第第3節(jié)節(jié)光電效應(yīng)光電效應(yīng) 光的波粒二象性光的波粒二象性考點(diǎn)考點(diǎn)1：光的電磁說：光的電磁說【例1】光的電磁說認(rèn)為()A光波和機(jī)械波相同，在真空中傳播時(shí)速度最大B光波也能產(chǎn)生干涉、衍射等現(xiàn)象C光是一種電磁波D在真空中光速和電磁波傳播速度相同【解析】光波是電磁波，不同于機(jī)械波，光波在真空中傳播速度最大，而機(jī)械波不能在真空中傳播；但是光波和機(jī)械波都能產(chǎn)生干涉、衍射等波特有的現(xiàn)象答案：BCD點(diǎn)評：了解光的電磁說，知道光波和機(jī)械波的異同，就能作出正確的判斷考點(diǎn)考點(diǎn)2：光電效應(yīng)：光電效應(yīng)【例2】關(guān)于光電效應(yīng)，下列幾種敘述正確的是()A金屬電子的逸出功與入射光的頻率成正比B光電流的強(qiáng)度與入射光的強(qiáng)度無關(guān)C用不可見光照射金屬一定比用可見光照射同種金屬產(chǎn)生的光電子的初動能要大D對于任何一種金屬都存在一個(gè)“最大波長”，入射光的波長必須小于這個(gè)波長，才能產(chǎn)生光電效應(yīng)【解析】金屬的逸出功由該金屬決定，與入射光源頻率無關(guān)，光電流的強(qiáng)度與入射光強(qiáng)度成正比，選項(xiàng)A、B錯誤不可見光包括能量大的紫外線、X射線、 射線，也包括能量比可見光小的紅外線、無線電波，選項(xiàng)C錯誤答案：D點(diǎn)評：光電效應(yīng)是金屬中的自由電子吸收了光子的能量后，其動能大到足以克服金屬離子的引力而逃逸出金屬表面，成為光電子；對一定的金屬來說，逸出功是一定的，照射光的頻率越大，光子的能量越大，從金屬中逸出的光電子的初動能就越大；如果入射光子的頻率較低，它的能量小于金屬的逸出功，就不能產(chǎn)生光電效應(yīng)，這就是存在極限頻率的原因 考點(diǎn)考點(diǎn)3：波粒二象性：波粒二象性【例3】如圖下列實(shí)驗(yàn)中，深入地揭示了光的粒子性一面的有()【解析】A為康普頓散射，B為光電效應(yīng)，康普頓散射和光電效應(yīng)都深入揭示了光的粒子性；C為粒子散射，不是光子，揭示了原子的核式結(jié)構(gòu)模型；D為光譜分析，揭示了氫原子能級的不連續(xù)選AB.答案：AB點(diǎn)評：本題是一個(gè)識記的內(nèi)容，熟悉光的波動性和粒子性以及原子物理的有關(guān)知識即可得出答案題型一：光電效應(yīng)規(guī)律題型一：光電效應(yīng)規(guī)律【例4】對愛因斯坦光電效應(yīng)方程Ek=h-W，下面的理解正確的有()A只要是用同種頻率的光照射同一種金屬，那么從金屬中逸出的所有光電子都會具有同樣的初動能EkB式中的W表示每個(gè)光電子從金屬中飛出過程中克服金屬中正電荷引力所做的功C逸出功W和極限頻率0之間應(yīng)滿足關(guān)系式W=h0D光電子的最大初動能和入射光的頻率成正比【解析】愛因斯坦光電效應(yīng)方程Ek=h-W中的W表示從金屬表面直接逸出的光電子克服金屬中正電荷引力做的功，因此是所有逸出的光電子中克服引力做功的最小值，對應(yīng)的光電子的初動能是所有光電子中最大的，其他光電子的初動能都小于這個(gè)值若入射光的頻率恰好是極限頻率，即剛好能有光電子逸出，可理解為逸出的光電子的最大初動能是0，因此有W=h0.由Ek=h-W可知Ek和之間是一次函數(shù)關(guān)系，但不是成正比答案：C題型二：光電效應(yīng)的綜合應(yīng)用題型二：光電效應(yīng)的綜合應(yīng)用【例5】(2010江蘇卷) (1)研究光電效應(yīng)的電路如圖14-3-1所示用頻率相同、強(qiáng)度不同的光分別照射密封真空管的鈉極板(陰極K)，鈉極板發(fā)射出的光電子被陽極A吸收，在電路中形成光電流下列光電流I與A、K之間的電壓UAK的關(guān)系圖象的，正確的是()圖14-3-1 (2)鈉金屬中的電子吸收光子的能量，從金屬表面逸出，這就是光電子，光電子從金屬表面逸出的過程中，其動量的大小_(選填“增大”、“ 減 小 ” 或 “ 不 變 ” ) ， 原 因 是_ (3)已知?dú)湓犹幵诘谝?、第二激發(fā)態(tài)的能級分別為-3.4eV和-1.51eV, 金屬鈉的截止頻率為5.531014Hz, 普朗克常量h=6.6310-34Js.請通過計(jì)算判斷，氫原子從第二激發(fā)態(tài)躍遷到第一激發(fā)態(tài)過程中發(fā)出的光照射金屬鈉板， 能否發(fā)生光電效應(yīng)【解析】(1)對于一定頻率的光，無論光的強(qiáng)弱如何變化，遏止電壓都是一樣的，只有光的頻率改變，遏止電壓才會改變；但發(fā)生了光電效應(yīng)后，入射光越強(qiáng)，飽和光電流越強(qiáng)C正確 (2)光電子從金屬表面逸出的過程中，受到金屬表面層中力的阻礙作用(或需要克服逸出功)，動能要減少，速度要減小，所以動量也要減小 (3)氫原子放出的光子能量E=E3-E2，代入數(shù)據(jù)得：E =1.89eV，金屬鈉的逸出功W0=h0，代入數(shù)據(jù)得W0=2.3eV，因?yàn)镋W0，所以不能發(fā)生光電效應(yīng)答案：(1)C(2)減小光電子受到金屬表面層中力的阻礙作用(或需要克服逸出功)(3)見解析題型三：波粒二象性題型三：波粒二象性【例6】在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，在光屏處放上照相底片，若減弱光的強(qiáng)度使光子只能一個(gè)一個(gè)地通過狹縫，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，如果曝光時(shí)間不太長，底片上只能出現(xiàn)一些無規(guī)則的亮點(diǎn)；如果曝光時(shí)間足夠長，底片上就會出現(xiàn)規(guī)則的干涉條紋下列與這個(gè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果相關(guān)的分析中，正確的是()A曝光時(shí)間不長時(shí)，光的能量太小，底片上的條紋看不清楚，故出現(xiàn)無規(guī)則的亮點(diǎn)B單個(gè)光子的運(yùn)動沒有確定的軌道C干涉條紋中明亮的部分是光子到達(dá)機(jī)會較多的地方D只有大量光子才能表現(xiàn)出波動性【解析】少量的光子表現(xiàn)為粒子性，波動性不明顯，大量的光子才表現(xiàn)為波動性，光子表現(xiàn)的波動性為一種概率波，故選項(xiàng)B、C、D正確答案： BCD點(diǎn)評：粒子和波動對宏觀物體是兩個(gè)對立的事物，但是對于微觀粒子，波動性和粒子性是統(tǒng)一的1.(2011全國)在光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，某金屬的截止頻率 相 應(yīng) 的 波 長 為 0， 該 金 屬 的 逸 出 功 為_若用波長為(0)單色光做實(shí)驗(yàn)，則其遏止電壓為_已知電子的電荷量、真空中的光速和普朗克常量分別為e、c和h.00kmkm00cWhhcEhWhWEeUhcUe 金屬逸出功 若用波長為 的單色光實(shí)驗(yàn)，根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程由動能定理可得【解析】00000()hchchcee 答成：寫也可案2.(2011上海)用極微弱的可見光做雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，隨著時(shí)間的增加，在屏上先后出現(xiàn)如圖14-3-2(a)、(b)、(c)所示的圖像，則( )A圖像(a)表明光具有粒子性B圖像(c)表明光具有波動性C用紫外光觀察不到類似的圖像D實(shí)驗(yàn)表明光是一種概率波圖14-3-2ABD【解析】本題考查光的雙縫干涉實(shí)驗(yàn)和光的波粒二象性(a)中是少量的光打在底板上，出現(xiàn)的是無規(guī)則的點(diǎn)子，顯示出光的粒子性；(b)、(c)中延長光照時(shí)間，使大量光子打在底板上，出現(xiàn)了明暗相間的干涉條紋，顯示了光的波動性；用紫外光仍可看到條紋，只是條紋寬度較窄，故選項(xiàng)C錯實(shí)驗(yàn)表明光的波動性和粒子性這一對矛盾在一定條件下可以相互轉(zhuǎn)化，這是一種概率統(tǒng)計(jì)波3.(2011廣東)光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，下列表述正確的是( )A光照時(shí)間越長光電流越大B入射光足夠強(qiáng)就可以有光電流C遏止電壓與入射光的頻率有關(guān)D入射光頻率大于極限頻率才能產(chǎn)生光電子CD【解析】光電流的大小只與到達(dá)陽極的光電子個(gè)數(shù)有關(guān)，A錯由h=W+Ek和Uq=Ek知，CD正確4.(2010寧波模擬)氫原子從n=3的激發(fā)態(tài)向低能級狀態(tài)躍遷可能放出的光子中，只有一種光子不能使金屬A產(chǎn)生光電效應(yīng)，則下列說法正確的是( )A不能使金屬A產(chǎn)生光電效應(yīng)的光子一定是從n=3激發(fā)態(tài)直接躍遷到基態(tài)放出的B不能使金屬A產(chǎn)生光電效應(yīng)的光子一定是從n=3激發(fā)態(tài)直接躍遷到n=2激發(fā)態(tài)時(shí)放出的C從n=4激發(fā)態(tài)躍遷到n=3激發(fā)態(tài)，所放出的光子一定不能使金屬A產(chǎn)生光電效應(yīng)D從n=4激發(fā)態(tài)躍遷到基態(tài)，所放出的光子一定不能使金屬A產(chǎn)生光電效應(yīng)答案：BC5.(2012昆明一中月考)下列說法正確的是( )A天然放射現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)，揭示了原子核是由質(zhì)子和中子組成的B盧瑟福的粒子散射實(shí)驗(yàn)揭示了原子核有復(fù)雜結(jié)構(gòu)C玻爾的原子結(jié)構(gòu)理論是在盧瑟福的核式結(jié)構(gòu)學(xué)說基礎(chǔ)上引進(jìn)了量子理論D 射線、 射線、 射線本質(zhì)上都電磁波，且射線的波長最短C