第第2講光電效應(yīng)波粒二象性講光電效應(yīng)波粒二象性溫度溫度完全吸收完全吸收反射反射最小最小最小最小h普朗克常量普朗克常量光的照射光的照射電子電子光電子光電子 5. 光電效應(yīng)規(guī)律： (1) 存在著飽和電流 (2) 存在著遏止電壓和截止頻率 (3) 光電效應(yīng)具有瞬時性 6. 逸出功：電子要脫離金屬所需克服金屬做功的_，逸出功的大小和_有關(guān)，不同的材料有_的逸出功 7. 光電效應(yīng)方程：金屬中電子吸收了一個光子后獲得的光子的能量是h，這些能量一部分用來克服金屬的_，另一部分作為電子飛出金屬時所具有的_，即Ek_.最小值最小值材料材料不同不同逸出功逸出功動能動能 8. 光的波粒二象性：光既具有_性，又具有_性大量光子產(chǎn)生的效果顯示出_性，個別光子產(chǎn)生的效果顯示出_性 9. 物質(zhì)波：實物粒子也具有_性，與實物粒子相聯(lián)系的波，也叫_波公式為_. 10. 概率波：光在傳播時，某個光子落在哪里是_確定的，但由于屏上各處明暗不同，可知光子落在各點的概率是不一樣的，即光子落在亮處的概率_，而落在暗處的概率_，這樣的波稱之為概率波波動波動粒子粒子波動波動粒子粒子波動波動德布羅意德布羅意不不大大小小 1. 任何一種金屬都有一個截止頻率或極限頻率0，入射光的頻率必須大于0才能發(fā)生光電效應(yīng) 2. 光電子的最大初動能與入射光的強度無關(guān)，只隨入射光頻率的增大而增大 3. 光電效應(yīng)的發(fā)生是瞬時的，不超過109 s. 4. 發(fā)生光電效應(yīng)時，入射光越強，飽和光電流越大，逸出的光電子數(shù)越多逸出電子的數(shù)目與入射光的強度成正比光電效應(yīng)的規(guī)律光電效應(yīng)的規(guī)律 典題演示1如圖所示在研究光電效應(yīng)的實驗中，發(fā)現(xiàn)用一定頻率的單色光A照射光電管時，電流表指針會發(fā)生偏轉(zhuǎn)，而用另一頻率的單色光B照射時不發(fā)生光電效應(yīng)，則下列說法中正確的是() A. 光A的頻率大于B光的頻率 B. 光A的入射強度大于B光的入射強度 C. 光A照射光電管時流過電流表G的電流方向是a流向b D. 光A照射光電管時流過電流表G的電流大小取決于光照時間的長短AC 【解析】 由光電效應(yīng)實驗規(guī)律知A正確，B錯誤；A光照射光電管時，光電子從陰極射出，光電子從b流過電流表G到a，所以電流方向是a流向b，而流過電流表G的電流大小取決于光的入射強度，與光照時間的長短無關(guān)，故C正確，D錯誤光子說對光電效應(yīng)的解釋光子說對光電效應(yīng)的解釋 4. 入射光越強，單位時間內(nèi)入射到金屬表面的光子數(shù)越多，產(chǎn)生的光電子越多，射出的光電子做定向移動時形成的電流越大當(dāng)用光照射陰極能發(fā)生光電效應(yīng)時，隨著正向電壓的增大，光電流增大；當(dāng)正向電壓增大到某值時，光電流不再增大，這個光電流叫飽和光電流 典題演示2(2016南通、揚州、泰州三模)一光電管的陰極K用截止頻率為的金屬銫制成光電管陽極A和陰極K之間的正向電壓為U.用波長為的單色光射向陰極，產(chǎn)生了光電流已知普朗克常量為h，電子電荷量為e.真空中的光速為c.求： (1) 金屬銫的逸出功W. 【答案】 h (2) 光電子到達陽極的最大動能Ek. 1. 