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2019年高中物理 第5章 波與粒子章末歸納提升 魯科版選修3-5 光電效應(yīng)現(xiàn)象的分析 1.光電效應(yīng)的特點 (1)產(chǎn)生條件：入射光頻率或等于大于被照射金屬的極限頻率 (2)入射光頻率→決定每個光子能量E＝hν→決定光電子逸出后最大初動能 (3)入射光強度→決定每秒鐘逸出的光電子數(shù)→決定光電流大小 (4)愛因斯坦光電效應(yīng)方程hν＝W＋mv2 W表示金屬的逸出功，νc表示金屬的極限頻率，則W＝hνc. 2．光電效應(yīng)問題分析 有關(guān)光電效應(yīng)的問題主要有兩個方面：一是關(guān)于光電效應(yīng)現(xiàn)象的判斷，二是運用光電效應(yīng)方程進(jìn)行簡單計算．解題的關(guān)鍵在于掌握光電效應(yīng)規(guī)律，明確各概念之間的決定關(guān)系，準(zhǔn)確把握它們的內(nèi)在聯(lián)系． 　下列關(guān)于光電效應(yīng)規(guī)律說法中正確的是 (　　) A．入射光的頻率加倍，光電子的最大初動能也加倍 B．增大入射光的波長，一定可以增大單位時間內(nèi)逸出的光電子數(shù) C．提高光電管兩端的電壓，可增大逸出光電子的最大初動能 D．保持入射光的頻率不變而增大其強度，則單位時間內(nèi)逸出的光電子數(shù)將增加 【解析】　光電效應(yīng)方程表明：光電子的最大初動能隨著入射光頻率的增大而增大，但不是成正比，所以A選項錯誤．波長增大，頻率降低，可能不發(fā)生光電效應(yīng)，況且單位時間內(nèi)逸出的光電子數(shù)與入射光的波長并沒有直接關(guān)系，所以B選項錯誤．光電管兩端的電壓對光電效應(yīng)中光電子的逸出沒有影響，它只能改變光電子逸出后的動能而不能影響光電子剛逸出時的初動能，所以C選項錯誤．保持入射光的頻率不變的情況下增大入射光的強度，這樣就會使得單位時間內(nèi)入射的光子數(shù)增加，因而必將導(dǎo)致單位時間內(nèi)逸出的光電子數(shù)增加，所以本題正確選項為D. 【答案】　D 1．用圖5－1所示的光電管研究光電效應(yīng)的實驗中，用某種頻率的單色光a照射光電管陰極K，電流計的指針發(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(　　) 圖5－1 A．a(chǎn)光的波長一定大于b的波長 B．增加b光的強度可能使電流計G的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn) C．用a光照射光電管陰極時通過電流計G的電流是由d到c D．只增加a光的強度可使通過電流計G的電流增大 【解析】　由題可知νa＞ν0，νb＜ν0，(ν0為極限頻率)所以νa＞νb，λa＜λb，故A不對．由于νb＜ν0只增大b光的強度，光電效應(yīng)仍不能發(fā)生，故B不對．用a光照射光電管陰極K時，光電子從K→A，從d到c流過G但電流方向是從c→d，故C不對．增加a光的強度，單位時間內(nèi)逸出的光電子數(shù)增多，光電流增大，故D對． 【答案】　D 對波粒二象性的理解 1.光的干涉、衍射現(xiàn)象和光的電磁說，表明了光具有波動性；光電效應(yīng)和光子說，卻說明了光的波動性理論有一定的局限性，光還具有粒子性．光的一切行為只有光具有波粒二象性才能說明，所以我們認(rèn)為光具有波粒二象性． 2．光子說并沒有否定光的電磁說，光子的能量E＝hν，其中頻率ν仍是波的特征，我們不可以把光當(dāng)成宏觀概念中的波，也不可把光子當(dāng)成宏觀概念中的粒子，對于宏觀物體來說，波粒二象性不可想象但在微觀世界卻是存在的． 3．要認(rèn)識到不僅光具有波粒二象性，一切微觀粒子都具有波粒二象性，所以波粒二象性是微觀世界具有的特性．隨著研究對象的不同，我們的觀念、方法也要改變，宏觀現(xiàn)象和微觀現(xiàn)象的研究方法、理解方式是不相同的． 4．對光的波粒二象性簡單的總結(jié) (1)光波有一定的頻率和波長，光子有一定的能量(E＝hν)和動量(p＝h/λ)，是個矛盾對立的統(tǒng)一體，彼此含有對方的成分，共存于光的統(tǒng)一體中．E＝hν＝，p＝＝.事實上，不僅光具有波粒二象性，一切運動的物體都具有波粒二象性，其波長λ＝(德布羅意波長)．宏觀物體的德布羅意波長非常小，很難觀察到它們的波動性． (2)光在傳播過程中波動性顯著，光在與物質(zhì)作用時粒子性表現(xiàn)顯著；大量光子產(chǎn)生的效果顯示出波動性，個別光子產(chǎn)生的效果則顯示出粒子性． 頻率越低的光，波動性越顯著；頻率越高的光，粒子性越顯著． 　關(guān)于物質(zhì)波下列說法中正確的是(　　) A．實物粒子與光子一樣都具有波粒二象性，所以實物粒子與光子是相同本質(zhì)的物體 B．物質(zhì)波和光波都是概率波 C．粒子的動量越大，其波動性越易觀察 D．粒子的動量越小，其波動性越易觀察 【解析】　實物粒子雖然與光子具有某些相同的現(xiàn)象，但粒子是實物，而光則是傳播著的電磁波，其本質(zhì)不同；物質(zhì)波和光波都是概率波；又由λ＝h/p可知，p越小，λ越大，波動性越明顯，正確選項為B、D. 【答案】　BD 2．關(guān)于光的波粒二象性的說法中，正確的是(　　) A．一束傳播的光，有的光是波，有的光是粒子 B．光子與電子是同樣一種粒子，光波與機械波同樣是一種波 C．光的波動性是由光子間的相互作用而形成的 D．光是一種波，同時也是一種粒子，光子說并未否定電磁說，在光子能量E＝hν中，仍表現(xiàn)出波的特性 【解析】　光是一種波，同時也是一種粒子，光具有波粒二象性，當(dāng)光和物質(zhì)作用時，是“一份一份”的，表現(xiàn)出粒子性；單個光子通過雙縫后的落點無法預(yù)測，但大量光子通過雙縫后在空間各點出現(xiàn)的可能性可以用波動規(guī)律描述，表現(xiàn)出波動性，粒子性和波動性是光子本身的一種屬性，光子說并未否定電磁說． 【答案】　D