《高考物理一輪總復(fù)習(xí) 第十三章 動量 近代物理初步（選修3-5）第39講 波粒二象性課件》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《高考物理一輪總復(fù)習(xí) 第十三章 動量 近代物理初步（選修3-5）第39講 波粒二象性課件（37頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。
1、動 量 近 代 物 理 初 步 (選 修 3 5)第 十 三 章 第 39講 波 粒 二 象 性 考 綱 要 求 考 情 分 析 命 題 趨 勢1.光 電 效 應(yīng) ( )2 愛 因 斯 坦 光 電 效 應(yīng)方 程 ( ) 2016全 國 卷 ， 35(1) 2015江 蘇 卷 ， 12C(1)2015全 國 卷 ， 35(1) 2014江 蘇 卷 ， 12C(1)2013上 海 卷 ， 2 高 考 對 本 部 分 知識 的 考 查 主 要 以 選 擇題 的 形 式 出 現(xiàn) 高 考試 題 往 往 綜 合 考 查 光電 效 應(yīng) 、 波 粒 二 象 性 學(xué) 習(xí) 中 要 注 意 對 光電 效 應(yīng) 規(guī) 律
2、 的 理 解 和光 電 效 應(yīng) 方 程 的 理 解 、應(yīng) 用 . 欄 目 導(dǎo) 航 板 塊 一板 塊 二板 塊 三 板 塊 四 1 光 電 效 應(yīng) 及 其 規(guī) 律 (1)光 電 效 應(yīng) 現(xiàn) 象 在 光 的 照 射 下 ， 金 屬 中 的 _從 表 面 逸 出 的 現(xiàn) 象 ， 發(fā) 射 出來 的 電 子 叫 _ (2)光 電 效 應(yīng) 的 產(chǎn) 生 條 件 入 射 光 的 頻 率 _金 屬 的 極 限 頻 率 考 點 光 電 效 應(yīng) 波 粒 二 象 性電 子 光 電 子 大 于 (3)光 電 效 應(yīng) 規(guī) 律 每 種 金 屬 都 有 一 個 極 限 頻 率 ， 入 射 光 的 頻 率 必 須 _這個 極
3、限 頻 率 才 能 產(chǎn) 生 光 電 效 應(yīng) 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 _ 光 電 效 應(yīng) 的 發(fā) 生 幾 乎 是 瞬 時 的 ， 一 般 不 超 過 10 9 s. 當(dāng) 入 射 光 的 頻 率 大 于 極 限 頻 率 時 ， 飽 和 光 電 流 的 大 小 與 入射 光 的 強 度 成 _ 大 于 強 度 增 大 正 比 2 光 子 說 及 光 電 效 應(yīng) 方 程 (1)光 子 說 ： 在 空 間 傳 播 的 光 不 是 連 續(xù) 的 ， 而 是 一 份 一 份 的 ，每 一 份 叫 做 一 個 光 子 ， 光
4、 子 的 能 量 _. (2)逸 出 功 W0： 電 子 從 金 屬 中 逸 出 所 需 做 功 的 _ (3)最 大 初 動 能 ： 發(fā) 生 光 電 效 應(yīng) 時 ， 金 屬 表 面 上 的 _吸收 光 子 后 克 服 原 子 核 的 引 力 逸 出 時 所 具 有 的 動 能 的 最 大 值 (4)光 電 效 應(yīng) 方 程 表 達(dá) 式 ： h Ek W0或 Ek _. 物 理 意 義 ： 金 屬 表 面 的 電 子 吸 收 一 個 光 子 獲 得 的 能 量 是 h，這 些 能 量 的 一 部 分 用 來 克 服 金 屬 的 逸 出 功 W 0， 剩 下 的 表 現(xiàn)為 逸 出 后 電 子 的
