《（江蘇專用）2020版高考物理新增分大一輪復習 第十一章 動量 近代物理 第3講 光電效應(yīng) 波粒二象性課件.ppt》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《（江蘇專用）2020版高考物理新增分大一輪復習 第十一章 動量 近代物理 第3講 光電效應(yīng) 波粒二象性課件.ppt（56頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、,第十一章動量近代物理,第3講光電效應(yīng)波粒二象性,,大一輪復習講義,,NEIRONGSUOYIN,內(nèi)容索引,過好雙基關(guān),研透命題點,隨堂測試,回扣基礎(chǔ)知識 訓練基礎(chǔ)題目,細研考綱和真題 分析突破命題點,隨堂檢測 檢測課堂學習效果,課時作業(yè),限時訓練 練規(guī)范 練速度,,過好雙基關(guān),,,,一、普朗克能量子假說黑體與黑體輻射,,,1.黑體與黑體輻射 (1)黑體：如果某種物體能夠完全吸收入射的各種波長的電磁波而不發(fā)生 ，這種物體就是絕對黑體. (2)黑體輻射：輻射電磁波的強度按波長的分布只與黑體 的 有關(guān)，如圖1所示.,圖1,2.普朗克能量子假說 當帶電微粒輻射或吸收能量時，是以最小能量值為單位

2、一份一份地輻射或吸收的，這個最小能量值叫做 . .,反射,溫度,能量子,h,,二、光電效應(yīng)及其規(guī)律,,,1.光電效應(yīng)現(xiàn)象 在光的照射下，金屬中的 從表面逸出的現(xiàn)象，發(fā)射出來的電子叫 . 2.光電效應(yīng)的產(chǎn)生條件 入射光的頻率 金屬的極限頻率. 3.光電效應(yīng)規(guī)律 (1)每種金屬都有一個極限頻率，入射光的頻率必須 這個極限頻率才能產(chǎn)生光電效應(yīng). (2)光電子的最大初動能與入射光的 無關(guān)，只隨入射光頻率的增大而 .,電子,光電子,大于等于,大于等于,強度,增大,(3)光電效應(yīng)的發(fā)生幾乎是瞬時的，一般不超過109 s. (4)當入射光的頻率大于等于極限頻率時，飽和光電流的

3、大小與入射光的強度成 . 4.愛因斯坦光電效應(yīng)方程 (1)光子說：光的能量不是連續(xù)的，而是一份一份的，每一份叫做一個光子，光子的能量 . (2)逸出功W0：電子從金屬中逸出所需做功的 . (3)最大初動能：發(fā)生光電效應(yīng)時，金屬表面上的 吸收光子后克服原子核的引力逸出時所具有的動能的最大值.,正比,h,最小值,電子,(4)光電效應(yīng)方程 表達式：hEkW0或Ek . 物理意義：金屬表面的電子吸收一個光子獲得的能量是h，這些能量的一部分用來克服金屬的逸出功W0，剩下的表現(xiàn)為逸出后電子的最大初動能Ek.,hW0,自測1(多選)如圖2所示，用導線把驗電器與鋅板相連接，當用紫外線照射鋅板時

4、，發(fā)生的現(xiàn)象是 A.有光子從鋅板逸出 B.有電子從鋅板逸出 C.驗電器指針張開一個角度 D.鋅板帶負電,圖2,,,,三、光的波粒二象性物質(zhì)波,,,1.光的波粒二象性 (1)波動性：光的干涉、衍射、偏振現(xiàn)象證明光具有 性. (2)粒子性：光電效應(yīng)、康普頓效應(yīng)說明光具有 性. (3)光既具有 性，又具有 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)象是大量光子的運動遵守波動規(guī)律的表現(xiàn)，亮條紋是光子到達概率 的地方，暗條紋是光子到達概率 的地方，因此光波又叫概率波.,波動,粒子,波動,粒子,大,小,(2)物質(zhì)波 任何一個運動著的物體，小到微觀粒子，大到宏觀物體，

5、都有一種波與它對 應(yīng)，其波長 ，p為運動物體的動量，h為普朗克常量.,自測2有關(guān)光的本性，下列說法正確的是 A.光既具有波動性，又具有粒子性，兩種性質(zhì)是不相容的 B.光的波動性類似于機械波，光的粒子性類似于質(zhì)點 C.大量光子才具有波動性，個別光子只具有粒子性 D.由于光既具有波動性，又具有粒子性，無法只用其中一種性質(zhì)去說明光的 一切行為，只能認為光具有波粒二象性,,,研透命題點,,,1.對光電效應(yīng)的四點提醒 (1)能否發(fā)生光電效應(yīng)，不取決于光的強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，與入射光無關(guān). (4)光電子不是光子

