2022_2023学年新教材高中物理第四章波粒二象性章末小结与素养评价课件粤教版选择性必修第三册.pptx

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1、一、主干知识成体系一、主干知识成体系 第四章波粒二象性第四章波粒二象性二、迁移交汇辨析清二、迁移交汇辨析清(一一)光电效应实验规律及其应用光电效应实验规律及其应用1光电流的理解光电流的理解只只有有当当光光电电子子从从阴阴极极流流到到阳阳极极时时才才会会形形成成电电流流，而而到到达达阳阳极极的的光光电电子子数数除除了了与与阴阴极极发发射射的的电电子子数数目目的的多多少少(即即入入射射光光的的强强度度)有有关关外外，还还与与光光电电管管阴阴极极与与阳阳极极间间的的电电压压有有关关。若若两两极极间间电电压压达达到到一一定定程程度度，阳阳极极把把所所有有光光电电子子都都吸吸收收过过来来时时，光光电电流

2、流达达到到最最大大，我我们们称称之之为为饱饱和和光光电电流流。饱饱和和光光电电流流的的大大小小取取决决于于光光电电子子的的数数目目，而而光光电电子子的的数数目目又又取取决决于于入入射射光光子子的的数数目目，在在光光的的频频率率一一定定的的前前提提下下，光光子子的的数数目目又又由由入入射射光光的的强强度度决决定定。因因此此在在入入射射光光的的频频率率一一定定时时，饱饱和和光光电电流流的的大大小小随随入入射光的强度增大而增大。射光的强度增大而增大。2两种常见错误及两个决定因素两种常见错误及两个决定因素要特别注意的两种错误认识如下。要特别注意的两种错误认识如下。错误一：认为频率高，光子能量大，光就强

3、，产生的光电流也强。错误一：认为频率高，光子能量大，光就强，产生的光电流也强。错误二：认为光电子的动能大，电子跑得快，光电流就强。错误二：认为光电子的动能大，电子跑得快，光电流就强。我我们们所所研研究究的的光光电电流流是是所所有有光光电电子子都都参参与与了了导导电电，而而由由爱爱因因斯斯坦坦光光电电效效应应方方程程可可知知一一个个光光电电子子就就对对应应着着一一个个光光子子，因因而而光光电电流流的的强强弱弱关关键键取取决决于于单单位位时时间间来来了了多多少个光子，即光强，而光电子的最大初动能与频率有关，它们的关系如下：少个光子，即光强，而光电子的最大初动能与频率有关，它们的关系如下：3两个对应

4、关系两个对应关系光光强大强大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(同一种光同一种光)；光光子频率高子频率高光子能量大光子能量大产生光电子的最大初动能大产生光电子的最大初动能大(同一种金属同一种金属)。4四点注意四点注意(1)能否发生光电效应，不取决于光的强度，而取决于光的频率。能否发生光电效应，不取决于光的强度，而取决于光的频率。(2)光电效应中的光电效应中的“光光”不是特指可见光，也包括不可见光。不是特指可见光，也包括不可见光。(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

5、电子。(1)常见物理量的求解常见物理量的求解(2)应用光电效应实验规律解题的注意事项应用光电效应实验规律解题的注意事项光光电电效效应应规规律律中中“光光电电流流的的强强度度”指指的的是是光光电电流流的的饱饱和和值值(对应从从阴阴极极发射射出出的的电子子全全部部被被拉拉向向阳阳极极的的状状态)。因因为为光光电电流流未未达达到到饱饱和和值值之之前前，其其大大小小不不仅仅与与入入射射光光的强度有关，还与光电管两极间的电压有关。的强度有关，还与光电管两极间的电压有关。明确两个决定关系明确两个决定关系a逸逸出出功功W一一定定时时，入入射射光光的的频频率率决决定定着着能能否否产产生生光光电电效效应应以以及

6、及光光电电子子的的最最大大初初动能。动能。b入射光的频率一定时，入射光的强度决定着单位时间内发射出来的光电子数。入射光的频率一定时，入射光的强度决定着单位时间内发射出来的光电子数。典典例例1用用金金属属铷铷作作为为阴阴极极的的光光电电管管，观观测测光光电电效效应应现现象象，实实验验装装置置示示意意图图如如图图甲甲所所示示，实实验验中中测测得得铷铷的的遏遏止止电电压压Uc与与入入射射光光频频率率之之间间的的关关系系如如图图乙乙所所示示，图图线线与与横横轴轴交交点点的的横横坐坐标标为为5.151014 Hz。已已知知普普朗朗克克常常量量h6.631034 Js，则则下列说法中正确的下列说法中正确的