5、最 大 初 動 能 h 最 小 值 電 子 h W0 3 光 的 波 粒 二 象 性 (1)光 電 效 應(yīng) 說 明 光 具 有 粒 子 性 ， 同 時 光 還 具 有 波 動 性 ， 即光 具 有 _ (2)大 量 光 子 運 動 的 規(guī) 律 主 要 表 現(xiàn) 為 光 的 _性 ， 單 個 光子 的 運 動 主 要 表 現(xiàn) 為 光 的 _性 (3)光 的 波 長 越 長 ， 波 動 性 越 _， 光 的 干 涉 、 衍 射 、 偏 振現(xiàn) 象 證 明 光 具 有 波 動 性 (4)光 的 頻 率 越 高 ， 粒 子 性 越 _， 穿 透 本 領(lǐng) _ 光 電效 應(yīng) 、 康 普 頓 效 應(yīng) 說 明 光
6、 具 有 粒 子 性 波 粒 二 象 性 波 動 粒 子 強 強 越 大 1 判 斷 正 誤 (1)任 何 頻 率 的 光 照 射 到 金 屬 表 面 都 可 以 發(fā) 生 光 電 效 應(yīng) ( ) (2)要 使 某 金 屬 發(fā) 生 光 電 效 應(yīng) ， 入 射 光 子 的 能 量 必 須 大 于 金 屬 的 逸 出功 ( ) (3)光 電 子 的 最 大 初 動 能 與 入 射 光 子 的 頻 率 成 正 比 ( ) (4)光 的 頻 率 越 高 ， 光 的 粒 子 性 越 明 顯 ， 但 仍 具 有 波 動 性 ( ) (5)德 國 物 理 學(xué) 家 普 朗 克 提 出 了 量 子 假 說 ， 成
7、 功 地 解 釋 了 光 電 效 應(yīng) 規(guī)律 ( ) (6)美 國 物 理 學(xué) 家 康 普 頓 發(fā) 現(xiàn) 了 康 普 頓 效 應(yīng) ， 證 實 了 光 的 粒 子 性 ( ) (7)法 國 物 理 學(xué) 家 德 布 羅 意 大 膽 預(yù) 言 了 實 物 粒 子 具 有 波 動 性 ( ) 1 光 子 與 光 電 子 光 子 是 指 光 在 空 間 傳 播 時 的 每 一 份 能 量 ， 光 子 不 帶 電 ； 光 電子 是 指 金 屬 表 面 受 到 光 照 射 時 發(fā) 射 出 來 的 電 子 ， 光 子 是 光 電效 應(yīng) 的 因 ， 光 電 子 是 果 一 光 電 效 應(yīng) 的 實 驗 規(guī) 律 2 光
8、電 子 的 最 大 初 動 能 與 光 電 子 的 動 能 當(dāng) 光 照 射 金 屬 時 ， 光 子 的 能 量 全 部 被 電 子 吸 收 ， 電 子 吸 收 光子 的 能 量 后 可 能 向 各 個 方 向 運 動 有 的 向 金 屬 內(nèi) 部 運 動 ， 有的 向 金 屬 表 面 運 動 ， 但 因 途 徑 不 同 ， 運 動 途 中 消 耗 的 能 量 也不 同 唯 獨 在 金 屬 表 面 的 電 子 ， 只 要 克 服 金 屬 原 子 核 的 引 力做 功 ， 就 能 從 金 屬 中 逸 出 而 具 有 最 大 初 動 能 根 據(jù) 愛 因 斯 坦光 電 效 應(yīng) 方 程 可 以 算 出 光
9、 電 子 的 最 大 初 動 能 為 Ek h W0 (W0為 金 屬 的 逸 出 功 ) 而 其 他 經(jīng) 過 不 同 的 路 徑 射 出 的 光 電 子 ，其 動 能 一 定 小 于 最 大 初 動 能 3 光 電 流 與 飽 和 光 電 流 在 一 定 頻 率 與 強 度 的 光 照 射 下 產(chǎn) 生 光 電 效 應(yīng) ， 光 電 流 與 電 壓之 間 的 關(guān) 系 為 ： 開 始 時 ， 光 電 流 隨 電 壓 U的 增 大 而 增 大 ， 當(dāng)U比 較 大 時 ， 光 電 流 達(dá) 到 飽 和 值 Im.這 時 即 使 再 增 大 U， 在 單位 時 間 內(nèi) 也 不 可 能 有 更 多 的 光
10、電 子 定 向 移 動 ， 光 電 流 也 就 不會 再 增 大 ， 即 飽 和 光 電 流 是 在 一 定 頻 率 與 強 度 的 光 照 射 下 的最 大 光 電 流 在 一 定 光 照 條 件 下 ， 飽 和 光 電 流 與 所 加 電 壓 大小 無 關(guān) 4 入 射 光 強 度 和 光 子 能 量 入 射 光 強 度 是 單 位 時 間 內(nèi) 照 射 到 金 屬 表 面 單 位 面 積 上 總 的 能量 ， 光 子 能 量 即 每 個 光 子 的 能 量 ， 光 子 總 能 量 等 于 光 子 能 量與 入 射 光 子 數(shù) 的 乘 積 5 光 的 強 度 與 飽 和 光 電 流 飽 和 光
