2020版高考物理一轮复习 第十二章 第1讲 波粒二象性课件 新人教版

第十二章近代物理初步第1讲波粒二象性考点1对光电效应现象的理解1．光电效应的研究思路(1)两条线索：(2)两条对应关系：光强大→光子数目多→发射光电子多→光电流大．光子频率高→光子能量大→光电子的最大初动能大．2．对光电效应规律的解释对应规律对规律的产生的解释光电子的最大初动能随着入射光频率的增大而增大，与入射光强度无关电子吸收光子能量后，一部分克服阻碍作用做功，剩余部分转化为光电子的初动能，只有直接从金属表面飞出的光电子才具有最大初动能．对于确定的金属，W0是一定的．故光电子的最大初动能只随入射光的频率增大而增大光电效应具有瞬时性光照射金属时，电子吸收一个光子的能量后，动能立刻增大，不需要能量积累的过程光较强时饱和电流大光较强时，包含的光子数较多，照射金属时产生的光电子较多，因而饱和电流较大1．(多选)1905年是爱因斯坦的“奇迹”之年，这一年他先后发表了三篇具有划时代意义的论文，其中关于光量子的理论成功地解释了光电效应现象．关于光电效应，下列说法正确的是()A．当入射光的频率低于极限频率时，不能发生光电效应B．光电子的最大初动能与入射光的频率成正比C．光电子的最大初动能与入射光的强度成正比D．某单色光照射一金属时不发生光电效应，改用波长较短的光照射该金属可能发生光电效应AD解析：根据光电效应现象的实验规律，只有入射光频率大于极限频率才能发生光电效应，故A、D正确．根据光电效应方程，最大初动能与入射光频率为线性关系，但非正比关系，B错误；根据光电效应现象的实验规律，光电子的最大初动能与入射光强度无关，C错误．2．(多选)在光电效应实验中，用同一种单色光先后照射锌板和银板的表面，都能发生光电效应现象．对于这两个过程，下列四个物理量中，一定不同的是()A．单位时间内逸出的光电子数B．遏止电压C．饱和电流D．光电子的最大初动能BD解析：同一种单色光照射锌板和银板的表面都能发生光电效应，但锌和银的逸出功不等，根据光电效应方程，可知光电子的最大初动能不同，则遏止电压不同，故选B、D.3．(2019·湖北宜昌模拟)如图所示，是研究光电效应的电路图，对于某金属用绿光照射时，电流表指针发生偏转，则以下说法正确的是()A．将滑动变阻器滑动片向右移动，电流表的示数一定增大B．如果改用紫光照射该金属时，电流表无示数C．将光照强度增大时，电流表的示数减小D．将电源的正负极调换，仍用相同的绿光照射时，将滑动变阻器滑动片向右移动一些，电流表的读数可能不为零D解析：本题考查光电效应，涉及光电流大小，明确在发生光电效应的前提下，光电流的大小与电路中的电压和入射光的强度均有关．滑动变阻器滑片向右移动，电压虽然增大，但已达到饱和电流，则电流表的示数可能不变，故A错误；如果改用紫光照射该金属时，因频率的增加，导致光电子最大初动能增加，则电流表增大，故B错误；只增加光照强度，从而增加了光子的个数，则产生的光电子数目增多，光电流增大，使通过电流表的电流增大，故C错误；电源的正负极调换，仍用相同的绿光照射时，将滑动变阻器滑片向右移动一些，此时的电压仍小于反向截止电压，则电流表仍可能有示数，故D正确．对光电效应的4点提醒(1)能否发生光电效应，不取决于光的强度而取决于光的频率．(2)光电效应中的“光”不是特指可见光，也包括不可见光．(3)逸出功的大小由金属本身决定，与入射光无关．(4)光电子不是光子，而是电子．考点2光电效应的规律1．深入理解三个关系(1)爱因斯坦光电效应方程Ek＝hν－W0.(2)光电子的最大初动能Ek可以利用光电管用实验的方法测得，即Ek＝eUc，其中Uc是遏止电压．(3)光电效应方程中的W0为逸出功，它与极限频率νc的关系是W0＝hνc.2．三类图象考向1对光电效应方程的理解(2018·全国卷Ⅱ)用波长为300nm的光照射锌板，电子逸出锌板表面的最大初动能为1.28×10－19J．已知普朗克常量为6.63×10－34J·s，真空中的光速为3.00×108m·s－1.能使锌产生光电效应的单色光的最低频率约为()A．1×1014HzB．8×1014HzC．2×1015HzD．8×1015Hz[审题指导]能使金属产生光电效应的单色光的最低频率即恰好发生光电效应的条件：照射光的能量等于金属的逸出功．B【解析】本题考查光电效应规律．由光电效应方程得Ek＝hcλ－W0，而能使锌产生光电效应的单色光的最低频率ν0应满足hν0＝W0，联立得ν0＝cλ－Ekh＝8×1014Hz，故选项B正确．考向2对光电效应三类图象的理解(2019·山东济南一模)用如图甲所示的电路研究光电效应中光电流大小与照射光的强弱、频率等物理量的关系．图中A、K两极间的电压大小可调，电源的正负极也可以对调，分别用a、b、c三束单色光照射，调节AK间的电压U，得到光电流I与电压U的关系如图乙所示，由图可知()DA．单色光a和c的频率相同，但a更弱些B．单色光a和b的频率相同，但a更强些C．单色光a的频率大于单色光c的频率D．单色光a的频率小于单色光b的频率【解析】a、c两光照射后遏止电压相同，知产生的光电子最大初动能相等，可知a、c两光的频率相等，光子能量相等，即频率相同，由于a光的饱和电流较大，则a光的强度较大，故A、C错误；a光的遏止电压小于b光的遏止电压，所以产生的光电子最大初动能EkaEkb，根据爱因斯坦光电效应方程Ek＝hν－W0可知，νaνb，故B错误，D正确．