2016高考物理一轮复习-第2课时-光电效应-波粒二象性ppt课件.ppt

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1、第第2课时光电效应波粒二象性课时光电效应波粒二象性知知 识识 梳梳 理理知识点一、黑体和黑体辐射普朗克能量子假说知识点一、黑体和黑体辐射普朗克能量子假说1黑体与黑体辐射黑体与黑体辐射(1)黑黑体体：是是指指能能够够完完全全吸吸收收入入射射的的各各种种波波长长的的电电磁磁波波而而不不发发生反射的物体。生反射的物体。(2)黑体黑体辐辐射的射的实验规实验规律律一一般般材材料料的的物物体体，辐辐射射的的电电磁磁波波除除与与温温度度有有关关外外，还还与材料的种与材料的种类类及表面状况有关。及表面状况有关。黑体黑体辐辐射射电电磁波的磁波的强强度按波度按波长长的分布只与黑体的温度有关。的分布只与黑体的温度有

2、关。a随着温度的升高，各种波随着温度的升高，各种波长长的的辐辐射射强强度都度都增加增加。b随随着着温温度度的的升升高高，辐辐射射强强度度的的极极大大值值向向波波长长较较短短的的方方向向移移动动。2能量子能量子(1)定定义义：普普朗朗克克认认为为，带带电电微微粒粒辐辐射射或或者者吸吸收收能能量量时时，只只能能辐辐射射或或吸吸收收某某个个 值值的的整整数数倍倍。即即能能量量的的辐辐射射或或者者吸吸收收只只能能是是一一份份一一份份的的。这这个个不不可可再再分分的的最最小小能能量量值值叫做能量子。叫做能量子。(2)能能量量子子的的大大小小：h，其其中中是是电电磁磁波波的的频频率率，h称称为为普朗克常量

3、。普朗克常量。h6.631034 Js。最小能量最小能量知识点二、光电效应知识点二、光电效应1定义定义照照射射到到金金属属表表面面的的光光，能能使使金金属属中中的的你你 从从表表面面逸逸出出的的现现象。象。2光电子光电子 中中发发射出来的射出来的电电子。子。电电子子光光电效应电效应3光电效应规律光电效应规律(1)每每种种金金属属都都有有一一个个极极限限频频率率，入入射射光光的的频频率率必必须须 这这个个极极限限频频率率才才能能产产生生光光电电效效应应。低低于于这这个个频频率的光不率的光不能产生光电效应。能产生光电效应。(2)光光电电子子的的最最大大初初动动能能与与入入射射光光的的 无无关关，只

4、只随随入入射射光频率的增大而光频率的增大而 。(3)光电效应的发生光电效应的发生 的，一般不超过的，一般不超过109s。(4)当当入入射射光光的的频频率率大大于于极极限限频频率率时时，饱饱和和光光电电流流的的强强度度与入射光的强度成与入射光的强度成 。大于大于强强度度增大增大几乎瞬几乎瞬时时正比正比知识点三、爱因斯坦光电效应方程知识点三、爱因斯坦光电效应方程1光子说光子说在在空空间间传传播播的的光光是是不不连连续续的的，而而是是一一份份一一份份的的，每每一一份份叫叫做做一一个个光光的的能能量量子子，简简称称光光子子，光光子子的的能能量量 。其其中中h6.631034Js。(称称为为普朗克常量普

5、朗克常量)2逸出功逸出功W0使使电电子脱离某种金属所做功的子脱离某种金属所做功的 。3最大初动能最大初动能发发生生光光电电效效应应时时，金金属属表表面面上上的的 吸吸收收光光子子后后克克服服原原子子核的引力逸出核的引力逸出时时所具有的所具有的动动能的最大能的最大值值。h最小最小值值电电子子W0 逸出功逸出功W0 5遏止电压与截止频率遏止电压与截止频率(1)遏遏止止电压电压：使光：使光电电流减小到零的反向流减小到零的反向电压电压Uc。(2)截截止止频频率率：能能使使某某种种金金属属发发生生光光电电效效应应的的 频频率率叫叫做做该该种种金金属属的的截截止止频频率率(又又叫叫极极限限频频率率)。不不