6、，而是電子.,,,,命題點一光電效應(yīng)的實驗規(guī)律,2.光電效應(yīng)的研究思路 (1)兩條線索：,例1(多選)在光電效應(yīng)實驗中，用頻率為的光照射光電管陰極，發(fā)生了光電效應(yīng)，下列說法正確的是 A.增大入射光的強度，光電流增大 B.減小入射光的強度，光電效應(yīng)現(xiàn)象消失 C.改用頻率小于的光照射，一定不發(fā)生光電效應(yīng) D.改用頻率大于的光照射，光電子的最大初動能變大,,,解析增大入射光強度，單位時間內(nèi)照射到單位面積上的光子數(shù)增加，則單位時間內(nèi)逸出的光電子數(shù)增加，則光電流增大，故選項A正確； 光電效應(yīng)是否發(fā)生取決于入射光的頻率，而與入射光的強度無關(guān)，故選項B錯誤； 用頻率為的光照射光電管陰極，發(fā)生光電效應(yīng)，用頻率

7、較小的光照射時，若光的頻率仍大于等于極限頻率，則仍會發(fā)生光電效應(yīng)，故選項C錯誤； 根據(jù)hW0Ek可知，增大入射光頻率，光電子的最大初動能也增大，故選項D正確.,變式1(多選)(2017蘇錫常鎮(zhèn)四市調(diào)研)圖3是研究光電效應(yīng)的實驗裝置，用一定頻率的光照射陰極K，當滑片P處于圖示位置時，電流表的示數(shù)不為零.為使電流表示數(shù)減小，下列辦法可行的是 A.將滑片P向右移動 B.減小入射光的強度 C.換用電動勢更大的電源 D.將電源的正、負極對調(diào),圖3,,,,,,命題點二光電效應(yīng)方程的理解與應(yīng)用,三個關(guān)系 1.愛因斯坦光電效應(yīng)方程EkhW0. 2.光電子的最大初動能Ek可以利用光電管用實驗的方法測得，即Eke

8、Uc，其中Uc是遏止電壓. 3.光電效應(yīng)方程中的W0為逸出功，它與極限頻率c的關(guān)系是W0hc.,例2(2018江蘇單科12C(2))光電效應(yīng)實驗中，用波長為0的單色光A照射某金屬板時，剛好有光電子從金屬表面逸出.當波長為的單色光B照射該金屬板時， 光電子的最大初動能為 ，A、B兩種光子的動量之比為 .(已知普朗克常 量為h，光速為c),12,變式2(2018南京市三模)如圖4所示，當開關(guān)K斷開時，用光子能量為2.8 eV 的一束光照射陰極P，發(fā)現(xiàn)電流表讀數(shù)不為零.合上開關(guān)，調(diào)節(jié)滑動變阻器，發(fā)現(xiàn)當電壓表讀數(shù)小于0.70 V時，電流表讀數(shù)仍不為零；當電壓表讀數(shù)大于或等 于0.70 V時，電流

9、表讀數(shù)為零.由此可知陰極材料的逸出功為 eV；若將照射 到陰極P上的該光的照射強度變?yōu)樵瓉淼?倍，則遏止電壓為 V.,圖4,2.1,0.70,,,,命題點三光電效應(yīng)的圖象問題,四類圖象,例3(2018南通市、泰州市一模)利用如圖5甲所示電路研究光電效應(yīng)中金屬的遏止電壓Uc與入射光頻率的關(guān)系，描繪出圖乙中的圖象，由此算出普朗克常量h.圖乙中U1、1、0均已知，電子電荷量用e表示.當入射光的頻率增大時，為了測定遏止電壓，滑動變阻器的滑片P應(yīng)向 (選填“M”或“N”)端移動，由 Uc圖象可求得普朗克常量h (用題中字母表示).,圖5,N,變式3(2018鹽城市三模)光照射某金屬產(chǎn)生光電效

10、應(yīng)時，實驗測得光電子最大初動能與照射光頻率的圖象如圖6所示，其中圖線與橫軸交點的橫坐標為 5.51014 Hz.用一束波長范圍為4.01079.0107 m的可見光照射該金屬時， 則光電子的最大初動能 .(已知普朗克常量為h6.61034 Js),圖6,1.321019 J,解析由題知，該金屬的極限頻率05.51014 Hz，又c，則Ekmhh0h h01.321019 J,,,,命題點四光的波粒二象性物質(zhì)波,光既有波動性，又有粒子性，兩者不是孤立的，而是有機的統(tǒng)一體，其表現(xiàn)規(guī)律為： (1)從數(shù)量上看：個別光子的作用效果往往表現(xiàn)為粒子性；大量光子的作用效果往往表現(xiàn)為波動性. (2)從