7、是是()A欲测遏止电压，应选择电源左端为正极欲测遏止电压，应选择电源左端为正极B当当电电源源左左端端为为正正极极时时，滑滑动动变变阻阻器器的的滑滑片片向向右右滑滑动动，电电流流表表的的示示数数一一定定持持续续增大增大C增大入射光的强度，产生的光电子的最大初动能一定增大增大入射光的强度，产生的光电子的最大初动能一定增大D如如果果实实验验中中入入射射光光的的频频率率7.001014 Hz，则则产产生生的的光光电电子子的的最最大大初初动动能能Ek1.231019 J解解析析由由题图甲甲可可知知，若若电源源左左端端是是正正极极，在在光光电管管两两极极间产生生的的电场促促使使光光电子子射射向向左左端端，

8、无无法法达达到到遏遏止止效效果果，则应选择电源源右右端端为正正极极，故故A错误；当当电源源左左端端为正正极极时，将将滑滑动变阻阻器器的的滑滑片片从从题图示示位位置置向向右右滑滑动的的过程程中中，电压增增大大，若若光光电流流未未饱和和，则光光电流流增增大大，若若电流流已已达达到到饱和和值，则不不再再增增大大，由由此此可可知知，电流流表表示示数数可可能能持持续增增大大，也也可可能能先先增增大大后后不不变，故故选项B错误；光光电子子的的最最大大初初动能能与与入入射射光光的的频率率和和金金属属的的逸逸出出功功有有关关，与与入入射射光光的的强度度无无关关，故故选项C错误；根根据据题图像像可可知知，铷的的

9、极极限限频率率c5.151014 Hz，根根据据hcW，则可可求求出出铷的的逸逸出出功功大大小小W6.6310345.151014 J3.411019 J，根根据据公公式式EkhW，当当入入射射光光的的频率率为7.001014 Hz时，最最大大初初动能能为Ek6.6310347.001014 J3.411019 J1.231019 J，故，故选项D正确正确。答案答案D针对训练针对训练1关于光电效应现象的规律，下列说法错误的关于光电效应现象的规律，下列说法错误的是是()A入射光的频率必须大于被照金属的极限频率时才产生光电效应入射光的频率必须大于被照金属的极限频率时才产生光电效应B光电子的最大初动

10、能与入射光的强度无关，只随入射光频率的增大而增大光电子的最大初动能与入射光的强度无关，只随入射光频率的增大而增大C发生光电效应时，从金属表面逸出的光电子速度大小为光速发生光电效应时，从金属表面逸出的光电子速度大小为光速D当入射光频率大于极限频率时，光电子数目与入射光的强度成正比当入射光频率大于极限频率时，光电子数目与入射光的强度成正比解解析析：发生生光光电效效应时，从从金金属属表表面面逸逸出出的的光光电子子速速度度大大小小一一定定小小于于光光速速，故故C错误；根据光；根据光电效效应的的实验规律，易知律，易知A、B、D正确正确。答案：答案：C2(多多选选)用用如如图图甲甲所所示示的的装装置置研研

11、究究光光电电效效应应现现象象，闭闭合合开开关关S，用用频频率率为为的的光光照照射射光光电电管管时时发发生生了了光光电电效效应应，图图乙乙是是该该光光电电管管发发生生光光电电效效应应时时光光电电子子的的最最大大初初动动能能Ek与与入入射射光光频频率率的的关关系系图图像像，图图线线与与横横轴轴交交点点的的坐坐标标为为(a,0)，与与纵纵轴轴交点的坐标为交点的坐标为(0，b)，下列说法正确的，下列说法正确的是是()答案：答案：AB(二二)光的波粒二象性与物质波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光光的的干干涉涉和和衍衍射射现现象象表表明明光光具具有有波波动动性性，光光电电效效应应和和

12、康康普普顿顿效效应应表表明明，光光具具有有粒粒子子性，理论和实验表明，光既具有波动性，又具有粒子性，即光具有波粒二象性。性，理论和实验表明，光既具有波动性，又具有粒子性，即光具有波粒二象性。2光的波粒二象性的理解光的波粒二象性的理解(1)光的波动性和粒子性是光在不同条件下的不同表现。光的波动性和粒子性是光在不同条件下的不同表现。(2)大量的光子产生的效果波动性比较明显；个别光子产生的效果粒子性比较明显。大量的光子产生的效果波动性比较明显；个别光子产生的效果粒子性比较明显。(3)波长短的光粒子性显著，波长长的光波动性显著。波长短的光粒子性显著，波长长的光波动性显著。(4)当光和其他物质发生相互作

13、用时表现为粒子性。当光在传播时表现为波动性。当光和其他物质发生相互作用时表现为粒子性。当光在传播时表现为波动性。(5)光波不同于宏观观念中那种连续的波，它是表示大量光子运动规律的一种概率波。光波不同于宏观观念中那种连续的波，它是表示大量光子运动规律的一种概率波。答案答案(1)1.8 Ns(2)1.8103 m/s26.5 m/s解解析析：光光电效效应、康康普普顿效效应都都揭揭示示了了光光的的粒粒子子性性，A正正确确；德德布布罗意意提提出出实物物粒粒子子也也具具有有波波动性性，B正正确确；光光的的波波长越越短短，则频率率越越大大，光光子子的的能能量量越越大大，光光的的粒粒子子性性越越明明显，C正

