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第3課時(shí) 光電效應(yīng) 波粒二象性,【導(dǎo)學(xué)目標(biāo)】 1.能認(rèn)識(shí)光電效應(yīng)現(xiàn)象，理解光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律，會(huì)用光子說(shuō)解釋光電效應(yīng).2.掌握光電效應(yīng)方程，會(huì)計(jì)算逸出功、極限頻率、最大初動(dòng)能等物理量．,一、黑體輻射與能量子 [基礎(chǔ)導(dǎo)引] 判斷下列說(shuō)法的正誤： (1)一般物體輻射電磁波的情況與溫度無(wú)關(guān)，只與材料的種類(lèi)及表面情況有關(guān)( ) (2)黑體能完全吸收入射的各種波長(zhǎng)的電磁波，不反射( ) (3)帶電微粒輻射和吸收的能量，只能是某一最小能量值的整數(shù)倍( ) (4)普朗克最先提出了能量子的概念( ) 【答案】(1) (2)√ (3)√ (4)√,[知識(shí)梳理] 1．黑體與黑體輻射 (1)黑體：是指能夠完全吸收入射的各種波長(zhǎng)的電磁波而不發(fā)生反射的物體． (2)黑體輻射的實(shí)驗(yàn)規(guī)律 ①一般材料的物體，輻射的電磁波除與溫度有關(guān)外，還與材料的種類(lèi)及表面狀況有關(guān)．,2．能量子 (1)定義：普朗克認(rèn)為，帶電微粒輻射或者吸收能量時(shí)，只能輻射或吸收某個(gè)最小能量值的整數(shù)倍．即能量的輻射或者吸收只能是一份一份的．這個(gè)不可再分的最小能量值ε叫作能量子． (2)能量子的大?。害牛絟ν，其中ν是電磁波的頻率，h稱(chēng)為普朗克常量．h＝6.6310－34 Js. 特別提醒 在微觀世界中能量是量子化的，或者說(shuō)微觀粒子的能量是分立的．,二、光電效應(yīng) [基礎(chǔ)導(dǎo)引] 已知能使某金屬產(chǎn)生光電效應(yīng)的極限頻率為ν0，則( ) A．當(dāng)用頻率為2ν0的單色光照射該金屬時(shí)，一定能產(chǎn)生光電子 B．當(dāng)用頻率為2ν0的單色光照射該金屬時(shí)，所產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能為hν0 C．當(dāng)照射光的頻率ν大于ν0時(shí)，若ν增大，則逸出功增大 D．當(dāng)照射光的頻率ν大于ν0時(shí)，若ν增大一倍，則光電子的最大初動(dòng)能也增大一倍,【答案】AB,[知識(shí)梳理] 1．光電效應(yīng)現(xiàn)象 光電效應(yīng)：金屬在光的照射下發(fā)射電子的現(xiàn)象，發(fā)射出來(lái)的電子叫作________． 2．光電效應(yīng)規(guī)律 (1)每種金屬都有一個(gè)____________． (2)光子的最大初動(dòng)能與入射光的________無(wú)關(guān)，只隨入射光的________增大而增大． (3)光照射到金屬表面時(shí)，光電子的發(fā)射幾乎是_____的． (4)光電流的強(qiáng)度與入射光的________成正比．,光電子,極限頻率,強(qiáng)度,頻率,瞬時(shí),強(qiáng)度,hν,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U0. (2)截止頻率：能使某種金屬發(fā)生光電效應(yīng)的________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． (3)逸出功：電子從金屬中逸出所需做功的________，叫作該金屬的逸出功．,最小,最小值,三、光的波粒二象性、物質(zhì)波 [基礎(chǔ)導(dǎo)引] 判斷下列說(shuō)法的正誤： (1)光電效應(yīng)反映了光的粒子性( ) (2)大量光子產(chǎn)生的效果往往顯示出粒子性，個(gè)別光子產(chǎn)生的效果往往顯示出波動(dòng)性( ) (3)光的干涉、衍射、偏振現(xiàn)象證明了光具有波動(dòng)性( ) (4)只有運(yùn)動(dòng)著的小物體才有一種波和它相對(duì)應(yīng)，大的物體運(yùn)動(dòng)是沒(méi)有波和它對(duì)應(yīng)的( ) 【答案】(1)√ (2) (3)√ (4),[知識(shí)梳理] 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________性． (2)光電效應(yīng)說(shuō)明光具有________性． (3)光既具有波動(dòng)性，又具有粒子性，稱(chēng)為光的________性．,波動(dòng),粒子,波粒二象,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____的地方，暗條紋是光子到達(dá)概率____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＝________，p為運(yùn)動(dòng)物體的動(dòng)量，h為普朗克常量．,大,小,考點(diǎn)一 對(duì)光電效應(yīng)規(guī)律的理解,2．對(duì)光電效應(yīng)規(guī)律的解釋,特別提醒 光電效應(yīng)方程研究的對(duì)象是從金屬表面逸出的光電子，其列式依據(jù)為能量守恒定律．,【典例剖析】 例1 愛(ài)因斯坦因提出了光量子概念并成功地解釋光電效應(yīng)的規(guī)律而獲得了1921年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)．某種金屬逸出光電子的最大初動(dòng)能Ekm與入射光頻率ν的關(guān)系如圖3所示，其中ν0為極限頻率．從圖中可以確定的是( ) A．逸出功與ν有關(guān) B．Ekm與入射光強(qiáng)度成正比 C．當(dāng)νν0時(shí)，會(huì)逸出光電子 D．