《（全國通用版）2018-2019高中物理 第十七章 波粒二象性 第一節(jié) 能量量子化 第二節(jié) 光的粒子性學案 新人教版選修3-5》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《（全國通用版）2018-2019高中物理 第十七章 波粒二象性 第一節(jié) 能量量子化 第二節(jié) 光的粒子性學案 新人教版選修3-5（20頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、 第一節(jié)　能量量子化 第二節(jié)　光的粒子性 〔情 景 切 入〕 1990年，德國物理學家普朗克提出了一個大膽的假設：粒子的能量只能是某一最小能量值的整數(shù)倍。這一假說不僅解決了熱輻射問題，同時也改變了人們對微觀世界的認識。 光在愛因斯坦的眼里成了“粒子”，電子、質(zhì)子等在德布羅意看來具有了波動性…… 光到底是什么？實物粒子真的具有波動性嗎？讓我們一起進入這種神奇的微觀世界，去揭開微觀世界的奧秘吧。 〔知 識 導 航〕 本章內(nèi)容涉及微觀世界中的量子化現(xiàn)象。首先從黑體和黑體輻射出發(fā)，提出了能量的量子化觀點，進而通過實驗研究光電效應現(xiàn)象，用愛因斯坦的光子說對光電效應的實

2、驗規(guī)律做出合理解釋，明確了光具有波粒二象性，進而將波粒二象性推廣到運動的實物粒子，提出了德布羅意波的概念，經(jīng)分析和研究得出光波和德布羅意波都是概率波以及不確定性關系的結論。 本章內(nèi)容可分為三個單元：(第一～二節(jié))主要介紹了能量量子化和光的粒子性；第二單元(第三節(jié))介紹了粒子的波動性；第三單元(第四～五節(jié))介紹了概率波和不確定性關系。 本章的重點是：普朗克的能量量子化假設、光電效應、光電效應方程、德布羅意波。本章的難點是：光電效應的實驗規(guī)律和波粒二象性。 〔學 法 指 導〕 1．重視本章實驗的理解。本章知識理論性很強，涉及的新概念較多，也比較抽象，但它們作為物理量都有其實驗事實基礎，所以

3、在學習時要結合實驗來理解它們，就不會覺得那么抽象。 2．注意體會人類認識微觀粒子本性的歷史進程。人類認識微觀粒子本性的進程是波浪形的，在曲折中前進，舊的理論總是被新發(fā)現(xiàn)、新的實驗事實否定，為解釋新實驗事實又提出新的理論。光電效應和康普頓效應證明了光是一種粒子，但光的干涉和衍射又證明了光是一種波，因此光是一種波——電磁波，同時光也是一種粒子——光子。也就是說光具有波粒二象性。光在空間各點出現(xiàn)的概率是受波動規(guī)律支配的，因此光是一種概率波。 3．學習本章知識會用到以前學過的知識，如光的干涉、衍射，彈性碰撞、動量定理和動能定理等，因此可以有針對性地復習過去的這些知識，對順利學習本章內(nèi)容會有幫助。

4、 　學 習 目 標 ※ 認識黑體和黑體輻射的概念 ※ 理解能量子的概念，掌握計算能量子的方法 ※ 知道光電效應的實驗規(guī)律 ※※ 掌握愛因斯坦的光電效應方程 ※ 了解康普頓效應及光子的動量 　知 識 導 圖 知識點1　黑體與黑體輻射 1．熱輻射 (1)定義：我們周圍的一切物體都在輻射__電磁波__，這種輻射與物體的__溫度__有關，所以叫熱輻射。 (2)特征：熱輻射強度按波長的分布情況隨物體的__溫度__而有所不同。 2．黑體 (1)定義：如果某種物體在任何溫度下能夠完全吸收入射的__各種波長的電磁波__而不發(fā)生反射，這種物體就是絕對黑體，簡稱黑

5、體。 (2)黑體輻射的特征：黑體輻射電磁波的強度按波長的分布只與黑體的__溫度__有關。 3．黑體輻射的實驗規(guī)律 黑體輻射電磁波的強度按波長的分布只與黑體的__溫度__有關，如圖所示。 (1)隨著溫度的升高，各種波長的輻射強度都__增加__； (2)隨著溫度的升高，輻射強度的極大值向波長__較短__的方向移動。 知識點2　能量子 1．定義 普朗克認為，帶電微粒的能量只能是某一最小能量值ε的__整數(shù)倍__，當帶電微粒輻射或吸收能量時，也是以這個最小能量值為單位__一份一份__地輻射或吸收的，這個不可再分的最小能量值ε叫做能量子。 2．能量子大小 ε＝hν，其中ν是電磁波的

