高考物理一輪復(fù)習(xí)第4章近代物理初步第講波粒二象性課件新人教版.ppt

近代物理初步 第十四章 考試說(shuō)明 第1講波粒二象性 知識(shí)梳理自測(cè) 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(lái)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 光電效應(yīng) 電子 光電子 大于 極限頻率 3 光電效應(yīng)的四個(gè)規(guī)律 1 每種金屬都有一個(gè)極限頻率 入射光的頻率必須 截止頻率或極限頻率才能產(chǎn)生光電效應(yīng) 低于截止頻率時(shí)不能發(fā)生光電效應(yīng) 2 光電子的最大初動(dòng)能與入射光的 無(wú)關(guān) 只隨入射光頻率的增大而 3 光電效應(yīng)的發(fā)生 的 一般不超過10 9s 4 當(dāng)入射光的頻率大于極限頻率時(shí) 飽和光電流的強(qiáng)度與入射光的強(qiáng)度成 大于 強(qiáng)度 增大 幾乎是瞬時(shí) 正比 4 用光電管研究光電效應(yīng) 1 光電效應(yīng)電路圖 2 光電流與飽和光電流 入射光強(qiáng)度 入射到金屬表面單位面積上的能量 頻率一定時(shí) 越大 光子數(shù)越多 光電流 光電子在電路中形成的電流 光電流有最大值 未達(dá)到最大值以前 其大小和 都有關(guān) 達(dá)到最大值以后 光電流和 成正比 飽和光電流 在 的光照射下的最大光電流 飽和光電流不隨電路中 的增大而增大 單位時(shí)間內(nèi) 光強(qiáng) 光強(qiáng) 電壓 光強(qiáng) 一定頻率與強(qiáng)度 電壓 1 光子說(shuō)在空間傳播的光是不連續(xù)的 而是一份一份的 每一份叫作一個(gè)光的能量子 簡(jiǎn)稱光子 光子的能量 其中h 6 63 10 34J s 稱為普朗克常量 2 逸出功W0使電子脫離某種金屬所做功的 3 最大初動(dòng)能發(fā)生光電效應(yīng)時(shí) 金屬表面上的 吸收光子后克服原子核的引力逸出時(shí)所具有的動(dòng)能的最大值 愛因斯坦光電效應(yīng)方程 h 最小值 電子 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Uc 2 截止頻率 能使某種金屬發(fā)生光電效應(yīng)的 頻率叫做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 5 愛因斯坦光電效應(yīng)方程 1 表達(dá)式 Ek h 2 物理意義 金屬表面的電子吸收一個(gè)光子獲得的能量是h 這些能量的一部分用來(lái)克服金屬的 剩下的表現(xiàn)為逸出后光電子的最大初動(dòng)能Ek 最小 W0 逸出功W0 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) 康譜頓效應(yīng)說(shuō)明光具有 性 3 光既具有波動(dòng)性 又具有粒子性 稱為光的 性 光的波粒二象性物質(zhì)波 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) p為運(yùn)動(dòng)物體的動(dòng)量 h為普朗克常量 大 小 思維診斷 1 光和光電子都是實(shí)物粒子 2 只要入射光的強(qiáng)度足夠強(qiáng) 就可以使金屬發(fā)生光電效應(yīng) 3 要使某金屬發(fā)生光電效應(yīng) 入射光子的能量必須大于金屬的逸出功 4 光電子的最大初動(dòng)能與入射光子的頻率成正比 5 光的頻率越高 光的粒子性越明顯 但仍具有波動(dòng)性 6 德國(guó)物理學(xué)家普朗克提出了量子假說(shuō) 成功地解釋了光電效應(yīng)規(guī)律 7 美國(guó)物理學(xué)家康普頓發(fā)現(xiàn)了康普頓效應(yīng) 證實(shí)了光的粒子性 8 法國(guó)物理學(xué)家德布羅意大膽預(yù)言了實(shí)物粒子在一定條件下會(huì)表現(xiàn)為波動(dòng)性 ABC AB 解析 普朗克把最小的能量單位叫能量子 故A正確 德布羅意提出了實(shí)物粒子具有波動(dòng)性的規(guī)律 故B正確 在康普頓效應(yīng)中 也揭示了光具有粒子性 故C錯(cuò)誤 X射線是處于激發(fā)態(tài)的原子內(nèi)層電子受到激發(fā)輻射出的 故D錯(cuò)誤 B 解析 能否發(fā)生光電效應(yīng) 與入射光的頻率有關(guān) 與入射光的強(qiáng)度和光照時(shí)間均無(wú)關(guān) A錯(cuò)誤 若發(fā)生光電效應(yīng) 則在相同時(shí)間內(nèi) 用強(qiáng)度較大的光照射金屬時(shí)逸出的光電子數(shù)較多 B正確 光電子的最大初動(dòng)能Ekm h W0 若發(fā)生光電效應(yīng) 則兩束光照射出的光電子的最大初動(dòng)能相同 C D錯(cuò)誤 