2020版物理浙江高考选考一轮复习讲义:选修3-5第十二章第2讲波粒二象性含解析.doc.pdf
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1、第2讲欢粒二象性 I 双基过关I 知识排查 知识点 _光电效应 1.光电效应现象:在光的照射下金属中的电子从金属表面逸出的现象,称为光电效应, 发射岀来的电子称为光电子。 2.光电效应的四个规律 (1 )每种金属都有一个极限频率O (2)光子的最大初动能与入射光的强度无关,只随入射光的频率增大而增大。 (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.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以。 (2)截止频率:能使某种金属发生光电效应的最尘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
2、。 知识点二爱因斯坦光电效应方程 1?光子说 在空间传播的光是不连续的,而是一份一份的,每一份叫做一个光的能量子,简称光 子,光子的能量=匝其中/?= 6.63X 10 34J-S O ( 称为普朗克常量 ) 2.逸出功W() 使电子脫离某种金属所做功的最小值。 3.最大初动能 发生光电效应时,金属表面上的也土吸收光子后克服原子核的引力逸出时所具有的动 能的最大值。 4.爱因斯坦光电效应方程 (1)表达式:Ek=hv-W qo (2)物理意义:金属表面的电子吸收一个光子获得的能量是hv,这些能量的一部分用来 克服金屈的逸岀功W(),剩下的表现为逸出后光电子的最大初动能Ek=g处必 紧抓教材自主
3、落实 知识点三光的波粒二象性与物质波 1.光的波粒二象性 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壬性。 (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太的地 方,暗条纹是光子到达概率尘的地方,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h 入=;为运动物体的动量,力为普圳克常量。 3.不确定性关系 在经典物理学中,一个质点的位置和动量是可以同时测定的,在微观物理学中,要同 时测岀微观粒子的位置和
4、动量是不太可能的,这种关系叫不确定性关系。 小题速练 1 ?思考判断 (1)光电子就是光子 ( ) (2)只要光强度足够强,任何金属都能发生光电效应() (3)极限频率越大的金属材料逸出功越大() (4)爱因斯坦认为光是一份一份的,每一份叫光量子() (5)宏观物体不具有波动性() (6)光子和光电子都是实物粒子() (7)要使某金属发牛光电效应,入射光子的能量必须大于金属的逸出功() (8)光电子的最大初动能与入射光子的频率成正比() (9)光的频率越高,光的粒子性越明显,但仍具有波动性() (10)德国物理学家普朗克提出了量子假说,成功地解释了光电效应规律() (11)美国物理学家康普顿发
5、现了康普顿效应,证实了光的粒子性() (12)法国物理学家德布罗意大胆预言了实物粒子在一定条件下会表现为波动性 答案(1)X (2)X (3) V (4)7 (5)X (6)X (7) V (8)X (9) V (10)X (H)V ( J 2.人教版选修3 5心0?演示实验改编(多选) 如图1所示,用导线把验电器与锌 板相 连接,当用紫外线照射锌板时,发生的现彖是() A.有光子从锌板逸出 B.有电子从锌板逸出 C.验电器指针张开一个角度 D.锌板带负电 解析用紫外线照射锌板是能够发生光电效应的,锌板上的电子吸收紫外线的能量从锌 板表面逸出,称之为光电子,故选项A错误,B正确;锌板与验电器相
6、连,带有相同 电性的电荷,锌板失去电子应该带正电,且失去电子越多,带正电的电荷量越多,验 电器指针张角越大,故选项C正确,D错误。 答案BC 3.下列说法正确的是 () A.实物的运动有特定的轨道,所以实物不具有波粒二象性 B.康普顿效应说明光子既有能量又有动量 C.光是高速运动的微观粒子,单个光子不具有波粒二象性 D.宏观物体的物质波波长非常小,极易观察到它的波动 解析 由德布罗意理论知, 宏观物体的德布罗意波的波长太小,实际很难观察到波动性, 但仍具有波粒二象性,选项A、D错误;康普顿效应说明光子除了具有能量之外还有 动量,选项B正确;波粒二象性是光子的特性,单个光子也具有波粒二象性,选项
7、C 错误。 答案B 兰点n光电效应规律的理解与应用 1.对光电效应的四点提醒 (1)能否发生光电效应,不取决于光的强度而取决于光的频率。 (2)光电效应中的“光”不是特指可见光,也包括不可见光。 (3)逸出功的大小由金属木身决定,与入射光无关。 (4)光电子不是光子,而是电子。 2.两条对应关系 (1)光强大一光子数目多一发射光电子多一光电流大。 (2)光子频率高一光子能量大一光电子的最大初动能大。 3.定量分析时应抓住三个关系式 (1)爱因斯坦光电效应方程:E k=hv-W (2)最大初动能与遏止电压的关系:Ek=eUc (3)逸出功与极限频率的关系:Wo=hv 0o 4.用图象表示光电效应
8、方程 (1)最大初动能Ek与入射光频率v的关系图线如图2o y 0 -E / ? Z Z ? V 图2 (2)由曲线可以得到的物理量: 极限频率:图线与u轴交点的横坐标。 逸出功:图线与5轴交点的纵坐标的值Wo=E。 普朗克常量:图线的斜率k=h. I跟进题组多角练透 1. (多选)在光电效应实验中,用频率为v的光照射光电管阴极,发牛了光电效应, 下列 说法止确的是 () A.增大入射光的强度,光电流增大 B.减小入射光的强度,光电效应现象消失 C?改用频率小于V的光照射,一定不发牛光电效应 D.改用频率大于v的光照射,光电子的最大初动能变大 解析 增大入射光强度, 单位时间内照射到单位面积上
9、的光子数增加,则光电流将 增大, 故选项A正确;光电效应是否发生取决于入射光的频率,而与入射光强度无关,故选 项B错误;用频率为卩的光照射光电管阴极,发生光电效应,用频率小于v的光照射 时,若光的频率仍大于极限频率,则仍会发生光电效应, 选项C错误; 根据hv-W=mv 2 可知,增大入射光频率,光电子的最大初动能也增大,故选项 D正确。 答案AD 2. (多选) 如图3所示是用光照射某种金属吋逸岀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)。由图可知() A.该金属的截止频率为4.27 X 1014 Hz B.该金属的截止频率为5.5
10、X1014 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 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E k=hv Wo可知图线的斜率为普朗克常量,C正确;金属的逸出功为Wo = Avo = 6.63X10“ 34X4.27X 1014 玮口eV=1.77eV, 答案AC 3.研究光电效应的电路如图4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 / 与A、K之间的电压(ZAK的关系图象中正确的是() D错误。 解析 虽然入射光强度不同,但光的频率相同,所以
11、遏止电压相同;又因当入射光强度 大时,单位时间逸出的光电子多,饱和光电流大,所以选项C正确。 答案c 光既有波动性,乂有粒子性,两者不是孤立的,而是有机的统一体,其表现规律为: (1)从数量上看: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)从频率上看: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彖,贯穿本领越强。 (3)从传播与作用上看: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。 h (4)波动性与粒子性的统一:由光子的能量E=hv,光子的动量p=j,表达式也可以看
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