高考物理總復(fù)習(xí) 第12章 第3課時 光電效應(yīng) 波粒二象性課件.ppt

第3課時 光電效應(yīng) 波粒二象性,【導(dǎo)學(xué)目標(biāo)】 1.能認(rèn)識光電效應(yīng)現(xiàn)象，理解光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律，會用光子說解釋光電效應(yīng).2.掌握光電效應(yīng)方程，會計(jì)算逸出功、極限頻率、最大初動能等物理量,一、黑體輻射與能量子 基礎(chǔ)導(dǎo)引 判斷下列說法的正誤： (1)一般物體輻射電磁波的情況與溫度無關(guān)，只與材料的種類及表面情況有關(guān)( ) (2)黑體能完全吸收入射的各種波長的電磁波，不反射( ) (3)帶電微粒輻射和吸收的能量，只能是某一最小能量值的整數(shù)倍( ) (4)普朗克最先提出了能量子的概念( ) 【答案】(1) (2) (3) (4),知識梳理 1黑體與黑體輻射 (1)黑體：是指能夠完全吸收入射的各種波長的電磁波而不發(fā)生反射的物體 (2)黑體輻射的實(shí)驗(yàn)規(guī)律 一般材料的物體，輻射的電磁波除與溫度有關(guān)外，還與材料的種類及表面狀況有關(guān),2能量子 (1)定義：普朗克認(rèn)為，帶電微粒輻射或者吸收能量時，只能輻射或吸收某個最小能量值的整數(shù)倍即能量的輻射或者吸收只能是一份一份的這個不可再分的最小能量值叫作能量子 (2)能量子的大?。篽，其中是電磁波的頻率，h稱為普朗克常量h6.631034 Js. 特別提醒 在微觀世界中能量是量子化的，或者說微觀粒子的能量是分立的,二、光電效應(yīng) 基礎(chǔ)導(dǎo)引 已知能使某金屬產(chǎn)生光電效應(yīng)的極限頻率為0，則( ) A當(dāng)用頻率為20的單色光照射該金屬時，一定能產(chǎn)生光電子 B當(dāng)用頻率為20的單色光照射該金屬時，所產(chǎn)生的光電子的最大初動能為h0 C當(dāng)照射光的頻率大于0時，若增大，則逸出功增大 D當(dāng)照射光的頻率大于0時，若增大一倍，則光電子的最大初動能也增大一倍,【答案】AB,知識梳理 1光電效應(yīng)現(xiàn)象 光電效應(yīng)：金屬在光的照射下發(fā)射電子的現(xiàn)象，發(fā)射出來的電子叫作_ 2光電效應(yīng)規(guī)律 (1)每種金屬都有一個_ (2)光子的最大初動能與入射光的_無關(guān)，只隨入射光的_增大而增大 (3)光照射到金屬表面時，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,光電子,極限頻率,強(qiáng)度,頻率,瞬時,強(qiáng)度,h,4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U0. (2)截止頻率：能使某種金屬發(fā)生光電效應(yīng)的_頻率叫作該種金屬的截止頻率(又叫極限頻率)不同的金屬對應(yīng)著不同的極限頻率 (3)逸出功：電子從金屬中逸出所需做功的_，叫作該金屬的逸出功,最小,最小值,三、光的波粒二象性、物質(zhì)波 基礎(chǔ)導(dǎo)引 判斷下列說法的正誤： (1)光電效應(yīng)反映了光的粒子性( ) (2)大量光子產(chǎn)生的效果往往顯示出粒子性，個別光子產(chǎn)生的效果往往顯示出波動性( ) (3)光的干涉、衍射、偏振現(xiàn)象證明了光具有波動性( ) (4)只有運(yùn)動著的小物體才有一種波和它相對應(yīng)，大的物體運(yùn)動是沒有波和它對應(yīng)的( ) 【答案】(1) (2) (3) (4),知識梳理 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)說明光具有_性 (3)光既具有波動性，又具有粒子性，稱為光的_性,波動,粒子,波粒二象,2物質(zhì)波 (1)概率波 光的干涉現(xiàn)象是大量光子的運(yùn)動遵守波動規(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 任何一個運(yùn)動著的物體，小到微觀粒子大到宏觀物體都有一種波與它對應(yīng)，其波長_，p為運(yùn)動物體的動量，h為普朗克常量,大,小,考點(diǎn)一 對光電效應(yīng)規(guī)律的理解,2對光電效應(yīng)規(guī)律的解釋,特別提醒 光電效應(yīng)方程研究的對象是從金屬表面逸出的光電子，其列式依據(jù)為能量守恒定律,【典例剖析】 例1 愛因斯坦因提出了光量子概念并成功地解釋光電效應(yīng)的規(guī)律而獲得了1921年諾貝爾物理學(xué)獎某種金屬逸出光電子的最大初動能Ekm與入射光頻率的關(guān)系如圖3所示，其中0為極限頻率從圖中可以確定的是( ) A逸出功與有關(guān) BEkm與入射光強(qiáng)度成正比 