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1、学习必备欢迎下载第十三章动量光电效应核能第二节光电效应波粒二象性导学案考纲要求 ：光电效应爱因斯坦光电效应方程学习目标：1. 知道什么是光电效应，理解光电效应的实验规律.2. 会用光子说解释光电效应. 3.知道光的波粒二象性，知道物质波的概念【课前预习】知识点一、黑体辐射与能量子1 黑体与黑体辐射(1)黑体：是指能够完全吸收入射的各种波长的电磁波而不发生反射的物体(2)黑体辐射的实验规律一般材料的物体，辐射的电磁波除与有关外，还与及有关黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的有关a随着温度的升高，各种波长的辐射强度都。b随着温度的升高，辐射强度的极大值向波长较的方向移动2 能量子(1)定义：
2、普朗克认为，带电微粒辐射或者吸收能量时，只能辐射或吸收某个值 的整数倍即能量的辐射或者吸收只能是一份一份的这个不可再分的最小能量值叫做能量子(2)能量子的大小： ， 其中 是电磁波的频率， h 称为普朗克常量 h 6.631034 J s. 知识点二、光电效应1 光电效应现象光电效应：在光的照射下金属中的电子从金属表面逸出的现象，叫做光电效应，发射出来的电子叫做2.光电效应的实验规律(1)任何一种金属都有一个极限频率，入射光的频率必须大于、等于这个极限频率才能发生光电效应，低于这个极限频率则(2)光电子的最大初动能与入射光的强度无关，只随入射光频率的增大而(3)光照射到金属表面时，光电子的发射
3、几乎是的(4)光电流的强度与入射光的成正比3 爱因斯坦光电效应方程(1)光子说：空间传播的光的能量是不连续的，是一份一份的，每一份叫做一个光子光子的能量为 h ，其中 h 是普朗克常量，其值为6.631034 J s. (2)光电效应方程：. 其中 h 为入射光的能量，Ek为光电子的最大初动能，W0是金属的逸出功4 遏止电压与截止频率(1)遏止电压：使光电流减小到零的反向电压Uc. (2)截止频率c： 能使某种金属发生光电效应的最小频率叫做该种金属的截止频率(又叫极限频率 )不同的金属对应着不同的极限频率(3)逸出功 W0：电子从金属中逸出所需做功的最小值，叫做该金属的逸出功(4)逸出功与截止
4、频率的关系式：。知识点三、光的波粒二象性与物质波1 光的波粒二象性(1)光的干涉、衍射、偏振现象证明光具有性(2)光电效应说明光具有性(3)光既具有波动性，又具有粒子性，称为光的2物质波(1)概率波光的干涉现象是大量光子的运动遵守波动规律的表现，亮条纹是光子到达概率的地方，暗条纹是光子到达概率的地方，因此光波又叫概率波(2)物质波任何一个运动着的物体，小到微观粒子大到宏观物体都有一种波与它对应，其波长 hp，p 为运动物体的动量，h 为普朗克常量. 【自究，展评】一、对光电效应规律的理解例题 1、1905 年是爱因斯坦的“奇迹”之年，这一年他先后发表了三篇具有划时代意义的论文，其中关于光量子的
5、理论成功的解释了光电效应现象关于光电效应，下列说法正确的是() A当入射光的频率低于极限频率时，不能发生光电效应B光电子的最大初动能与入射光的频率成正比C光电子的最大初动能与入射光的强度成正比D某单色光照射一金属时不发生光电效应，改用波长较短的光照射该金属可能发生光电效应例题 2、入射光照射到某金属表面上发生光电效应，若入射光的强度减弱，而频率保持不变，则 () A从光照至金属表面上到发射出光电子之间的时间间隔将明显增加B逸出的光电子的最大初动能将减小C单位时间内从金属表面逸出的光电子数目将减小D有可能不发生光电效应例题 3、在光电效应实验中，某金属的截止频率相应的波长为0，该金属的逸出功为若
6、用波长为 （0）的单色光做该实验，则其遏止电压为已知电子的电荷量、真空中的光速和普朗克常量分别为e、c 和 h二、对光电效应方程的应用和Ek 图象的考查1 爱因斯坦光电效应方程Ekh W0h ：光电子的能量W0：逸出功，即从金属表面直接飞出的光电子克服正电荷引力所做的功Ek：光电子的最大初动能2 由 Ek 图象可以得到的信息(1)极限频率：图线与轴交点的横坐标c. (2)逸出功：图线与Ek轴交点的纵坐标的值E W0. (3)普朗克常量：图线的斜率kh. 例题 4、如图所示是用光照射某种金属时逸出的光电子的最大初动能随入射光频率的变化图线(直线与横轴的交点坐标为4.27，与纵轴交点坐标为0.5)