6、同同的的金金属属对对应应着不同的极限着不同的极限频频率。率。(3)逸逸出出功功：电电子子从从金金属属中中逸逸出出所所需需做做功功的的 ，叫叫做做该该金属的逸出功。金属的逸出功。最小最小最小最小值值知识点四、光的波粒二象性与物质波知识点四、光的波粒二象性与物质波1光的波粒二象性光的波粒二象性(1)光光的干涉、衍射、偏振现象证明光具有的干涉、衍射、偏振现象证明光具有 。(2)光电效应说明光具有光电效应说明光具有 性。性。(3)光既具有波动性，又具有粒子性，称为光的光既具有波动性，又具有粒子性，称为光的 性。性。波波动动性性粒子粒子波粒二象波粒二象大大 小小 思维深化思维深化判断正误，正确的画判断正

7、误，正确的画“”，错误的画，错误的画“”。(1)只要光照射的时间足够长，任何金属都能产生光电效应。只要光照射的时间足够长，任何金属都能产生光电效应。()(2)光电子就是光子。光电子就是光子。()(3)极限频率越大的金属材料逸出功越大。极限频率越大的金属材料逸出功越大。()(4)从从金金属属表表面面出出来来的的光光电电子子的的最最大大初初动动能能越越大大，这这种种金金属属的逸出功越小。的逸出功越小。()(5)入射光的频率越大，逸出功越大。入射光的频率越大，逸出功越大。()答案答案(1)(2)(3)(4)(5)题题 组组 自自 测测题组一黑体辐射和能量子的理解题组一黑体辐射和能量子的理解1能能正确

8、解正确解释释黑体黑体辐辐射射实验规实验规律的是律的是()A能量的能量的连续经连续经典理典理论论B普朗克提出的能量量子化理普朗克提出的能量量子化理论论C以上两种理以上两种理论论体系任何一种都能解体系任何一种都能解释释D牛牛顿顿提出的能量微粒提出的能量微粒说说解解析析根根据据黑黑体体辐辐射射的的实实验验规规律律，随随着着温温度度的的升升高高，一一方方面面各各种种波波长长的的辐辐射射强强度度都都增增加加；另另一一方方面面，辐辐射射强强度度的的极极大大值值向向波波长长较较短短的的方方向向移移动动，只只能能用用普普朗朗克克提提出出的的能能量量量量子子化化理理论才能得到较满意的解释，故论才能得到较满意的解

9、释，故B正确。正确。答案答案B2下列描下列描绘绘两种温度下黑体两种温度下黑体辐辐射射强强度与波度与波长长关系的关系的图图中，中，符合黑体符合黑体辐辐射射实验规实验规律的是律的是()解解析析由由黑黑体体实实验验规规律律知知温温度度越越高高，辐辐射射越越强强，且且最最大大强强度度向波长小的方向移动，向波长小的方向移动，A对，对，B、C、D错。错。答案答案A题组二光电效应现象及光电效应方程的应用题组二光电效应现象及光电效应方程的应用3(多多选选)如如图图1所所示示，用用导导线线把把验验电电器器与与锌锌板板相相连连接接，当当用用紫外紫外线线照射照射锌锌板板时时，发发生的生的现现象是象是()图图1A有光

10、子从有光子从锌锌板逸出板逸出B有有电电子从子从锌锌板逸出板逸出C验电验电器指器指针张针张开一个角度开一个角度D锌锌板板带负电带负电解解析析用用紫紫外外线线照照射射锌锌板板是是能能够够发发生生光光电电效效应应的的，锌锌板板上上的的电电子子吸吸收收紫紫外外线线的的能能量量从从锌锌板板表表面面逸逸出出，称称之之为为光光电电子子，故故A错错误误、B正正确确；锌锌板板与与验验电电器器相相连连，带带有有相相同同电电性性的的电电荷荷，锌锌板板失失去去电电子子应应该该带带正正电电，且且失失去去电电子子越越多多，带带正正电电的的电电荷荷量越多，验电器指针张角越大，故量越多，验电器指针张角越大，故C正确、正确、D