光電管 當(dāng)光照射到陰極K上時，由于發(fā)生光電效應(yīng)，就有電子從陰極上發(fā)射出來，在靜電力作用下到達陽極A，因而電路中就有電流流過照射光的強度不同，陰極發(fā)射的電子數(shù)不同，電路中的電流就不同因此利用光電管可將光信號轉(zhuǎn)化為電信號光電管產(chǎn)生的光電流很弱，應(yīng)用時可用放大器進行放大對光電管和光電效應(yīng)曲線的理解對光電管和光電效應(yīng)曲線的理解 典題演示3(2016常州一模)用同一光電管研究a、b兩種單色光產(chǎn)生的光電效應(yīng)，得到光電流I與光電管兩極間所加電壓U的關(guān)系如圖則a光光子的頻率_(填“大于”“小于”或“等于”)b光光子的頻率；a光的強度_(填“大于”“小于”或“等于”)b光的強度. 大于大于大于大于 【解析】 由Uce0Ek0(hW0)可知遏止電壓越大，入射光的頻率越大飽和電流越大，光照越強，a光的強度大于b光的強度 光既有波動性，又有粒子性，兩者不是孤立的，而是有機的統(tǒng)一體，其表現(xiàn)規(guī)律為： 1. 從數(shù)量上看：個別光子的作用效果往往表現(xiàn)為粒子性，大量光子的作用效果往往表現(xiàn)為波動性 2. 從頻率上看：頻率越低，波長越長，波動性越顯著，越容易看到光的干涉和衍射現(xiàn)象；頻率越高，波長越短，粒子性越顯著，越不容易看到光的干涉和衍射現(xiàn)象，貫穿本領(lǐng)越強 3. 從傳播與作用上看：光在傳播過程中往往表現(xiàn)出波動性；在與物質(zhì)發(fā)生作用時往往表現(xiàn)為粒子性光的波粒二象性光的波粒二象性 典題演示4(2016揚州一模)某金屬在光的照射下發(fā)生光電效應(yīng)，光電子的最大初動能Ek與入射光頻率的關(guān)系如圖所示試求： (1) 普朗克常量h(用圖中字母表示) (2) 入射光的頻率為3c時，產(chǎn)生的光電子的最大初動能Ek. 【答案】 2E對概率波的理解對概率波的理解 典題演示5關(guān)于光的波粒二象性，下列說法中正確的是() A. 光波與機械波是同樣一種波 B. 光的波動性是由于光子間的相互作用而形成的 C. 光波不同于宏觀觀念中的那種連續(xù)的波，它是表明大量光子運動規(guī)律的一種概率波 D. 光是一種波，同時也是一種粒子，光子說并未否定電磁說，在光子的能量Eh中，頻率仍表示的是波的特性CD 【解析】 光的波粒二象性指光同時具有波動性和粒子性，但并不同于宏觀中的機械波，它的波動性是光子本身固有的性質(zhì)，不是光子間相互作用引起的而是大量光子運動規(guī)律的一種概率波，故A、B錯誤，C正確光子的能量與其對應(yīng)的頻率成正比，而頻率是反映波動特征的物理量，因此Eh揭示了光的粒子性和波動性之間的密切聯(lián)系，光子說并未否定電磁說，故D正確 典題演示6在單縫實驗中，中央亮紋的光強占從單縫射入的整個光強的95%以上假設(shè)現(xiàn)在只讓一個光子通過單縫，那么該光子() A. 一定落在中央亮紋上 B. 一定落在亮紋處 C. 可能落在暗紋處 D. 落在中央亮紋處的可能性最大 【解析】 根據(jù)光的概率波的概念，對于一個光子通過單縫落在何處，是不可確定的，但概率最大的是落在中央亮紋處，可達到95%以上，當(dāng)然也可能落在其他亮紋處和暗紋處，只不過概率比落在中央亮紋處的要小，故C、D正確CD 1. 