第1講 光電效應(yīng) 波粒二象性
知識(shí)梳理·雙基自測(cè)
ZHI SHI SHU LI SHUANG JI ZI CE
知識(shí)點(diǎn)1 光電效應(yīng)
1．光電效應(yīng)現(xiàn)象：
在光的照射下，金屬中的電子從表面逸出的現(xiàn)象，發(fā)射出來(lái)的電子叫光電子。
2．光電效應(yīng)的產(chǎn)生條件：入射光的頻率大于金屬的極限頻率。
3．光電效應(yīng)的四個(gè)規(guī)律：
(1)每種金屬都有一個(gè)極限頻率，入射光的頻率必須大于截止頻率或極限頻率才能產(chǎn)生光電效應(yīng)。低于截止頻率時(shí)不能發(fā)生光電效應(yīng)。
(2)光電子的最大初動(dòng)能與入射光的強(qiáng)度無(wú)關(guān)，只隨入射光頻率的增大而增大。
(3)光電效應(yīng)的發(fā)生幾乎是瞬時(shí)的，一般不超過(guò)10－9 s。
(4)當(dāng)入射光的頻率大于極限頻率時(shí)，飽和光電流的強(qiáng)度與入射光的強(qiáng)度成正比。
注意：入射光頻率一定時(shí)，光照強(qiáng)度決定著每秒鐘光源發(fā)射的光子數(shù)，而光的頻率決定著每個(gè)光子的能量。
4．用光電管研究光電效應(yīng)：
(1)光電效應(yīng)電路圖。
(2)光電流與飽和光電流。
①入射光強(qiáng)度：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)入射到金屬表面單位面積上的能量。頻率一定時(shí)，光強(qiáng)越大，光子數(shù)越多。
②光電流：光電子在電路中形成的電流。光電流有最大值，未達(dá)到最大值以前，其大小和光強(qiáng)、電壓都有關(guān)，達(dá)到最大值以后，光電流和光強(qiáng)成正比。
③飽和光電流：在一定頻率與強(qiáng)度的光照射下的最大光電流，飽和光電流不隨電路中電壓的增大而增大。
知識(shí)點(diǎn)2 愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程
1．光子說(shuō)
在空間傳播的光是不連續(xù)的，而是一份一份的，每一份叫作一個(gè)光的能量子，簡(jiǎn)稱光子，光子的能量ε＝hν。(其中h＝6.63×10－34 J·s。稱為普朗克常量)
2．逸出功W0
使電子脫離某種金屬所做功的最小值。
3．最大初動(dòng)能
發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)，金屬表面上的電子吸收光子后克服原子核的引力逸出時(shí)所具有的動(dòng)能的最大值。
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Uc。
(2)截止頻率：能使某種金屬發(fā)生光電效應(yīng)的最小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(duì)應(yīng)著不同的極限頻率。
5．愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程
(1)表達(dá)式：Ek＝hν－W0。
(2)物理意義：金屬表面的電子吸收一個(gè)光子獲得的能量是hν，這些能量的一部分用來(lái)克服金屬的逸出功W0，剩下的表
現(xiàn)為逸出后光電子的最大初動(dòng)能Ek＝eq \f(1,2)mev2。
知識(shí)點(diǎn)3 光的波粒二象性 物質(zhì)波
1．光的波粒二象性
(1)光的干涉、衍射、偏振現(xiàn)象證明光具有波動(dòng)性。
(2)光電效應(yīng)、康普頓效應(yīng)說(shuō)明光具有粒子性。
(3)光既具有波動(dòng)性，又具有粒子性，稱為光的波粒二象性。
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(dòng)遵守波動(dòng)規(guī)律的表現(xiàn)，亮條紋是光子到達(dá)概率大的地方，暗條紋是光子到達(dá)概率小的地方，因此光波又叫概率波。
(2)物質(zhì)波
任何一個(gè)運(yùn)動(dòng)著的物體，小到微觀粒子大到宏觀物體都有一種波與它對(duì)應(yīng)，其波長(zhǎng)λ＝eq \f(h,p)，p為運(yùn)動(dòng)物體的動(dòng)量，h為普朗克常量。
雙基自測(cè)
一、堵點(diǎn)疏通
1．光和光電子都是實(shí)物粒子。( × )
