光電效應(yīng)(含解析匯報(bào))

光電效應(yīng)知識(shí)詳解：知識(shí)點(diǎn)1光電效應(yīng)和波粒二象性光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律存在著飽和電流：對(duì)于一定顏色的光，入射光越強(qiáng)，單位時(shí)間內(nèi)發(fā)射的光電子數(shù)越多，飽和光電流越大.存在著遏止電壓和截止頻率：光電子的能量只與入射光的頻率有關(guān)，而與入射光的強(qiáng)弱無(wú)關(guān).當(dāng)入射光的頻率低于截止頻率時(shí)不發(fā)生光電效應(yīng).使光電流減小到零的反向電壓叫遏止電壓.光電效應(yīng)具有瞬時(shí)性：當(dāng)頻率超過(guò)截止頻率時(shí)，無(wú)論入射光怎樣微弱，幾乎在照到金屬時(shí)立即產(chǎn)生光電流，時(shí)間不超過(guò)10-9S.光子說(shuō)愛(ài)因斯坦提出：空間傳播的光不是連續(xù)的，而是一份一份的，每一份稱(chēng)為一個(gè)光子，光子具有的能量￡=hv，其中h=6.63X10-34J?s.光電效應(yīng)方程表達(dá)式：hv=Ek+W°或E=h^^.物理意義：金屬中的電子吸收一個(gè)光子獲得的能量是hv，這些能量的一部分用來(lái)克服金屬的逸穿鳥(niǎo)剩下的表現(xiàn)為逸出后電子的最大初動(dòng)能穌=2皿光的波粒二象性波動(dòng)性：光的干涉、衍射、偏振現(xiàn)象證明光具有波動(dòng)性.粒子性：光電效應(yīng)、康普頓效應(yīng)說(shuō)明光具有粒子性.(3)光既具有波動(dòng)性，又具有粒子性，稱(chēng)為光的波粒二象性.物質(zhì)波概率波光的干涉現(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)概率大的地方，暗條紋是光子到達(dá)概率小的地方，因此光波又叫概率波.物質(zhì)波h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)入=%P為P運(yùn)動(dòng)物體的動(dòng)量，h為普朗克常量.易錯(cuò)判斷光子說(shuō)中的光子，指的是光電子.(X)只要光足夠強(qiáng)，照射時(shí)間足夠長(zhǎng)，就一定能發(fā)生光電效應(yīng).(X)極限頻率越大的金屬材料逸出功越大.(")知識(shí)點(diǎn)2 a粒子散射實(shí)驗(yàn)與核式結(jié)構(gòu)模型

實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象絕大多數(shù)a粒子穿過(guò)金箔后，基本上仍沿原來(lái)的方向前進(jìn)，但少數(shù)a粒子發(fā)生了大角度偏轉(zhuǎn)，極少數(shù)a粒子甚至被撞了回來(lái).如圖所示.①原子核a粒子散射實(shí)驗(yàn)的分析圖2.原子的核式結(jié)構(gòu)模型在原子中心有一個(gè)很小的核，原子全部的正電荷和幾乎全部質(zhì)量都集中在核里，帶負(fù)電的電子在核外空間繞核旋轉(zhuǎn).易錯(cuò)判斷原子核集中了原子全部的正電荷和質(zhì)量.(X)原子中絕大部分是空的，原子核很小.(")核式結(jié)構(gòu)學(xué)說(shuō)是盧瑟福在①原子核a粒子散射實(shí)驗(yàn)的分析圖2.原子的核式結(jié)構(gòu)模型在原子中心有一個(gè)很小的核，原子全部的正電荷和幾乎全部質(zhì)量都集中在核里，帶負(fù)電的電子在核外空間繞核旋轉(zhuǎn).易錯(cuò)判斷原子核集中了原子全部的正電荷和質(zhì)量.(X)原子中絕大部分是空的，原子核很小.(")核式結(jié)構(gòu)學(xué)說(shuō)是盧瑟福在a粒子散射實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上提出的.(")知識(shí)點(diǎn)3氫原子光譜和玻爾理論1.光譜光譜：用光柵或棱鏡可以把光按波長(zhǎng)展開(kāi)，獲得光的波長(zhǎng)(頻率)和強(qiáng)度分布的記錄，即光譜.光譜分類(lèi)：①線狀譜光譜是一條條的亮線.②連續(xù)譜光譜是連在一起的光帶.(3)氫原子光譜的實(shí)驗(yàn)規(guī)律：巴耳末線系是氫原子光譜在可見(jiàn)光區(qū)的譜線，其波長(zhǎng)公式 -畦—"3,45…)，R是里德伯常量，R=1.10X107m-1，n為量子數(shù).2.玻爾理論(1)定態(tài)：原子只能處于一系列不連續(xù)的能量狀態(tài)中，在這些能量狀態(tài)中原子是穩(wěn)定的，電子雖然繞核運(yùn)動(dòng)，但并不向外輻射能量.(2)躍遷：原子從一種定態(tài)躍遷到另一種定態(tài)時(shí)，它輻射或吸收一定頻率的光子，光子的能量由這兩個(gè)定態(tài)的能量差決定，即hv=Em—En(h是普朗克常量，h=6.63X10—34J?s).(3)軌道：原子的不同能量狀態(tài)跟電子在不同的圓周軌道繞核運(yùn)動(dòng)相對(duì)應(yīng)?原子的定態(tài)是不連續(xù)的，因此電子的可能軌道也是不連續(xù)的.3.氫原子的能級(jí)、能級(jí)公式氫原子的能級(jí)圖能級(jí)圖如圖所示.氫原子的能級(jí)公式與=土鳥(niǎo)(〃=1,2,3，…)，其中E1為基態(tài)能量，其數(shù)值為鳥(niǎo)=—13.6eV.(3)氫原子的半徑公式,=性＞=1,2,3,…)，其中r1為基態(tài)半徑，又稱(chēng)玻爾半-3.4V54*51

