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1、第二讲波粒二象性第1页，此课件共53页哦第十第十三章三章第二第二讲讲波粒波粒二象二象性性高考成功方案第高考成功方案第1 1步步高考成功方案第高考成功方案第2 2步步高考成功方案第高考成功方案第3 3步步每课一得每课一得每课一测每课一测第2页，此课件共53页哦第3页，此课件共53页哦回扣一光电效应回扣一光电效应1关于光电效应的规律，下列说法中正确的是关于光电效应的规律，下列说法中正确的是()A只有入射光的波长大于该金属的极限波长，光电效应只有入射光的波长大于该金属的极限波长，光电效应才能产生才能产生B光电子的最大初动能跟入射光强度成正比光电子的最大初动能跟入射光强度成正比C发生光电效应的反应时间
2、一般都大于发生光电效应的反应时间一般都大于107sD发生光电效应时，单位时间内从金属内逸出的光电子发生光电效应时，单位时间内从金属内逸出的光电子数目与入射光强度成正比数目与入射光强度成正比第4页，此课件共53页哦答案：答案：D第5页，此课件共53页哦2已知锌的逸出功为已知锌的逸出功为3.34eV，用某单色紫外线照射锌板，用某单色紫外线照射锌板时，逸出光电子的最大速度为时，逸出光电子的最大速度为106m/s，求该紫外线的波长，求该紫外线的波长(电子质量电子质量me9.111031kg，普朗克常量，普朗克常量h6.631034Js,1eV1.601019J)。第6页，此课件共53页哦答案：答案：2
3、.01107m第7页，此课件共53页哦回扣二光的波粒二象性和粒子的波动性回扣二光的波粒二象性和粒子的波动性3有关光的本性，下列说法正确的是有关光的本性，下列说法正确的是()A光既具有波动性，又具有粒子性，这是互相矛盾和光既具有波动性，又具有粒子性，这是互相矛盾和对立的对立的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由于光既有波动性，又有粒子性，无法只用其中一由于光既有波动性，又有粒子性，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种去说明光的一切
4、行为，只能认为光具有波粒二象性性第8页，此课件共53页哦解析：解析：光既具有波动性，又具有粒子性，但不同于宏观的机械波和光既具有波动性，又具有粒子性，但不同于宏观的机械波和机械粒子，波动性和粒子性是光在不同的情况下的不同表现，是同机械粒子，波动性和粒子性是光在不同的情况下的不同表现，是同一客体的两个不同的侧面、不同属性，只能认为光具有波粒二象性，一客体的两个不同的侧面、不同属性，只能认为光具有波粒二象性，选项选项D正确。正确。答案：答案：D第9页，此课件共53页哦4如果一个中子和一个质量为如果一个中子和一个质量为10g的子弹都以的子弹都以103m/s的速的速度运动，则它们的德布罗意波的波长分别
5、是多大？度运动，则它们的德布罗意波的波长分别是多大？(中子的质中子的质量为量为1.671027kg)第10页，此课件共53页哦第11页，此课件共53页哦答案：答案：4.01010m6.631035m第12页，此课件共53页哦第13页，此课件共53页哦知识必会知识必会1光电效应的实质光电效应的实质光子照射到金属表面，某个电子吸收光子的能量后动能变大，光子照射到金属表面，某个电子吸收光子的能量后动能变大，当电子的动能增大到足以克服原子核的引力时，便飞出金属当电子的动能增大到足以克服原子核的引力时，便飞出金属表面成为光电子。表面成为光电子。第14页，此课件共53页哦2对光电效应规律的解释对光电效应规
