2013高考一轮物理波粒二象性.ppt

《2013高考一轮物理波粒二象性.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2013高考一轮物理波粒二象性.ppt（56页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、返回返回 思维启动思维启动返回提示：提示：用紫外光照射锌板时，锌板上有电子逸出，用紫外光照射锌板时，锌板上有电子逸出，因此锌板带正电，这种现象叫做光电效应。因此锌板带正电，这种现象叫做光电效应。返回图图1322返回返回返回 应用升级应用升级1.在如图在如图1323所示的光电管实验中，发所示的光电管实验中，发 现用一定频率的现用一定频率的A单色光照射光电管时，单色光照射光电管时，电流表指针会发生偏转，而用另一频率的电流表指针会发生偏转，而用另一频率的 B单色光照射时不发生光电效应，那么单色光照射时不发生光电效应，那么()图图1323 AA光的频率大于光的频率大于B光的频率光的频率 BB光的频率大

2、于光的频率大于A光的频率光的频率 C用用A光照射光电管时流过电流表光照射光电管时流过电流表G的电流方向是的电流方向是a流向流向b D用用A光照射光电管时流过电流表光照射光电管时流过电流表G的电流方向是的电流方向是b流向流向a返回解析：解析：根据光电效应产生的条件可知，根据光电效应产生的条件可知，A光的频率高于极光的频率高于极限频率，而限频率，而B光的频率低于极限频率，光的频率低于极限频率，故故A正确；用正确；用A光光照射光电管时，光电子在光电管中向左移，形成的电流照射光电管时，光电子在光电管中向左移，形成的电流向右，故流过电流表向右，故流过电流表G的电流方向是的电流方向是a流向流向b，C正确，

3、正确，D错误。错误。答案：答案：AC返回思维启动思维启动最大初动能最大初动能Ekm与入射光频率与入射光频率的关系图线的关系图线如图如图1324所示。所示。由此曲线可以确定的物理量：由此曲线可以确定的物理量：(1)图线与图线与轴的交点的横坐标轴的交点的横坐标0是指是指 图图1324_；(2)图线与图线与Ekm轴交点的纵坐标的大小表示轴交点的纵坐标的大小表示_；(3)图线的斜率表示图线的斜率表示_。返回提示：提示：金属的极限频率逸出功普朗克常量金属的极限频率逸出功普朗克常量返回返回对应规对应规律律对规对规律的律的产产生的解生的解释释光光电电子的最大初子的最大初动动能随着入射光能随着入射光频频率的增

4、大而增率的增大而增大，与入射光大，与入射光强强度无关度无关电电子吸收光子能量后，一部分克服阻碍子吸收光子能量后，一部分克服阻碍作用做功，剩余部分作用做功，剩余部分转转化化为为光光电电子的初子的初动动能，只有直接从金属表面能，只有直接从金属表面飞飞出的光出的光电电子才具有最大初子才具有最大初动动能，能，对对于确定的金属，于确定的金属，W0是一定的，故光是一定的，故光电电子的最大初子的最大初动动能只能只随入射光的随入射光的频频率增大而增大率增大而增大返回对应规对应规律律对规对规律的律的产产生的解生的解释释效效应应具有瞬具有瞬时时性性光照射金属光照射金属时时，电电子吸收一个光子的能量子吸收一个光子的

5、能量后，后，动动能立即增大，不需要能量能立即增大，不需要能量积积累的累的过过程程光光较较强强时饱时饱和和电电流大流大光光较较强强时时，包含的光子数，包含的光子数较较多，照射金属多，照射金属时产时产生的光生的光电电子子较较多，因而多，因而饱饱和和电电流流较较大大返回 应用升级应用升级2对爱因斯坦光电效应方程对爱因斯坦光电效应方程EkhW0，下面的理解，下面的理解正确的是正确的是()A只要是用同种频率的光照射同一种金属，那么从金只要是用同种频率的光照射同一种金属，那么从金属中逸出的所有光电子都会具有同样的初动能属中逸出的所有光电子都会具有同样的初动能EkB式中的式中的W0表示每个光电子从金属中飞出