7CE-0.-1徑，其數(shù)值為。=0.53X10fm.易錯(cuò)判斷在玻爾模型中，原子的狀態(tài)是不連續(xù)的.(")發(fā)射光譜可能是連續(xù)光譜，也可能是線狀譜.(")玻爾理論成功地解釋了氫原子光譜，也成功地解釋了氦原子光譜.(X)題型分析：一、對(duì)光電效應(yīng)的理解與光電效應(yīng)有關(guān)的五組概念對(duì)比光子與光電子：光子指光在空間傳播時(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，其本質(zhì)是電子.光子是因，光電子是果.光電子的動(dòng)能與光電子的最大初動(dòng)能：只有金屬表面的電子直接向外飛出時(shí)，只需克服原子核的引力做功的情況，才具有最大初動(dòng)能.光電流和飽和光電流：金屬板飛出的光電子到達(dá)陽(yáng)極，回路中便產(chǎn)生光電流，隨著所加正向電壓的增大，光電流趨于一個(gè)飽和值，這個(gè)飽和值是飽和光電流，在一定的光照條件下，飽和光電流與所加電壓大小無(wú)關(guān).入射光強(qiáng)度與光子能量：入射光強(qiáng)度指單位時(shí)間內(nèi)照射到金屬表面單位面積上的總能量.光的強(qiáng)度與飽和光電流：頻率相同的光照射金屬產(chǎn)生光電效應(yīng)，入射光越強(qiáng)，飽和光電流越大，但不是簡(jiǎn)單的正比關(guān)系.兩條對(duì)應(yīng)關(guān)系：入射光強(qiáng)度大一光子數(shù)目多一發(fā)射光電子多一光電流大；光子頻率高一光子能量大一光電子的最大初動(dòng)能大.例1.關(guān)于光電效應(yīng)和康普頓效應(yīng)的規(guī)律，下列說(shuō)法正確的是()光電效應(yīng)中，金屬板向外發(fā)射的光電子又可以叫作光子康普頓效應(yīng)說(shuō)明光具有波動(dòng)性對(duì)于同種金屬而言，遏止電壓與入射光的頻率無(wú)關(guān)石墨對(duì)X射線散射時(shí)，部分X射線的散射光波長(zhǎng)會(huì)變長(zhǎng)，這個(gè)現(xiàn)象稱(chēng)為康普頓效應(yīng)D［光電效應(yīng)中，金屬板向外發(fā)射的電子叫光電子，光子是光量子的簡(jiǎn)稱(chēng)，A錯(cuò)誤；根據(jù)光電效應(yīng)方程hv=W0+eUc可知，對(duì)于同種金屬而言(逸出功一樣)，入射光的頻率越大，遏止電壓也越大，即遏止電壓與入射光的頻率有關(guān)，C錯(cuò)誤；在石墨對(duì)X射線散射時(shí)，部分X射線的散射光波長(zhǎng)會(huì)變長(zhǎng)的現(xiàn)象稱(chēng)為康普頓效應(yīng)，康普頓效應(yīng)說(shuō)明光具有粒子性，B錯(cuò)誤，D正確.］例2.（多選）光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)結(jié)論是：對(duì)某種金屬（）無(wú)論光強(qiáng)多強(qiáng)，只要光的頻率小于極限頻率就不能產(chǎn)生光電效應(yīng)無(wú)論光的頻率多低，只要光照時(shí)間足夠長(zhǎng)就能產(chǎn)生光電效應(yīng)超過(guò)極限頻率的入射光強(qiáng)度越弱，所產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能就越小超過(guò)極限頻率的入射光頻率越高，所產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能就越大AD［每種金屬都有它的極限頻率v0,只有入射光子的頻率大于極限頻率v0時(shí)，才會(huì)發(fā)生光電效應(yīng)，選項(xiàng)A正確，B錯(cuò)誤；光電子的初動(dòng)能與入射光的強(qiáng)度無(wú)關(guān)，隨入射光頻率的增加而增大，選項(xiàng)D正確，C錯(cuò)誤.］［反思總結(jié)］兩點(diǎn)提醒1能否發(fā)生光電效應(yīng)取決于入射光的頻率而不是入射光的強(qiáng)度.2光電子的最大初動(dòng)能隨入射光子頻率的增大而增大，但二者不是正比關(guān)系.二、愛(ài)因斯坦的光電效應(yīng)方程及應(yīng)用1.三個(gè)關(guān)系（1） 愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程Ek=hv—W°.（2） 光電子的最大初動(dòng)能Ek可以利用光電管用實(shí)驗(yàn)的方法測(cè)得，即Ek=eUc，其中Uc是遏止電壓.（3） 光電效應(yīng)方程中的W。為逸出功，它與極限頻率vc的關(guān)系是W0=hvc.2.四類(lèi)圖象圖象名稱(chēng)圖線形狀由圖線直接（間接）得到的物理量最大初動(dòng)能泛^^與入射光頻率v的關(guān)系圖線極限頻率：圖線與v軸交點(diǎn)的橫坐標(biāo)vc逸出功：圖線與Ek軸交點(diǎn)的縱坐標(biāo)的值，W0=l-EI=E普朗克常量：圖線的斜率k=h顏色相同、強(qiáng)度不同的光，光電流與電壓的關(guān)系圖線——掩光（黃）& ——弱光（黃）遏止電壓uc：圖線與橫軸的交點(diǎn)飽和光電流/m：電流的最大值最大初動(dòng)能：E=eUkm c顏色不同時(shí)，光電流與電壓的關(guān)系圖線匕一黃光Kp—一藍(lán)光藐勿0 "遏止電壓uc1、uc2飽和光電流最大初動(dòng)能Ek1=eUc1，Ek2=eUc2