6、頻率，h稱為__普朗克__常量，h＝6.626×10－34J·s(一般取h＝6.63×10－34J·s)。 3．能量的量子化 在微觀世界中能量是__量子化__的，或者說微觀粒子的能量是__分立__的。 知識點3　光電效應 1．光電效應 照射到金屬表面的光，能使金屬中的__電子__從表面逸出的現(xiàn)象。如圖所示。 2．光電子 光電效應中發(fā)射出來的__電子__。 3．光電效應的實驗規(guī)律 (1)存在著飽和光電流：在光的顏色不變的情況下，入射光越強，__飽和__電流越大。這表明對于一定顏色的光，入射光越強，單位時間內(nèi)發(fā)射的__光電子數(shù)__越多。 (2)存在著遏止電壓和截止頻率：光電

7、子的最大初動能與入射光的__頻率__有關，而與入射光的__強弱__無關，當入射光的頻率低于__截止頻率__時不能發(fā)生光電效應。 (3)光電效應具有瞬時性：光電效應幾乎是__瞬時__發(fā)生的，從光照射到產(chǎn)生光電流的時間不超過__10－9__s。 知識點4　愛因斯坦的光電效應方程 1．光子 光不僅在發(fā)射和吸收時能量是__一份一份__的，而且光本身就是由一個個不可分割的能量子__組成的，頻率為ν的光的能量子為hν，h為普朗克常量。這些能量子后來被稱為光子。 2．愛因斯坦光電效應方程 在光電效應中，金屬中的電子吸收一個光子獲得的能量是__hν__，這些能量的一部分用來克服金屬的__逸出功__

8、W0，剩下的表現(xiàn)為逸出后電子的初動能Ek，即 hν＝__Ek＋W0__或Ek＝__hν－W0__ 知識點5　康普頓效應 1．光的散射 光在介質(zhì)中與__物質(zhì)微粒__相互作用，因而傳播方向發(fā)生改變，這種現(xiàn)象叫做光的散射。 2．康普頓效應 美國物理學家康普頓在研究石墨對X射線的散射時，發(fā)現(xiàn)在散射的X射線中，除了與入射波長λ0相同的成分外，還有__波長大于λ0__的成分，這個現(xiàn)象稱為康普頓效應。 知識點6　光子的動量 1．表達式 p＝____ 2．說明 在康普頓效應中，入射光子與晶體中電子碰撞時，把一部分動量轉移給__電子__，光子的動量__變小__，因此，有些光子散射后波長變_

9、_長__。 預習反饋 『判一判』 (1)只有高溫的物體才會熱輻射。(×) (2)熱輻射的輻射強度按波長的分布情況隨溫度的變化而有所不同。(√) (3)微觀粒子的能量只能是能量子的整數(shù)倍。(√) (4)能量子的能量不是任意的，其大小與電磁波的頻率成正比。(√) (5)任何頻率的光照射到金屬表面都可以發(fā)生光電效應。(×) (6)金屬表面是否發(fā)生光電效應與入射光的強弱有關。(×) (7)入射光照射到金屬表面上時，光電子幾乎是瞬時發(fā)射的。(√) (8)光子發(fā)生散射時，其動量大小發(fā)生變化，但光子的頻率不發(fā)生變化。(×) (9)光子發(fā)生散射后，其波長變大。(√) 『選一選』 (

10、多選)(北京市臨川育人學校2017～2018學年高二下學期期中)如圖所示，電路中所有元件完好，當光照射到光電管上時，靈敏電流計中沒有電流通過，可能的原因是(　BD　) A．入射光強度較弱 B．入射光波長太長 C．光照射時間太短 D．電源正負極接反 解析：光電管能否產(chǎn)生光電效應與入射光的強度、光照時間沒有關系，當入射光波長小于金屬的極限波長時，即入射光頻率大于金屬的極限頻率時，金屬才能產(chǎn)生光電效應，A、C錯誤；若入射光波長大于金屬的極限波長時，金屬不能產(chǎn)生光電效應，靈敏電流計中沒有電流通過，B正確；電源正負極接反時，光電管加上反向電壓，光電子做減速運動，可能到達不了陽極

11、，電路中不能形成電流，D正確。 『想一想』 很多地方用紅外熱像儀監(jiān)測人的體溫，只要被測者從儀器前走過，便可知道他的體溫是多少，你知道其中的道理嗎？ 答案：根據(jù)熱輻射規(guī)律可知，人的體溫的高低，直接決定了這個人輻射的紅外線的頻率和強度。通過監(jiān)測被測者輻射的紅外線的情況就知道這個人的體溫。 探究一　對黑體及黑體輻射的理解　 S　1 有經(jīng)驗的煉鋼工人，通過觀察煉鋼爐內(nèi)的顏色，就可以估計出爐內(nèi)的大體溫度，這是根據(jù)什么道理？ 提示：黑體輻射與溫度有關。 G　 1．對黑體的理解 絕對的黑體實際上是不存在的，但可以用某裝置近似地代替。如圖所示，如果在一個空腔壁上開一個小孔，