6、过程中克服表示每个光电子从金属中飞出过程中克服金属中正电荷引力所做的功金属中正电荷引力所做的功C逸出功逸出功W0和极限频率和极限频率0之间应满足关系式之间应满足关系式W0h0D光电子的最大初动能和入射光的频率成正比光电子的最大初动能和入射光的频率成正比返回解析：解析：爱因斯坦光电效应方程爱因斯坦光电效应方程EkhW0中的中的W0表示从表示从金属表面直接逸出的光电子克服金属中正电荷引力做的功，金属表面直接逸出的光电子克服金属中正电荷引力做的功，因此是所有逸出的光电子中克服引力做功的最小值，对应因此是所有逸出的光电子中克服引力做功的最小值，对应的光电子的初动能是所有光电子中最大的，其他光电子的的光

7、电子的初动能是所有光电子中最大的，其他光电子的初动能都小于这个值。若入射光的频率恰好是极限频率，初动能都小于这个值。若入射光的频率恰好是极限频率，即刚好能有光电子逸出，可理解为逸出的光电子的最大初即刚好能有光电子逸出，可理解为逸出的光电子的最大初动能是动能是0，因此有，因此有W0h0。由。由EkhW0，可知，可知Ek和和之之间是一次函数关系，但不是成正比关系，本题应选间是一次函数关系，但不是成正比关系，本题应选C。答案：答案：C返回思维启动思维启动光能发生干涉、衍射现象，说明光具有波动性，光电效光能发生干涉、衍射现象，说明光具有波动性，光电效应现象又说明光具有粒子性，那么光是粒子还是波？应现象

8、又说明光具有粒子性，那么光是粒子还是波？提示：提示：光不是传统意义上的粒子，也不是传统意义上的光不是传统意义上的粒子，也不是传统意义上的波，光既具有波动性，又具有粒子性，光具有波粒二象波，光既具有波动性，又具有粒子性，光具有波粒二象性。性。返回返回返回返回返回解析：解析：一切光都具有波粒二象性，光的有些行为一切光都具有波粒二象性，光的有些行为(如干涉、如干涉、衍射衍射)表现出波动性，光的有些行为表现出波动性，光的有些行为(如光电效应如光电效应)表现出粒表现出粒子性，所以，不能说有的光是波，有的光是粒子。子性，所以，不能说有的光是波，有的光是粒子。光子与电子都是微观粒子，都具有波粒二象性，但电子

9、是光子与电子都是微观粒子，都具有波粒二象性，但电子是实物粒子，有静止质量，光子不是实物粒子，没有静止质实物粒子，有静止质量，光子不是实物粒子，没有静止质量；电子是以实物形式存在的物质，光子是以场形式存在量；电子是以实物形式存在的物质，光子是以场形式存在的物质，所以不能说光子与电子是同样的一种粒子。的物质，所以不能说光子与电子是同样的一种粒子。返回光的波粒二象性的理论和实验表明，大量光子的行为表光的波粒二象性的理论和实验表明，大量光子的行为表现出波动性，个别光子的行为表现出粒子性。光的波长现出波动性，个别光子的行为表现出粒子性。光的波长越长，衍射性越好，即波动性越显著；光的波长越短，越长，衍射性

10、越好，即波动性越显著；光的波长越短，其光子的能量越大，个别或少数光子的作用就足以引起其光子的能量越大，个别或少数光子的作用就足以引起光接收装置的反应，所以其粒子性就很显著。光接收装置的反应，所以其粒子性就很显著。综上所述，本题应选综上所述，本题应选C项。项。答案：答案：C返回返回知识检索知识检索(1)深刻理解极限频率和逸出功的概念，从能量转化角度深刻理解极限频率和逸出功的概念，从能量转化角度理解最大初动能。逸出功由金属自身的因素决定。理解最大初动能。逸出功由金属自身的因素决定。(2)必须掌握光电效应的规律：必须掌握光电效应的规律：产生条件产生条件每种金每种金属都有一个极限频率，入射光的频率必须

11、大于这个极限属都有一个极限频率，入射光的频率必须大于这个极限频率，才能发生光电效应；频率，才能发生光电效应；光电子的最大初动能与入光电子的最大初动能与入射光的强度无关，只随入射光的频率的增大而增大；射光的强度无关，只随入射光的频率的增大而增大；光电效应的产生几乎是瞬时的，一般不超过光电效应的产生几乎是瞬时的，一般不超过109 s。返回典题例析典题例析例例1关于光电效应，下列说法正确的是关于光电效应，下列说法正确的是 ()A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B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C从金属表面