6、律的解释第15页，此课件共53页哦对应规对应规律律对规对规律的律的产产生的解生的解释释光光电电子的最大初子的最大初动动能随着入射光能随着入射光频频率率的增大而增大，与的增大而增大，与入射光入射光强强度无关度无关电电子吸收光子能量后，一部分克服阻碍作子吸收光子能量后，一部分克服阻碍作用做功，剩余部分用做功，剩余部分转转化化为为光光电电子的初子的初动动能，能，只有直接从金属表面只有直接从金属表面飞飞出的光出的光电电子才具有子才具有最大初最大初动动能，能，对对于确定的金属，于确定的金属，W0是一定是一定的，故光的，故光电电子的最大初子的最大初动动能只随入射光的能只随入射光的频频率增大而增大率增大而增
7、大第16页，此课件共53页哦对应规对应规律律对规对规律的律的产产生的解生的解释释效效应应具有瞬具有瞬时时性性光照射金属光照射金属时时，电电子吸收一个光子的能量后，子吸收一个光子的能量后，动动能立即增大，不需要能量能立即增大，不需要能量积积累的累的过过程程光光较较强强时饱时饱和和电电流大流大当当发发生光生光电电效效应时应时，增大入射光，增大入射光强强度，包含度，包含的光子数增多，照射金属的光子数增多，照射金属时产时产生的光生的光电电子增子增多，因而多，因而饱饱和和电电流流变变大大第17页，此课件共53页哦3爱因斯坦光电效应方程爱因斯坦光电效应方程EkhW0h：电子的能量：电子的能量W0：逸出功，
8、即从金属表面直接飞出的光电子克服正电：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。荷引力所做的功。Ek：光电子的最大初动能。：光电子的最大初动能。第18页，此课件共53页哦4.由由Ek图像可以得到的信息图像可以得到的信息(1)极限频率：图线与极限频率：图线与轴交点的横坐标轴交点的横坐标c(2)逸出功：图线与逸出功：图线与Ek轴交点的纵坐标的值轴交点的纵坐标的值 W0E。图图1321(3)普朗克常量：图线的斜率普朗克常量：图线的斜率kh。第19页，此课件共53页哦名师点睛名师点睛(1)光电效应方程研究的对象是从金属表面逸出的光电子，光电效应方程研究的对象是从金属表面逸出的光电子，
9、其列式的依据是能的转化和守恒定律。其列式的依据是能的转化和守恒定律。(2)在发生光电效应的过程中，并非所有光电子都具有最在发生光电效应的过程中，并非所有光电子都具有最大初动能，只有从金属表面直接发出的光电子初动能大初动能，只有从金属表面直接发出的光电子初动能才最大。才最大。第20页，此课件共53页哦典例必研典例必研例例1现有现有a、b、c三种单色光，其波长关系为三种单色光，其波长关系为abc。用用b光照射某种金属时，恰好能发生光电效应。若分别用光照射某种金属时，恰好能发生光电效应。若分别用a光光和和c光照射该金属，则光照射该金属，则()Aa光照射时，不能发生光电效应光照射时，不能发生光电效应B
10、c光照射时，不能发生光电效应光照射时，不能发生光电效应Ca光照射时，释放出的光电子的最大初动能最大光照射时，释放出的光电子的最大初动能最大Dc光照射时，释放出的光电子的最大初动能最小光照射时，释放出的光电子的最大初动能最小第21页，此课件共53页哦审题指导审题指导b光照射金属恰好发生光电效应，说明光照射金属恰好发生光电效应，说明b光的光的频率等于金属的极限频率。频率等于金属的极限频率。第22页，此课件共53页哦答案答案A第23页，此课件共53页哦冲关必试冲关必试1(2011上海高考上海高考)用一束紫外线照射某金属时不能产生用一束紫外线照射某金属时不能产生光电效应，可能使该金属产生光电效应的措施
11、是光电效应，可能使该金属产生光电效应的措施是()A改用频率更小的紫外线照射改用频率更小的紫外线照射B改用改用X射线照射射线照射C改用强度更大的原紫外线照射改用强度更大的原紫外线照射D延长原紫外线的照射时间延长原紫外线的照射时间第24页，此课件共53页哦解析：解析：发生光电效应的条件是入射光的频率大于金属的极限频发生光电效应的条件是入射光的频率大于金属的极限频率，与入射光的强度和照射时间无关，故选项率，与入射光的强度和照射时间无关，故选项A、C、D错误；错误；X射线的频率大于紫外线的频率，可能使该金属发生光电效应，故射线的频率大于紫外线的频率，可能使该金属发生光电效应，故选项选项B正确。正确。答
