跡C 人們利用慢中子衍射來研究晶體的結(jié)構(gòu)D 人們利用電子顯微鏡觀測物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)答案 ACD