12、出来的光电子的最大初动能越大，这种金属从金属表面出来的光电子的最大初动能越大，这种金属的逸出功越小的逸出功越小D入射光的光强一定时，频率越高，单位时间内逸出的光入射光的光强一定时，频率越高，单位时间内逸出的光电子数就越多电子数就越多 返回审题指导审题指导解答本题时应注意以下三个方面。解答本题时应注意以下三个方面。(1)光电效应的瞬时性光电效应的瞬时性(109s)及产生条件。及产生条件。(2)逸出功的计算方法及决定因素。逸出功的计算方法及决定因素。(3)光电子数目的决定因素。光电子数目的决定因素。返回解析解析由由W0h0可知可知A正确。照射光的频率大于极限频正确。照射光的频率大于极限频率时才能发

13、生光电效应，即率时才能发生光电效应，即B错。由错。由EkhW0可知可知C错。错。单位时间内逸出的光电子数与频率无关，决定于入射光单位时间内逸出的光电子数与频率无关，决定于入射光的强度，故的强度，故D错。错。答案答案A返回拓展训练拓展训练1用强度和频率都相同的两束紫外线分别照射到两种不用强度和频率都相同的两束紫外线分别照射到两种不同金属的表面上，均可发生光电效应，则下列说法中错同金属的表面上，均可发生光电效应，则下列说法中错误的是误的是 ()A两束紫外线光子总能量相同两束紫外线光子总能量相同B从不同的金属表面逸出的光电子的最大初动能相同从不同的金属表面逸出的光电子的最大初动能相同C在单位时间内从

14、不同的金属表面逸出的光电子数相在单位时间内从不同的金属表面逸出的光电子数相同同D从不同的金属表面逸出的光电子的最大初动能不同从不同的金属表面逸出的光电子的最大初动能不同返回解析：解析：因为紫外线的强度和频率都相同，所以光子总能因为紫外线的强度和频率都相同，所以光子总能量相同，量相同，A正确。根据光电效应方程正确。根据光电效应方程EkmhW0知，知，两种金属逸出功不同，所以光电子最大初动能不同，两种金属逸出功不同，所以光电子最大初动能不同，B错误，错误，D正确。由于强度和频率都相同，所以单位时间正确。由于强度和频率都相同，所以单位时间从金属表面逸出光电子数相同，从金属表面逸出光电子数相同，C正确

15、。正确。答案：答案：B返回返回2两条对应关系两条对应关系光强光强光子数目多光子数目多发射光电子多发射光电子多光电流大；光电流大；光子频率高光子频率高光子能量大光子能量大产生光电子的最大初动产生光电子的最大初动能大。能大。返回典题例析典题例析例例2(1)研究光电效应的电路如图研究光电效应的电路如图1325所示。用频率相同、强度不所示。用频率相同、强度不同的光分别照射密封真空管的钠极板同的光分别照射密封真空管的钠极板(阴极阴极K)，钠极板发射出的光电子被，钠极板发射出的光电子被阳极阳极A吸收，在电路中形成光电流。吸收，在电路中形成光电流。图图1325如图如图1326中的光电流中的光电流I与与A、K

16、之间的电压之间的电压UAK的关系的关系图像中，正确的是图像中，正确的是_。返回图图1326(2)钠金属中的电子吸收光子的能量，从金属表面逸出，钠金属中的电子吸收光子的能量，从金属表面逸出，这就是光电子。光电子从金属表面逸出的过程中，其动这就是光电子。光电子从金属表面逸出的过程中，其动量的大小量的大小_(选填选填“增大增大”、“减小减小”或或“不变不变”)，原因，原因是是_返回审题指导审题指导解答本题应注意以下两点：解答本题应注意以下两点：(1)光电流与光强度的关系。光电流与光强度的关系。(2)反向遏止电压与入射光的频率的关系。反向遏止电压与入射光的频率的关系。返回返回(2)钠金属中的电子吸收光

17、子的能量，从金属表面逸出，钠金属中的电子吸收光子的能量，从金属表面逸出，由于光电子在从金属表面逸出过程中，要受到金属表面由于光电子在从金属表面逸出过程中，要受到金属表面层中力的阻碍作用层中力的阻碍作用(或需要克服逸出功或需要克服逸出功)，所以在光电子从，所以在光电子从金属表面逸出的过程中，其动量的大小减小。金属表面逸出的过程中，其动量的大小减小。答案答案(1)C(2)减小光电子从金属表面逸出过程中要减小光电子从金属表面逸出过程中要受到金属表面层中力的阻碍作用受到金属表面层中力的阻碍作用(或需要克服逸出功或需要克服逸出功)返回拓展训练拓展训练2如图如图1327所示，当电键所示，当电键S断断开时，