11、错误。错误。答案答案BC4关关于光于光电电效效应应的的规规律，下列律，下列说说法中正确的是法中正确的是()A只只有有入入射射光光的的波波长长大大于于该该金金属属的的极极限限波波长长，光光电电效效应应才能才能产产生生B光光电电子的最大初子的最大初动动能跟入射光能跟入射光强强度成正比度成正比C发发生光生光电电效效应应的反的反应时间应时间一般都大于一般都大于107sD发发生生光光电电效效应应时时，单单位位时时间间内内从从金金属属内内逸逸出出的的光光电电子数目与入射光子数目与入射光强强度成正比度成正比题组三波粒二象性物质波题组三波粒二象性物质波 5(多选多选)关关于物于物质质的波粒二象性，下列的波粒二

12、象性，下列说说法中正确的是法中正确的是()A不不仅仅光光子子具具有有波波粒粒二二象象性性，一一切切运运动动的的微微粒粒都都具具有有波波粒二象性粒二象性B运运动动的的微微观观粒粒子子与与光光子子一一样样，当当它它们们通通过过一一个个小小孔孔时时，都没有特定的运都没有特定的运动轨动轨道道C波波动动性性和和粒粒子子性性，在在宏宏观观现现象象中中是是矛矛盾盾的的、对对立立的的，但在微但在微观观高速运高速运动动的的现现象中是象中是统统一的一的D实实物物的的运运动动有有特特定定的的轨轨道道，所所以以实实物物不不具具有有波波粒粒二二象象性性解解析析由由德德布布罗罗意意波波可可知知A、C对对；运运动动的的微微

13、观观粒粒子子，达达到到的的位位置置具具有有随随机机性性，而而没没有有特特定定的的运运动动轨轨道道，B对对；由由德德布布罗罗意意理理论论知知，宏宏观观物物体体的的德德布布罗罗意意波波的的波波长长太太小小，实实际际很很难难观察到波动性，不是不具有波粒二象性，观察到波动性，不是不具有波粒二象性，D错。错。答案答案ABC6用用很弱的光做双很弱的光做双缝缝干涉干涉实验实验，把入射光减弱到可以，把入射光减弱到可以认为认为光源和感光胶片之光源和感光胶片之间间不可能同不可能同时时有两个光子存在，如有两个光子存在，如图图2所示是不同数量的光子照射到感光胶片上得到的照片。所示是不同数量的光子照射到感光胶片上得到的

14、照片。这这些照片些照片说说明明()图图5 5A光只有粒子性没有波光只有粒子性没有波动动性性B光只有波光只有波动动性没有粒子性性没有粒子性C少少量量光光子子的的运运动动显显示示波波动动性性，大大量量光光子子的的运运动动显显示示粒粒子子性性D少少量量光光子子的的运运动动显显示示粒粒子子性性，大大量量光光子子的的运运动动显显示示波波动动性性解解析析光光具具有有波波粒粒二二象象性性，这这些些照照片片说说明明少少量量光光子子的的运运动动显显示粒子性，大量光子的运动显示波动性，故示粒子性，大量光子的运动显示波动性，故D正确正确。答案答案D考点一光电效应现象和光电效应方程的应用考点一光电效应现象和光电效应方

15、程的应用1对光电效应的四点提醒对光电效应的四点提醒(1)能能否否发发生生光光电电效效应应，不不取取决决于于光光的的强强度度而而取取决决于于光光的的频率。频率。(2)光光电电效效应应中中的的“光光”不不是是特特指指可可见见光光，也也包包括括不不可可见见光。光。(3)逸出功的大小由金属本身决定，与入射光无关。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。光电子不是光子，而是电子。2两条对应关系两条对应关系光光强强大大光子数目多光子数目多发发射光射光电电子多子多光光电电流大；流大；光子光子频频率高率高光子能量大光子能量大光光电电子的最大初子的最大初动动能大。能大。3定量分