圖中直線的斜率與普朗克常量有關(guān) 答案 D,考點(diǎn)二 波粒二象性,(1)個(gè)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(dòng)性． (2)頻率越低波動(dòng)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，越不容易看到光的干涉和衍射現(xiàn)象，貫穿本領(lǐng)越強(qiáng)． (3)光在傳播過(guò)程中往往表現(xiàn)出波動(dòng)性；在與物質(zhì)發(fā)生作用時(shí)，往往表現(xiàn)為粒子性．,【典例剖析】 例2 關(guān)于物質(zhì)的波粒二象性，下列說(shuō)法中不正確的是( ) A．不僅光子具有波粒二象性，一切運(yùn)動(dòng)的微粒都具有波粒二象性 B．運(yùn)動(dòng)的微觀粒子與光子一樣，當(dāng)它們通過(guò)一個(gè)小孔時(shí)，都沒(méi)有特定的運(yùn)動(dòng)軌道 C．波動(dòng)性和粒子性，在宏觀現(xiàn)象中是矛盾的、對(duì)立的，但在微觀高速運(yùn)動(dòng)的現(xiàn)象中是統(tǒng)一的 D．實(shí)物的運(yùn)動(dòng)有特定的軌道，所以實(shí)物不具有波粒二象性,解析 光具有波粒二象性是微觀世界具有的特殊規(guī)律，大量光子運(yùn)動(dòng)的規(guī)律表現(xiàn)出光的波動(dòng)性，而單個(gè)光子的運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)出光的粒子性．光的波長(zhǎng)越長(zhǎng)，波動(dòng)性越明顯，光的頻率越高，粒子性越明顯．而宏觀物體的德布羅意波的波長(zhǎng)太小，實(shí)際很難觀察到波動(dòng)性，不是不具有波粒二象性．D項(xiàng)正確． 答案 D,跟蹤訓(xùn)練1 (2012上海)根據(jù)愛(ài)因斯坦的“光子說(shuō)”可知( ) A．“光子說(shuō)”本質(zhì)就是牛頓的“微粒說(shuō)” B．光的波長(zhǎng)越大，光子的能量越小 C．一束單色光的能量可以連續(xù)變化 D．只有光子數(shù)很多時(shí)，光才具有粒子性 【答案】B,【解析】本題考查對(duì)“光子說(shuō)”和光的波粒二象性的理解．難度較?。肮庾诱f(shuō)”說(shuō)明空間傳播的波是不連續(xù)的，而是一份一份的，光具有波粒二象性，它不同于牛頓基于宏觀現(xiàn)象的“微粒說(shuō)”，也不同于惠更斯基于宏觀現(xiàn)象的“波動(dòng)說(shuō)”，A、C錯(cuò)誤；少數(shù)光子表現(xiàn)為粒子性，大量光子表現(xiàn)為波動(dòng)性，D錯(cuò)誤；波長(zhǎng)越短的波，粒子性越強(qiáng)，波長(zhǎng)越長(zhǎng)的波，波動(dòng)性越強(qiáng)，頻率越低，光子的能量越小，B正確．,例3 如圖4所示，當(dāng)開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)時(shí)，用光子能量為2.5 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(kāi)關(guān)，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，發(fā)現(xiàn)當(dāng)電壓表讀數(shù)小于0.60 V時(shí)，電流表讀數(shù)仍不為零；當(dāng)電壓表讀數(shù)大于或等于0.60 V時(shí)，電流表讀數(shù)為零． (1)求此時(shí)光電子的最大初動(dòng)能的大?。?(2)求該陰極材料的逸出功．,考點(diǎn)三 光電效應(yīng)方程的應(yīng)用,解析 設(shè)用光子能量為2.5 eV的光照射時(shí)，光電子的最大初動(dòng)能為Ekm，陰極材料逸出功為W0 當(dāng)反向電壓達(dá)到U0＝0.60 V以后，具有最大初動(dòng)能的光電子也達(dá)不到陽(yáng)極，因此eU0＝Ekm 由光電效應(yīng)方程知Ekm＝hν－W0 由以上二式得 Ekm＝0.6 eV，W0＝1.9 eV. 答案 (1)0.6 eV (2)1.9 eV,例4 研究光電效應(yīng)的電路如圖5所示．用頻率相同、強(qiáng)度不同的光分別照射密封真空管的鈉極板(陰極K)，鈉極板發(fā)射出的光電子被陽(yáng)極A吸收，在電路中形成光電流．下列光電流I與A、K之間的電壓UAK的關(guān)系圖象中，正確的是________．,13.用光電管研究光電效應(yīng),解析 由于光的頻率相同，所以對(duì)應(yīng)的反向截止電壓相同，選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤；發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)，在同樣的加速電壓下，光強(qiáng)度越大，逸出的光電子數(shù)目越多，形成的光電流越大，所以C正確、D錯(cuò)誤． 答案 C,方法提煉 1．常見(jiàn)電路(如圖所示) 2．兩條線索 (1)通過(guò)頻率分析：光子頻率高→光子能量大→產(chǎn)生光電子的最大初動(dòng)能大,,A．滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭由a端向b端滑動(dòng)的過(guò)程中，電流表中一定無(wú)電流通過(guò) B．滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭由a端向b端滑動(dòng)的過(guò)程中，電流表的示數(shù)一定會(huì)持續(xù)增大 C．將滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭置于b端，改用紫外線照射陰極K，電流表中一定有電流通過(guò) D．將滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭置于b端，改用紅外線照射陰極K，電流表中一定有電流通過(guò),【答案】C 【解析】根據(jù)極限頻率的含義知D錯(cuò)誤、C正確；當(dāng)滑動(dòng)觸頭自a端向b端移動(dòng)時(shí)，開(kāi)始一段有光電流而且應(yīng)增大，若移動(dòng)到某一位置時(shí)達(dá)到飽和，則此后的移動(dòng)過(guò)程中光電流不變，故A、B錯(cuò)誤．,