2019版高考物理總復(fù)習(xí) 第十二章 波粒二象性 原子結(jié)構(gòu)和原子核 基礎(chǔ)課1 波粒二象性課件.ppt

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高考導(dǎo)航 基礎(chǔ)課1波粒二象性 光電效應(yīng) 1 光電效應(yīng)現(xiàn)象 在光的照射下金屬中的電子從金屬表面逸出的現(xiàn)象 稱(chēng)為光電效應(yīng) 發(fā)射出來(lái)的電子稱(chēng)為 2 光電效應(yīng)的四個(gè)規(guī)律 1 每種金屬都有一個(gè) 2 光子的最大初動(dòng)能與入射光的強(qiáng)度無(wú)關(guān) 只隨入射光的增大而增大 3 光照射到金屬表面時(shí) 光電子的發(fā)射幾乎是的 4 光電流的強(qiáng)度與入射光的成正比 知識(shí)排查 3 遏止電壓與截止頻率 1 遏止電壓 使光電流減小到零的反向電壓Uc 2 截止頻率 能使某種金屬發(fā)生光電效應(yīng)的頻率叫做該種金屬的截止頻率 又叫極限頻率 不同的金屬對(duì)應(yīng)著不同的極限頻率 最小 愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程 1 光子說(shuō)在空間傳播的光是不連續(xù)的 而是一份一份的 每一份叫做一個(gè)光的能量子 簡(jiǎn)稱(chēng)光子 光子的能量 其中h 6 63 10 34J s 稱(chēng)為普朗克常量 2 逸出功W0使電子脫離某種金屬所做功的 3 最大初動(dòng)能發(fā)生光電效應(yīng)時(shí) 金屬表面上的吸收光子后克服原子核的引力逸出時(shí)所具有的動(dòng)能的最大值 4 愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程 1 表達(dá)式 Ek h 2 物理意義 金屬表面的電子吸收一個(gè)光子獲得的能量是h 這些能量的一部分用來(lái)克服金屬的 剩下的表現(xiàn)為逸出后光電子的最大初動(dòng)能Ek 光的波粒二象性與物質(zhì)波 1 光的波粒二象性 1 光的干涉 衍射 偏振現(xiàn)象證明光具有性 2 光電效應(yīng)說(shuō)明光具有性 3 光既具有波動(dòng)性 又具有粒子性 稱(chēng)為光的性 2 物質(zhì)波 1 概率波光的干涉現(xiàn)象是大量光子的運(yùn)動(dòng)遵守波動(dòng)規(guī)律的表現(xiàn) 亮條紋是光子到達(dá)概率的地方 暗條紋是光子到達(dá)概率的地方 因此光波又叫概率波 2 物質(zhì)波任何一個(gè)運(yùn)動(dòng)著的物體 小到微觀(guān)粒子大到宏觀(guān)物體都有一種波與它對(duì)應(yīng) 其波長(zhǎng) p為運(yùn)動(dòng)物體的動(dòng)量 h為普朗克常量 A 有光子從鋅板逸出B 有電子從鋅板逸出C 驗(yàn)電器指針張開(kāi)一個(gè)角度D 鋅板帶負(fù)電 小題速練 1 人教版選修3 5 P30 演示實(shí)驗(yàn)改編 多選 如圖1所示 用導(dǎo)線(xiàn)把驗(yàn)電器與鋅板相連接 當(dāng)用紫外線(xiàn)照射鋅板時(shí) 發(fā)生的現(xiàn)象是 圖1 解析用紫外線(xiàn)照射鋅板是能夠發(fā)生光電效應(yīng)的 鋅板上的電子吸收紫外線(xiàn)的能量從鋅板表面逸出 稱(chēng)之為光電子 故選項(xiàng)A錯(cuò)誤 B正確 鋅板與驗(yàn)電器相連 帶有相同電性的電荷 鋅板失去電子應(yīng)該帶正電 且失去電子越多 帶正電的電荷量越多 驗(yàn)電器指針張角越大 故選項(xiàng)C正確 D錯(cuò)誤 答案BC 2 人教版選修3 5 P36 T2改編 多選 