18、用光子能量为开时，用光子能量为2.5 eV的一的一束光照射阴极束光照射阴极P，发现电流表读，发现电流表读数不为零。合上电键，调节滑动数不为零。合上电键，调节滑动 图图1327变阻器，发现当电压表读数小于变阻器，发现当电压表读数小于0.60 V时，电流表的时，电流表的读数仍不为零；当电压表的读数大于或等于读数仍不为零；当电压表的读数大于或等于0.60 V时，时，电流表读数为零。电流表读数为零。(1)求此时光电子的最大初动能的大小。求此时光电子的最大初动能的大小。(2)求该阴极材料的逸出功。求该阴极材料的逸出功。返回解析：解析：设用光子能量为设用光子能量为2.5 eV的光照射时，光电子的最大的光照

19、射时，光电子的最大初动能为初动能为Ekm，阴极材料逸出功为，阴极材料逸出功为W0，当反向电压达到当反向电压达到U0.60 V以后，具有最大初动能的光电以后，具有最大初动能的光电子也达不到阳极，因此子也达不到阳极，因此eUEk由光电效应方程：由光电效应方程：EkhW0由以上二式得：由以上二式得：Ek0.6 eV，W01.9 eV。答案：答案：(1)0.6 eV(2)1.9 eV返回知识检索知识检索(1)我们平时所看到的宏观物体，其运动时，我们看不出它我们平时所看到的宏观物体，其运动时，我们看不出它 们的波动性来，但也有一个波长与之对应。例如飞行子们的波动性来，但也有一个波长与之对应。例如飞行子

20、弹的波长约为弹的波长约为1034 m，这个波长实在是太小了。，这个波长实在是太小了。(2)波粒二象性是微观粒子的特殊规律，一切微观粒子都存波粒二象性是微观粒子的特殊规律，一切微观粒子都存 在波动性；宏观物体也存在波动性，只是波长太小，难在波动性；宏观物体也存在波动性，只是波长太小，难 以观测。以观测。(3)德布罗意波也是概率波，衍射图样中的亮圆是电子落点德布罗意波也是概率波，衍射图样中的亮圆是电子落点 概率大的地方，但概率的大小受波动规律的支配。概率大的地方，但概率的大小受波动规律的支配。返回典题例析典题例析例例3用很弱的光做双缝干涉实验，把入射光减弱到可用很弱的光做双缝干涉实验，把入射光减弱

21、到可以认为光源和感光胶片之间不可能同时有两个光子存在，以认为光源和感光胶片之间不可能同时有两个光子存在，如图如图1328所示是不同数量的光子照射到感光胶片上所示是不同数量的光子照射到感光胶片上得到的照片。这些照片说明得到的照片。这些照片说明图图1328返回A光只有粒子性没有波动性光只有粒子性没有波动性B光只有波动性没有粒子性光只有波动性没有粒子性C少量光子的运动显示波动性，大量光子的运动显示少量光子的运动显示波动性，大量光子的运动显示 粒子性粒子性D少量光子的运动显示粒子性，大量光子的运动显示少量光子的运动显示粒子性，大量光子的运动显示 波动性波动性返回思路点拔思路点拔光具有波粒二象性，光子表

22、现为波动性，光具有波粒二象性，光子表现为波动性，并不否认光具有粒子性。并不否认光具有粒子性。解析解析少量光子落在胶片上，落点位置不确定，说明少量光子落在胶片上，落点位置不确定，说明少量光子的运动显示粒子性，大量光子落在胶片上，出少量光子的运动显示粒子性，大量光子落在胶片上，出现了干涉条现了干涉条纹，呈现出波动性规律，说明大量光子的运动显示波动纹，呈现出波动性规律，说明大量光子的运动显示波动性，但不能说光只具有粒子性或只具有波动性，故只有性，但不能说光只具有粒子性或只具有波动性，故只有D正确。正确。答案答案D返回拓展训练拓展训练3对光的认识，以下说法正确的是对光的认识，以下说法正确的是 ()A个