遏止電壓Uc與入射光頻率V的關(guān)系圖線截止頻率Vc：圖線與橫軸的交點(diǎn)遏止電壓Uc與入射光頻率V的關(guān)系圖線遏止電壓《：隨入射光頻率的增大而增大普朗克常量h：等于圖線的斜率與電子電量的乘積，即h=ke.（注：此時(shí)兩極之間接反向電壓）考向1光電效應(yīng)方程的應(yīng)用例3.（多選）（2017■全國(guó)III卷）在光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，分別用頻率為七、vb的單色光a、b照射至0同種金屬上，測(cè)得相應(yīng)的遏止電壓分別為Ua和Ub、光電子的最大初動(dòng)能分別為Eka和Ebh為普朗克常量.下列說(shuō)法正確的是（）若七>叫，則一定有Ua<Ub若Va>Vb，則一定有Eka>Ekb若Ua<Ub，則一定有Eka<Ekb若七>叫，則一定有hVa—Eka>hVb—Ekb［題眼點(diǎn)撥］①“照射同種金屬”，說(shuō)明兩種情況下的逸出功相同；②用Ek=hv—W0分析Ek的大小，用qU=Ek分析遏止電壓的大小.BC［光電效應(yīng)中遏止電壓與最大初動(dòng)能之間的關(guān)系為eU=Ek，根據(jù)光電效應(yīng)方程可知Ek=hv~W0，若氣>叫，則Eka>Ekb，Ua>Ub，選項(xiàng)A錯(cuò)誤，選項(xiàng)B正確；若4<磯，則Eka<Ekb，選項(xiàng)C正確；由光電效應(yīng)方程可得W=hv-Ek，則hVa-Eka=hvb-Ekb，選項(xiàng)D錯(cuò)誤.］例4.（多選）在探究光電效應(yīng)現(xiàn)象時(shí)，某小組的同學(xué)分別用波長(zhǎng)為入、2入的單色光照射某金屬，逸出的光電子最大速度之比為2：1，普朗克常量用h表示，光在真空中的速度用c表示.則（）光電子的最大初動(dòng)能之比為2:1該金屬的截止頻率為點(diǎn)3c該金屬的截止頻率為xd.用波長(zhǎng)為2入的單色光照射該金屬時(shí)能發(fā)生光電效應(yīng)BD［由于兩種單色光照射下，逸出的光電子的最大速度之比為2：1，由Ek=|mv2可c.1知，光電子的最大初動(dòng)能之比為4:1,A錯(cuò)誤；又由hv=W+Ek知，k^=W^2mvi,c.1 c c .h^^=W+2m^2，又v1=2v2，解得W=h^Y，則該金屬的截止頻率為3X，B正確，C錯(cuò)誤；光的波長(zhǎng)小于或等于3入時(shí)才能發(fā)生光電效應(yīng)，D正確.］［反思總結(jié)］應(yīng)用光電效應(yīng)方程時(shí)的注意事項(xiàng)1每種金屬都有一個(gè)截止頻率，入射光頻率大于這個(gè)截止頻率時(shí)才能發(fā)生光電效應(yīng).截止頻率是發(fā)生光電效應(yīng)的最小頻率，對(duì)應(yīng)著光的極限波長(zhǎng)和金屬的逸出功，即hv-h—-W.：\ '.■C應(yīng)用光電效應(yīng)方程Ek=hv—W0時(shí)，注意能量單位電子伏和焦耳的換算1eV=1.6X10-19J.考向2與光電效應(yīng)有關(guān)的圖象問(wèn)題例5.（2018?南昌模擬）如圖甲所示是研究光電效應(yīng)的電路圖.某同學(xué)利用該裝置在不同實(shí)驗(yàn)條件下得到了三條光電流I與A、K兩極之間的電壓"AK的關(guān)系曲線（甲光、乙光、丙光），如圖乙所示.則下列說(shuō)法正確的是（）甲光照射光電管發(fā)出光電子的初動(dòng)能一定小于丙光照射光電管發(fā)出光電子的初動(dòng)能單位時(shí)間內(nèi)甲光照射光電管發(fā)出光電子比乙光的少用強(qiáng)度相同的甲、丙光照射該光電管，則單位時(shí)間內(nèi)逸出的光電子數(shù)相等對(duì)于不同種金屬，若照射光頻率不變，則逸出光電子的最大初動(dòng)能與金屬的逸出功為線性關(guān)系【自主思考】（1）在題圖乙中，Uc1和uc2的意義是什么？由此能否得出，甲、乙、丙三種光的頻率關(guān)系？［提示］Uc表示光電流為零時(shí)的反向電壓，也就是遏止電壓.此時(shí)eUc=2mV2,又因2meV=hv-W.由以上兩式得Uc大的光的v大，所以甲、乙、丙三種光的頻率關(guān)系為▼丙＞V甲—V乙（2）光強(qiáng)相同的兩種色光，如何比較單位時(shí)間內(nèi)照射到單位面積上的光子數(shù)的多少？［提示］頻率大的光子能量大，在光強(qiáng)相同時(shí)，單位時(shí)間內(nèi)照射到單位面積上的光子數(shù)就少.D［當(dāng)光照射到K極時(shí)，如果入射光的頻率足夠大（大于K極金屬的極限頻率），就會(huì)從K極發(fā)出光電子.當(dāng)反向電壓增加到某一值時(shí)，電流表A中電流就會(huì)變?yōu)榱悖藭r(shí)2mv2=eUc，式中vc表示光電子的最大初速度，e為電子的電荷量，Uc為遏止電壓，根據(jù)愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程可知丙光的最大初動(dòng)能較大，故丙光的頻率較大，但丙光照射光電管發(fā)出光電子的初動(dòng)能不一定比甲光照射光電管發(fā)出光電子的初動(dòng)能大，所以A錯(cuò)誤.對(duì)于甲、乙兩束頻率相同的光來(lái)說(shuō)，入射光越強(qiáng)，單位時(shí)間內(nèi)發(fā)射的光電子數(shù)越多，所以B錯(cuò)誤.對(duì)甲、丙兩束不同頻率的光來(lái)說(shuō)，光強(qiáng)相同是單位時(shí)間內(nèi)照射到光電管單位面積上的光子的總能量相等，由于丙光的光子頻率較高，每個(gè)光子的能量較大，所以單位時(shí)間內(nèi)照射到光電管單位面積上的光子數(shù)就較少，所以單位時(shí)間內(nèi)發(fā)出的光電子數(shù)就較少，因此C錯(cuò)誤.對(duì)于不同金屬，若照射光頻率不變，根據(jù)愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程Ek=hv—W，知Ek與金屬的逸出功為線性關(guān)系，D正確.］例6.研究光電效應(yīng)規(guī)律的實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示，用頻率為v的光照射光電管陰極K時(shí)，有光電子產(chǎn)生.由于光電管K、A間加的是反向電壓，光電子從陰極K發(fā)射后將向陽(yáng)極A做減速運(yùn)動(dòng).光電流，?由圖中電流計(jì)G測(cè)出，反向電壓U由電壓表V測(cè)出.當(dāng)電流計(jì)的示數(shù)恰好為零時(shí)，電壓表的示數(shù)稱(chēng)為反向截止電壓Uc，在下列表示光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)規(guī)律的圖象中，錯(cuò)誤的是（）