12、那么射入小孔的電磁波在空腔內(nèi)表面會發(fā)生多次反射和吸收，最終不能從空腔射出，這個小孔就成了一個絕對黑體。 2．一般物體與黑體的比較 熱輻射特點 吸收、反射特點 一般 物體 輻射電磁波的情況與溫度有關，與材料的種類及表面狀況有關 既吸收，又反射，其能力與材料的種類及入射光波長等因素有關 黑體 輻射電磁波的強度按波長的分布只與黑體的溫度有關 完全吸收各種入射電磁波，不反射 特別提醒：(1)熱輻射不一定要高溫，任何溫度的物體都發(fā)出一定的熱輻射，只是溫度低時輻射弱，溫度高時輻射強。 (2)黑體是一個理想化的物理模型，實際不存在。 (3)黑體看上去不是一定是黑的，只有當自

13、身輻射的可見光非常微弱時看上去才是黑的；有些可看作黑體的物體由于有較強的輻射，看起來還會很明亮，例如：煉鋼爐口上的小孔。一些發(fā)光的物體(如太陽、白熾燈燈絲)也被看作黑體來處理。 D　 典例1　關于對黑體的認識，下列說法正確的是(　C　) A．黑體只吸收電磁波，不反射電磁波，看上去是黑的 B．黑體輻射電磁波的強度按波長的分布除與溫度有關外，還與材料的種類及表面狀況有關 C．黑體輻射電磁波的強度按波長的分布只與溫度有關，與材料的種類及表面狀況無關 D．如果在一個空腔壁上開一個很小的孔，射入小孔的電磁波在空腔內(nèi)表面經(jīng)多次反射和吸收，最終不能從小孔射出，這個空腔就成了一個黑體 解題指導：

14、黑體完全吸收電磁波而不反射，同時其本身也輻射電磁波；黑體輻射電磁波的強度按波長的分布只與溫度有關，與其他因素無關。 解析：黑體自身輻射電磁波，不一定是黑的，A錯誤；黑體輻射電磁波的強度按波長的分布只與黑體的溫度有關，B錯誤，C正確；小孔只吸收電磁波，不反射電磁波，因此小孔成了一個黑體，而不是空腔，D錯誤。, 〔對點訓練1〕　關于黑體輻射的強度與波長的關系，下圖正確的是(　B　) 解析：根據(jù)黑體輻射的實驗規(guī)律：隨溫度升高，各種波長的輻射強度都有增加，故圖線不會有交點，選項C、D錯誤；另一方面，輻射強度的極大值會向波長較短方向移動，選項A錯誤，B正確。 探究二　能量量子化　 S　

15、2 由能量量子化假說可知，能量是一份一份的，而不是連續(xù)的，在宏觀概念中，舉一些我們周圍不連續(xù)的實例。 提示：人的個數(shù)，自然數(shù)，汽車等。 G　 1．能量子 物體熱輻射所發(fā)出的電磁波是通過內(nèi)部的帶電諧振子向外輻射的，諧振子的能量是不連續(xù)的，只能是hν的整數(shù)倍，hν稱為一個能量量子，其中ν是諧振子的振動頻率，h是一個常數(shù)，稱為普朗克常量。 2．普朗克常量 h＝6.63×10－34J·s 3．意義 可以非常合理地解釋某些電磁波的輻射和吸收的實驗現(xiàn)象。 4．量子化現(xiàn)象 在微觀世界中物理量分立取值的現(xiàn)象稱為量子化現(xiàn)象。 5．量子化假設的意義 普朗克的能量子假設，使人類對微觀世界的

16、本質(zhì)有了全新的認識，對現(xiàn)代物理學的發(fā)展產(chǎn)生了革命性的影響。普朗克常量h是自然界中最基本的常量之一，它體現(xiàn)了微觀世界的基本特征。 D　 典例2　氦氖激光器發(fā)射波長為6328的單色光，試計算這種光的一個光子的能量為多少？若該激光器的發(fā)光功率為18mW，則每秒鐘發(fā)射多少個光子？ 解題指導：求解本題的關鍵有兩點：一是能根據(jù)已知條件求得每一個光子的能量，另外必須明確激光器發(fā)射的能量由這些光子能量的總和組成。 答案：3.14×10－19J　5.73×1016個 解析：根據(jù)愛因斯坦光子學說，光子能量E＝hν，而 λν＝c，所以：E＝＝J＝3.14×10－19J。 因為發(fā)光功率已知，所以1s內(nèi)發(fā)