14、正确确；如如果果一一个个电子子的的德德布布罗意意波波长和和一一个个中中子子的的德德布布罗意意波波长相等，相等，则它它们的的动量也相等，但量也相等，但动能不相等，能不相等，D错误。答案：答案：D4用用能能量量为为50 eV的的光光子子照照射射到到光光电电管管阴阴极极后后，测测得得光光电电流流与与电电压压的的关关系系如如图图所所示示。已已知知电电子子的的质质量量m9.01031 kg、元元电电荷荷e1.61019 C，普普朗朗克克常常量量h6.631034 Js。试求。试求：(1)光电管阴极金属的逸出功光电管阴极金属的逸出功W；(2)光电子的最大动量和对应物质波的波长光电子的最大动量和对应物质波的

15、波长。(保留保留2位有效数字位有效数字)三、创新应用提素养三、创新应用提素养1我我国国研研制制的的“大大连连光光源源”极极紫紫外外自自由由电电子子激激光光装装置置，发发出出了了波波长长在在100 nm(1 nm109 m)附附近近连连续续可可调调的的世世界界上上最最强强的的极极紫紫外外激激光光脉脉冲冲。大大连连光光源源因因其其光光子子的的能能量量大大、密密度度高高，可可在在能能源源利利用用、光光刻刻技技术术、雾雾霾霾治治理理等等领领域域的的研研究究中中发发挥挥重重要要作作用用。一一个个处处于于极极紫紫外外波波段段的的光光子子所所具具有有的的能能量量可可以以电电离离一一个个分分子子，但但又又不不

16、会会把把分分子子打打碎碎。据据此此判判断断，能能够够电电离离一一个个分分子子的的能能量量约约为为(取取普普朗朗克克常常量量h6.61034 Js，真真空空光光速速c3108 m/s)()A1021 JB1018 JC1015 J D1012 J解析解析：光光子的能量子的能量Eh，c，联立解得立解得E21018 J，B项正确正确。答案：答案：B2真空中有一如图所示的装置，可绕通过轻杆中点的光滑竖直轴真空中有一如图所示的装置，可绕通过轻杆中点的光滑竖直轴OO在水平面内自由灵活地转动，其中左边是黑色圆形薄片，在水平面内自由灵活地转动，其中左边是黑色圆形薄片，右右边边是是和和左左边边大小小、质质量量都

17、都相相同同的的白白色色圆圆形形薄薄片片。当当用用平平行行白白光光垂垂直直照照射射这这两两个个薄片时，关于装置的转动情况薄片时，关于装置的转动情况(俯视俯视)，下列说法正确的是，下列说法正确的是()A顺时针方向转动顺时针方向转动 B逆时针方向转动逆时针方向转动C都有可能都有可能 D不会转动不会转动解解析析：白白色色薄薄片片反反射射光光子子，光光子子的的动量量变化化大大，黑黑色色薄薄片片吸吸收收光光子子，光光子子的的动量量变化小，由化小，由动量定理知，光子量定理知，光子对白色薄片的冲白色薄片的冲击力大，故力大，故B正确。正确。答案：答案：B3一一铜铜板板暴暴露露在在波波长长为为200 nm的的紫紫

18、外外光光中中，观观测测到到有有电电子子从从铜铜板板表表面面逸逸出出。当当在在铜铜板板所所在在空空间间加加一一方方向向垂垂直直于于板板面面、大大小小为为15 V/m的的电电场场时时，电电子子能能运运动动到到距距板板面面的的最最大大距距离离为为10 cm处处。已已知知光光速速c与与普普朗朗克克常常量量h的的乘乘积积为为1.24106 eVm，则铜板的截止波长约，则铜板的截止波长约为为()A240 nmB260 nmC280 nmD300 nm答案：答案：B4下下表表是是按按照照密密立立根根的的方方法法研研究究光光电电效效应应实实验验时时得得到到的的某某金金属属的的遏遏止止电电压压Uc与与照照射光频

19、率射光频率的几组数据，并由此绘制的几组数据，并由此绘制Uc-图像如图甲所示图像如图甲所示(已知已知e1.61019 C)。Uc/V0.5410.6370.7140.8090.878/(1014 Hz)5.6445.8886.0986.3036.501(1)求这种金属的极限频率；求这种金属的极限频率；(2)求普朗克常量；求普朗克常量；(3)如如图图乙乙，在在给给定定的的坐坐标标系系中中完完成成光光电电子子最最大大初初动动能能Ek与与照照射射光光频频率率之之间间的的关关系图像。系图像。(3)由于由于Ekhhc，联立立(1)(2)中的数据可画出中的数据可画出Ek-关系关系图像如像如图所示所示。答案：答案：(1)4.251014 Hz(2)6.41034 Js(3)见解析图见解析图