11、頻率上看：頻率越低波動性越顯著，越容易看到光的干涉和衍射現(xiàn)象；頻率越高粒子性越顯著，貫穿本領(lǐng)越強，越不容易看到光的干涉和衍射現(xiàn)象. (3)從傳播與作用上看：光在傳播過程中往往表現(xiàn)出波動性；在與物質(zhì)發(fā)生作用時往往表現(xiàn)為粒子性.,(4)波動性與粒子性的統(tǒng)一：由光子的能量Eh、光子的動量表達式p 也可以看出，光的波動性和粒子性并不矛盾：表示粒子性的能量和動量的計算式中都含有表示波的特征的物理量頻率和波長. (5)理解光的波粒二象性時不可把光當成宏觀概念中的波，也不可把光當成宏觀概念中的粒子.,例4(2018蘇錫常鎮(zhèn)二模)一種發(fā)光器，能發(fā)出頻率為、功率為P的高純度和高亮度的光，當該光垂直照射到某純黑物

12、體表面時能被完全吸收.已知真空中 光速為c，普朗克常量為h，則該光發(fā)出的光子的動量為 ，純黑物體受到該 光的壓力為 .,變式4(2018南通市等七市三模)我國計劃在南京建立國際領(lǐng)先的大科學工程裝置“強流高亮度超導質(zhì)子源”.超導直線加速器將質(zhì)子加速至0.9倍光速以上，加速過程中，質(zhì)子的能量增加，則質(zhì)子的質(zhì)量 (選填“增大”“不變”或“減小”)，其物質(zhì)波波長 (選填“增大”“不變”或“減小”).,增大,減小,,隨堂測試,,,1.(2018揚州中學下學期開學考)如圖7所示，在演示光電效應(yīng)的實驗中，原來不帶電的一塊鋅板與靈敏驗電器相連，用弧光燈照射鋅板時，驗電器的指針就張開一個角度，如圖所示

13、，這時 A.金屬內(nèi)的每個電子可以吸收一個或一個以上 的光子，當它積累的動能足夠大時，就能逸 出金屬 B.鋅板帶正電，指針帶正電 C.鋅板帶負電，指針帶正電 D.若僅減弱照射光的強度，則可能不再有光電子飛出,1,2,3,4,,圖7,5,2.(多選)波粒二象性是微觀世界的基本特征，以下說法正確的有 A.光電效應(yīng)現(xiàn)象揭示了光的粒子性 B.熱中子束射到晶體上產(chǎn)生衍射圖樣說明中子具有波動性 C.黑體輻射的實驗規(guī)律可用光的波動性解釋 D.動能相等的質(zhì)子和電子，它們的德布羅意波長也相等,1,2,3,4,,,5,解析光電效應(yīng)說明光的粒子性，所以A正確； 熱中子束射到晶體上產(chǎn)生衍射圖樣，即運動的實物粒子具有波的

14、特性，即說明中子具有波動性，所以B正確； 黑體輻射的實驗規(guī)律說明電磁輻射具有量子化，即黑體輻射是不連續(xù)的、一份一份的，所以黑體輻射的實驗規(guī)律可用光的粒子性解釋，所以C錯誤；,1,2,3,4,根據(jù)德布羅意波長公式 ，p22mEk，又質(zhì)子的質(zhì)量大于電子的質(zhì)量，所以動能相等的質(zhì)子和電子，質(zhì)子的德布羅意波長較短，所以D錯誤.,5,3.(2018鹽城中學4月檢測)用如圖8所示電路研究光電效應(yīng)規(guī)律，圖中標有A和K的為光電管，其中K為陰極，A為陽極，理想電流計可檢測通過光電管的電流，理想電壓表用來指示光電管兩端的電壓.現(xiàn)接通電源，用光子能量為10.5 eV的光照射陰極K，電流計中有示數(shù)，若將滑動變阻器的滑片