11、 電 流 與 入 射 光 強 度 成 正 比 的 規(guī) 律 是 對頻 率 相 同 的 光 照 射 金 屬 產(chǎn) 生 光 電 效 應(yīng) 而 言 的 ，對 于 不 同 頻 率 的 光 ， 由 于 每 個 光 子 的 能 量 不同 ， 飽 和 光 電 流 與 入 射 光 強 度 之 間 沒 有 簡 單的 正 比 關(guān) 系 解 決 光 電 效 應(yīng) 規(guī) 律 問 題 的 技 巧放不放(光電子)，看截頻(截止頻率，即最低頻率)；放多少(光電子)，看光強；(光電子的)最大初動能(大小)，看(入射光的)頻率；要放瞬時放 例 1(多選)(2017湖北宜昌質(zhì)檢)用 如 圖 所 示 的 光 電 管 研 究光 電 效 應(yīng) 的
12、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 E
13、用 a光 照 射 時 ， 增 大 光 電 管 兩 端 的 電 壓 時 ， 流 過 G的 電 流可 能 不 變 ABE 解 析 ：產(chǎn)生光電效應(yīng)的條件是入射光的頻率大于極限頻率vC，故A項正確，C項錯誤；在能發(fā)生光電效應(yīng)的前提條件下，只增加a光的強度可使陰極k單位時間發(fā)射出更多光電子，B項正確；光電管中的光電子(帶負(fù)電荷)從k到A，故G中電流從c到d，D項錯誤；當(dāng)用a光照射時，若已達(dá)飽和電流，即使再增大光電管兩端電壓，G中電流也不變，E項正確 二 光 電 效 應(yīng) 的 圖 象 分 析 例 2(2017湖北武漢模擬)從 1907年 起 ， 美 國 物 理 學(xué) 家 密 立 根 開 始 以 精湛 的 技
14、術(shù) 測 量 光 電 效 應(yīng) 中 幾 個 重 要 的 物 理 量 他 通 過 如 圖 所 示 的 實 驗 裝置 測 量 某 金 屬 的 遏 止 電 壓 Uc與 入 射 光 頻 率 ， 作 出 Uc 的 圖 象 ， 由 此 算出 普 朗 克 常 量 h， 并 與 普 朗 克 根 據(jù) 黑 體 輻 射 測 出 的 h相 比 較 ， 以 檢 驗 愛 因斯 坦 方 程 的 正 確 性 圖 中 頻 率 1、 2， 遏 止 電 壓 Uc1、 Uc2及 電 子 的 電 荷 量e均 為 已 知 ， 求 ： (1)普 朗 克 常 量 h； (2)該 金 屬 的 截 止 頻 率 0. 思 維 導(dǎo) 引 (1)最大初動能
15、Ek與入射光的頻率的關(guān)系？ (2)最大初動能與遏止電壓Uc的關(guān)系？ (3)Uc圖線與橫軸交點的物理意義？ 思 維 導(dǎo) 引 (1)EkhW0，Ek隨的增大而增大成一次函數(shù)關(guān)系，并非成正比例關(guān)系(2)EkeUc.(3)交點表示極限頻率 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 動
16、性 越 顯 著 ， 越 容 易 看 到 光 的干 涉 和 衍 射 現(xiàn) 象 ； 頻 率 越 高 粒 子 性 越 顯 著 ， 貫 穿 本 領(lǐng) 越 強 ，越 不 容 易 看 到 光 的 干 涉 和 衍 射 現(xiàn) 象 (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 三 光 的 波 粒 二 象 性 物 質(zhì) 波 波 粒 二 象 性 的 深 入 理 解 (1)雖然平時看到宏觀物體運動時，看不出其波動性，但也有一個波長與之對應(yīng)例如飛行子彈的波長約為1034 m. (2)波粒二象性是微觀粒子
