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(江蘇專版)2022年高考物理總復(fù)習(xí) 第62講 光電效應(yīng)波粒二象性講義

上傳人:xt****7 文檔編號(hào):106996820 上傳時(shí)間:2022-06-14 格式:DOC 頁數(shù):10 大?。?34.50KB
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1、(江蘇專版)2022年高考物理總復(fù)習(xí) 第62講 光電效應(yīng)波粒二象性講義 考情剖析 考查內(nèi)容 考綱要求 考查年份 考查詳情 能力要求 普朗克能量子假說 黑體和黑體輻射、 光電效應(yīng)、 光的波粒二象性 物質(zhì)波 Ⅰ 14年 T12C(1)—選擇,考查了光電效應(yīng)方程的應(yīng)用 分析綜合 15年 T12C(1)—選擇,考查了光電效應(yīng)、熱中子衍射、黑體輻射、德布羅意波波長的理解 分析綜合 17年 T12C(2)—填空,考查了德布羅意波長 分析綜合 弱項(xiàng)清單,光電效應(yīng)計(jì)算錯(cuò)誤,沒有正確

2、理解光電效應(yīng)產(chǎn)生的條件,答題技巧欠佳;p==公式記憶不到位,物理量字母書寫不規(guī)范. 知識(shí)整合 一、黑體輻射與能量子                     1.黑體與黑體輻射 (1)黑體:是指能夠完全________入射的各種波長的電磁波而不發(fā)生________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________有關(guān)外,還與材料的________及________有關(guān). ②黑體輻射電磁波的強(qiáng)度按波長的分布只與黑體的________有關(guān). a.隨著溫度的升高,各種波長的輻射強(qiáng)度都________. b.隨著溫度的升高,輻射強(qiáng)度的極

3、大值向波長較________的方向移動(dòng). 2.能量子 為解釋黑體輻射規(guī)律,1900年普朗克提出了能量________假說. (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)________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叫做能量子. (2)能量子的大小:ε=hν,其中ν是電磁波的頻率,h稱為普朗克常量.h=6.63×10-34 J·s. 二、光電效應(yīng) 1.光電效應(yīng)現(xiàn)象 光電效應(yīng):在光的照射下金屬中的電子從金屬表面逸出的現(xiàn)象,叫做光電效應(yīng),發(fā)射出來的電子叫做________,形成的電流稱________. 2.

4、光電效應(yīng)規(guī)律 (1)存在著飽和電流.在光照條件不變的情況下,隨著光電管所加正向電壓的增大,光電流增大,但最終光電流趨于一個(gè)定值,不再隨正向電壓的增大而增大,這個(gè)穩(wěn)定的光電流稱________,飽和電流的強(qiáng)度隨入射光強(qiáng)度的增大而________. (2)存在著遏止電壓.光電管兩端加反向電壓時(shí),使光電流________的反向電壓,稱為遏止電壓.反向遏止電壓的存在意味著光電子具有最大的初動(dòng)能. 實(shí)驗(yàn)表明,對(duì)于一定頻率的光,遏止電壓都是一樣的,與光強(qiáng)無關(guān),與頻率有關(guān).頻率越大,遏止電壓越大.意味著光子的最大初動(dòng)能與入射光的________無關(guān),只隨入射光的______增大而增大. (3)存

5、在截止頻率.當(dāng)入射光的頻率減小到某一數(shù)值時(shí),即使不加反向電壓也沒有光電流.這表明:當(dāng)?shù)陀谶@個(gè)頻率時(shí),沒有光電子從金屬表面逸出,不能發(fā)生光電效應(yīng).不同的金屬的截止頻率________. (4)光電效應(yīng)具有瞬時(shí)性.光照射到金屬表面時(shí),光電子的發(fā)射幾乎是________的,不需要時(shí)間的積累. 3.愛因斯坦光電效應(yīng)方程 (1)光子說:空間傳播的光的能量是不連續(xù)的,是一份一份的,每一份叫做一個(gè)光子.光子的能量為ε=________. (2)光電效應(yīng)方程:____________. 三、康普頓效應(yīng) 光電效應(yīng)和康普頓效應(yīng)深入地揭示了光的粒子性的一面.前者表明光子具有________,后者表明光子

6、除了具有________之外還具有________. 四、光的波粒二象性與物質(zhì)波 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)說明光具有________性. (3)光既具有波動(dòng)性,又具有粒子性,稱為光的______性. 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λ=,p為運(yùn)動(dòng)物體的動(dòng)量,h為普朗克常