12、案：答案：B第25页，此课件共53页哦2如图如图1322所示是用光照射某种金属时逸出的光电子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，普朗克常量的最大初动能随入射光频率的变化图线，普朗克常量h6.631034Js，由图可知，由图可知()图图1322第26页，此课件共53页哦A该金属的极限频率为该金属的极限频率为4.271014HzB该金属的极限频率为该金属的极限频率为5.51014HzC该图线的斜率表示普朗克常量该图线的斜率表示普朗克常量D该金属的逸出功为该金属的逸出功为0.5eV第27页，此课件共53页哦答案：答案：AC第28页，此课件共53页哦知识必会知识必会
13、1常见电路常见电路图图1323第29页，此课件共53页哦2光电流与饱和光电流光电流与饱和光电流(1)入射光强度：指单位时间内入射到金属表面单位面积入射光强度：指单位时间内入射到金属表面单位面积上的能量，入射光频率一定时，光强越大，光子数越多。上的能量，入射光频率一定时，光强越大，光子数越多。(2)光电流：指光电子在电路中形成的电流。光电流有最大光电流：指光电子在电路中形成的电流。光电流有最大值，未达到最大值以前，其大小和光强、电压都有关，值，未达到最大值以前，其大小和光强、电压都有关，达到最大值以后，光电流和光强成正比。达到最大值以后，光电流和光强成正比。第30页，此课件共53页哦(3)饱和光
14、电流：指在一定频率与强度的光的照射下产饱和光电流：指在一定频率与强度的光的照射下产生的最大光电流，饱和光电流不随电路中电压的增生的最大光电流，饱和光电流不随电路中电压的增大而增大。大而增大。第31页，此课件共53页哦3两条分析线索两条分析线索(1)通过频率分析：光子频率高通过频率分析：光子频率高光子能量大光子能量大产生的光电产生的光电子的最大初动能大。子的最大初动能大。(2)通过光的强度分析：入射光强度大通过光的强度分析：入射光强度大光子数目多光子数目多产生产生的光电子多的光电子多光电流大。光电流大。第32页，此课件共53页哦第33页，此课件共53页哦名师点睛名师点睛研究光电管问题时，首先要分
15、清光电管上所加电压是正研究光电管问题时，首先要分清光电管上所加电压是正向电压还是反向电压，在能发出光电效应的前提下，当加反向电压时，向电压还是反向电压，在能发出光电效应的前提下，当加反向电压时，随着反向电压的增大，光电流逐渐减小，当光电流恰好为零时的电压，随着反向电压的增大，光电流逐渐减小，当光电流恰好为零时的电压，称为遏止电压。称为遏止电压。第34页，此课件共53页哦典例必研典例必研例例2(2012揭阳模拟揭阳模拟)如图如图1324甲所示，合上开关，用光甲所示，合上开关，用光子能量为子能量为2.5eV的一束光照射阴极的一束光照射阴极K，发现电流表读数不为零，发现电流表读数不为零调节滑动变阻器
16、，发现当电压表读数小于调节滑动变阻器，发现当电压表读数小于0.60V时，电流表读时，电流表读数仍不为零，当电压表读数大于或等于数仍不为零，当电压表读数大于或等于0.60V时，电流表读数时，电流表读数为零。把电路改为图乙，当电压表读数为为零。把电路改为图乙，当电压表读数为2V时，电子到达阳极时时，电子到达阳极时的最大动能为的最大动能为()第35页，此课件共53页哦图图1324A0.6eVB1.9eVC2.6eVD4.5eV第36页，此课件共53页哦思路点拨思路点拨题中甲图是给光电管加的反向电压，且由题题中甲图是给光电管加的反向电压，且由题意知遏止电压为意知遏止电压为0.60V，乙图是给光电管加的