16、析时应抓住三个关系式定量分析时应抓住三个关系式(1)爱爱因斯坦光因斯坦光电电效效应应方程：方程：EkhW0。(2)最大初最大初动动能与遏止能与遏止电压电压的关系：的关系：EkeUc。(3)逸出功与极限逸出功与极限频频率的关系：率的关系：W0h0。【例例1】2014江江苏苏卷卷，12C(1)已已知知钙钙和和钾钾的的截截止止频频率率分分别别为为7.731014 Hz和和5.441014 Hz，在在某某种种单单色色光光的的照照射射下下两两种种金金属属均均发发生生光光电电效效应应，比比较较它它们们表表面面逸逸出出的的具具有有最大初最大初动动能的光能的光电电子，子，钙钙逸出的光逸出的光电电子具有子具有较

17、较大的大的()A波波长长 B频频率率 C能量能量 D动动量量答案答案A【变式训练】【变式训练】1关关于光于光电电效效应应，下列，下列说说法正确的是法正确的是()A极限极限频频率越大的金属材料逸出功越大率越大的金属材料逸出功越大B只只要要光光照照射射的的时时间间足足够够长长，任任何何金金属属都都能能产产生生光光电电效效应应C从从金金属属表表面面逸逸出出的的光光电电子子的的最最大大初初动动能能越越大大，这这种种金属的逸出功越小金属的逸出功越小D入入射射光光的的光光强强一一定定时时，频频率率越越高高，单单位位时时间间内内逸逸出出的光的光电电子数就越多子数就越多解解析析逸逸出出功功W0h0，W00，A

18、正正确确；只只有有照照射射光光的的频频率率大大于于金金属属极极限限频频率率0，才才能能产产生生光光电电效效应应现现象象，B错错；由由光光电电效效应应方方程程EkmhW0知知，因因不不确确定定时时，无无法法确确定定Ekm与与W0的的关关系系，C错错；光光强强Enh，越越大大，E一一定定，则则光光子子数数n越小，单位时间内逸出的光电子数就越少，越小，单位时间内逸出的光电子数就越少，D错。错。答案答案A考点二光电效应的图象分析考点二光电效应的图象分析图图象名称象名称图线图线形状形状由由图线图线直接直接(间间接接)得到的物理量得到的物理量最大初最大初动动能能Ek与入射光与入射光频频率率的关系的关系图线

19、图线极限极限频频率：率：图线图线与与轴轴交点的横交点的横坐坐标标c逸出功：逸出功：图线图线与与Ek轴轴交点的交点的纵纵坐坐标标的的值值W0|E|E普朗克常量：普朗克常量：图线图线的斜率的斜率kh颜颜色相同、色相同、强强度不同的度不同的光，光光，光电电流流与与电压电压的关的关系系遏止遏止电压电压Uc：图线图线与横与横轴轴的交的交点点饱饱和光和光电电流流Im：电电流的最大流的最大值值最大初最大初动动能：能：EkmeUc颜颜色不同色不同时时，光光电电流与流与电电压压的关系的关系遏止遏止电压电压Uc1、Uc2饱饱和光和光电电流流最大初最大初动动能能Ek1eUc1，Ek2eUc2遏止遏止电压电压Uc与入

20、射光与入射光频频率率的关系的关系图图线线截止截止频频率率c：图线图线与横与横轴轴的交点的交点遏止遏止电压电压Uc：随入射光：随入射光频频率的率的增大而增大增大而增大普朗克常量普朗克常量h：等于：等于图线图线的斜率的斜率与与电电子子电电量的乘量的乘积积，即，即hke。(注：此注：此时时两极之两极之间间接反向接反向电压电压)【例【例2】在在光光电电效效应实验应实验中，中，飞飞飞飞同学用同一光同学用同一光电电管在不同管在不同实验实验条件下得到了三条光条件下得到了三条光电电流与流与电压电压之之间间的关系曲的关系曲线线(甲甲光、乙光、丙光光、乙光、丙光)，如，如图图3所示。所示。则则可判断出可判断出()

21、图图3 3A甲光的甲光的频频率大于乙光的率大于乙光的频频率率B乙光的波乙光的波长长大于丙光的波大于丙光的波长长C乙光乙光对应对应的截止的截止频频率大于丙光的截止率大于丙光的截止频频率率D甲甲光光对对应应的的光光电电子子最最大大初初动动能能大大于于丙丙光光的的光光电电子子最最大大初初动动能能解解析析由由于于是是同同一一光光电电管管，因因而而不不论论对对哪哪种种光光，极极限限频频率率和和金金属属的的逸逸出出功功相相同同，对对于于甲甲、乙乙两两种种光光，反反向向截截止止电电压压相相同同，因因而而频频率率相相同同，A错错误误；丙丙光光对对应应的的反反向向截截止止电电压压较较大大，因因而而丙丙光光的的频