反向電壓8和通!率v-定時(shí)，光電流？可光強(qiáng)/的關(guān)系反向電壓8和通!率v-定時(shí)，光電流？可光強(qiáng)/的關(guān)系A(chǔ)截止電壓與頻率v的關(guān)系B光強(qiáng)I和頻率1/一定時(shí)，光電流&與反向電壓8的關(guān)系匚光強(qiáng)!和頻率v一定時(shí),光電流f勺產(chǎn)生光電子的時(shí)間！的關(guān)系DB［由光電效應(yīng)規(guī)律可知，光電流的強(qiáng)度與光強(qiáng)成正比，光射到金屬上時(shí)，光電子的發(fā)射是瞬時(shí)的，不需要時(shí)間積累，故A、D圖象正確；從金屬中發(fā)出的光電子，在反向電壓作用下做減速運(yùn)動(dòng)，隨著反向電壓的增大，到達(dá)陽(yáng)極的光電子數(shù)減少，故C圖象正確；由光電效應(yīng)方程可知：hV=仍。+Ekm，而"Ekm，所以有hV=仍。+eUc，由此可知，B圖象錯(cuò)誤.］［反思總結(jié)］光電效應(yīng)問(wèn)題中的五個(gè)決定關(guān)系1逸出功W。一定時(shí)，入射光的頻率決定著能否產(chǎn)生光電效應(yīng)以及光電子的最大初動(dòng)能.入射光的頻率一定時(shí)，入射光的強(qiáng)度決定著單位時(shí)間內(nèi)發(fā)射出來(lái)的光電子數(shù).愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程：Ek=hv—W。.最大初動(dòng)能與遏止電壓的關(guān)系：Ek=eUc.C逸出功與極限頻率、極限波長(zhǎng)的關(guān)系：W0=hVc=h、?..C例7.（2017?撫州模擬）人們發(fā)現(xiàn)光電效應(yīng)具有瞬時(shí)性和對(duì)各種金屬都存在極限頻率的規(guī)律.請(qǐng)問(wèn)誰(shuí)提出了何種學(xué)說(shuō)很好地解釋了上述規(guī)律？已知鋅的逸出功為3.34eV，用某單色紫外線照射鋅板時(shí)，逸出光電子的最大速度為106m/s,求該紫外線的波長(zhǎng)入.（電子質(zhì)量Me=9.11X10-31kg,普朗克常量h=6.63X10-34J-s,1eV=1.60X10-19J）［解析］愛(ài)因斯坦提出的光子說(shuō)很好地解釋了光電效應(yīng)現(xiàn)象.由愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程：Ek=hv-W0 ①光速、波長(zhǎng)、頻率之間關(guān)系：c=Xv②聯(lián)立①②得紫外線的波長(zhǎng)為,hcW0+2mvm6.63X10—34X3X108 1 m3.34X1.6X10-19+2x9.11X10-31X1012◎2.009X10-7m.［答案］愛(ài)因斯坦的光子說(shuō)很好地解釋了光電效應(yīng)2.009X10-7m例8.（多選）（2017?武威模擬）如圖是某金屬在光的照射下產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能Ek與入射光頻率v的關(guān)系圖象.由圖象可知（）該金屬的逸出功等于E該金屬的逸出功等于hv0仁入射光的頻率為2v0時(shí)，產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能為EvE。.入射光的頻率為寸時(shí)，產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能為2ABC［由愛(ài)因斯坦的光電效應(yīng)方程：Ek=hv—W0，對(duì)應(yīng)圖線可得，該金屬的逸出功W0=E=hv0,A、B均正確；若入射光的頻率為2v0,則產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能VEk=2hv0—W0=hv0=E,故C正確；入射光的頻率為寸時(shí)，該金屬不發(fā)生光電效應(yīng)，D錯(cuò)誤.］例9.某光電管的陰極是用金屬鉀制成的，它的逸出功為2.21eV，用波長(zhǎng)為2.5X10-7m的紫外線照射陰極.已知真空中光速為3.0X108m/s，元電荷為1.6X10-19C，普朗克常量為6.63X10-34J?s，求得鉀的極限頻率和該光電管發(fā)射的光電子的最大初動(dòng)能應(yīng)分別是（）5.3X1014Hz,2.2J5.3X1014Hz,4.4X10-19J3.3X1033Hz,2.2J3.3X1033Hz,4.4X10-19J

