歡迎進(jìn)入物理課堂 第3節(jié)光電效應(yīng)光的波粒二象性 考點(diǎn)1 光的電磁說(shuō) 例1 光的電磁說(shuō)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(píng) 了解光的電磁說(shuō) 知道光波和機(jī)械波的異同 就能作出正確的判斷 考點(diǎn)2 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(wú)關(guān)C 用不可見(jiàn)光照射金屬一定比用可見(jiàn)光照射同種金屬產(chǎn)生的光電子的初動(dòng)能要大D 對(duì)于任何一種金屬都存在一個(gè) 最大波長(zhǎng) 入射光的波長(zhǎng)必須小于這個(gè)波長(zhǎng) 才能產(chǎn)生光電效應(yīng) 解析 金屬的逸出功由該金屬?zèng)Q定 與入射光源頻率無(wú)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(cuò)誤 不可見(jiàn)光包括能量大的紫外線 X射線 射線 也包括能量比可見(jiàn)光小的紅外線 無(wú)線電波 選項(xiàng)C錯(cuò)誤 答案 D 點(diǎn)評(píng) 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(dòng)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(duì)一定的金屬來(lái)說(shuō) 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(dòng)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)3 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(jí)的不連續(xù) 選AB 答案 AB點(diǎn)評(píng) 本題是一個(gè)識(shí)記的內(nèi)容 熟悉光的波動(dòng)性和粒子性以及原子物理的有關(guān)知識(shí)即可得出答案 題型一 光電效應(yīng)規(guī)律 例4 對(duì)愛(ài)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(huì)具有同樣的初動(dòng)能EkB 式中的W表示每個(gè)光電子從金屬中飛出過(guò)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 h 0D 光電子的最大初動(dòng)能和入射光的頻率成正比 解析 愛(ài)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(duì)應(yīng)的光電子的初動(dòng)能是所有光電子中最大的 其他光電子的初動(dòng)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(dòng)能是0 因此有W h 0 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 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(yáng)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(guò)程中 其動(dòng)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(jí)分別為 3 4eV和 1 51eV 金屬鈉的截止頻率為5 53 1014Hz 普朗克常量h 6 63 10 34J s 請(qǐng)通過(guò)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(guò)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(duì)于一定頻率的光 無(wú)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(huì)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(guò)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(dòng)能要減少 速度要減小 所以動(dòng)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 h 0 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(jiàn)解析 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(guò)狹縫 實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明 如果曝光時(shí)間不太長(zhǎng) 底片上只能出現(xiàn)一些無(wú)規(guī)則的亮點(diǎn) 如果曝光時(shí)間足夠長(zhǎng) 底片上就會(huì)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(zhǎng)時(shí) 光的能量太小 底片上的條紋看不清楚 故出現(xiàn)無(wú)規(guī)則的亮點(diǎn)B 單個(gè)光子的運(yùn)動(dòng)沒(méi)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(huì)較多的地方D 只有大量光子才能表現(xiàn)出波動(dòng)性 解析 少量的光子表現(xiàn)為粒子性 波動(dòng)性不明顯 大量的光子才表現(xiàn)為波動(dòng)性 光子表現(xiàn)的波動(dòng)性為一種概率波 故選項(xiàng)B C D正確 答案 BCD點(diǎn)評(píng) 粒子和波動(dòng)對(duì)宏觀物體是兩個(gè)對(duì)立的事物 但是對(duì)于微觀粒子 波動(dòng)性和粒子性是統(tǒng)一的 1 2011 全國(guó) 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(zhǎng)為 0 該金屬的逸出功為 若用波長(zhǎng)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 2 2011 上海 用極微弱的可見(jiàn)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(dòng)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 2 ABD 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(wú)規(guī)則的點(diǎn)子 顯示出光的粒子性 b c 中延長(zhǎng)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(dòng)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(cuò) 實(shí)驗(yàn)表明光的波動(dòng)性和粒子性這一對(duì)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(zhǎng)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(yáng)極的光電子個(gè)數(shù)有關(guān) A錯(cuò) 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(jí)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(shuō)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 BC 5 2012 昆明一中月考 下列說(shuō)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(shuō)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(zhǎng)最短 C 同學(xué)們 來(lái)學(xué)校和回家的路上要注意安全 同學(xué)們 來(lái)學(xué)校和回家的路上要注意安全