17、的特殊規(guī)律，一切微觀粒子都存在波動性；宏觀物體也存在波動性，只是波長太小，難以觀測 (3)德布羅意波也是概率波，衍射圖樣中的亮圓是電子落點概率大的地方，但概率的大小受波動規(guī)律的支配 例 3用 很 弱 的 光 做 雙 縫 干 涉 實 驗 ， 把 入 射 光 減 弱 到 可 以 認(rèn)為 光 源 和 感 光 膠 片 之 間 不 可 能 同 時 有 兩 個 光 子 存 在 ， 如 圖 所示 是 不 同 數(shù) 量 的 光 子 照 射 到 感 光 膠 片 上 得 到 的 照 片 這 些 照片 說 明 ( ) A 光 只 有 粒 子 性 沒 有 波 動 性 B 光 只 有 波 動 性 沒 有 粒 子 性 C 少
18、 量 光 子 的 運 動 顯 示 波 動 性 ， 大 量 光 子 的 運 動 顯 示 粒 子性 D 少 量 光 子 的 運 動 顯 示 粒 子 性 ， 大 量 光 子 的 運 動 顯 示 波 動性 解 析 ：由這些照片可以看出，少量光子的運動顯示粒子性，大量光子的運動呈現(xiàn)出波動性，故D正確D 1 (多選)下 列 對 光 電 效 應(yīng) 的 理 解 ， 正 確 的 是 ( ) A 金 屬 鈉 的 每 個 電 子 可 以 吸 收 一 個 或 一 個 以 上 的 光 子 ， 當(dāng)它 積 累 的 動 能 足 夠 大 時 ， 就 能 逸 出 金 屬 B 如 果 入 射 光 子 的 能 量 小 于 金 屬 表
19、面 的 電 子 克 服 原 子 核 的引 力 而 逸 出 時 所 需 做 的 最 小 功 ， 便 不 能 發(fā) 生 光 電 效 應(yīng) C 發(fā) 生 光 電 效 應(yīng) 時 ， 入 射 光 越 強 ， 光 子 的 能 量 就 越 大 ， 光電 子 的 最 大 初 動 能 就 越 大 D 由 于 不 同 金 屬 的 逸 出 功 是 不 相 同 的 ， 因 此 使 不 同 金 屬 產(chǎn)生 光 電 效 應(yīng) ， 入 射 光 的 最 低 頻 率 也 不 同 BD 2 (2017江蘇蘇州模擬)1927年 戴 維 孫 和 湯 姆 孫 分 別 完 成 了電 子 衍 射 實 驗 ， 該 實 驗 是 榮 獲 諾 貝 爾 獎 的
20、 重 大 近 代 物 理 實 驗之 一 如 圖 所 示 的 是 該 實 驗 裝 置 的 簡 化 圖 ， 下 列 說 法 不 正 確的 是 ( ) A 亮 條 紋 是 電 子 到 達(dá) 概 率 大 的 地 方 B 該 實 驗 說 明 物 質(zhì) 波 理 論 是 正 確 的 C 該 實 驗 再 次 說 明 光 子 具 有 波 動 性 D 該 實 驗 說 明 實 物 粒 子 具 有 波 動 性C 3 (2015上海卷)某 光 源 發(fā) 出 的 光 由 不 同 波 長 的 光 組 成 ， 不 同 波 長 的 光的 強 度 如 圖 所 示 表 中 給 出 了 一 些 材 料 的 極 限 波 長 ， 用 該 光
21、源 發(fā) 出 的 光照 射 表 中 材 料 ( ) 材 料 鈉 銅 鉑極 限 波長 (nm) 541 268 196 A 僅 鈉 能 產(chǎn) 生 光 電 子 B 僅 鈉 、 銅 能 產(chǎn) 生 光 電 子 C 僅 銅 、 鉑 能 產(chǎn) 生 光 電 子 D 都 能 產(chǎn) 生 光 電 子D 解 析 ：發(fā)生光電效應(yīng)的條件是入射光的頻率不低于金屬的極限頻率，也就是入射光的波長不高于金屬的極限波長由題可知，入射光的波長大約介于25 nm420 nm，包含有小于這三種金屬極限波長的成分，可以使三種金屬都發(fā)生光電效應(yīng)，都能產(chǎn)生光電子，故D項正確 4(多選)(2017湖北黃岡模擬)如 圖 所 示 是 用 光 照 射 某 種
22、 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 ，普 朗 克 常 量 h 6.63 10 34 Js， 由 圖 可 知 ( ) A 該 金 屬 的 極 限 頻 率 為 4.27 1014 Hz B 該 金 屬 的 極 限 頻 率 為 5.5 1014 Hz C 該 圖 線 的 斜 率 表 示 普 朗 克 常 量 D 該 金 屬 的 逸 出 功 為 0.5 eV AC 例 1(2016河南鄭州質(zhì)檢5分)在 光 電 效 應(yīng) 實 驗 中 ， 飛 飛 同 學(xué) 用 同 一 光電 管 在 不 同 實 驗 條 件 下 得 到 了 三 條 光 電 流 與