23、别光子的行为表现为粒子性，大量光子的行为表个别光子的行为表现为粒子性，大量光子的行为表现为波动性现为波动性B光的波动性是光子本身的一种属性，不是光子之间光的波动性是光子本身的一种属性，不是光子之间的相互作用引起的的相互作用引起的C光表现出波动性时，就不具有粒子性，光表现出粒光表现出波动性时，就不具有粒子性，光表现出粒子性时，就不具有波动性了子性时，就不具有波动性了D光的波粒二象性应理解为：在某种场合下光的波动光的波粒二象性应理解为：在某种场合下光的波动性表现明显，在另外某种场合下，光的粒子性表现明显性表现明显，在另外某种场合下，光的粒子性表现明显返回解析：解析：个别光子的行为表现为粒子性，大量

24、光子的行为表个别光子的行为表现为粒子性，大量光子的行为表现为波动性；光与物质相互作用，表现为粒子性，光的传现为波动性；光与物质相互作用，表现为粒子性，光的传播表现为波动性，光的波动性与粒子性都是光的本质属性，播表现为波动性，光的波动性与粒子性都是光的本质属性，因为波动性表现为粒子分布概率，光的粒子性表现明显时因为波动性表现为粒子分布概率，光的粒子性表现明显时仍具有波动性，因为大量粒子的个别行为呈现出波动规律。仍具有波动性，因为大量粒子的个别行为呈现出波动规律。答案：答案：ABD返回返回1(2011广东高考广东高考)光电效应实验中，下列表述正确的光电效应实验中，下列表述正确的是是()A光照时间越

25、长光电流越大光照时间越长光电流越大B入射光足够强就可以有光电流入射光足够强就可以有光电流C遏止电压与入射光的频率有关遏止电压与入射光的频率有关D入射光频率大于极限频率才能产生光电子入射光频率大于极限频率才能产生光电子返回解析：解析：在光电效应中，若照射光的频率小于极限频率，无论在光电效应中，若照射光的频率小于极限频率，无论光照时间多长，光照强度多大，都无光电流，当照射光的频光照时间多长，光照强度多大，都无光电流，当照射光的频率大于极限频率时，立刻有光电子产生，时间间隔很小。故率大于极限频率时，立刻有光电子产生，时间间隔很小。故A、B错误，错误，D正确。由正确。由eU0Ek，EkhW，可知可知U

26、(hW)/e，即遏止电压与入射光频率，即遏止电压与入射光频率有关。有关。答案：答案：CD返回2(2011上海高考上海高考)有一束紫外线照射某金属时不能产生光有一束紫外线照射某金属时不能产生光电效应，可能使该金属产生光电效应的措施是电效应，可能使该金属产生光电效应的措施是 ()A改用频率更小的紫外线照射改用频率更小的紫外线照射B改用改用X射线照射射线照射C改用强度更大的原紫外线照射改用强度更大的原紫外线照射D延长原紫外线的照射时间延长原紫外线的照射时间返回解析：解析：发生光电效应的条件是入射光的频率大于金属的极发生光电效应的条件是入射光的频率大于金属的极限频率，与入射光的强度和照射时间无关，故选

27、项限频率，与入射光的强度和照射时间无关，故选项A、C、D错误；错误；X射线的频率大于紫外线的频率，可能使该金属射线的频率大于紫外线的频率，可能使该金属发生光电效应，故选项发生光电效应，故选项B正确。正确。答案：答案：B返回3(2011新课标全国卷新课标全国卷)在光电效应实验中，其金属的截在光电效应实验中，其金属的截止频率相应的波长为止频率相应的波长为0，该金属的逸出功为，该金属的逸出功为_。若用波长为若用波长为(0)的单色光做该实验，则其遏止电压的单色光做该实验，则其遏止电压为为_。已知电子的电荷量、真空中的光速和普。已知电子的电荷量、真空中的光速和普朗克常量分别为朗克常量分别为e、c和和h。返回返回4(2012汕头模拟汕头模拟)已知金属铯的逸出功为已知金属铯的逸出功为1.9 eV，在光电，在光电效应实验中，要使铯表面发出的光电子的最大初动能为效应实验中，要使铯表面发出的光电子的最大初动能为1.0 eV，求入射光的波长应为多少？，求入射光的波长应为多少？返回答案：答案：4.3107 m返回点击此图片进入点击此图片进入点击此图片进入点击此图片进入“课下综合提升课下综合提升课下综合提升课下综合提升”