在光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)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(shuō)法正確的是 A 增大入射光的強(qiáng)度 光電流增大B 減小入射光的強(qiáng)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(dòng)能變大 答案AD 3 下列說(shuō)法正確的是 A 實(shí)物的運(yùn)動(dòng)有特定的軌道 所以實(shí)物不具有波粒二象性B 康普頓效應(yīng)說(shuō)明光子既有能量又有動(dòng)量C 光是高速運(yùn)動(dòng)的微觀(guān)粒子 單個(gè)光子不具有波粒二象性D 宏觀(guān)物體的物質(zhì)波波長(zhǎng)非常小 極易觀(guān)察到它的波動(dòng)解析由德布羅意理論知 宏觀(guān)物體的德布羅意波的波長(zhǎng)太小 實(shí)際很難觀(guān)察到波動(dòng)性 但仍具有波粒二象性 選項(xiàng)A D錯(cuò)誤 康普頓效應(yīng)說(shuō)明光子除了具有能量之外還有動(dòng)量 選項(xiàng)B正確 波粒二象性是光子的特性 單個(gè)光子也具有波粒二象性 選項(xiàng)C錯(cuò)誤 答案B 光電效應(yīng)現(xiàn)象和光電效應(yīng)方程的應(yīng)用 1 對(duì)光電效應(yīng)的四點(diǎn)提醒 1 能否發(fā)生光電效應(yīng) 不取決于光的強(qiáng)度而取決于光的頻率 2 光電效應(yīng)中的 光 不是特指可見(jiàn)光 也包括不可見(jiàn)光 3 逸出功的大小由金屬本身決定 與入射光無(wú)關(guān) 4 光電子不是光子 而是電子 2 定量分析時(shí)應(yīng)抓住三個(gè)關(guān)系式 1 愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程 Ek h W0 2 最大初動(dòng)能與遏止電壓的關(guān)系 Ek eUc 3 逸出功與極限頻率的關(guān)系 W0 h 0 3 區(qū)分光電效應(yīng)中的四組概念 1 光子與光電子 光子指光在空間傳播時(shí)的每一份能量 光子不帶電 光電子是金屬表面受到光照射時(shí)發(fā)射出來(lái)的電子 其本質(zhì)是電子 2 光電子的動(dòng)能與光電子的最大初動(dòng)能 3 光電流和飽和光電流 金屬板飛出的光電子到達(dá)陽(yáng)極 回路中便產(chǎn)生光電流 隨著所加正向電壓的增大 光電流趨于一個(gè)飽和值 這個(gè)飽和值是飽和光電流 在一定的光照條件下 飽和光電流與所加電壓大小無(wú)關(guān) 4 入射光強(qiáng)度與光子能量 入射光強(qiáng)度指單位時(shí)間內(nèi)照射到金屬表面單位面積上的總能量 1 2018 江西省五校模擬 下列有關(guān)光電效應(yīng)的說(shuō)法正確的是 A 光電效應(yīng)現(xiàn)象證明了光是電磁波B 普朗克為了解釋光電效應(yīng)現(xiàn)象 提出了光子說(shuō)C 只要增大入射光的強(qiáng)度 就可以產(chǎn)生光電效應(yīng)D 入射光的頻率低于金屬的截止頻率時(shí)不發(fā)生光電效應(yīng)解析光電效應(yīng)顯示了光的粒子性 但不能證明光是電磁波 選項(xiàng)A錯(cuò)誤 愛(ài)因斯坦為了解釋光電效應(yīng)現(xiàn)象 提出了光子說(shuō) 選項(xiàng)B錯(cuò)誤 根據(jù)光電效應(yīng)產(chǎn)生的條件可知 只有當(dāng)入射光的頻率大于金屬的極限頻率 或截止頻率 時(shí) 才能發(fā)生光電效應(yīng) 選項(xiàng)C錯(cuò)誤 D正確 答案D 2 2017 北京理綜 18 2017年年初 我國(guó)研制的 大連光源 