17、射的光子數(shù)為： n＝＝個＝5.73×1016個。, 〔對點訓練2〕　人眼對綠光最為敏感，正常人的眼睛接收到波長為530nm的綠光時，只要每秒有6個綠光的光子射入瞳孔，眼睛就能察覺，普朗克常量為6.63×10－34J·s，光速為3.0×108m /s，則人眼能察覺到綠光時所接收到的最小功率是(　A　) A．2.3×10－18W B．3.8×10－19W C．7.0×10－10W D．1.2×10－18W 解析：每秒有6個綠光的光子射入瞳孔，所以察覺到綠光所接收到最小功率為 P＝＝W＝ 2.3×10－18W。 探究三　光電效應　 S　3 如圖所示，把一塊鋅板連接在驗電器上，用紫

18、外線燈照射鋅板，觀察到驗電器的指針發(fā)生了變化，這說明鋅板帶了電。你知道鋅板是怎樣帶上電的嗎？ 提示：鋅板在紫外線燈的照射下發(fā)生了光電效應，發(fā)射出光電子，因此鋅板會顯示正電性，驗電器會因帶正電荷而使金屬箔片張開一定角度。 G　 對光電效應方程的理解 1．光電子的動能 方程Ek＝hν－W0中，Ek為光電子的最大初動能，就某個光電子而言，其離開金屬時的動能大小可以是零到最大值范圍內(nèi)的任何數(shù)值。 2．方程實質(zhì) 方程Ek＝hν－W0實質(zhì)上是能量守恒方程。 3．產(chǎn)生光電效應的條件 方程Ek＝hν－W0包含了產(chǎn)生光電效應的條件， 即要產(chǎn)生光電效應，須Ek＝hν－W0>0，亦即hν>W0

19、，ν>，而νc＝就是金屬的極限頻率。 4．截止頻率νc 方程Ek＝hν－W0表明，光電子的最大初動能Ek與入射光的頻率ν存在線性關系(如圖所示)，與光強有關。圖中橫軸上的截距是截止頻率或極限頻率，縱軸上的截距是逸出功的負值，圖線的斜率為普朗克常量。 5．逸出功 方程Ek＝hν－W0中的逸出功W0為從金屬表面逸出的電子克服束縛而消耗的最少能量，不同金屬的逸出功是不同的。 6．光電效應規(guī)律中的兩條線索、兩個關系 (1)兩條線索 (2)兩個關系 光強→光子數(shù)目多→發(fā)射光電子多→光電流大； 光子頻率高→光子能量大→產(chǎn)生光電子的最大初動能大。 特別提醒：(1)逸出功和截止頻率

20、均由金屬本身決定，與其他因素無關?！? (2)光電子的最大初動能隨入射光頻率的增大而增大，但不是正比關系。 D　 典例3　(多選)在做光電效應的實驗時，某金屬被光照射發(fā)生了光電效應，實驗測得光電子的最大初動能Ek與入射光的頻率ν的關系如圖所示，由實驗圖線可求出(　ABC　) A．該金屬的極限頻率和極限波長 B．普朗克常量 C．該金屬的逸出功 D．單位時間內(nèi)逸出的光電子數(shù) 解題指導：分析、推導得出圖像的斜率及在圖像橫、縱坐標軸上的截距所對應的物理量，從而理解它們的物理意義，才能有效提高自身應用數(shù)學知識解決物理問題的能力。 解析：依據(jù)光電效應方程Ek＝hν－W0可知，當Ek＝0時

21、，ν＝ν0，即圖像中橫坐標的截距在數(shù)值上等于金屬的極限頻率。圖線的斜率k＝?？梢妶D線的斜率在數(shù)值上等于普朗克常量。 根據(jù)圖像，假設圖線的延長線與Ek軸的交點為C，其截距大小為W0，有k＝。 而k＝h，所以W0＝hν0。 即圖像中縱坐標軸的截距在數(shù)值上等于該金屬的逸出功。, 〔對點訓練3〕　(黑龍江綏化市肇東一中2015～2016學年高二下學期期中)如圖所示，用綠光照射一光電管，能產(chǎn)生光電效應。欲使光電子從陰極逸出時的初動能增大，應該(　B　) A．改用紅光照射 B．改用紫光照射 C．增大光電管上的加速電壓 D．增大綠光的強度 解析：由Ek＝hν－W逸出知增加最大初動能，只

22、要入射光的頻率變大就行了。紅光的頻率比綠光小，故A錯誤；紫光的頻率比綠光的大，故B正確。增大光電管的加速電壓，不影響陰極逸出時的初動能，故C錯誤；增加綠光照射強度只是增大了光電流強度，D錯誤。故選B。 探究四　康普頓效應　 S　4 太陽光從小孔射入室內(nèi)時，我們從側面可以看到這束光；宇航員在太空中會發(fā)現(xiàn)盡管太陽光耀眼刺目，其他方向的天空卻是黑的，為什么？ 提示：在地球上光發(fā)生了散射；太空中沒有懸浮顆粒，光不能發(fā)生散射。 G　 1．光子說對康普頓效應的解釋 (1)假定X射線光子與電子發(fā)生彈性碰撞。光子和電子相碰撞時，光子有一部分能量傳給電子，散射光子的能量減少，于是散射光的波長大