B[由W=hv0得才W2.21X1.6X10—19極限頻率Vo=^= 6.63X10-34田=5.3X1014Hz由光電效應(yīng)方程hV=W0+Ekm得cEkm=hV—W0=hT—W0"6.63X10"6.63X10-34X3.0X1082.5X10—72.21X1.6X10-19J=4.4X10-19J]J三、對(duì)波粒二象性的理解對(duì)光的波動(dòng)性和粒子性的進(jìn)一步理解光的波動(dòng)性光的粒子性實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)干涉和衍射光電效應(yīng)、康普頓效應(yīng)表現(xiàn)光是一種概率波，即光子在空間各點(diǎn)出現(xiàn)的可能性大?。ǜ怕剩┛捎貌▌?dòng)規(guī)律來(lái)描述大量的光子在傳播時(shí)，表現(xiàn)出光的波動(dòng)性當(dāng)光同物質(zhì)發(fā)生作用時(shí)，這種作用是“一份一份”進(jìn)行的，表現(xiàn)出粒子的性質(zhì)少量或個(gè)別光子容易顯示出光的粒子性說(shuō)明光的波動(dòng)性是光子本身的一種屬性，不是光子之間相互作用產(chǎn)生的光的波動(dòng)性不同于宏觀觀念的波粒子的含義是“不連續(xù)”、“一份一份”的光子不同于宏觀觀念的粒子2.波動(dòng)性和粒子性的對(duì)立與統(tǒng)一（1） 大量光子易顯示出波動(dòng)性，而少量光子易顯示出粒子性.（2） 波長(zhǎng)長(zhǎng)（頻率低）的光波動(dòng)性強(qiáng)，而波長(zhǎng)短（頻率高）的光粒子性強(qiáng).（3） 光子說(shuō)并未否定波動(dòng)說(shuō)，E=hv=^中，v和入就是波的概念.（4） 波和粒子在宏觀世界是不能統(tǒng)一的，而在微觀世界卻是統(tǒng)一的.例10.（2018■濟(jì)南模擬）關(guān)于波粒二象性，下列說(shuō)法中正確的是（）

甲 乙 丙 丁圖甲中紫光照射到鋅板上可以發(fā)生光電效應(yīng)，則其他可見(jiàn)光照射到鋅板上也一定可以發(fā)生光電效應(yīng)圖乙中入射光的強(qiáng)度越大，則在陰極板上產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能越大圖丙說(shuō)明光子既有粒子性也有波動(dòng)性戴維孫和湯姆孫利用圖丁證明了電子具有波動(dòng)性D［在可見(jiàn)光中，紫光的頻率最大，故紫光光子的能量最大，紫光照射到鋅板上可以發(fā)生光電效應(yīng)，但其他可見(jiàn)光照射到鋅板上不一定發(fā)生光電效應(yīng)，A錯(cuò)誤；入射光的強(qiáng)度只能改變單位時(shí)間內(nèi)逸出光電子的數(shù)量，但不能增大逸出光電子的最大初動(dòng)能，B錯(cuò)誤；光的散射揭示了光的粒子性，沒(méi)有揭示光的波動(dòng)性，C錯(cuò)誤；衍射是波特有的現(xiàn)象，故電子束衍射實(shí)驗(yàn)證明了電子具有波動(dòng)性，D正確.］例11.(2017■北京高考)2017年年初，我國(guó)研制的“大連光源”——極紫外自由電子激光裝置，發(fā)出了波長(zhǎng)在100nm(1nm=10-9m)附近連續(xù)可調(diào)的世界上最強(qiáng)的極紫外激光脈沖，“大連光源”因其光子的能量大、密度高，可在能源利用、光刻技術(shù)、霧霾治理等領(lǐng)域的研究中發(fā)揮重要作用.一個(gè)處于極紫外波段的光子所具有的能量可以電離一個(gè)分子，但又不會(huì)把分子打碎.據(jù)此判斷，能夠電離一個(gè)分子的能量約為(取普朗克常量^=6.6X10-34J%，真空光速c=3X108m/s)()B.10-18JD.B.10-18JD.10-12JC.10-15JTOC\o"1-5"\h\zc 3X108JQ［一個(gè)處于極紫外波段的光子所具有的能量E=hv=h^=6.6X10-34X JQA 10—710—18J,選項(xiàng)B正確.]四、氫原子能級(jí)和能級(jí)躍遷1.兩類(lèi)能級(jí)躍遷自發(fā)躍遷：高能級(jí)一低能級(jí)，釋放能量，發(fā)出光子.光子的頻率v=￥=E高-E低.受激躍遷：低能級(jí)一高能級(jí)，吸收能量.光照(吸收光子)：光子的能量必須恰等于能級(jí)差hv=AE.碰撞、加熱等：只要入射粒子能量大于或等于能級(jí)差即可，E外NAE.大于電離能的光子被吸收，將原子電離.電離電離態(tài)與電離能電離態(tài)：n=8,E=0基態(tài)一電離態(tài)：E吸=0—(—13.6eV)=13.6eV電離能.n=2^電離態(tài)：E吸=0—E2=3.4eV如吸收能量足夠大，克服電離能后，獲得自由的電子還攜帶動(dòng)能.譜線條數(shù)的確定方法一個(gè)氫原子躍遷發(fā)出可能的光譜線條數(shù)最多為(n—1).一群氫原子躍遷發(fā)出可能的光譜線條數(shù)的兩種求解方法.用數(shù)學(xué)中的組合知識(shí)求解：上二|一二■''.川 2利用能級(jí)圖求解：在氫原子能級(jí)圖中將氫原子躍遷的各種可能情況一一畫(huà)出，然后相加.例12.(多選)氫原子光譜在可見(jiàn)光部分只有四條譜線，它們分別是從n為3、4、5、6的能級(jí)直接向n=2能級(jí)躍遷時(shí)產(chǎn)生的.