7、量. 方法技巧考點(diǎn)1 光電效應(yīng)方程及光子說對(duì)光電效應(yīng)的解釋 1.光照射金屬時(shí),電子吸收一個(gè)光子(形成光電子)的能量后,動(dòng)能立即增大,不需要積累能量的過程.                     2.電子從金屬表面逸出,首先必須克服金屬原子核的引力做功(逸出功W),要使入射光子的能量不小于W才會(huì)發(fā)生光電效應(yīng).頻率ν=,即是極限頻率. 3.對(duì)于確定的金屬,W是一定的,故光電子的最大初動(dòng)能只隨入射光頻率的增大而增大. 4.光強(qiáng)越強(qiáng),光子數(shù)目越多,逸出的光電子數(shù)目越多,飽和電流也越大. 【典型例題1】 (17年常州一模)如圖所示的是研究光電效應(yīng)的裝置的電路圖,若用某一頻

8、率的光照射光電管陰極P,發(fā)現(xiàn)電流表有讀數(shù),則增加光的強(qiáng)度,電流表示數(shù)________(選填“變大”、“變小”或“不變”).若開關(guān)K斷開時(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,合上開關(guān),調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器,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,由此可知陰極材料的逸出功為________eV.  1.(17年蘇錫常鎮(zhèn)一模)如圖所示為研究光電效應(yīng)現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn),電路中所有元件完好,當(dāng)光照射到光電管上時(shí),靈敏電流計(jì)中沒有電流通過,可能的原因是(  ) A.入射光強(qiáng)度較弱 B.入射光波長太長 C.電源電壓太高 D.光照射時(shí)間太短

9、 【學(xué)習(xí)建議】 加強(qiáng)對(duì)產(chǎn)生光電效應(yīng)的條件進(jìn)行正確地理解. 考點(diǎn)2 光電效應(yīng)曲線圖象的理解 1.Ekm-ν曲線 如圖所示的是光電子最大初動(dòng)能Ekm隨入射光頻率ν的變化曲線.這里,橫軸上的截距是陰極金屬的極限頻率;縱軸上的截距是陰極金屬的逸出功的負(fù)值;斜率為普朗克常量. 2.I-U曲線 (1)如圖所示的是光電流I隨光電管兩極板間電壓U的變化曲線,圖中Im為飽和光電流,Uc為遏止電壓.   (2)在用相同頻率不同強(qiáng)度的光去照射陰極K時(shí),得到I-U曲線如圖所示,它顯示出對(duì)于不同強(qiáng)度的光,Uc是相同的,這說明同頻率、不同強(qiáng)度的光所產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能是相同的. 【典型例題2

10、】 (17年南京一模)光照射某金屬產(chǎn)生光電效應(yīng)時(shí),實(shí)驗(yàn)測(cè)得光電子最大初動(dòng)能與照射光頻率的圖象如圖所示,其中圖線與橫軸交點(diǎn)坐標(biāo)為ν0,則該金屬的逸出功為________.用一束波長范圍為λ1~λ2,且λ1<λ2的光照射該金屬時(shí)產(chǎn)生光電效應(yīng),則光電子的最大初動(dòng)能為________.已知普朗克常量為h,光在真空中傳播速度為c. 【學(xué)習(xí)建議】 對(duì)ν=公式的記憶要牢固,提高計(jì)算的正確率.  2.(17年蘇北四市聯(lián)考)圖示為金屬A和B的遏止電壓Uc和入射光頻率ν的關(guān)系圖象,由圖可知金屬A的截止頻率________(選填“大于”、“小于”或“等于”)金屬B的截止頻率;如果用頻率為5.5×1014 H

11、z的入射光照射兩種金屬,從金屬______(選填“A”或“B”)逸出光電子的最大初動(dòng)能較大. 【典型例題3】 (16年常州一模)用同一光電管研究a、b兩種單色光產(chǎn)生的光電效應(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a光光子的頻率________(選填“大于”、“小于”或“等于”)b光光子的頻率;a光的強(qiáng)度________(選填“大于”、“小于”或“等于”)b光的強(qiáng)度. 考點(diǎn)3 對(duì)光的波粒二象性、物質(zhì)波的理解 光既有波動(dòng)性,又有粒子性,兩者不是孤立的,而是有機(jī)的統(tǒng)一體,其表現(xiàn)規(guī)律為: 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.