解析 用紫外線照射鋅板能夠發(fā)生光電效應(yīng) 鋅板上的電子吸收紫外線的能量從鋅板表面逸出 稱之為光電子 故A錯(cuò)誤 B正確 鋅板與驗(yàn)電器相連 帶有相同電性的電荷 鋅板失去電子應(yīng)該帶正電 且失去電子越多 帶正電的電荷量越多 驗(yàn)電器指針張角越大 故C正確 D錯(cuò)誤 BC 核心考點(diǎn)突破 1 對(duì)光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)規(guī)律的理解 光電效應(yīng)規(guī)律的理解 2 光電效應(yīng)中幾個(gè)易混淆的概念 1 光子與光電子光子是指光在空間傳播時(shí)的每一份能量 光子不帶電 光電子是金屬表面受到光照射時(shí)發(fā)射出來(lái)的電子 光子是光電效應(yīng)的因 光電子是果 2 光電子的最大初動(dòng)能與光電子的動(dòng)能當(dāng)光照射金屬時(shí) 光子的能量全部被電子吸收 電子吸收光子的能量后可能向各個(gè)方向運(yùn)動(dòng) 有的向金屬內(nèi)部運(yùn)動(dòng) 有的向金屬表面運(yùn)動(dòng) 但因途徑不同 運(yùn)動(dòng)途中消耗的能量也不同 唯獨(dú)在金屬表面的電子 只要克服金屬原子核的引力做功 就能從金屬中逸出而具有最大初動(dòng)能 根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程可以算出光電子的最大初動(dòng)能為Ek h W0 W0為金屬的逸出功 而其他經(jīng)過不同的路徑射出的光電子 其動(dòng)能一定小于最大初動(dòng)能 3 光電流與飽和光電流在一定頻率與強(qiáng)度的光照射下產(chǎn)生光電效應(yīng) 光電流與電壓之間的關(guān)系為 開始時(shí) 光電流隨電壓U的增大而增大 當(dāng)U比較大時(shí) 光電流達(dá)到飽和值Im 這時(shí)即使再增大U 在單位時(shí)間內(nèi)也不可能有更多的光電子定向移動(dòng) 光電流也就不會(huì)再增大 即飽和光電流是在一定頻率與強(qiáng)度的光照射下的最大光電流 在一定光照條件下 飽和光電流與所加電壓大小無(wú)關(guān) 4 入射光強(qiáng)度和光子能量入射光強(qiáng)度是單位時(shí)間內(nèi)照射到金屬表面單位面積上總的能量 光子能量即每個(gè)光子的能量 光子總能量等于光子能量與入射光子數(shù)的乘積 C 解析 用紅光照射時(shí) 紅光的頻率小于綠光的頻率 則不一定發(fā)生光電效應(yīng) 故A錯(cuò)誤 增大綠光的強(qiáng)度 逸出的光電子的最大初動(dòng)能不變 單位時(shí)間內(nèi)逸出的光電子數(shù)增加 故B錯(cuò)誤 C正確 改用紫光照射 由于紫光的頻率大于綠光的頻率 根據(jù)光電效應(yīng)方程Ek h W0 則逸出的光電子的最大初動(dòng)能增大 但是單位時(shí)間內(nèi)逸出的光電子的數(shù)目不一定增多 故D錯(cuò)誤 類題演練1 B A 若換用波長(zhǎng)為 1 1 0 的光照射陰極K時(shí) 電路中一定沒有光電流B 若換用波長(zhǎng)為 2 2 0 的光照射陰極K時(shí) 電路中一定有光電流C 增大電路中電源電壓 電路中光電流一定增大D 若將電源極性反接 電路中一定沒有光電流產(chǎn)生 1 三個(gè)關(guān)系 1 愛因斯坦光電效應(yīng)方程Ek h W0 2 光電子的最大初動(dòng)能Ek可以利用光電管實(shí)驗(yàn)的方法測(cè)得 即Ekm eUc 其中Uc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W0 h c 光電效應(yīng)的方程及圖象 2 四個(gè)圖象 ABC A 因?yàn)椴牧喜煌莩龉Σ煌?所以遏止電壓Uc不同B 光電子的最大初動(dòng)能不同C 因?yàn)楣鈴?qiáng)不確定 所以單位時(shí)間逸出的光電子數(shù)可能相同 飽和光電流也可能相同D 兩個(gè)光電管的Uc 圖象的斜率可能不同 類題演練2 B 解析 由h W0 Ek 變形得Ek h W0 可知圖線的斜率為普朗克常量 即h 故A錯(cuò)誤 斷開開關(guān)S后 光電子勻速運(yùn)動(dòng)到陽(yáng)極 所以電流表G的示數(shù)不為零 故B正確 只有增大入射光的頻率 才能增大光電子的最大初動(dòng)能 與光的強(qiáng)度無(wú)關(guān) 故C錯(cuò)誤 僅提高照射光強(qiáng)度 單位時(shí)間內(nèi)發(fā)出的光電子增多 電流表G的示數(shù)增大 故D錯(cuò)誤 所以本題中B正確 A C D錯(cuò)誤 類題演練3 BC A a c兩束光的光強(qiáng)相同B a c兩束光的頻率相同C b光的波長(zhǎng)最短D 用a光照射時(shí)光電管發(fā)出的光電子的最大初動(dòng)能最大 1 對(duì)光的波動(dòng)性和粒子性的進(jìn)一步理解 對(duì)波粒二象