四條譜線中，一條紅色、一條藍(lán)色、兩條紫色，則下列說(shuō)法正確的是()紅色光譜是氫原子從n=3能級(jí)向n=2能級(jí)躍遷時(shí)產(chǎn)生的藍(lán)色光譜是氫原子從n=6能級(jí)或n=5能級(jí)直接向n=2能級(jí)躍遷時(shí)產(chǎn)生的若氫原子從n=6能級(jí)直接向n=1能級(jí)躍遷，則能夠產(chǎn)生紅外線若氫原子從n=6能級(jí)直接向n=3能級(jí)躍遷時(shí)輻射的光子不能使某金屬發(fā)生光電效應(yīng)，則氫原子從n=6能級(jí)直接向n=2能級(jí)躍遷時(shí)輻射的光子將可能使該金屬發(fā)生光電效應(yīng)AD[從n為3、4、5、6的能級(jí)直接向n=2能級(jí)躍遷時(shí)，從n=3躍遷到n=2能級(jí)輻射的光子頻率最小，波長(zhǎng)最大，可知為紅色光譜，A正確；藍(lán)光光子頻率大于紅光光子頻率，小于紫光光子頻率，可知是從n=4躍遷到n=2能級(jí)輻射的光子，B錯(cuò)誤；氫原子從n=6能級(jí)直接向n=1能級(jí)躍遷，輻射的光子頻率大于從n=6躍遷到n=2能級(jí)時(shí)輻射的紫光光子頻率，即產(chǎn)生紫外線，C錯(cuò)誤；從n=6躍遷到n=2能級(jí)輻射的光子頻率大于從n=6躍遷到n=3能級(jí)輻射的光子頻率，由氫原子從n=6能級(jí)直接向n=3能級(jí)躍遷時(shí)輻射的光子不能使某金屬發(fā)生光電效應(yīng)，但從n=6躍遷到n=2能級(jí)躍遷時(shí)輻射的光子可能使該金屬發(fā)生光電效應(yīng)，D正確.]例13.(2018■海口模擬)如圖所示為氫原子能級(jí)圖，氫原子中的電子從n=4能級(jí)躍遷到n=1能級(jí)可產(chǎn)生a光；從n=3能級(jí)躍遷到n=1能級(jí)可產(chǎn)生b光，a w 光TOC\o"1-5"\h\zj IS\o"CurrentDocument"3 -1512 -3.4

和b光的波長(zhǎng)分別為入a和b光的波長(zhǎng)分別為入a和a、b兩光照射逸出功為4.5eV的金屬鎢表面均可產(chǎn)生光電遏止電壓分別為Ua和Ub，則（）WMUa<Uba光的光子能量為12.55eV效應(yīng)，A.B.C.D.b光照射金屬鎢產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能E炒=D.［氫原子中的電子從n=4能級(jí)躍遷到n=1能級(jí)產(chǎn)生a光，a光的光子能量hv=Ea=E4-E=12.75eV,氫原子中的電子從n=3能級(jí)躍遷到n=1能級(jí)產(chǎn)生b光，b光的光子能量hvb=Eb=E3-E1=12.09eV,a光的光子能量高，則a光的頻率大，波長(zhǎng)小，即入。<入脖A、C項(xiàng)錯(cuò)誤；由光電效應(yīng)方程Ek=hv-W0和Ek=eUc可知，頻率越大，對(duì)應(yīng)遏止電壓Uc越大，即Ua>Ub，B項(xiàng)錯(cuò)誤；Ekb=hvb-W0=7.59eV，D項(xiàng)正確?］［反思總結(jié)］1一個(gè)區(qū)別一個(gè)氫原子和一群氫原子能級(jí)躍遷的可能性.2兩點(diǎn)提醒原子能級(jí)之間躍遷時(shí)吸收或放出的光子能量一定等于兩能級(jí)之間的差值.要使氫原子發(fā)生電離，原子吸收的能量可以是大于原子該能級(jí)值的任意值.例14：氫原子躍遷時(shí)，由n=3的激發(fā)態(tài)躍遷到基態(tài)所釋放的光子可以使某金屬剛好發(fā)生光電效應(yīng)，則下列說(shuō)法正確的是（）氫原子由n=3的激發(fā)態(tài)躍遷到基態(tài)時(shí)，電子的動(dòng)能減少氫原子由n=3的激發(fā)態(tài)躍遷到基態(tài)時(shí)，原子的能量增加增加由n=3的激發(fā)態(tài)躍遷到基態(tài)的氫原子的數(shù)量，從該金屬表面逸出的光電子的最大初動(dòng)能不變氫原子由n=2的激發(fā)態(tài)躍遷到基態(tài)所釋放的光子照射該金屬足夠長(zhǎng)時(shí)間，該金屬也會(huì)發(fā)生光電效應(yīng)C［氫原子由激發(fā)態(tài)躍遷到基態(tài)時(shí)，釋放光子，原子的能量減少，電子的動(dòng)能增加，A、B錯(cuò)；增加躍遷氫原子的數(shù)量，不能改變釋放出的光子的頻率，從該金屬表面逸出的光電子的最大初動(dòng)能不變，C對(duì)；從n=2的激發(fā)態(tài)躍遷到基態(tài)的氫原子，其釋放的光子的頻率較小，不能使該金屬發(fā)生光電效應(yīng)，D錯(cuò).］小練：考查點(diǎn)：光的波粒二象性（多選）下列說(shuō)法中正確的是（）光的波粒二象性學(xué)說(shuō)徹底推翻了麥克斯韋的光的電磁說(shuō)在光的雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，暗條紋的地方是光子永遠(yuǎn)不能到達(dá)的地方光的雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，大量光子打在光屏上的落點(diǎn)是有規(guī)律的，暗紋處落下光子的概率小單個(gè)光子具有粒子性，大量光子具有波動(dòng)性［答案］CD考查點(diǎn)：光電效應(yīng)規(guī)律（多選）在光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，用頻率為v的光照射光電管陰極，發(fā)生了光電效應(yīng)，下列說(shuō)法正確的是 ）增大入射光的強(qiáng)度，光電流增大減小入射光的強(qiáng)度，光電效應(yīng)現(xiàn)象消失改用頻率小于v的光照射，一定不發(fā)生光電效應(yīng)改用頻率大于v的光照射，光電子的最大初動(dòng)能變大［答案］AD考查點(diǎn)：玻爾理論氫原子由n=1的狀態(tài)激發(fā)到n=4的狀態(tài)，在它回到n=1的狀態(tài)的過(guò)程中，有以下說(shuō)法：可能激發(fā)的能量不同的光子只有3種可能發(fā)出6種不同頻率的光子可能發(fā)出的光子的最大能量為12.75eV可能發(fā)出光子的最小能量為0.85eV其中正確的說(shuō)法是（）①③ B.②④C.①④ D.②③［答案］D考查點(diǎn)：a粒子散射實(shí)驗(yàn)（多選）在a粒子散射實(shí)驗(yàn)中，如果兩個(gè)具有相同能量的a粒子以不同的角度散射出來(lái)，則散射角度大的這個(gè)a粒子（）更接近原子核更遠(yuǎn)離原子核受到一個(gè)以上的原子核作用受到原子核較大的沖量作用［答案］AD4.4.