15、P緩慢向右滑動，電流計的讀數(shù)逐漸減小，當滑至某一位置時電流計的讀數(shù)恰好為零，讀出此時電壓表的示數(shù)為6.0 V；現(xiàn)保持滑片P位置不變，光電管陰極材料的逸出功為 ，若此時增大入射光的強度，電流計的讀數(shù) (填“為零”或“不為零”).,1,2,3,4,圖8,4.5 eV,為零,5,4.(2018如皋市期初)用如圖9甲所示的裝置研究光電效應(yīng)現(xiàn)象.閉合開關(guān)S，用頻率為的光照射光電管時發(fā)生了光電效應(yīng).圖乙是該光電管發(fā)生光電效應(yīng)時光電子的最大初動能Ek與入射光頻率的關(guān)系圖象，圖線與橫軸的交點坐標為(a，0)，與縱軸的交點坐標為(0，b)，下列說法中正確的是 A.普朗克常量為h B.斷開開關(guān)S后，電流表

16、G的示數(shù)不為零 C.僅增加照射光的強度，光電子的最大初 動能將增大 D.保持照射光強度不變，僅提高照射光頻 率，電流表G的示數(shù)保持不變,1,2,3,4,圖9,,5,解析根據(jù)EkhW0得，Ek圖象的斜率表示普朗克常量，故h ，故A錯誤； 開關(guān)S斷開后，因光電效應(yīng)現(xiàn)象中，光電子存在最大初動能，因此電流表G的示數(shù)不為零，故B正確； 根據(jù)光電效應(yīng)方程可知，光電子的最大初動能與入射光的頻率有關(guān)，與光的強度無關(guān)，故C錯誤； 若保持照射光強度不變，僅提高照射光頻率，則光子數(shù)目減小，那么電流表G的示數(shù)會減小，故D錯誤.,1,2,3,4,5,5.(2016江蘇單科12C(2))已知光速為c，普朗克常數(shù)為h，則頻

17、率為的光子的 動量為 ，用該頻率的光垂直照射平面鏡，光被鏡面全部垂直反射回去，則 光子在反射前后動量改變量的大小為 .,1,2,3,4,5,,課時作業(yè),,,1.(2018徐州三中月考)用光照射某種金屬，有光電子從金屬表面逸出，如果光的頻率不變，而減弱光的強度，則 A.逸出的光電子數(shù)減少，光電子的最大初動能不變 B.逸出的光電子數(shù)減少，光電子的最大初動能減小 C.逸出的光電子數(shù)不變，光電子的最大初動能減小 D.光的強度減弱到某一數(shù)值，就沒有光電子逸出了,,,,雙基鞏固練,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,,解析光的頻率不變，表示光子能量不變，光的強度減弱，仍會有光電子從該金屬表面逸出

18、，逸出的光電子的最大初動能也不變，逸出的光電子數(shù)減少，選項A正確，B、C、D錯誤.,2.(2018黃橋中學模擬)在光電效應(yīng)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(guān)系曲線(甲光、乙光、丙光)，如圖1所示.則可判斷出 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(yīng)的截止頻率大于丙光的截止頻率 D.甲光的強度等于乙光的強度,圖1,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,,解析由于是同一光電管，因而不論對哪種光，截止頻率和金屬的逸出功均相同，由題圖可知，甲、乙兩種光的遏止電壓相同，因而頻率相同，且甲光的強度大于乙光的強度，故A、C、D錯誤；

19、 由題圖可知，丙光的遏止電壓較大，因而丙光的頻率較高，波長較短，故B正確.,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,3.(多選)用如圖2所示的光電管研究光電效應(yīng)，用某種頻率的單色光a照射光電管陰極K，電流計G的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn).而用另一頻率的單色光b照射光電管陰極K時，電流計G的指針不發(fā)生偏轉(zhuǎn)，那么 A.a光的頻率一定大于b光的頻率 B.只增加a光的強度可使通過電流計G的電流增大 C.增加b光的強度可能使電流計G的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn) D.用a光照射光電管陰極K時通過電流計G的電流是由d到c,,,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,圖2,4.(多選)在光電效應(yīng)實驗中，分別用頻率為a、b的單色光a、

20、b照射到同種金屬上，測得相應(yīng)的遏止電壓分別為Ua和Ub，光電子的最大初動能分別為Eka和Ekb.h為普朗克常量.下列說法正確的是 A.若ab，則一定有UaUb B.若ab，則一定有EkaEkb C.若UaUb，則一定有EkaEkb D.若ab，則一定有haEkahbEkb,,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,,解析由愛因斯坦光電效應(yīng)方程得，EkmhW0，由動能定理得，EkmeU，用a、b單色光照射同種金屬時，逸出功W0相同.當ab時，一定有EkaEkb，UaUb，故選項A錯誤，B正確； 若UaUb，則一定有EkaEkb，故選項C正確； 因逸出功相同，有W0haEkahbEkb，故選項D