極紫外自由電子激光裝置 發(fā)出了波長(zhǎng)在100nm 1nm 10 9m 附近連續(xù)可調(diào)的世界上最強(qiáng)的極紫外激光脈沖 大連光源 因其光子的能量大 密度高 可在能源利用 光刻技術(shù) 霧霾治理等領(lǐng)域的研究中發(fā)揮重要作用 一個(gè)處于極紫外波段的光子所具有的能量可以電離一個(gè)分子 但又不會(huì)把分子打碎 據(jù)此判斷 能夠電離一個(gè)分子的能量約為 取普朗克常量h 6 6 10 34J s 真空光速c 3 108m s A 10 21JB 10 18JC 10 15JD 10 12J 答案B 3 2017 全國(guó)卷 19 多選 在光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中 分別用頻率為 a b的單色光a b照射到同種金屬上 測(cè)得相應(yīng)的遏止電壓分別為Ua和Ub 光電子的最大初動(dòng)能分別為Eka和Ekb h為普朗克常量 下列說(shuō)法正確的是 A 若 a b 則一定有Ua UbB 若 a b 則一定有Eka EkbC 若Ua Ub 則一定有Eka EkbD 若 a b 則一定有h a Eka h b Ekb 解析由愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程得 Ekm h W0 由動(dòng)能定理得 Ekm eU 若用a b單色光照射同種金屬時(shí) 逸出功W0相同 當(dāng) a b時(shí) 一定有Eka Ekb Ua Ub 故選項(xiàng)A錯(cuò)誤 B正確 若Ua Ub 則一定有Eka Ekb 故選項(xiàng)C正確 因逸出功相同 有W0 h a Eka h b Ekb 故選項(xiàng)D錯(cuò)誤 答案BC 4 如圖2甲所示 合上開(kāi)關(guān) 用光子能量為2 5eV的一束光照射陰極K 發(fā)現(xiàn)電流表讀數(shù)不為零 調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器 發(fā)現(xiàn)當(dāng)電壓表讀數(shù)小于0 60V時(shí) 電流表讀數(shù)仍不為零 當(dāng)電壓表讀數(shù)大于或等于0 60V時(shí) 電流表讀數(shù)為零 把電路改為圖乙 當(dāng)電壓表讀數(shù)為2V時(shí) 則逸出功及電子到達(dá)陽(yáng)極時(shí)的最大動(dòng)能為 A 1 5eV0 6eVB 1 7eV1 9eVC 1 9eV2 6eVD 3 1eV4 5eV 圖2 答案C 光電效應(yīng)的圖象分析 1 極限頻率 圖線(xiàn)與 軸交點(diǎn)的橫坐標(biāo) c 2 逸出功 圖線(xiàn)與Ek軸交點(diǎn)的縱坐標(biāo)的絕對(duì)值E W0 3 普朗克常量 圖線(xiàn)的斜率k h 1 由Ek 圖象可以得到的信息 2 由I U圖象可以得到的信息 1 遏止電壓Uc 圖線(xiàn)與橫軸的交點(diǎn)的絕對(duì)值 2 飽和光電流Im 電流的最大值 3 最大初動(dòng)能 Ekm eUc 3 由Uc 圖象可以得到的信息 1 截止頻率 c 圖線(xiàn)與橫軸的交點(diǎn) 2 遏止電壓Uc 隨入射光頻率的增大而增大 3 普朗克常量h 等于圖線(xiàn)的斜率與電子電荷量的乘積 即h ke 注 此時(shí)兩極之間接反向電壓 1 多選 某種金屬逸出光電子的最大初動(dòng)能Ek與入射光頻率 的關(guān)系如圖3所示 已知該金屬的逸出功為W0 普朗克常量為h 下列說(shuō)法正確的是 圖3 答案CD 2 研究光電效應(yīng)的電路如圖4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)系圖象中正確的是 圖4 解析雖然入射光強(qiáng)度不同 但光的頻率相同 所以遏止電壓相同 又因當(dāng)入射光強(qiáng)度大時(shí) 