22、频率率较较高高，波波长长较较短短，对对应应的的光光电电子子的的最最大大初初动动能能较大，故较大，故C、D均错，均错，B正确。正确。答案答案B【变式训练】【变式训练】2.爱爱因因斯斯坦坦因因提提出出了了光光量量子子概概念念并并成成功功地地解解释释光光电电效效应应的的规规律律而而获获得得1921年年诺诺贝贝尔尔物物理理学学奖奖。某某种种金金属属逸逸出出光光电电子子的的最最大大初初动动能能Ekm与与入入射射光光频频率率的的关关系系如如图图4所所示示，其其中中0为为极限极限频频率。从率。从图图中可以确定的是中可以确定的是()图图4 4A逸出功与逸出功与有关有关BEkm与入射光与入射光强强度成正比度成正

23、比C当当0时时，会逸出光，会逸出光电电子子D图图中直中直线线的斜率与普朗克常量有关的斜率与普朗克常量有关解解析析由由爱爱因因斯斯坦坦光光电电效效应应方方程程EkhW0和和W0h0(W0为为金金属属的的逸逸出出功功)可可得得，Ekhh0，可可见见图图象象的的斜斜率率表表示示普普朗朗克克常常量量，D正正确确；只只有有0时时才才会会发发生生光光电电效效应应，C错错；金金属属的的逸逸出出功功只只和和金金属属的的极极限限频频率率有有关关，与与入入射射光光的的频频率率无无关关，A错错；最最大大初初动动能能取取决决于于入入射射光光的的频频率率，而而与与入入射射光光的的强强度度无关，无关，B错。错。答案答案D

24、考点三对光的波粒二象性、物质波的考查考点三对光的波粒二象性、物质波的考查光光既既具具有有波波动动性性，又又具具有有粒粒子子性性，两两者者不不是是孤孤立立的的，而而是是有有机的机的统统一体，其表一体，其表现规现规律律为为：(1)个个别别光光子子的的作作用用效效果果往往往往表表现现为为粒粒子子性性；大大量量光光子子的的作作用用效果往往表效果往往表现为现为波波动动性。性。(2)频频率率越越低低波波动动性性越越显显著著，越越容容易易看看到到光光的的干干涉涉和和衍衍射射现现象象；频频率率越越高高粒粒子子性性越越显显著著，越越不不容容易易看看到到光光的的干干涉涉和和衍衍射射现现象象，而而贯贯穿本穿本领领越

25、越强强。(3)光光在在传传播播过过程程中中往往往往表表现现出出波波动动性性；在在与与物物质质发发生生作作用用时时，往往表往往表现为现为粒子性。粒子性。【例【例3】下下列列说说法正确的是法正确的是()A有的光是波，有的光是粒子有的光是波，有的光是粒子B光子与光子与电电子是同子是同样样的一种粒子的一种粒子C光光的的波波长长越越长长，其其波波动动性性越越显显著著；波波长长越越短短，其其粒粒子性越子性越显显著著D.射射线线具有具有显显著的粒子性，而不具有波著的粒子性，而不具有波动动性性解解析析从从光光的的波波粒粒二二象象性性可可知知：光光是是同同时时具具有有波波粒粒二二象象性性的的，只只不不过过在在有有的的情情况况下下波波动动性性显显著著，有有的的情情况况下下粒粒子子性性显显著著。光光的的波波长长越越长长，越越容容易易观观察察到到其其显显示示波波动动特特征征。光光子子是是一一种种不不带带电电的的微微观观粒粒子子，而而电电子子是是带带负负电电的的微微观观粒粒子子，它它们们虽虽然然都是微观粒子，但有本质区别，故上述选项中正确的是都是微观粒子，但有本质区别，故上述选项中正确的是C。答案答案C