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1、專題四波粒二象性h h 21mvW2h概率概率 hph4一、光電效應規(guī)律的應用一、光電效應規(guī)律的應用有關光電效應的問題主要有兩個方面有關光電效應的問題主要有兩個方面: :一是關于光電效一是關于光電效應現(xiàn)象的判斷應現(xiàn)象的判斷, ,二是運用光電效應方程進行計算。求解二是運用光電效應方程進行計算。求解光電效應問題的關鍵在于掌握光電效應規(guī)律光電效應問題的關鍵在于掌握光電效應規(guī)律, ,明確各概明確各概念之間的決定關系念之間的決定關系, ,準確把握它們的內(nèi)在聯(lián)系。準確把握它們的內(nèi)在聯(lián)系。1.1.決定關系及聯(lián)系圖。決定關系及聯(lián)系圖。2.“2.“光電子的動能光電子的動能”可以是介于可以是介于0 0E Ekmk

2、m的任意值的任意值, ,只有只有從金屬表面逸出的光電子才具有最大初動能從金屬表面逸出的光電子才具有最大初動能, ,且隨入射且隨入射光頻率增大而增大。光頻率增大而增大。3.3.光電效應是單個光子和單個電子之間的相互作用產(chǎn)光電效應是單個光子和單個電子之間的相互作用產(chǎn)生的生的, ,金屬中的某個電子只能吸收一個光子的能量金屬中的某個電子只能吸收一個光子的能量, ,只只有當電子吸收的能量足夠克服原子核的引力而逸出時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。才能產(chǎn)生光電效應。4.4.入射光強度指的是單位時間內(nèi)入射到金屬表面單位入射光強度指的是單位時間內(nèi)入射到金屬表面單位面積上的

3、光子的總能量面積上的光子的總能量, ,在入射光頻率在入射光頻率不變時不變時, ,光強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)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但若入射光頻率不同, ,即使光強相同即使光強相同, ,單位時間內(nèi)照到單位時間內(nèi)照到金屬表面單位面積上的光子數(shù)也不相同金屬表面單位面積上的光子數(shù)也不相同, ,因而從金屬表因而從金屬表面逸出的光電子數(shù)也不相同面逸出的光電子數(shù)也不相同( (形成的光電流也不相同形成的光電流也不相同) )?！镜淅淅? 1】( (多選多選) )如圖所示的光電管的實驗中如圖所示的光電管的實驗中, ,發(fā)現(xiàn)用發(fā)現(xiàn)用一定頻率的

4、一定頻率的A A單色光照射光電管時單色光照射光電管時, ,電流表指針會發(fā)生電流表指針會發(fā)生偏轉(zhuǎn)偏轉(zhuǎn), ,而用另一頻率的而用另一頻率的B B單色光照射時不發(fā)生光電效應單色光照射時不發(fā)生光電效應, ,那么那么( () )A.AA.A光的頻率大于光的頻率大于B B光的頻率光的頻率B.BB.B光的頻率大于光的頻率大于A A光的頻率光的頻率C.C.用用A A光照射光電管時流過電流表光照射光電管時流過電流表G G的電流方向是的電流方向是a a到到b bD.D.用用A A光照射光電管時流過電流表光照射光電管時流過電流表G G的電流方向是的電流方向是b b到到a a【正確解答正確解答】選選A A、C C。當入

5、射光的頻率大于金屬的極。當入射光的頻率大于金屬的極限頻率時才能發(fā)生光電效應。限頻率時才能發(fā)生光電效應。A A光能使指針偏轉(zhuǎn)光能使指針偏轉(zhuǎn),B,B光不光不能。即能。即A A光發(fā)生光電效應光發(fā)生光電效應,B,B不能發(fā)生?？梢姴荒馨l(fā)生?？梢夾 A光的頻率光的頻率大于金屬的極限頻率而大于金屬的極限頻率而B B光的頻率小于金屬的極限頻率光的頻率小于金屬的極限頻率, ,故選項故選項A A正確。光電效應產(chǎn)生的電子在光電管內(nèi)從右向正確。光電效應產(chǎn)生的電子在光電管內(nèi)從右向左定向移動左定向移動, ,所以電流方向從所以電流方向從a a經(jīng)電流表經(jīng)電流表G G流向流向b,b,故選項故選項C C正確。正確?！咀兪接柧氉兪?/p>

6、訓練】( (多選多選) )下列關于光電效應的說法正確的是下列關于光電效應的說法正確的是( () )A.A.若某材料的逸出功是若某材料的逸出功是W,W,則它的極限頻率則它的極限頻率0 0= =B.B.光電子的初速度和照射光的頻率成正比光電子的初速度和照射光的頻率成正比C.C.光電子的最大初動能和照射光的頻率成正比光電子的最大初動能和照射光的頻率成正比D.D.光電子的最大初動能隨照射光頻率的增大而增大且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要吸收能量Wh【解析解析】選選A A、D D。由光電效應方程。由光電效應方程hh=W+ mv=W+ mv2 2得得 mvmv2 2= =hh-W

7、,-W,逸出電子的最大初動能逸出電子的最大初動能E Ekmkm( (即即 mvmvmaxmax) )與入射與入射光的頻率成一次函數(shù)關系光的頻率成一次函數(shù)關系,B,B、C C錯誤錯誤,D,D正確正確; ;若若E Ek k=0,=0,得得極限頻率極限頻率0 0= ,= ,故故A A正確。正確。121212Wh二、光的波粒二象性的進一步理解二、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現(xiàn)在提到的波動性和粒子性與1717世紀提出的波動說和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粒子說不同。當時的兩種學說是相互對立的, ,都企圖用都企圖用一種觀點去說明光的各種一種觀點去說明光的