單位時(shí)間逸出的光電子多 飽和光電流大 所以選項(xiàng)C正確 答案C 3 2018 重慶萬(wàn)州月考 多選 某金屬在光的照射下產(chǎn)生光電效應(yīng) 其遏止電壓Uc與入射光頻率 的關(guān)系圖象如圖5所示 則由圖象可知 A 該金屬的逸出功等于h 0B 遏止電壓是確定的 與入射光的頻率無(wú)關(guān)C 入射光的頻率為2 0時(shí) 產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能為h 0D 入射光的頻率為3 0時(shí) 產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能為h 0 圖5 答案AC 光的波粒二象性的規(guī)律1 從數(shù)量上看 個(gè)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(dòng)性 2 從頻率上看 頻率越低波動(dòng)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(qiáng) 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(guò)程中往往表現(xiàn)出波動(dòng)性 在與物質(zhì)發(fā)生作用時(shí)往往表現(xiàn)為粒子性 光的波粒二象性 物質(zhì)波 1 多選 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6 a b c 所示的圖象 則 A 圖象 a 表明光具有粒子性B 圖象 c 表明光具有波動(dòng)性C 用紫外光觀(guān)察不到類(lèi)似的圖象D 實(shí)驗(yàn)表明光是一種概率波 圖6 解析圖象 a 只有分散的亮點(diǎn) 表明光具有粒子性 圖象 c 呈現(xiàn)干涉條紋 表明光具有波動(dòng)性 用紫外光也可以觀(guān)察到類(lèi)似的圖象 實(shí)驗(yàn)表明光是一種概率波 選項(xiàng)A B D正確 答案ABD 2 多選 實(shí)物粒子和光都具有波粒二象性 下列事實(shí)中突出體現(xiàn)波動(dòng)性的是 A 電子束通過(guò)雙縫實(shí)驗(yàn)裝置后可以形成干涉圖樣B 射線(xiàn)在云室中穿過(guò)會(huì)留下清晰的徑跡C 人們利用慢中子衍射來(lái)研究晶體的結(jié)構(gòu)D 人們利用電子顯微鏡觀(guān)測(cè)物質(zhì)的微觀(guān)結(jié)構(gòu)解析電子束通過(guò)雙縫實(shí)驗(yàn)裝置后可以形成干涉圖樣 可以說(shuō)明電子是一種波 故選項(xiàng)A正確 射線(xiàn)在云室中穿過(guò)會(huì)留下清晰的徑跡 可以說(shuō)明 射線(xiàn)是一種粒子 故選項(xiàng)B錯(cuò)誤 人們利用慢中子衍射來(lái)研究晶體的結(jié)構(gòu) 中子衍射說(shuō)明中子是一種波 故選項(xiàng)C正確 人們利用電子顯微鏡觀(guān)測(cè)物質(zhì)的微觀(guān)結(jié)構(gòu) 利用了電子束的衍射現(xiàn)象 說(shuō)明電子束是一種波 故選項(xiàng)D正確 答案ACD 3 多選 1927年戴維遜和湯姆孫分別完成了電子衍射實(shí)驗(yàn) 該實(shí)驗(yàn)是榮獲諾貝爾獎(jiǎng)的重大近代物理實(shí)驗(yàn)之一 如圖7所示的是該實(shí)驗(yàn)裝置的簡(jiǎn)化圖 下列說(shuō)法正確的是 圖7 A 亮條紋是電子到達(dá)概率大的地方B 該實(shí)驗(yàn)說(shuō)明物質(zhì)波理論是正確的C 該實(shí)驗(yàn)再次說(shuō)明光子具有波動(dòng)性D 該實(shí)驗(yàn)說(shuō)明實(shí)物粒子具有波動(dòng)性答案ABD