12、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. 【典型例題4】 (多選)在單縫實(shí)驗(yàn)中,中央亮紋的光強(qiáng)占從單縫射入的整個(gè)光強(qiáng)的95%以上.假設(shè)現(xiàn)在只讓一個(gè)光子通過單縫,那么該光子(  ) A.一定落在中央亮紋上 B.一定落在亮紋處 C.可能落在暗紋處 D.落在中央亮紋處的可能性最大 【學(xué)習(xí)建議】 加強(qiáng)對(duì)波粒二象性及概率波的理解. 當(dāng)堂檢測(cè)  1.(17年蘇北六市聯(lián)考)(多選)2017年1月,我國“墨子號(hào)”量子

13、科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星正式進(jìn)入應(yīng)用研究.在量子理論中,有共同來源的兩個(gè)微觀粒子,不論它們相距都遠(yuǎn),它們總是相關(guān)的,一個(gè)粒子狀態(tài)的變化會(huì)立即影響到另一個(gè)粒子,這就是所謂的量子糾纏.關(guān)于量子理論,下列說法中正確的有(  )                     A.玻爾氫原子理論,第一次提出了能量量子化的觀念 B.愛因斯坦研究光電效應(yīng)提出光子說,光子說屬于量子理論的范疇 C.量子理論中,實(shí)物粒子具有波粒二象性 D.微觀粒子在受力狀況和初速度確定的前提下,可以確定它此后運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和位置 2.(17年蘇錫常鎮(zhèn)二模)如圖是研究光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)裝置,用一定頻率的光照射陰極K,當(dāng)滑片P處

14、于圖示位置時(shí),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(  ) 第2題圖 A.將滑片P向右移動(dòng) B.減小入射光的強(qiáng)度 C.換用電動(dòng)勢(shì)更大的電源 D.將電源的正、負(fù)極對(duì)調(diào) 3.(17年江蘇高考)質(zhì)子(H)和α粒子(He)被加速到相同動(dòng)能時(shí),質(zhì)子的動(dòng)量________(選填“大于”、“小于”或“等于”)α粒子的動(dòng)量,質(zhì)子和α粒子的德布羅意波波長之比為________. 4.小明用金屬銣為陰極的光電管,觀測(cè)光電效應(yīng)現(xiàn)象,實(shí)驗(yàn)裝置示意如圖甲所示.已知普朗克常量h=6.63×10-34 J·s. 甲   乙 第4題圖 (1)圖甲中電極A為光電管的

15、________(選填“陰極”或“陽極”); (2)實(shí)驗(yàn)中測(cè)得銣的遏止電壓Uc與入射光頻率ν之間的關(guān)系如圖乙所示,則銣的截止頻率νc=________Hz,逸出功W0=________J; (3)如果實(shí)驗(yàn)中入射光的頻率ν=7.00×1014 Hz,則產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能Ek=________J. 5.(17年南通泰州一模)一銅板暴露在波長為λ的紫外線中,觀測(cè)到有電子從銅板表面逸出.在銅板所在空間加一方向垂直于板面、大小為E的勻強(qiáng)電場(chǎng)時(shí),電子能運(yùn)動(dòng)到距板面的最大距離為d.已知真空中的光速為c,普朗克常量為h,電子電荷量為e,求: (1)入射光光子的能量; (2)銅板的極限頻率.

16、 第62講 光電效應(yīng) 波粒二象性知識(shí)整合 基礎(chǔ)自測(cè) 一、1.(1)吸收 反射 (2)①溫度 種類 表面狀況 ②溫度 a.增加 b.短 2.量子化 (1)最小能量 二、1.光電子 光電流 2.(1)飽和電流 增大 (2)減小到零 強(qiáng)度 頻率 (3)不同 (4)瞬時(shí) 3.(1)hν (2)Ek=hν-W0 三、能量 能量 動(dòng)量 四、1.(1)波動(dòng) (2)粒子 (3)波粒二象 2. (1)大 小 方法技巧 ·典型例題1· 變大 1.9 【解析】 電流表有計(jì)數(shù),說明發(fā)生了光電效應(yīng),光電流的大小與光的強(qiáng)度成正比,增加光的強(qiáng)度,電流表示數(shù)變大.電