關(guān)于黑體輻射的強度與波長的關(guān)系，下圖中正確的是()B 【解析】 根據(jù)黑體輻射的實驗規(guī)律知，隨溫度升高，各種波長的輻射強度都有增加，故圖線不會有交點，C、D錯誤另一方面，輻射強度的極大值會向波長較短方向移動，A錯誤，B正確 2. (2014廣東卷)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)下列說法中正確的是() A. 增大入射光的強度，光電流增大 B. 減小入射光的強度，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 【解析】 由光電效應(yīng)規(guī)律知，當(dāng)入射光頻率c時，才能發(fā)生光電效應(yīng)；光電子逸出的最大初動能隨入射光頻率的增加而增加，與入射光的強度無關(guān)；飽和光電流的大小與入射光強度成正比故A、D正確，B、C錯誤AD 3. 下列關(guān)于微觀粒子波粒二象性的認識中，正確的是() A. 因?qū)嵨锪Ｗ泳哂胁▌有?，故其軌跡是波浪線 B. 由概率波的知識可知，因微觀粒子落在哪個位置不能確定，所以粒子沒有確定的軌跡 C. 由概率波的知識可知，因微觀粒子落在哪個位置不能確定，再由不確定性關(guān)系知粒子動量將完全確定 D. 大量光子表現(xiàn)出波動性，此時光子仍具有粒子性BD 【解析】 實物粒子的波動性指實物粒子是概率波，與經(jīng)典的波不同，A錯誤；微觀粒子落點位置不能確定，與經(jīng)典粒子有確定軌跡不同，B正確；單縫衍射中，微觀粒子通過狹縫，其位置的不確定量等于縫寬，其動量也有一定的不確定量，C錯誤；波動性和粒子性是微觀粒子的固有特性，無論何時二者都同時存在，D正確 4. (2015南京、鹽城、徐州二模)用圖甲所示的裝置研究光電效應(yīng)現(xiàn)象，當(dāng)用光子能量為5 eV的光照射到光電管上時，測得電流計上的示數(shù)隨電壓變化的圖象如圖乙所示則光電子的最大初動能為_J，金屬的逸出功為_J(電子電荷量為 1.61019C) 【解析】 由圖象知遏制電壓為2 V，根據(jù)動能定理有Uce0Ek，得出EkUce2 eV3.21019 J；根據(jù)光電效應(yīng)方程有EkEW0，得出金屬的逸出功W0EEk3 eV4.81019 J. 5. (2016蘇北四市一模)如圖所示是某金屬發(fā)生光電效應(yīng)時光電子的最大初動能Ek與入射光頻率的關(guān)系圖象，可知該金屬的逸出功為_若入射光的頻率為20，則產(chǎn)生的光電子最大初動能為_已知普朗克常量為h. 【解析】 由圖象可知金屬的極限頻率是0，則金屬的逸出功為h0；根據(jù)光電效應(yīng)方程得出Ekh20W0h0. 6. (2016泰州中學(xué)四模)如圖所示是用光照射某種金屬時逸出的光電子的最大初動能隨入射光頻率的變化圖線由圖求出： (1) 這種金屬發(fā)生光電效應(yīng)的極限頻率 【答案】 4.231014 Hz4.291014 Hz (2) 普朗克常量 【答案】 6.01034 Js6.91034 Js 【解析】 根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程EkhW，Ek圖象的橫軸的截距大小等于截止頻率，由圖知該金屬的截止頻率為04.271014 Hz，根據(jù)光電效應(yīng)方程得EkmhW0，當(dāng)入射光的頻率為5.51014 Hz時，最大初動能為Ekm0.5eV，當(dāng)入射光的頻率為04.271014 Hz時，光電子的最大初動能為0.則h5.51014W00.51.61019，即h4.271014W00，聯(lián)立兩式解得h6.51034 Js.