21、錯誤.,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,5.(2018江蘇省高考壓軸沖刺卷)質(zhì)量為m的粒子原來的速度為v，現(xiàn)將粒子的速度增大為2v，則該粒子的物質(zhì)波的波長將(粒子的質(zhì)量保持不變) A.保持不變 B.變?yōu)樵瓉聿ㄩL的4倍 C.變?yōu)樵瓉聿ㄩL的一半 D.變?yōu)樵瓉聿ㄩL的2倍,,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,6.(2018第二次全國大聯(lián)考(江蘇卷))在研究光電效應(yīng)中入射光的頻率、強弱與光電子發(fā)射情況的實驗中，發(fā)現(xiàn)光電流與電壓的關(guān)系如圖3所示，由圖可知， (選填“甲”或“乙”)光的頻率高， (選填“甲”或“丙”)光的強度大.,乙,甲,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,圖3,

22、解析根據(jù)光電效應(yīng)方程，可得光電子的最大初動能為EkhW0，頻率越高，則最大初動能越大，遏止電壓越高，由Uc1大于Uc2，可得乙光的頻率高；發(fā)生光電效應(yīng)時，光照強度越強，光電流越大，由題圖知，甲光的強度大.,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,7.(2018江蘇百校12月大聯(lián)考)光照射金屬產(chǎn)生光電效應(yīng)時，實驗測得光電子的最大初動能與照射光頻率的圖象如圖4所示，其中圖線與橫軸交點坐標為0，則該金屬的逸出功為 .用一束波長范圍為12(1<2)的光照射該金屬時發(fā) 生光電效應(yīng)，則光電子的最大初動能為 (已知普朗克常量為h，光在真 空中傳播速度為c).,,,,綜合提升練,1,2,3,4,5

23、,6,7,8,9,10,圖4,h0,8.(2018江蘇省高考壓軸卷)小明用金屬銣為陰極的光電管觀測光電效應(yīng)現(xiàn)象，實驗裝置示意圖如圖5甲所示.已知普朗克常量h6.631034 Js.,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,圖5,(1)圖甲中電極A為光電管的 .(填“陰極”或“陽極”)；,陽極,解析電路圖為利用光電管產(chǎn)生光電流的實驗電路，光電子從K極發(fā)射出來，故K為光電管的陰極，A為光電管的陽極.,(2)實驗中測得銣的遏止電壓Uc與入射光頻率之間的關(guān)系如圖乙所示，則銣的截止頻率c Hz，逸出功W0 J；,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,5.15(5.125.18)

24、1014,3.41(3.393.43)1019,解析遏止電壓對光電子做負功，有eUcEkhW0，結(jié)合圖象，當Uc0時，截止頻率c5.151014 Hz，故逸出功W0hc3.411019 J.,(3)如果實驗中入射光的頻率7.001014 Hz，則產(chǎn)生的光電子的最大初動能Ek J.,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,1.23(1.211.25)1019,解析光電子的最大初動能EkhW0hhc1.231019 J.,9.(2018運河中學4月模擬)(1)圖6是兩種溫度下黑體輻射強度與波長關(guān)系的圖象，其中兩種溫度大小關(guān)系為T1 T2(選填“大于”“小于”或“等于”)；,圖6圖7,1,

25、2,3,4,5,6,7,8,9,10,大于,解析黑體輻射以輻射電磁波的形式向外輻射能量，溫度越高，輻射強度越大，并且向波長較短的方向移動，根據(jù)題圖圖象知T1T2；,(2)在光電效應(yīng)實驗中，某同學用三種入射光(甲光、乙光、丙光)照射同一光電管得到了三條光電流與電壓之間的關(guān)系曲線，如圖7所示.則可判斷出甲光照射下逸出的光電子最大初動能 丙光照射下逸出的光電子最大初動能.(選填“大于”“小于”或“等于”),1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,小于,解析甲光的遏止電壓小于丙光的遏止電壓，所以甲光對應(yīng)的光電子的最大初動能小于丙光對應(yīng)的光電子的最大初動能.,10.(2018如皋市模擬四)如圖8，一光電管的陰極K用截止頻率為的金屬銫制成，光電管陽極A和陰極K之間的正向電壓為U.用波長為的單色光射向陰極，產(chǎn)生了光電流.已知普朗克常量為h，電子電荷量為e，真空中的光速為c.求： (1)金屬銫的逸出功W；,圖8,答案h,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,解析金屬銫的逸出功Wh.,(2)光電子到達陽極的最大動能Ek.,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,根據(jù)動能定理得，eUEkEkm，,