2．光的頻率越高，光的粒子性越明顯，但仍具有波動(dòng)性。( √ )
3．德國(guó)物理學(xué)家普朗克提出了量子假說(shuō)，成功地解釋了光電效應(yīng)規(guī)律。( × )
4．只要入射光的強(qiáng)度足夠強(qiáng)，就可以使金屬發(fā)生光電效應(yīng)。( × )
5．法國(guó)物理學(xué)家德布羅意大膽預(yù)言了實(shí)物粒子在一定條件下會(huì)表現(xiàn)為波動(dòng)性。( √ )
二、對(duì)點(diǎn)激活
1．關(guān)于熱輻射，下列說(shuō)法中正確的是( C )
A．一般物體的熱輻射強(qiáng)度只與物體的溫度有關(guān)
B．黑體只吸收電磁波，不反射電磁波，所以黑體一定是黑的
C．一定溫度下，黑體輻射強(qiáng)度隨波長(zhǎng)的分布有一個(gè)極大值
D．溫度升高時(shí)，黑體輻射強(qiáng)度的極大值向波長(zhǎng)增大的方向移動(dòng)
[解析] 一般物體的熱輻射強(qiáng)度除與溫度有關(guān)之外。還與材料、表面狀況有關(guān)，A錯(cuò)誤；黑體可以輻射可見光，不一定是黑的，B錯(cuò)誤；由黑體輻射的實(shí)驗(yàn)規(guī)律知，C正確，D錯(cuò)誤。
2．(2023·廣東珠海一模)如圖所示，用紫外線燈照射鋅板，發(fā)現(xiàn)驗(yàn)電器的指針偏轉(zhuǎn)，以下說(shuō)法正確的是( C )
A．鋅板帶正電，指針帶負(fù)電
B．鋅板帶負(fù)電，指針帶正電
C．鋅板帶正電，指針帶正電
D．鋅板帶負(fù)電，指針帶負(fù)電
[解析] 本題考查光電效應(yīng)。用紫外線燈照射鋅板，有電子逸出，所以鋅板帶正電，驗(yàn)電器指針與鋅板連接，同樣帶正電。所以C正確，A、B、D錯(cuò)誤。
3．下列關(guān)于光的波粒二象性的理解，正確的是( D )
A．大量的光子中有些光子表現(xiàn)出波動(dòng)性，有些光子表現(xiàn)出粒子性
B．光在傳播時(shí)是波，而與物質(zhì)相互作用時(shí)就轉(zhuǎn)變成粒子
C．高頻光是粒子，低頻光是波
D．波粒二象性是光的屬性，有時(shí)它的波動(dòng)性顯著有時(shí)它的粒子性顯著
[解析] 光的波粒二象性是光的屬性，不論其頻率的高低還是光在傳播或者是與物質(zhì)相互作用，光都具有波粒二象性，大量光子的行為易呈現(xiàn)出波動(dòng)性，少量光子的行為易表現(xiàn)出粒子性，光的頻率越高，粒子性越強(qiáng)，光的頻率越低，波動(dòng)性越強(qiáng)，故A、B、C錯(cuò)誤，D項(xiàng)正確。
核心考點(diǎn)·重點(diǎn)突破
HE XIN KAO DIAN ZHONG DIAN TU PO
考點(diǎn)一 光電效應(yīng)規(guī)律和光電效應(yīng)方程的應(yīng)用
1．四點(diǎn)提醒
(1)能否發(fā)生光電效應(yīng)，不取決于光的強(qiáng)度而取決于光的頻率。
(2)光電效應(yīng)中的“光”不是特指可見光，也包括不可見光。
(3)逸出功的大小由金屬本身決定，與入射光無(wú)關(guān)。
(4)光電子不是光子，而是電子。
2．兩條對(duì)應(yīng)關(guān)系
(1)光照強(qiáng)度大→光子數(shù)目多→發(fā)射光電子多→光電流大；
(2)光子頻率高→光子能量大→光電子的最大初動(dòng)能大。
3．三個(gè)關(guān)系式
(1)愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程：Ek＝hν－W0。
(2)最大初動(dòng)能與遏止電壓的關(guān)系：Ek＝eUc。
(3)逸出功與極限頻率的關(guān)系W0＝hν0。
例1 (2023·山東泰安一模)如圖所示是光電管的原理圖，已知當(dāng)有波長(zhǎng)為λ0的光照到陰極K上時(shí)，電路中有光電流，則( D )
A．若增加電路中電源電壓，電路中光電流一定增大
B．若將電源極性反接，電路中一定沒(méi)有光電流產(chǎn)生
C．若換用波長(zhǎng)為λ1(λ1>λ0)的光照射陰極K時(shí)，電路中一定沒(méi)有光電流
D．若換用波長(zhǎng)為λ2(λ2λ0)的光的頻率有可能大于極限頻率，電路中可能有光電流，故C錯(cuò)誤；若換用波長(zhǎng)為λ2(λ2νa，λb

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