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1、專題十五 波粒二象性,高考物理（浙江專用）,考點(diǎn)光電效應(yīng)波粒二象性 考向基礎(chǔ) 一、光電效應(yīng) 1.在光的照射下從金屬中發(fā)射電子的現(xiàn)象叫做光電效應(yīng),發(fā)射出的電子叫光電子。光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律如下: (1)任何一種金屬都有一個(gè)極限頻率,入射光的頻率必須大于這個(gè)極限頻率,才能產(chǎn)生光電效應(yīng),低于這個(gè)頻率的光不能產(chǎn)生光電效應(yīng)。,考點(diǎn)清單,(2)光電子的最大初動(dòng)能與光照強(qiáng)度無關(guān),只隨著入射光頻率的增大而增大。 (3)入射光照射到金屬上時(shí),光電子的發(fā)射幾乎是瞬時(shí)的,一般不超過10-9 s。 (4)當(dāng)入射光的頻率大于極限頻率時(shí),光電流的大小與入射光的強(qiáng)度成正比。 2.愛因斯坦為解釋光電效應(yīng)現(xiàn)象,提出了光子說,其內(nèi)

2、容為:空間傳播的光是不連續(xù)的,是一份一份的,每一份叫做一個(gè)光子,每個(gè)光子的能量為h。 3.光電效應(yīng)方程 最大初動(dòng)能與入射光頻率之間的關(guān)系:=h-W(或Ek=h-W)。,若入射光子的能量恰等于金屬的逸出功,則光電子的最大初動(dòng)能為零,入射光的頻率就是該金屬的極限頻率。此時(shí)有h0=W,即0=,可 求出極限頻率,反過來從實(shí)驗(yàn)中測出金屬的極限頻率0,也可求出逸出功。 二、波粒二象性 1.光既具有波動(dòng)性,又具有粒子性,為說明光的一切行為,只能說光具有波粒二象性。 2.對波粒二象性的理解 (1)大量光子產(chǎn)生的效果往往顯示出波動(dòng)性,個(gè)別光子產(chǎn)生的效 果往往顯示出粒子性;頻率越低的光波動(dòng)性越明顯,頻率越高的 光

3、粒子性越明顯。,(2)光在傳播過程中往往顯示波動(dòng)性,在與物質(zhì)作用時(shí)往往顯示 粒子性。 (3)光波是一種概率波。 概率是一種可能性,而不是確定性,光是不連續(xù)的,是一份一份的, 它可能到達(dá)某個(gè)地方,若大量光子能到達(dá)某地方就表現(xiàn)出波動(dòng)性。 3.光的波動(dòng)性實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ):干涉、衍射和偏振。 光的粒子性實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ):光電效應(yīng)和康普頓效應(yīng)。,三、物質(zhì)波,考向突破 考向光的粒子性 1.光電效應(yīng)的理解 (1)理解光電效應(yīng)的兩條主線 a.光的頻率:光子高E大光電子最大初動(dòng)能Ek大。 b.光的強(qiáng)度:在能產(chǎn)生光電效應(yīng)的情況下,光的頻率一定時(shí),光的強(qiáng)度大光子數(shù)目多產(chǎn)生光電子多光電流大。 (2)光電效應(yīng)的兩個(gè)圖像 a.光電子的最

4、大初動(dòng)能隨入射光頻率變 化而變化的圖像如圖所示。,依據(jù)m=h-h0可知: 當(dāng)Ek=m=0時(shí),=0,即圖線在橫軸上的截距在數(shù)值上等于金屬的極 限頻率。 斜率k=h普朗克常量。 圖線在縱軸上的截距在數(shù)值上等于金屬的逸出功:W0=h0。 b.光電流隨外電壓變化而變化的規(guī)律,如圖所示,縱軸表示光電流,橫軸表示陰、陽兩極處所加外電壓。 當(dāng)U=Uc時(shí),光電流恰好為零,此時(shí)能求出光電子的最大初動(dòng)能,即Ek=eUc,此電壓稱為遏止電壓。 當(dāng)U=U0時(shí),光電流恰達(dá)到飽和光電流,此時(shí)所有光電子都參與了導(dǎo)電,電流最大為Imax。,例1(2017浙江名校協(xié)作,16)(多選)用同一光電管研究a、b兩種單色光產(chǎn)生的光電效

5、應(yīng),得到光電流I與光電管兩極間所加電壓U的關(guān)系如圖。則這兩種光() A.照射該光電管時(shí)a光使其逸出的光電子最大初動(dòng)能大 B.從同種玻璃射入空氣發(fā)生全反射時(shí),a光的臨界角大 C.通過同一裝置發(fā)生雙縫干涉,a光的相鄰條紋間距大 D.通過同一玻璃三棱鏡時(shí),a光的偏折程度大,解析由圖可知b光照射時(shí)對應(yīng)遏止電壓Uc2大于a光照射時(shí)的遏止電壓Uc1。因qU=mv2,而h=W+mv2,所以b光照射時(shí)光電子最大初動(dòng)能大,A 錯(cuò),且可得ba,b

6、mc2及c=可得p=。,例2(多選)下列實(shí)驗(yàn)中,揭示了光的粒子性一面的有() A.X射線被石墨散射后部分波長增長 B.鋅板被紫外線照射時(shí)有電子逸出,但被可見光照射時(shí)沒有電子逸出 C.轟擊金箔的粒子中有少數(shù)運(yùn)動(dòng)方向發(fā)生較大偏轉(zhuǎn) D.氫原子發(fā)射的光經(jīng)三棱鏡分光后,呈現(xiàn)線狀光譜,解析光既具有粒子性,又具有波動(dòng)性,光的干涉、衍射、偏振說明光具有波動(dòng)性,光電效應(yīng)、康普頓效應(yīng)說明光具有粒子性。X射線被石墨散射后部分波長增長,是康普頓效應(yīng),說明光具有粒子性,故A正確;B是光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn),光電效應(yīng)說明光具有粒子性,故B正確;C是粒子散射實(shí)驗(yàn),提示了原子的核式結(jié)構(gòu)模型,故C錯(cuò)誤;氫原子發(fā)射的光經(jīng)三棱鏡分光后,呈現(xiàn)線狀譜,與光的粒子性無關(guān),故D錯(cuò)誤。,答案AB,