23、于入射光的波長。 (2)康普頓效應進一步揭示了光的粒子性，也再次證明了愛因斯坦光子說的正確性。 2．光電效應與康普頓效應的對比 (1)光電效應與康普頓效應都說明了光具有粒子性。 (2)波長較短的X射線或γ射線產(chǎn)生康普頓效應，波長較長的可見光或紫外光產(chǎn)生光電效應。 D　 典例4　科學研究證明，光子有能量也有動量，當光子與電子碰撞時，光子的一些能量轉移給了電子。假設光子與電子碰撞前的波長為λ，碰撞后的波長為λ′，則碰撞過程中(　C　) A．能量守恒，動量守恒，且λ＝λ′ B．能量不守恒，動量不守恒，且λ＝λ′ C．能量守恒，動量守恒，且λ＜λ′ D．能量守恒，動量守恒，且λ＞λ

24、′ 解題指導：能量守恒和動量守恒是自然界的普遍規(guī)律，適用于宏觀世界也適用于微觀世界。 解析：光子與電子碰撞時遵循動量和能量兩個守恒規(guī)律。光子與電子碰撞前光子的能量E＝hν＝h，當光子與電子碰撞時，光子的一些能量轉移給了電子，光子的能量E′＝hν′＝h，由E＞E′，可知λ＜λ′，選項C正確。, 〔對點訓練4〕　康普頓效應證實了光子不僅具有能量，也有動量。下圖給出了光子與靜止電子碰撞后，電子的運動方向，則碰后光子可能沿方向__1__運動，并且波長__變長__(填“不變”、“變短”或“變長”)。 解析：因光子與電子的碰撞過程動量守恒，所以碰撞之后光子和電子的總動量的方向與光子碰前動量的方

25、向一致，可見碰后光子運動的方向可能沿1方向，不可能沿2或3方向；通過碰撞，光子將一部分能量轉移給電子，能量減少，由E＝hν知，頻率變小，再根據(jù)c＝λν知，波長變長。 光電效應中幾個易混淆的概念 1．光子與光電子 光子指光在空間傳播時的每一份能量，光子不帶電，光電子是金屬表面受到光照射時發(fā)射出來的電子，其本質(zhì)是電子，光子是光電效應的因，光電子是果。 2．光電子的動能與光電子的最大初動能 光照射到金屬表面時， 光子的能量全部被電子吸收，電子吸收光子的能量，可能向各個方向運動，需克服原子核和其他原子的阻礙而損失一部分能量，剩余部分為光電子的初動能；只有金屬表面的電子直接向外飛出時，只需

26、克服原子核的引力做功，才具有最大初動能。光電子的初動能小于等于光電子的最大初動能。 3．光子的能量與入射光的強度 光子的能量即每個光子的能量，其值為E＝hν(ν為光子的頻率)，其大小由光的頻率決定。入射光的強度指單位時間內(nèi)照射到金屬表面單位面積上的總能量；入射光的強度等于單位時間內(nèi)光子能量與入射光子數(shù)的乘積。 4．光電流和飽和光電流 金屬板飛出的光電子到達陽極，回路中便產(chǎn)生光電流，隨著所加正向電壓的增大，光電流趨于一個飽和值，這個飽和值是飽和光電流，在一定的光照條件下，飽和光電流與所加電壓大小無關。 案例　用同一束單色光，在同一條件下，先后照射鋅片和銀片，都能產(chǎn)生光電效應，這兩個過程

27、中，對下列四個量，一定相同的是__A__，可能相同的是__C__，一定不相同的是__BD__。 A．光子的能量 B．金屬的逸出功 C．光電子動能 D．光電子最大初動能 解析：光子的能量由光的頻率決定，同一束單色光頻率相同，因而光子能量相同，逸出功等于電子脫離原子核束縛需要做的最小的功，因此只由材料決定，鋅片和銀片的逸出功一定不相同。由Ek＝hν－W，照射光子能量hν相同，逸出功W不同，則電子最大初動能也不同，由于光電子吸收光子后到達金屬表面的路徑不同，途中損失的能量也不同，因而脫離金屬時的動能可能分布在零到最大初動能之間，所以，兩個不同光電效應的光電子中，動能是可能相等的。 1．(