8、各種“行為行為”, ,這是由于傳統(tǒng)觀念這是由于傳統(tǒng)觀念的影響的影響, ,這些傳統(tǒng)觀念是人們觀察周圍的宏觀物體形成這些傳統(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、矛的。波動性和粒子性在宏觀現(xiàn)象中是相互對立的、矛盾的盾的, ,但對于光子這樣的微觀粒子卻只有從波粒二象性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)的角度出發(fā), ,才能統(tǒng)一說明光的各種才能統(tǒng)一說明光的各種“行為行為”。理解光的波粒二象性應注意以下幾個方面理解光的波粒二象性應注意以下幾個方面: :1.1.光的波粒二象性光的波粒二象性, ,既不能把光子理解為宏觀概念中的既不能把光子理解為宏觀概念中

9、的粒子粒子, ,也不能理解為宏觀概念中的波。也不能理解為宏觀概念中的波。2.2.光子說并不否認光的電磁說光子說并不否認光的電磁說, ,按光子說按光子說, ,光子的能量光子的能量=hh, ,其中其中表示光的頻率表示光的頻率, ,即表示了波的特征即表示了波的特征, ,而且而且從光子說或電磁說推導電子的動量都得到一致的結論。從光子說或電磁說推導電子的動量都得到一致的結論。可見可見, ,光的確具有波動性光的確具有波動性, ,也具有粒子性。也具有粒子性。3.3.光的波粒二象性在不同情況下的表現(xiàn)不同光的波粒二象性在不同情況下的表現(xiàn)不同, ,大量光子大量光子往往顯示波動性往往顯示波動性, ,少數(shù)光子往往顯示

10、粒子性。隨頻率增少數(shù)光子往往顯示粒子性。隨頻率增大大, ,波動性越來越不顯著波動性越來越不顯著, ,而粒子性越來越顯著。而粒子性越來越顯著。4.4.光波是概率波光波是概率波, ,即光子在某處出現(xiàn)的概率受波動規(guī)律即光子在某處出現(xiàn)的概率受波動規(guī)律支配。支配。【典例典例2 2】( (多選多選) )從光的波粒二象性出發(fā)從光的波粒二象性出發(fā), ,下列說法正下列說法正確的是確的是( () )A.A.光是高速運動的微觀粒子光是高速運動的微觀粒子, ,每個光子都具有波粒二象每個光子都具有波粒二象性性B.B.光的頻率越高光的頻率越高, ,光子的能量越大光子的能量越大C.C.在光的干涉中在光的干涉中, ,暗條紋的

11、地方是光子不會到達的地方暗條紋的地方是光子不會到達的地方D.D.在光的干涉中在光的干涉中, ,亮條紋的地方是光子到達概率最大的亮條紋的地方是光子到達概率最大的地方地方【正確解答正確解答】選選B B、D D。一個光子談不上波動性。一個光子談不上波動性,A,A錯誤錯誤, ,暗條紋是光子到達概率最小的地方暗條紋是光子到達概率最小的地方,C,C錯誤錯誤. .故故B B、D D選項選項正確。正確。【變式訓練變式訓練】( (多選多選) )關于物質(zhì)的波粒二象性關于物質(zhì)的波粒二象性, ,下列說法正確的是下列說法正確的是 ( () )A.A.若電子與頻率為若電子與頻率為的光子動量相同的光子動量相同, ,則可知電

12、子的物則可知電子的物質(zhì)波波長為質(zhì)波波長為B.B.運動的微觀粒子與光子一樣運動的微觀粒子與光子一樣, ,當它們通過一個小孔時當它們通過一個小孔時, ,都沒有特定的運動軌道都沒有特定的運動軌道cC.C.波粒二象性中的波動性波粒二象性中的波動性, ,是大量光子和高速運動的微是大量光子和高速運動的微觀粒子的行為觀粒子的行為D.D.波動性和粒子性波動性和粒子性, ,是矛盾的、對立的、互相否定的是矛盾的、對立的、互相否定的【解析解析】選選A A、B B、C C。A A項中項中, ,光子的能量光子的能量=hh=mc=mc2 2, ,得光子的動量為得光子的動量為p=mc= ,p=mc= ,所以電子的物質(zhì)波波長

13、為所以電子的物質(zhì)波波長為= = 故故A A正確正確. .運動的微觀粒子與光子一樣運動的微觀粒子與光子一樣, ,具有具有波粒二象性波粒二象性, ,當它們通過一個小孔時當它們通過一個小孔時, ,都沒有特定的運都沒有特定的運動軌道動軌道,B,B正確。大量光子和高速運動的微觀粒子的運正確。大量光子和高速運動的微觀粒子的運動規(guī)律表現(xiàn)出光的波動性動規(guī)律表現(xiàn)出光的波動性, ,單個光子和高速運動的微單個光子和高速運動的微hchcp，觀粒子的運動表現(xiàn)出其粒子性。觀粒子的運動表現(xiàn)出其粒子性。C C正確。波動性和粒子正確。波動性和粒子性在宏觀現(xiàn)象中是矛盾的、對立的性在宏觀現(xiàn)象中是矛盾的、對立的, ,但在微觀高速運動但在微觀高速運動的現(xiàn)象中是統(tǒng)一的的現(xiàn)象中是統(tǒng)一的, ,故故D D錯誤。錯誤。