7、由图可知() 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 4 页学习必备欢迎下载A该金属的截止频率为4.27 1014 Hz B该金属的截止频率为5.51014 Hz C该图线的斜率表示普朗克常量D该金属的逸出功为0.5 eV 例题 5、已知锌的逸出功为3.34 eV，用某单色紫外线照射锌板时，逸出光电子的最大速度为106 m/s， 求该紫外线的波长 (电子质量me 9.111031 kg， 普朗克常量h6.631034 J s, 1 eV1.601019 J)三、对光的波粒二象性、物质波的考查光既有波动性，又有粒子性，两者不是孤立
8、的，而是有机的统一体，其表现规律为：(1) 个别光子的作用效果往往表现为粒子性；大量光子的作用效果往往表现为波动性(2) 频率越低波动性越显著，越容易看到光的干涉和衍射现象；频率越高粒子性越显著，越不容易看到光的干涉和衍射现象，贯穿本领越强(3) 光在传播过程中往往表现出波动性；在与物质发生作用时，往往表现为粒子性例题 6、关于物质的波粒二象性，下列说法中不正确的是() A不仅光子具有波粒二象性，一切运动的微粒都具有波粒二象性B运动的微观粒子与光子一样，当它们通过一个小孔时，都没有特定的运动轨道C波动性和粒子性，在宏观现象中是矛盾的、对立的，但在微观高速运动的现象中是统一的D实物的运动有特定的
9、轨道，所以实物不具有波粒二象性例题 7、关于光的本性，下列说法正确的是() A光既具有波动性，又具有粒子性，这是互相矛盾和对立的B光的波动性类似于机械波，光的粒子性类似于质点C大量光子才具有波动性，个别光子只具有粒子性D由于光既具有波动性，又具有粒子性，无法只用其中一种去说明光的一切行为，只能认为光具有波粒二象性【当堂检测】1、研究光电效应的电路如图所示用频率相同、 强度不同的光分别照射密封真空管的钠极板(阴极 K)，钠极板发射出的光电子被阳极A 吸收，在电路中形成光电流下列光电流I 与 A、K 之间的电压 UAK的关系图象中，正确的是_2、 光电效应实验中，下列表述正确的是()A 光照时间越
10、长光电流越大B 入射光足够强就可以有光电流C遏止电压与入射光的频率有关D入射光频率大于极限频率才能产生光电子3当用一束紫外线照射锌板时，产生了光电效应，这时A 锌板带负电B 有正离子从锌板逸出C 有电子从锌板逸出D 锌板会吸附空气中的正离子4、下表给出了一些金属材料的逸出功. 材料铯钙镁铍钛逸出功 (1019 J)3.04.35.96.26.6 现用波长为400 nm 的单色光照射上述材料，能产生光电效应的材料最多有几种(普朗克常量 h6.631034 J s，光速 c3.0108 m/s) () A2 种B3 种C 4种D5 种5、在光电效应实验中，飞飞同学用同一光电管在不同实验条件下得到了
11、三条光电流与电压之间的关系曲线 (甲光、乙光、丙光)，如图所示则可判断出()A甲光的频率大于乙光的频率B乙光的波长大于丙光的波长C乙光对应的截止频率大于丙光的截止频率D甲光对应的光电子最大初动能大于丙光的光电子最大初动能6、如果一个电子的德布罗意波长和一个中子的相等，则它们的_也相等。 A速度 B动能 C动量 D总能量7、如图所示是光电管的原理图，已知当有波长为0的光照到阴极K上时，电路中有光电流，则() A若换用波长为1(10)的光照射阴极K 时，电路中一定没有光电流B若换用波长为2(20)的光照射阴极K 时，电路中一定有光电流C增加电路中电源电压，电路中光电流一定增大D若将电源极性反接，电
12、路中一定没有光电流产生8、从 1907 年起，美国物理学家密立根开始以精湛的技术测量光电效应中几个重要的物理量他通过如图4 甲所示的实验装置测量某金属的遏止电压Uc与入射光频率 ，作出 Uc 的图象，由此算出普朗克常量h，并与普朗克根据黑体辐射测出的h 相比较，以检验爱因斯坦光电效应方程的正确性图中频率1、2、遏止电压Uc1、Uc2及电子的电荷量e 均为已知，求：(1)普朗克常量h；(2)该金属的截止频率0. 14、如图所示，四个示意图所表示的实验中，能说明光具有粒子性的是（C）15、用极微弱的可见光做双缝干涉实验，随着时间的增加，在屏上先后出现如图(a)、(b)、 (c)所示的图象，则( )
13、 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 4 页学习必备欢迎下载A图象 (a)表明光具有粒子性B图象 (c)表明光具有波动性C用紫外光观察不到类似的图象D实验表明光是一种概率波解析：图象 (a)表明单个光子的运动落点无规律，表现出光的粒子性，选项A 正确；图象 (c)表明大量光子运动的规律表现出光的波动性，选项B 正确；用任意单色光做实验都能得到类似的结果， 选项 C 错误；实验表明光子到达各个地方的几率不一样，光是一种概率波， 选项 D 正确答案： ABD 16、(2015 新课标 I-35 （ 1）). 【物理选修3-5】