28、山東省煙臺市2016～2017學年高三模擬)近年來軍事行動中，士兵都配帶“紅外夜視儀”，在夜間也能清楚地看清目標，主要是因為(　B　) A．“紅外夜視儀”發(fā)射出強大的紅外線，照射被視物體 B．一切物體均在不停地輻射紅外線 C．一切高溫物體均在不停地輻射紅外線 D．“紅外夜視儀”發(fā)射出X射線，被照射物體受到激發(fā)而發(fā)出紅外線 解析：一切物體都在不停地向外輻射紅外線，不同物體輻射出來的紅外線不同，采用“紅外夜視儀”可以清楚地分辨出物體的形狀、大小和位置，不受白天和夜晚的影響，即可確認出目標從而采取有效的行動。故只有B項正確。 2．(多選)(山東青州實驗中學2016～2017學年高二下學期

29、檢測)光電效應實驗的裝置如圖所示，則下列說法中正確的是(　AD　) A．用紫外線照射鋅板，驗電器指針會發(fā)生偏轉 B．用紅色光照射鋅板，驗電器指針會發(fā)生偏轉 C．鋅板帶的是負電荷 D．使驗電器指針發(fā)生偏轉的是正電荷 解析：將擦得很亮的鋅板連接驗電器，用弧光燈照射鋅板(弧光燈發(fā)出紫外線)，驗電器指針張開一個角度， 說明鋅板帶了電。進一步研究表明鋅板帶正電，這說明在紫外光的照射下，鋅板中有一部分自由電子從表面飛出來，鋅板中缺少電子，于是帶正電，A、D選項正確，紅光不能使鋅板發(fā)生光電效應。 3．(多選)(浙江省湖州市2017～2018學年高二下學期期末)如圖所示，一光電管的陰極用極限頻

30、率為ν0的鈉制成?，F(xiàn)用頻率為2.5ν0的紫外線照射陰極，電子電荷量為e，普朗克常量為h，則(　AC　) A．滑片從最左端向右滑動過程，電流表示數(shù)會減小 B．滑片向左滑動過程，逸出功增大 C．可以計算出光電子遏制電壓為UC＝ D．若電流表示數(shù)為0時，則光電子離開陰極時動能為0 解析：由圖可知，光電管上所加的電壓為反向電壓，當滑片從最左端向右滑動過程，反向電壓變大，則到達A極的光電子數(shù)會減小，電流表示數(shù)會減小，選項A正確；金屬的逸出功由金屬本身決定，與外界條件無關，選項B錯誤；逸出光電子的最大初動能Ekm＝2.5hν0－h(huán)ν0＝1.5hν0， 由Ekm＝UCe＝1.5hν0，解得U

31、C＝，選項C正確；因光電管加反向電壓，若電流表示數(shù)為0，不能說明光電子離開陰極時動能為0，選項D錯誤。 4．(多選)(江蘇省鹽城市2016～2017學年高二下學期期中)用同一光電管研究a、b兩種單色光產(chǎn)生的光電效應，得到光電流I與光電管兩極間所加電壓U的關系如圖。則下列敘述正確的是(　BD　) A．照射該光電管時a光使其逸出的光電子最大初動能大 B．b光光子能量比a大 C．極限頻率越大的金屬材料逸出功越小 D．光電管是基于光電效應的光電轉換器件，可使光信號轉換成電信號 解析：由光電效應方程mv＝hν－W0，由題圖可得b光照射光電管時反向截止電壓大，則其逸出的光電子最大初動能大，

32、故A錯誤；由A的分析可得b光照射光電管時反向截止電壓大，使其逸出的光電子最大初動能大，所以b的頻率大，光子的能量大，故B正確；根據(jù)W0＝hν0，可知，極限頻率越大其金屬材料逸出功越大，故C錯誤；光照射光電管，出現(xiàn)光電效應現(xiàn)象，可使光信號轉換成電信號，故D正確。 基礎夯實 一、選擇題(1～5題為單選題，6、7題為多選題) 1．以下宏觀概念，哪些是“量子化”的(　D　) A．木棒的長度 B．物體的質(zhì)量 C．物體的動量 D．學生的個數(shù) 解析：所謂“量子化”應該是不連續(xù)的，一份一份的，故選項D正確。 2．溫度較低的恒星，在天空中呈現(xiàn)(　A　) A．暗紅色 B．黃色 C

33、．白色 D．藍色 解析：恒星的顏色是由溫度決定的，溫度越低，顏色越偏紅，溫度越高，顏色越偏藍。故天空中呈現(xiàn)暗紅色，故A正確，B、C、D錯誤。 3．下列電磁波光子能量最強的是(　B　) A．紫外線 B．X射線 C．可見光 D．紅外線 解析：紫外線、X射線、可見光、紅外線中X射線的波長最短、頻率最高，所以X射線光子的能量ε＝hν最強，所以B正確；A、C、D錯誤。 4．白天的天空各處都是亮的，是大氣分子對太陽光散射的結果。假設一個運動的光子和一個靜止的自由電子碰撞以后，電子向某一個方向運動，光子沿另一方向散射出去，則這個散射光子跟原來的光子相比(　D　) A．頻率變大 B．頻率