鞏固提升:光子說(shuō)光電效應(yīng)現(xiàn)象2016年8月16日01時(shí)40分，由我國(guó)研制的世界首顆量子科學(xué)試驗(yàn)衛(wèi)星“墨子號(hào)”在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心用長(zhǎng)征二號(hào)丁運(yùn)載火箭成功發(fā)射升空.它的成功發(fā)射和在軌運(yùn)行，不僅將有助于我國(guó)廣域量子通信網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建，服務(wù)于國(guó)家信息安全，它將開(kāi)展對(duì)量子力學(xué)基本問(wèn)題的空間尺度試驗(yàn)檢驗(yàn)，加深人類(lèi)對(duì)量子力學(xué)自身的理解，關(guān)于量子和量子化，下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是（）玻爾在研究原子結(jié)構(gòu)中引進(jìn)了量子化的概念普朗克把能量子引入物理學(xué)，破除了“能量連續(xù)變化”的傳統(tǒng)觀念光子的概念是愛(ài)因斯坦提出的光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中的光電子，也就是光子D［由玻爾理論可知，在研究原子結(jié)構(gòu)時(shí)，引進(jìn)了量子化的概念，故A正確；普朗克在1900年把能量子引入物理學(xué)，破除了“能量連續(xù)變化”的傳統(tǒng)觀念，提出量子化理論，故B正確；為解釋光電效應(yīng)現(xiàn)象，愛(ài)因斯坦提出了光子說(shuō)，引入了光子的概念，故C正確；光電子就是在光電效應(yīng)中產(chǎn)生的電子，本質(zhì)是金屬板的電子，故D錯(cuò)誤.］用一束紫外線照射某金屬時(shí)不能產(chǎn)生光電效應(yīng)，可能使該金屬發(fā)生光電效應(yīng)的措施是（）改用頻率更小的紫外線照射改用X射線照射改用強(qiáng)度更大的原紫外線照射延長(zhǎng)原紫外線的照射時(shí)間選B某種金屬能否發(fā)生光電效應(yīng)取決于入射光的頻率，與入射光的強(qiáng)度和照射時(shí)間無(wú)關(guān)。不能發(fā)生光電效應(yīng)，說(shuō)明入射光的頻率小于金屬的極限頻率，所以要使金屬發(fā)生光電效應(yīng)，應(yīng)增大入射光的頻率，X射線的頻率比紫外線頻率高，所以本題答案為B。正確的是（A.B.C.D.（多選）如圖為用光照射鋅板產(chǎn)生光電效應(yīng)的裝置示意圖.光電子的最大初動(dòng)能用Ek正確的是（A.B.C.D.驗(yàn)電器鋅板）驗(yàn)電器鋅板Ek與C無(wú)關(guān)Ek與入成反比Ek與t成正比Ek與v成線性關(guān)系A(chǔ)D［由Ek=hv—W0知，Ek與照射光的強(qiáng)度及照射時(shí)間無(wú)關(guān)，與v成線性關(guān)系，A、D正確，C..一 .hc錯(cuò)誤；由Ek=y—W0可知，Ek與入不成反比，B錯(cuò)誤.］a粒子散射實(shí)驗(yàn)下列與a粒子散射實(shí)驗(yàn)結(jié)果一致的是（）A?所有a粒子穿過(guò)金箔后偏轉(zhuǎn)角度都很小大多數(shù)a粒子發(fā)生較大角度的偏轉(zhuǎn)向各個(gè)方向運(yùn)動(dòng)的a粒子數(shù)目基本相等極少數(shù)a粒子發(fā)生大角度的偏轉(zhuǎn)D［當(dāng)a粒子穿過(guò)原子時(shí)，電子對(duì)a粒子影響很小，影響a粒子運(yùn)動(dòng)的主要是原子核，離原子核遠(yuǎn)的a粒子受到的庫(kù)侖斥力很小，運(yùn)動(dòng)方向幾乎不改變，只有當(dāng)a粒子距離原子核很近時(shí)，才會(huì)受到

很大的庫(kù)侖斥力，而原子核很小，所以只有極少數(shù)的a粒子發(fā)生大角度的偏轉(zhuǎn)，而絕大多數(shù)基本按直線方向前進(jìn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果是：離原子核遠(yuǎn)的a粒子偏轉(zhuǎn)角度小，離原子核近的a粒子偏轉(zhuǎn)角度大，正對(duì)原子核的a粒子返回，故A、B、C錯(cuò)誤，D正確.]從a粒子散射實(shí)驗(yàn)結(jié)果出發(fā)推出的結(jié)論有：①金原子內(nèi)部大部分都是空的；②金原子是一個(gè)球體；湯姆孫的原子模型不符合原子結(jié)構(gòu)的實(shí)際情況；原子核的半徑約是10-i5m，其中正確的是（）①②③ B.①③④C.①②④ D.①②③④B[a粒子散射實(shí)驗(yàn)的結(jié)果表明，原子是由原子核和核外電子構(gòu)成的，原子核體積很小，質(zhì)量大，原子的質(zhì)量主要集中在原子核上，原子核外有一個(gè)非常大的空間，核外電子圍繞原子核做高速運(yùn)動(dòng)，則從a粒子散射實(shí)驗(yàn)結(jié)果出發(fā)推出的結(jié)論有金原子內(nèi)部大部分都是空的，湯姆孫的原子模型不符合原子結(jié)構(gòu)的實(shí)際情況，原子核的半徑約是10-15m，不能說(shuō)明金原子是球體，B正確.]（多選）盧瑟福和他的學(xué)生用a粒子轟擊不同的金屬，并同時(shí)進(jìn)行觀測(cè)，經(jīng)過(guò)大量的實(shí)驗(yàn)，最終確定了原子的核式結(jié)構(gòu).