1．(2019·山东青岛模拟)用如图甲所示的装置研究光电效应现象．闭合开关S，用频率为ν的光照射光电管时发生了光电效应．图乙是该光电管发生光电效应时光电子的最大初动能Ek与入射光频率ν的关系图象，图线与横轴的交点坐标为(a,0)，与纵轴的交点坐标为(0，－b)，下列说法中正确的是()BA．普朗克常量为h＝abB．断开开关S后，电流表的示数不为零C．仅增加照射光的强度，光电子的最大初动能将增大D．保持照射光强度不变，仅提高照射光频率，电流表的示数保持不变解析：根据Ekm＝hν－W0得，纵轴截距的绝对值等于金属的逸出功，等于b，当最大初动能为零时，入射光的频率等于截止频率，所以金属的截止频率为ν0＝a，普朗克常量为h＝ba，故A错误．开关S断开后，因光电子有初动能，因此电流表G的示数不为零，故B正确．根据光电效应方程可知，最大初动能与入射光频率有关，与光的强度无关，故C错误．若保持照射光强度不变，仅提高照射光频率，则光子数目减少，电流表的示数减小，故D错误．2．小明用金属铷为阴极的光电管，观测光电效应现象，实验装置示意图如图甲所示．已知普朗克常量h＝6.63×10－34J·s.(1)图甲中电极A为光电管的________(选填“阴极”或“阳极”)；阳极(2)实验中测得铷的遏止电压Uc与入射光频率ν之间的关系如图乙所示，则铷的截止频率νc＝______________________________________________Hz，逸出功W0＝______________________________________________J；(3)如果实验中入射光的频率ν＝7.00×1014Hz，则产生的光电子的最大初动能Ek＝________________________________________________J.5.15×1014[(5.12～5.18)×1014均视为正确]3.41×10－19[(3.39～3.43)×10－19均视为正确]1.23×10－19[(1.21～1.25)×10－19均视为正确]解析：(1)在光电效应中，电子向A极运动，故电极A为光电管的阳极．(2)由题图可知，铷的截止频率νc为5.15×1014Hz，逸出功W0＝hνc＝6.63×10－34×5.15×1014J≈3.41×10－19J.(3)当入射光的频率为ν＝7.00×1014Hz时，由Ek＝hν－hνc得，光电子的最大初动能为Ek＝6.63×10－34×(7.00－5.15)×1014J≈1.23×10－19J.光电效应中有关图象问题的解题方法(1)明确图象中纵坐标和横坐标所表示的物理量．(2)明确图象所表示的物理意义及所对应的函数关系，同时还要知道截距、交点等特殊点的意义．例如，①Ekm­ν图象，表示了光电子的最大初动能Ekm随入射光频率ν的变化曲线，图甲中横轴上的截距是阴极金属的极限频率，纵轴上的截距表示了阴极金属的逸出功负值，直线的斜率为普朗克常量，图象的函数式：Ek＝hν－W0.②光电效应中的I­U图象，是光电流强度I随两极板间电压U的变化曲线，图乙中的Im是饱和光电流，Uc为遏止电压．考点3光的波粒二象性物质波1．对光的波粒二象性的理解2.对物质波的理解(1)与实物粒子相联系的波叫物质波，也叫德布罗意波，属于概率波；(2)实物粒子的能量E和动量p跟它所对应的波的频率ν和波长λ之间遵循的关系为：E＝hν，p＝hλ.1．(2019·浙江义乌模拟)(多选)波粒二象性是微观世界的基本特征，以下说法正确的有()A．光电效应现象揭示了光的粒子性B．热中子束射到晶体上产生衍射图样说明中子具有波动性C．黑体辐射的实验规律可用光的波动性解释D．动能相等的质子和电子，它们的德布罗意波长也相等AB解析：光电效应现象揭示了光的粒子性，A正确；衍射是波特有的性质，故中子束射到晶体上产生衍射图样说明运动的中子具有波动性，B正确；黑体辐射的实验规律不能使用光的波动性解释，普朗克借助于能量子假说，完美地解释了黑体辐射规律，破除了“能量连续变化”的传统观念，C错误；根据德布罗意波长公式λ＝hp可知，若一个电子和一个质子的德布罗意波长相等，则动量p也相等，但是质子质量比电子质量大，动能Ek＝p22m，可知两者动能不相等，D错误．2．(多选)物理学家做了一个有趣的实验：在双缝干涉实验中，在光屏处放上照相底片，若减小入射光的强度，使光子只能一个一个地通过狭缝．实验结果表明，如果曝光时间不太长，底片上只能出现一些如图甲所示不规则的点子；如果曝光时间足够长，底片上就会出现如图丙所示规则的干涉条纹．对于这个实验结果的认识正确的是()ACDA．单个光子的运动没有确定的轨道B．曝光时间不长时，光的能量太小，底片上的条纹看不清楚，故出现不规则的点子C．干涉条纹中明亮的部分是光子到达机会较多的地方D．大量光子的行为表现为波动性解析：由于光的传播不是连续的而是一份一份的，每一份就是一个光子，所以某次通过狭缝只有一个光子，当一个光子到达某一位置时该位置感光而留下痕迹，由于单个光子表现粒子性，即每一个光子所到达的区域是不确定的，但是大量光子表现出波动性，所以长时间曝光后最终形成了图丙中明暗相间的条纹，干涉条纹中明亮的部分是光子到达机会较多的地方，该实验说明了光具有波粒二象性，所以A、C、D项正确，B项错误．