34、不變 C．光子能量變大 D．波長變長 解析：運動的光子和一個靜止的自由電子碰撞時，既遵守能量守恒，又遵守動量守恒。碰撞中光子將能量hν的一部分傳遞給了電子，光子的能量減少，波長變長，頻率減小，D選項正確。 5．(黑龍江綏化市肇東一中2015～2016學年高二下學期期中)愛因斯坦提出了光量子概念并成功地解釋光電效應的規(guī)律而獲得1921年的諾貝爾物理學獎。某種金屬逸出光電子的最大初動能Ekm與入射光頻率ν的關系如圖所示，其中ν0為極限頻率。從圖中可以確定的是(　D　) A．逸出功與ν有關 B．Ekm與入射光強度成正比 C．ν＜ν0時，會逸出光電子 D．圖中直線的斜率與普朗克常量

35、有關 解析：金屬的逸出功是由金屬自身決定的，與入射光頻率無關，其大小W＝hν，故A錯誤；根據(jù)愛因斯坦光電效應方程Ekm＝hν－W，可知光電子的最大初動能Ekm與入射光的強度無關，但入射光越強，光電流越大，只要入射光的頻率不變，則光電子的最大初動能不變，故B錯誤；要有光電子逸出，則光電子的最大初動能Ekm＞0，即只有入射光的頻率大于金屬的極限頻率即ν＞ν0時才會有光電子逸出。故C錯誤；根據(jù)愛因斯坦光電效應方程Ekm＝hν－W，可知＝h，故D正確。 6．在實驗室或工廠的高溫爐子上開一個小孔，小孔可看做黑體，由小孔的熱輻射特征，就可以確定爐內(nèi)的溫度，如圖所示，就是黑體的輻射強度與其輻射光波波長的

36、關系圖象，則下列說法正確的是(　AD　) A． T1>T2 B． T1T2。本題正確選項為A、D。 7．(多選)(寧波諾丁漢大學附屬中學2017～2018

37、學年度高二下學期期中)如圖所示，兩平行金屬板A、B板間電壓恒為U，一束波長為λ的入射光射到金屬板B上，使B板發(fā)生了光電效應，已知該金屬板的逸出功為W，電子的質(zhì)量為m，電荷量為e，已知普朗克常量為h，真空中光速為c，下列說法中正確的是(　ABD　) A．入射光子的能量為h B．到達A板的光電子的最大動能為h－W＋eU C．若增大兩板間電壓，B板沒有光電子逸出 D．若減小入射光的波長一定會有光電子逸出 解析：根據(jù)E＝hν，而ν＝，則光子的能量為h，故A正確；光電子的逸出最大動能Ekm＝h－W，根據(jù)動能定理，Ekm′－Ekm＝eU，則到達A板的光電子的最大動能為h－W＋eU，故B正確；

38、若減小入射光的波長，那么頻率增大，一定會有光電子逸出，故D正確；金屬板的逸出功與極限頻率有關，與板間電壓無關，故C錯誤。 二、非選擇題 8．有一個成語叫做“爐火純青”，原意說的是道士煉丹時候的溫度控制，溫度高低主要是靠看火焰的顏色，溫度低的時候，是偏紅的，溫度最高的時候，才呈現(xiàn)青色，所以爐火純青表示溫度已經(jīng)足夠高了。怎樣用熱輻射來解釋溫度與顏色的關系？ 解析：黑體輻射與溫度之間有著密切的關系，熱輻射的光譜是連續(xù)光譜，輻射光譜的性質(zhì)與溫度有關，在室溫下，大多數(shù)物體輻射不可見的紅外光。但當物體被加熱到500℃左右時，開始發(fā)出暗紅色的可見光，隨著溫度的不斷上升，輝光逐漸亮起來，而且波長較短的輻

39、射越來越多，大約在1500℃時就會變成明亮的白熾光。這說明同一物體在一定溫度下所輻射的能量，在不同光譜區(qū)域的分布是不均勻的，而且溫度越高，光譜中與能量最大的輻射相對應的頻率也越高。因此，火焰顏色也隨之而改變。 能力提升 一、選擇題(1～2題為單選題，3～4題為多選題) 1．在自然界生態(tài)系統(tǒng)中，蛇與老鼠和其他生物通過營養(yǎng)關系構成食物鏈，在維持生態(tài)平衡方面發(fā)揮重要的作用。蛇是老鼠的天敵，它是通過接收熱輻射來發(fā)現(xiàn)老鼠的。假設老鼠的體溫約37℃，它發(fā)出的最強的熱輻射的波長為λm。根據(jù)熱輻射理論，λm與輻射源的絕對溫度T的關系近似為Tλm＝2.90×10－3m·K。 (1)老鼠發(fā)出最強的熱