17、正向电压。，乙图是给光电管加的正向电压。第37页，此课件共53页哦第38页，此课件共53页哦答案答案C第39页，此课件共53页哦冲关必试冲关必试3在光电效应实验中，小明同学用同一实验装置在光电效应实验中，小明同学用同一实验装置(如图如图1325甲所示甲所示)在甲、乙、丙三种光的照射下得到了三条电流在甲、乙、丙三种光的照射下得到了三条电流表与电压表读数之间的关系曲线，如图乙所示。则正确的是表与电压表读数之间的关系曲线，如图乙所示。则正确的是()第40页，此课件共53页哦图图1325第41页，此课件共53页哦A乙光的频率小于甲光的频率乙光的频率小于甲光的频率B甲光的波长大于丙光的波长甲光的波长大于
18、丙光的波长C丙光的光子能量小于甲光的光子能量丙光的光子能量小于甲光的光子能量D乙光对应的光电子最大初动能小于丙光的光电子乙光对应的光电子最大初动能小于丙光的光电子最大初动能最大初动能第42页，此课件共53页哦答案：答案：B第43页，此课件共53页哦4如图如图1326所示，一光电管的阴极用极限波长所示，一光电管的阴极用极限波长050001010m的钠制成。用波长的钠制成。用波长30001010m的紫外线照射的紫外线照射阴极，光电管阳极阴极，光电管阳极A和阴极和阴极K之间的电势差之间的电势差U2.1V，饱和光电流，饱和光电流的值的值(当阴极当阴极K发射的电子全部到达阳极发射的电子全部到达阳极A时，
19、电路中的电流达时，电路中的电流达到最大值，称为饱和光电流到最大值，称为饱和光电流)I0.56A。第44页，此课件共53页哦图图1326第45页，此课件共53页哦(1)求每秒钟内由求每秒钟内由K极发射的光电子数目；极发射的光电子数目；(2)求电子到达求电子到达A极时的最大动能；极时的最大动能；(3)如果电势差如果电势差U不变，而照射光的强度增到原值的三倍，此时不变，而照射光的强度增到原值的三倍，此时电子到达电子到达A极时最大动能是多少？极时最大动能是多少？(普朗克常量普朗克常量h6.631034Js)。第46页，此课件共53页哦第47页，此课件共53页哦答案：答案：(1)3.51012个个(2)
20、6.011019J(3)6.011019J第48页，此课件共53页哦第49页，此课件共53页哦每课一得每课一得示例示例物理学家做了一个有趣的实验：在双缝干涉实验中，在光屏处物理学家做了一个有趣的实验：在双缝干涉实验中，在光屏处放上照相底片，若减弱光的强度。使光子只能一个一个地通过狭缝。实放上照相底片，若减弱光的强度。使光子只能一个一个地通过狭缝。实验结果表明，如果曝光时间不太长，底片上只能出现一些不规则的点子；验结果表明，如果曝光时间不太长，底片上只能出现一些不规则的点子；如果曝光时间足够长，底片上就会出现规则的干涉条纹。对这个实验结如果曝光时间足够长，底片上就会出现规则的干涉条纹。对这个实验
21、结果下列认识正确的是果下列认识正确的是()第50页，此课件共53页哦A曝光时间不长时，光的能量太小，底片上的条纹看不曝光时间不长时，光的能量太小，底片上的条纹看不清楚，故出现不规则的点子清楚，故出现不规则的点子B单个光子的运动没有确定的规律单个光子的运动没有确定的规律C干涉条纹中明亮的部分是光子到达机会较多的地方干涉条纹中明亮的部分是光子到达机会较多的地方D只有大量光子的行为才表现出波动性只有大量光子的行为才表现出波动性错因错因此题易错选此题易错选A，主要原因是对光的本性即光的波粒二象性，主要原因是对光的本性即光的波粒二象性理解不透彻造成的。理解不透彻造成的。第51页，此课件共53页哦正解正解单个光子通过双缝后的落点无法预测，大量光子的落单个光子通过双缝后的落点无法预测，大量光子的落点出现一定的规律性，落在某些区域的可能性较大，这些区点出现一定的规律性，落在某些区域的可能性较大，这些区域正是波通过双缝后发生干涉时振幅加强的区域。因而把光域正是波通过双缝后发生干涉时振幅加强的区域。因而把光波叫做概率波。光具有波粒二象性，少数光子的行为表现为波叫做概率波。光具有波粒二象性，少数光子的行为表现为粒子性，大量光子的行为表现为波动性。所以正确选项为粒子性，大量光子的行为表现为波动性。所以正确选项为B、C、D。答案答案BCD第52页，此课件共53页哦第53页，此课件共53页哦