14、（15 分）（5 分）在某次光电效应实验中，得到的遏制电压Uc与入射光的频率的关系如图所示，若该直线的斜率和截距分别为k 和 b，电子电荷量的绝对值为e，则普朗克常量可表示为，所用材料的逸出功可表示为。【答案】ek (2 分) -eb (3 分 ) 【考点】 光电效应；爱因斯坦光电效应方程；动能和动能定理【解析】 根据动能定理有:meve2 = eUc , 和 爱因斯坦光电效应方程：meve2 = h- W0可得：遏制电压 Uc= - , 结合 UC-图， 斜率即 k = , 截距为 b = , 可得： 普朗克常量h = ek ,所用材料的逸出功W0 = -eb . 【2015 江苏 -12】
15、 【选修 3-5】 （12 分）（1）波粒二象性时微观世界的基本特征，以下说法正确的有_AB_ A光电效应现象揭示了光的粒子性B热中子束射到晶体上产生衍射图样说明中子具有波动性C黑体辐射的实验规律可用光的波动性解释D动能相等的质子和电子，它们的德布罗意波也相等答案【课前自主学习】一、黑体辐射与能量子1 黑体与黑体辐射(1)黑体：是指能够完全吸收入射的各种波长的电磁波而不发生反射的物体(2)黑体辐射的实验规律一般材料的物体，辐射的电磁波除与温度有关外，还与材料的种类及表面状况有关黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关a随着温度的升高，各种波长的辐射强度都增加b随着温度的升高，辐射强度
16、的极大值向波长较短的方向移动2 能量子(1)定义：普朗克认为，带电微粒辐射或者吸收能量时，只能辐射或吸收某个最小能量值的整数倍即能量的辐射或者吸收只能是一份一份的这个不可再分的最小能量值叫做能量子(2)能量子的大小： h ，其中 是电磁波的频率，h 称为普朗克常量h 6.631034 J s. 二、光电效应1 光电效应现象光电效应：在光的照射下金属中的电子从金属表面逸出的现象，叫做光电效应，发射出来的电子叫做光电子2.光电效应的实验规律(1)任何一种金属都有一个极限频率，入射光的频率必须大于、等于这个极限频率才能发生光电效应，低于这个极限频率则不能发生光电效应(2)光电子的最大初动能与入射光的
17、强度无关，只随入射光频率的增大而增大(3)光照射到金属表面时，光电子的发射几乎是瞬时的(4)光电流的强度与入射光的强度成正比3 爱因斯坦光电效应方程(1)光子说：空间传播的光的能量是不连续的，是一份一份的，每一份叫做一个光子光子的能量为 h ，其中 h 是普朗克常量，其值为6.631034 J s. (2)光电效应方程：Ekh W0. 其中 h 为入射光的能量，Ek为光电子的最大初动能，W0是金属的逸出功4 遏止电压与截止频率(1)遏止电压：使光电流减小到零的反向电压Uc. (2)截止频率： 能使某种金属发生光电效应的最小频率叫做该种金属的截止频率(又叫极限频率)不同的金属对应着不同的极限频率
18、(3)逸出功：电子从金属中逸出所需做功的最小值，叫做该金属的逸出功(4)逸出功与截止频率的关系式：。三、光的波粒二象性与物质波1 光的波粒二象性(1)光的干涉、衍射、偏振现象证明光具有波动性(2)光电效应说明光具有粒子性(3)光既具有波动性，又具有粒子性，称为光的波粒二象性2物质波(1)概率波光的干涉现象是大量光子的运动遵守波动规律的表现，亮条纹是光子到达概率大的地方，暗条纹是光子到达概率小的地方，因此光波又叫概率波(2)物质波任何一个运动着的物体，小到微观粒子大到宏观物体都有一种波与它对应，其波长 hp，p 为运动物体的动量，h 为普朗克常量. 例题 1、AD 例题 2、C 例题 3、0hc
19、00hce精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 4 页学习必备欢迎下载例题 4、答案AC 解析图线在横轴上的截距为截止频率，A 正确， B 错误；由光电效应方程Ekh W0可知图线的斜率为普朗克常量，C 正确； 金属的逸出功为W0hc6.6310344.2710141.61019eV1.77 eV，D 错误例题 5、答案2.01107 m 解析根据爱因斯坦光电效应方程hcW012mev2所以 2.01107 m. 例题 6、D 例题 7、D 【作业习题】1、C 2、CD 3、C4、A 5、B 6、C 7、B 8、答案(1)e Uc2Uc121，(2)Uc21Uc12Uc2Uc1解析根据爱因斯坦光电效应方程Ek h W0及动能定理eUcEk得 Uche he0结合题图乙有kheUc2Uc121Uc110解得普朗克常量he Uc2 Uc121， 0Uc21Uc12Uc2Uc1精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 4 页