40、輻射的波長為(　B　) A．7.8×10－5m B．9.4×10－6m C．1.16×10－4m D．9.7×10－8m (2)老鼠發(fā)生的最強的熱輻射屬于(　C　) A．可見光波段 B．紫外波段 C．紅外波段 D．X射線波段 解析：(1)老鼠的體溫T＝(273＋37)K＝310K 由題設條件λm與T的近似關系式：λmT＝2.90×10－3m·K 得λm＝＝m≈9.4×10－6m，B正確。 (2)可見光的波長范圍4.0×10－7～7.0×10－7m，λm大于此范圍，所以屬于紅外線，C正確。也可根據(jù)老鼠的體溫不高，不能輻射可見光進行判斷。 2．(湖北宜昌市葛州壩中學20

41、15～2016學年高二下學期期中)在光電效應實驗中，飛飛同學用同一光電管在不同實驗條件下得到了三條光電流與電壓之間的關系曲線(甲光、乙光、丙光)，如圖所示。則可判斷出(　B　) A．甲光的頻率大于乙光的頻率 B．乙光的波長大于丙光的波長 C．乙光對應的截止頻率大于丙光的截止頻率 D．甲光對應的光電子最大初動能大于丙光的光電子最大初動能 解析：該題考查了光電效應問題，應根據(jù)截止電壓判斷頻率。由eUc＝mv2＝hν－W可知ν丙>ν甲＝ν乙　λ甲＝λ乙>λ丙，所以A、D錯誤，B正確；由于hν0＝W，所以C錯誤。 3．(河北冀州中學2016～2017年學高二下學期期中)如圖所示是用光照

42、射某種金屬時逸出的光電子的最大初動能隨入射光頻率的變化圖線，普朗克常量h＝6.63×10－34J·s，由圖可知(　AC　) A．該金屬的極限頻率為4.3×1014Hz B．該金屬的極限頻率為5.5×1014Hz C．該圖線的斜率表示普朗克常量 D．該金屬的逸出功為0.5eV 解析：由光電效應方程Ekm＝hν－W知圖線與橫軸交點為金屬的極限頻率，即ν0＝4.3×1014Hz，A正確，B錯誤；該圖線的斜率為普朗克常量，C正確；金屬的逸出功W＝hν0＝6.63×10－34×4.3×1014/1.6×10－19eV≈1.8eV，D錯誤。 4．(江西省南康中學2016～2017學年高二下

43、學期期中)用如圖所示的裝置研究光電效應現(xiàn)象。當用光子能量為2.75eV的光照射到光電管上時發(fā)生了光電效應，電流表G的示數(shù)不為零；移動變阻器的觸頭c，發(fā)現(xiàn)當電壓表的示數(shù)大于或等于1.7V時，電流表示數(shù)為0，則下列說法正確的是(　BD　) A．光電子的最大初動能始終為1.05eV B．光電管陰極的逸出功為1.05eV C．當滑動觸頭向a端滑動時，反向電壓增大，電流增大 D．改用能量為2.5eV的光子照射，移動變阻器的觸頭c，電流表G中也可能有電流 解析：由愛因斯坦光電效應方程Ek＝hν－W0可知，同種金屬的逸出功相同，所以光電子逸出后的初動能取決于獲得的能量，A錯誤；當電壓表示數(shù)大于

44、或等于1.7V時，電流表無示數(shù)，說明遏止電壓為1.7V，由eU＝mv2，可求得光電管的逸出功為1.05eV，B正確；若光的頻率不變，反向電壓大于遏止電壓后電路中就不再有電流，C錯誤；當入射光頻率超過截止頻率，且反向電壓小于遏止電壓，電路中就會有電流，D正確。 二、非選擇題 5．如圖所示，當電鍵S斷開時，用光子能量為2.5eV的一束光照射陰極P，發(fā)現(xiàn)電流表讀數(shù)不為零。合上電鍵，調(diào)節(jié)滑動變阻器，發(fā)現(xiàn)當電壓表讀數(shù)小于0.60V時，電流表讀數(shù)仍不為零；當電壓表讀數(shù)大于或等于0.60V時，電流表讀數(shù)為零。 (1)求此時光電子的最大初動能的大小。 (2)求該陰極材料的逸出功。 答案：(1)0.6eV　(2)1.9eV 解析：設用光子能量為2.5eV的光照射時，光電子的最大初動能為Ek，陰極材料逸出功能為W0。 當反向電壓達到U＝0.60V以后，具有最大初動能的光電子達不到陽極，因此eU＝Ek 由光電效應方程：Ek＝hν－W0 由以上二式：Ek＝0.6eV，W0＝1.9eV。 20