17、壓表讀數(shù)大于或等于0.6 V時(shí),電流表計(jì)數(shù)為零根據(jù)題意光電子的最大初動(dòng)能為Ek=qU=0.6 eV,根據(jù)光電效應(yīng)方程W0=hν-Ek=1.9 eV. ·變式訓(xùn)練1·B 【解析】 光的強(qiáng)度和光照時(shí)間不能決定能否發(fā)生光電效應(yīng), 電源電壓為正向電壓且光照到光電管上靈敏電流計(jì)中沒有電流,則可能沒有發(fā)生光電效應(yīng),即入射光的頻率過小,波長過長造成的. ·典型例題2·hν0 h-h(huán)ν0 【解析】 最大初動(dòng)能為零,則入射光的能量等于逸出功,所以W0=hν0.根據(jù)光電效應(yīng)方程, Ekm=hν-W0,用一束波長范圍為λ1~λ2,且λ1<λ2的光照射該金屬時(shí)產(chǎn)生光電效應(yīng),入射光的最小波長為λ1~λ2,且λ1,即

18、頻率最大, 那么產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能為Ekm=h-h(huán)ν0, ·變式訓(xùn)練2·小于 A 【解析】 根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程Ekm=hν-W0及能量守恒定律方程:Ekm=eUc,得eUc=hν-W0即Uc=- .當(dāng) Uc=0 時(shí),對(duì)應(yīng)的頻率為截止頻率,由圖知金屬 A 的截止頻率小于金屬 B 的截止頻率.金屬的逸出功為W0=hν0,根據(jù)Ekm=hν-h(huán)ν0可知ν 相同時(shí),由于金屬 A 的截止頻率較小,所以從金屬 A 逸出光電子的最大初動(dòng)能較大. ·典型例題3·大于 大于 【解析】 由Uce=hν-W0可知遏止電壓越大,入射光的頻率越大.飽和電流越大,光照越強(qiáng),a光的強(qiáng)度大于b光的強(qiáng)度. ·

19、典型例題4·CD 【解析】 根據(jù)光的概率波的概念,對(duì)于一個(gè)光子通過單縫落在何處,是不可確定的,但概率最大的是落在中央亮紋處,可達(dá)到95%以上,當(dāng)然也可能落在其他亮紋處和暗紋處,只不過概率比落在中央亮紋處的要小,故C、D正確. 當(dāng)堂檢測(cè) 1.BC 【解析】 普朗克為了解釋黑體輻射現(xiàn)象,第一次提出了能量量子化理論,故A錯(cuò)誤;愛因斯坦為了解釋光電效應(yīng)的規(guī)律,提出了光子說,光子說屬于量子理論的范疇.所以B選項(xiàng)是正確的; 在量子理論中,實(shí)物粒子具有波粒二象性,所以C選項(xiàng)是正確的;根據(jù)測(cè)不準(zhǔn)原理可以知道,微觀粒子在受力狀況和初速度確定的前提下,并不能同時(shí)確定它此后運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和位置,故D錯(cuò)誤. 2.B 

20、【解析】 若滑片P向右移動(dòng),導(dǎo)致正向電壓增大,而光子的最大初動(dòng)能不變,飽和光電流不會(huì)變,則光電流的大小不變.故A錯(cuò)誤.若減小入射光的強(qiáng)度,導(dǎo)致光子數(shù)目減小,則電流表的示數(shù)會(huì)減?。訠選項(xiàng)是正確的.若換用電動(dòng)勢(shì)更大的電源,與滑片向右移動(dòng)一樣,飽和電流不變,則電流表示數(shù)不變.故C錯(cuò)誤.若電源的正、負(fù)極對(duì)調(diào),則光電管兩端的電壓為反向電壓,若保持照射光的頻率和強(qiáng)度不變,反向電壓會(huì)阻礙光電子的移動(dòng),導(dǎo)致光電流可能會(huì)減小,但并一定會(huì)減小,故D錯(cuò)誤. 3. 小于 2∶1  【解析】 動(dòng)能與動(dòng)量的關(guān)系P=,質(zhì)子(H)和α粒子(He)質(zhì)量之比為1∶4,所以小于.物質(zhì)波的波長λ=, 可得λ=,物質(zhì)波的波長之比為2∶1. 4.(1)陽極 (2)5.15(5.12~5.18)×1014 3.41(3.39~3.43)×10-19 (3)1.23(1.21~1.25)×10-19 【解析】 (1)由光電管的結(jié)構(gòu)知,A為陽極;(2)Uc-ν圖象中橫軸的截距表示截止頻率νc,逸出功W0=hνc;(3)由愛因斯坦的光電效應(yīng)方程Ek=hν-W0,可求結(jié)果. 5.(1)h (2)- 【解析】 (1)根據(jù)光子能量E=hν,及ν=, 那么入射光光子的能量h. (2)由功能關(guān)系可以知道光電子的最大初動(dòng)能Ekm=eEd,設(shè)銅板的極限頻率為ν0, 則E=hν0+eEd,計(jì)算得出ν0=-.

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