C當(dāng)0時，會逸出光電子 D圖中直線的斜率與普朗克常量有關(guān) 答案 D,考點(diǎn)二 波粒二象性,(1)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)頻率越低波動性越顯著，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(qiáng) (3)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,【典例剖析】 例2 關(guān)于物質(zhì)的波粒二象性，下列說法中不正確的是( ) A不僅光子具有波粒二象性，一切運(yùn)動的微粒都具有波粒二象性 B運(yùn)動的微觀粒子與光子一樣，當(dāng)它們通過一個小孔時，都沒有特定的運(yùn)動軌道 C波動性和粒子性，在宏觀現(xiàn)象中是矛盾的、對立的，但在微觀高速運(yùn)動的現(xiàn)象中是統(tǒng)一的 D實(shí)物的運(yùn)動有特定的軌道，所以實(shí)物不具有波粒二象性,解析 光具有波粒二象性是微觀世界具有的特殊規(guī)律，大量光子運(yùn)動的規(guī)律表現(xiàn)出光的波動性，而單個光子的運(yùn)動表現(xiàn)出光的粒子性光的波長越長，波動性越明顯，光的頻率越高，粒子性越明顯而宏觀物體的德布羅意波的波長太小，實(shí)際很難觀察到波動性，不是不具有波粒二象性D項(xiàng)正確 答案 D,跟蹤訓(xùn)練1 (2012上海)根據(jù)愛因斯坦的“光子說”可知( ) A“光子說”本質(zhì)就是牛頓的“微粒說” B光的波長越大，光子的能量越小 C一束單色光的能量可以連續(xù)變化 D只有光子數(shù)很多時，光才具有粒子性 【答案】B,【解析】本題考查對“光子說”和光的波粒二象性的理解難度較小“光子說”說明空間傳播的波是不連續(xù)的，而是一份一份的，光具有波粒二象性，它不同于牛頓基于宏觀現(xiàn)象的“微粒說”，也不同于惠更斯基于宏觀現(xiàn)象的“波動說”，A、C錯誤；少數(shù)光子表現(xiàn)為粒子性，大量光子表現(xiàn)為波動性，D錯誤；波長越短的波，粒子性越強(qiáng)，波長越長的波，波動性越強(qiáng)，頻率越低，光子的能量越小，B正確,例3 如圖4所示，當(dāng)開關(guān)S斷開時，用光子能量為2.5 eV的一束光照射陰極P，發(fā)現(xiàn)電流表讀數(shù)不為零合上開關(guān)，調(diào)節(jié)滑動變阻器，發(fā)現(xiàn)當(dāng)電壓表讀數(shù)小于0.60 V時，電流表讀數(shù)仍不為零；當(dāng)電壓表讀數(shù)大于或等于0.60 V時，電流表讀數(shù)為零 (1)求此時光電子的最大初動能的大??； (2)求該陰極材料的逸出功,考點(diǎn)三 光電效應(yīng)方程的應(yīng)用,解析 設(shè)用光子能量為2.5 eV的光照射時，光電子的最大初動能為Ekm，陰極材料逸出功為W0 當(dāng)反向電壓達(dá)到U00.60 V以后，具有最大初動能的光電子也達(dá)不到陽極，因此eU0Ekm 由光電效應(yīng)方程知EkmhW0 由以上二式得 Ekm0.6 eV，W01.9 eV. 答案 (1)0.6 eV (2)1.9 eV,例4 研究光電效應(yīng)的電路如圖5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)系圖象中，正確的是_,13.用光電管研究光電效應(yīng),解析 由于光的頻率相同，所以對應(yīng)的反向截止電壓相同，選項(xiàng)A、B錯誤；發(fā)生光電效應(yīng)時，在同樣的加速電壓下，光強(qiáng)度越大，逸出的光電子數(shù)目越多，形成的光電流越大，所以C正確、D錯誤 答案 C,方法提煉 1常見電路(如圖所示) 2兩條線索 (1)通過頻率分析：光子頻率高光子能量大產(chǎn)生光電子的最大初動能大,A滑動變阻器的滑動觸頭由a端向b端滑動的過程中，電流表中一定無電流通過 B滑動變阻器的滑動觸頭由a端向b端滑動的過程中，電流表的示數(shù)一定會持續(xù)增大 C將滑動變阻器的滑動觸頭置于b端，改用紫外線照射陰極K，電流表中一定有電流通過 D將滑動變阻器的滑動觸頭置于b端，改用紅外線照射陰極K，電流表中一定有電流通過,【答案】C 【解析】根據(jù)極限頻率的含義知D錯誤、C正確；當(dāng)滑動觸頭自a端向b端移動時，開始一段有光電流而且應(yīng)增大，若移動到某一位置時達(dá)到飽和，則此后的移動過程中光電流不變，故A、B錯誤,