2022届高三物理大一轮复习-第13章-第2节-光电效应、波粒2象性-教学讲义-.docx
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1、其次节光电效应、波粒二象性一、光电效应1定义:在光的照射下从物体放射出电子的现象(放射出的电子称为光电子)2产生条件:入射光的频率大于极限频率3光电效应规律(1)存在着饱和电流对于确定颜色的光,入射光越强,单位时间内放射的光电子数越多(2)存在着遏止电压和截止频率光电子的能量只与入射光的频率有关,而与入射光的强弱无关当入射光的频率低于截止频率时不发生光电效应(3)光电效应具有瞬时性当频率超过截止频率时,无论入射光怎样微弱,几乎在照到金属时马上产生光电流,时间不超过109 s.1.(2022高考广东卷)在光电效应试验中,用频率为的光照射光电管阴极,发生了光电效应,下列说法正确的是()A增大入射光
2、的强度,光电流增大B减小入射光的强度,光电效应现象消逝C改用频率小于的光照射,确定不发生光电效应D改用频率大于的光照射,光电子的最大初动能变大答案:AD二、光电效应方程1基本物理量(1)光子的能量h,其中h6.6261034 Js(称为普朗克常量)(2)逸出功:使电子脱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,金属表面上的电子吸取光子后克服原子核的引力逸出时所具有动能的最大值2光电效应方程:EkhW0.2.用波长为2.0107m的紫外线照射钨的表面,释放出来的光电子中最大初动能是4.71019J.由此可知,钨的极限频率是(普朗克常量h6.631034 Js,光速c3.0108 m
3、/s,结果取两位有效数字)()A5.51014HzB7.91014HzC9.81014Hz D1.21015Hz答案:B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,p为运动物体的动量,h为普朗克常量3.下列说法正确的是()A光电效应反映
4、了光的粒子性B大量光子产生的效果往往显示出粒子性,个别光子产生的效果往往显示出波动性C光的干涉、衍射、偏振现象证明白光具有波动性D只有运动着的小物体才有一种波和它相对应,大的运动物体是没有波和它对应的答案:AC考点一光电效应规律的理解1放不放光电子,看入射光的最低频率2单位时间内放多少光电子,看光的强度3光电子的最大初动能大小,看入射光的频率4要放光电子,瞬时放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
5、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解析依据光电效应现象的试验规律,只有入射光频率大于极限频率才能发生光电效应,故A、D正确依据光电效应方程,最大初动能与入射光频率为线性关系,但非正比关系,B错误;依据光电效应现象的试验规律,光电子的最大初动能与入射光强度无关,C错误答案AD1.关于光电效应,下列说法正确的是()A爱因斯坦用光子说成功解释了光电效应B极限频率越大的金属材料逸出功越大C光电效应是瞬时发生的D若入射光的强度减弱,频率保持不变,单位时间内从金属表面逸出的光电子数目不变解析:选ABC.明显选
6、项A正确;金属的逸出功W0h,所以极限频率越大的金属材料逸出功越大,选项B正确;由光电效应相关学问知,光电效应是瞬时发生的,选项C正确;入射光强度减弱时,单位时间内从金属表面逸出的光电子数目削减,D错考点二光电效应方程及图象问题1爱因斯坦光电效应方程EkhW0h: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图象分析图象名称图线外形由图线直接(间接) 得到的物理量最大初动能Ek与入射光频率的关系图线极限频率:0逸出功:W0|E|E普朗克常量:图线的斜率kh遏止电压Uc与入射光频率的关系图线截止(极限)频率:0遏止电压Uc:随入射光频率的增
7、大而增大普朗克常量:hke(k为斜率,e为电子电量)频率相同、光强不同时,光电流与电压的关系遏止电压:Uc饱和光电流:Im(电流的最大值)最大初动能:EkmeUc频率不同、光强相同时,光电流与电压的关系遏止电压:Uc1、Uc2饱和光电流:电流最大值最大初动能Ek1eUc1,Ek2eUc2(2021高考浙江自选模块)小明用金属铷为阴极的光电管,观测光电效应现象,试验装置示意图如图甲所示已知普朗克常量h6.631034Js.(1)图甲中电极A为光电管的_(填“阴极”或“阳极”);(2)试验中测得铷的遏止电压Uc与入射光频率之间的关系如图乙所示,则铷的截止频率c_Hz,逸出功W0_J;(3)假照试验
8、中入射光的频率7.001014Hz,则产生的光电子的最大初动能Ek_J.解析(1)在光电效应中,电子向A极运动,故电极A为光电管的阳极(2)由题图可知,铷的截止频率c为5.151014Hz,逸出功W0hc6.6310345.151014J3.411019J.(3)当入射光的频率为7.001014Hz时,由Ekhhc得,光电子的最大初动能为Ek6.631034(7.005.15)1014J1.231019J.答案(1)阳极(2)5.151014(5.125.18)1014均视为正确3.411019(3.393.43)1019均视为正确(3)1.231019(1.211.25)1019均视为正确2
9、.在光电效应试验中,某同学用同一光电管在不同试验条件下得到三条光电流与电压之间的关系曲线(甲光、乙光、丙光),如图所示则可推断出()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解析:选B.由图象知,甲、乙光对应的遏止电压相等,由eUcEk和hW0Ek得甲、乙光频率相等,A错误;丙光的频率大于乙光的频率,则丙光的波长小于乙光的波长,B正确;由hcW0得甲、乙、丙光对应的截止频率相同,C错误;由光电效应方程知,甲光对应的光电子最大初动能小于丙光对应的光电子最大初动能,D错误物理思想用统计规律理解光的
10、波粒二象性微观粒子中的粒子性与宏观概念中的粒子性不同,通俗地讲,宏观粒子运动有确定的轨道,能猜想,遵守经典物理学理论,而微观粒子运动轨道具有随机性,不能猜想,也不遵守经典物理学理论;微观粒子的波动性与机械波也不相同,微观粒子波动性是指粒子到达不同位置的机会不同,遵守统计规律,所以这种波叫概率波物理学家做了一个好玩的试验:在双缝干涉试验中,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试验结果表明,假如曝光时间不太长,底片上只能毁灭一些不规章的点子;假如曝光时间足够长,底片上就会毁灭规章的干涉条纹对这个试验结果下列生疏正确的是()A曝光时间不长时,光的能量太小,底片上的条纹看
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