如圖為該實(shí)驗(yàn)的裝置，其中熒光屏能隨顯微鏡在圖中的圓面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng).當(dāng)用a粒子轟擊金箔時(shí)，在不同位置進(jìn)行觀測(cè)，如果觀測(cè)的時(shí)間相同，則下列說(shuō)法正確的是（）:目國(guó)/冬廣?汗a.在i處看到的閃光次數(shù)最多 富耳一4堂甘2處的閃光次數(shù)比4處多 又_3和4處沒(méi)有閃光 X'J，"''%4處有閃光但次數(shù)極少 ’ABD[盧瑟福和他的學(xué)生做a粒子散射實(shí)驗(yàn)時(shí)，得到以下結(jié)論：絕大多數(shù)a粒子直接穿過(guò)金箔，少數(shù)發(fā)生偏轉(zhuǎn)，極少數(shù)發(fā)生大角度的偏轉(zhuǎn)，偏轉(zhuǎn)的角度甚至大于90°，A、B、D正確.]光電效應(yīng)規(guī)律及方程的應(yīng)用7.（多選）（2018?長(zhǎng)沙模擬）金屬鈣的逸出功為4.3X10-19J，普朗克常量h=6.6X10-34J?s，光速c=3.0X108m/s，以下說(shuō)法正確的是（）用波長(zhǎng)為400nm的單色光照射金屬鈣，其表面有光電子逸出用波長(zhǎng)為400nm的單色光照射金屬鈣，不能產(chǎn)生光電效應(yīng)現(xiàn)象若某波長(zhǎng)的單色光能使金屬鈣產(chǎn)生光電效應(yīng)現(xiàn)象，則增大光的強(qiáng)度將會(huì)使光電子的最大初動(dòng)能增大若某波長(zhǎng)的單色光能使金屬鈣產(chǎn)生光電效應(yīng)現(xiàn)象，則減小光的強(qiáng)度將會(huì)使單位時(shí)間內(nèi)發(fā)射的光電子數(shù)減少cAD[波長(zhǎng)為400nm的單色光的光子能量為E=h廠=4.95X10-19J，大于鈣的逸出功，可以產(chǎn)生光電效應(yīng)現(xiàn)象.根據(jù)光電效應(yīng)規(guī)律，光電子的最大初動(dòng)能決定于入射光的頻率而與其強(qiáng)度無(wú)關(guān)，但強(qiáng)度決定了單位時(shí)間內(nèi)發(fā)射的光電子數(shù)的多少，正確選項(xiàng)為A、D.]（多選）如圖所示是用光照射某種金屬時(shí)逸出的光電子的最大初動(dòng)能隨入射光頻率的變化圖線，普朗克常量h=6.63X10-34J?s，由圖可知（ ）該金屬的極限頻率為4.30X1014Hz該金屬的極限頻率為5.5X1014Hz該圖線的斜率表示普朗克常量該金屬的逸出功為0.5eVAC[由光電效應(yīng)方程Ekm=hv—W0知圖線與橫軸交點(diǎn)為金屬的極限頻率，即vo=4.30X1014Hz,A對(duì)，B錯(cuò)；該圖線的斜率為普朗克常量，C對(duì)；金屬的逸出功W=hvo=6.63X10-34X4.30X10i4/1.6X10—i9eV^1.8eV,D錯(cuò).]如圖甲所示，合上開(kāi)關(guān)，用光子能量為2.5eV的一束光照射陰極K,發(fā)現(xiàn)電流表讀數(shù)不為零.調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，發(fā)現(xiàn)當(dāng)電壓表讀數(shù)小于0.60V時(shí)，電流表計(jì)數(shù)仍不為零，當(dāng)電壓表讀數(shù)大于或等于0.60V時(shí)，電流表讀數(shù)為零.把電路改為圖乙，當(dāng)電壓表讀數(shù)為2V時(shí)，則逸出功及電子到達(dá)陽(yáng)極時(shí)的最大動(dòng)能為（）甲乙A.1.5eV0.6eV B.1.7eV1.9eV1.9eV2.6eV D.3.1eV4.5eVC[光子能量hv=2.5eV的光照射陰極，電流表讀數(shù)不為零，則能發(fā)生光電效應(yīng)，當(dāng)電壓表讀數(shù)大于或等于0.6V時(shí)，電流表讀數(shù)為零，則電子不能到達(dá)陽(yáng)極，由動(dòng)能定理eU=2mvm知，最大初動(dòng)能Ekm=eU=0.6eV，由光電效應(yīng)方程hv=Ekm+W0知W0=L9eV，對(duì)圖乙，當(dāng)電壓表讀數(shù)為2V時(shí)，電子到達(dá)陽(yáng)極的最大動(dòng)能Ekm，=Ekm+eU,=0.6eV+2eV=2.6。▼.故C正確.]研究光電效應(yīng)的電路如圖所示.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/與A、K之間的電壓UAK的關(guān)系圖象中，正確的是（）七絲 L項(xiàng)光1馥光 I頂光業(yè)士光齊二卵刀二,光打 加。嘛° % °“誠(chéng)A B C DC[由于光的頻率相同，所以對(duì)應(yīng)的反向遏止電壓相同，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，C正確，D錯(cuò)誤.]波粒二象性11.用很弱的光做雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，把入射光減弱到可以認(rèn)為光源和感光膠片之間不可能同時(shí)有兩個(gè)光子存在，如圖所示是不同數(shù)量的光子照射到感光膠片上得到的照片.這些照片說(shuō)明（）A.光只有粒子性沒(méi)有波動(dòng)性光只有波動(dòng)性沒(méi)有粒子性少量光子的運(yùn)動(dòng)顯示波動(dòng)性，大量光子的運(yùn)動(dòng)顯示粒子性少量光子的運(yùn)動(dòng)顯示粒子性，大量光子的運(yùn)動(dòng)顯示波動(dòng)性D［光具有波粒二象性，這些照片說(shuō)明少量光子的運(yùn)動(dòng)顯示粒子性，大量光子的運(yùn)動(dòng)