23、 電 壓 之 間 的 關(guān) 系 曲 線 (甲 光 、乙 光 、 丙 光 )， 如 圖 所 示 則 可 判 斷 出 ( ) A 甲 光 的 頻 率 大 于 乙 光 的 頻 率 B 乙 光 的 波 長 大 于 丙 光 的 波 長 C 乙 光 對 應(yīng) 的 截 止 頻 率 大 于 丙 光 的 截 止 頻 率 D 甲 光 對 應(yīng) 的 光 電 子 最 大 初 動 能 大 于 丙 光 的 光 電 子 最 大 初 動 能 答 題 送 檢 來 自 閱卷 名 師 報 告錯誤 致 錯 原 因 扣分C 不 明 白 光 電 流 與 電 壓 之 間 的 關(guān) 系 ，不 知 道 截 止 電 壓 的 含 義 ， 錯 選 C項 5
24、A 不 能 根 據(jù) 題 干 所 給 圖 象 ， 求 出 三種 色 光 頻 率 的 關(guān) 系 ， 錯 選 A項 解 析 因光電管不變，所以逸出功不變由圖象知甲光、乙光對應(yīng)的遏止電壓相等，且小于丙光對應(yīng)的遏止電壓，所以甲光和乙光對應(yīng)的光電子最大初動能相等且小于丙光的光電子最大初動能，故D錯誤；根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程EkhW0知甲光和乙光的頻率相等，且小于丙光的頻率，故A錯誤，B正確；截止頻率是由金屬決定的，與入射光無關(guān)，故C錯誤 答 案 B 1 (多選)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
25、 電 壓 U的 關(guān) 系 如 圖 所 示 則 這 兩 種 光 ( ) A 照 射 該 光 電 管 時 a光 使 其 逸 出 的 光 電 子 最 大 初 動 能 大 B 從 同 種 玻 璃 射 入 空 氣 發(fā) 生 全 反 射 時 ， a光 的 臨 界 角 大 C 通 過 同 一 裝 置 發(fā) 生 雙 縫 干 涉 ， a光 的 相 鄰 條 紋 間 距 大 D 通 過 同 一 玻 璃 三 棱 鏡 時 ， a光 的 偏 折 程 度 大 BC 2(2013北京卷)以 往 我 們 認(rèn) 識 的 光 電 效 應(yīng) 是 單 光 子 光 電 效 應(yīng) ， 即 一 個電 子 在 極 短 時 間 內(nèi) 只 能 吸 收 到 一
26、個 光 子 而 從 金 屬 表 面 逸 出 強 激 光 的 出現(xiàn) 豐 富 了 人 們 對 于 光 電 效 應(yīng) 的 認(rèn) 識 ， 用 強 激 光 照 射 金 屬 ， 由 于 其 光 子 密度 極 大 ， 一 個 電 子 在 極 短 時 間 內(nèi) 吸 收 多 個 光 子 成 為 可 能 ， 從 而 形 成 多 光子 光 電 效 應(yīng) ， 這 已 被 實 驗 證 實 光 電 效 應(yīng) 實 驗 裝 置 示 意 如 圖 用 頻 率 為的 普 通 光 源 照 射 陰 極 K， 沒 有 發(fā) 生 光 電 效 應(yīng) 換 同 樣 頻 率 為 的 強 激 光照 射 陰 極 K， 則 發(fā) 生 了 光 電 效 應(yīng) ； 此 時 ， 若 加 上 反 向 電 壓 U， 即 將 陰 極 K接 電 源 正 極 ， 陽 極 A接 電 源 負(fù) 極 ， 在 K、 A之 間 就 形 成 了 使 光 電 子 減 速 的電 場 逐 漸 增 大 U， 光 電 流 會 逐 漸 減 小 ； 當(dāng) 光 電 流 恰 好 減 小 到 零 時 ， 所加 反 向 電 壓 U可 能 是 下 列 的 (其 中 W為 逸 出 功 ， h為 普 朗 克 常 量 ， e為 電 子電 荷 量 )( ) B 課 時 達(dá) 標(biāo)
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