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章末总结第十七章波粒二象性内容索引知识网络梳理知识构建网络重点探究启迪思维探究重点知识网络光子说：光具有___________康普顿效应：光子的能量ε＝，光子的动量p＝hλ波粒二象性hν波粒二象性能量量子化黑体与黑体辐射能量子ε＝光的粒子性光电效应规律：(1)存在电流；(2)存在(最大初动能)；(3)存在；(4)瞬时性爱因斯坦光电效应方程：Ek＝―――――→吸收光子本质：电子光电子饱和遏止电压截止频率hν－W0hν波粒二象性光的波动性粒子的波动性：物质波波长λ＝，物质波也是概率波不确定性关系：ΔxΔp≥_____hph4π重点探究1.量子论德国物理学家普朗克提出：电磁波的发射和吸收是不连续的，是一份一份的，每一份电磁波的能量ε＝hν.2.光子说爱因斯坦提出：空间传播的光也是不连续的，也是一份一份的，每一份称为一个光子，光子具有的能量与光的频率成正比，即ε＝hν，其中h为普朗克常量，h＝6.63×10－34J·s.一、量子论、光子说、光子能量的计算3.光的频率与波长的关系：ν＝cλ.例1激光器是一个特殊的光源，它发出的光便是激光，红宝石激光器发射的激光是不连续的一道一道的闪光，每道闪光称为一个光脉冲，现有一红宝石激光器，发射功率为1.0×1010W，所发射的每个光脉冲持续的时间Δt为1.0×10－11s，波长为793.4nm.问每个光脉冲的长度l是多少？其中含有的光子数n是多少？(普朗克常量h＝6.63×10－34J·s，光速c＝3×108m/s)答案解析答案3×10－3m4×1017个1.理解光电效应的规律的四个角度(1)任何一种金属都有一个截止频率，入射光的频率必须大于等于这个截止频率才能发生光电效应，低于这个截止频率则不能发生光电效应.(2)发生光电效应时，光电子的最大初动能与入射光的强度无关，随入射光频率的增大而增大.(3)光电效应的发生几乎是瞬时的，产生电流的时间不超过10－9s.(4)大于截止频率的光照射金属时，光电流(反映单位时间内发射出的光电子数的多少)与入射光强度成正比.二、光电效应的规律和光电效应方程2.爱因斯坦光电效应方程Ek＝hν－W0W0表示金属的逸出功，νc表示金属的截止频率，则W0＝hνc.(1)对于某金属用紫外线照射时，电流表指针发生偏转.将滑动变阻器滑片向右移动的过程中，电流表的示数不可能____(选填“减小”或“增大”).如果改用频率略低的紫光照射，电流表_____(选填“一定”“可能”或“一定没”)有示数.例2如图1甲所示为研究光电效应的电路图.答案解析减小可能图1(2)当用光子能量为5eV的光照射到光电管上时，测得电流表上的示数随电压变化的图象如图乙所示.则光电子的最大初动能为__________J，金属的逸出功为__________J.答案解析3.2×10－194.8×10－19方法技巧爱因斯坦光电效应方程的应用技巧爱因斯坦光电效应方程表达式为Ek＝hν－W0，其中Ek＝12mvm2是最大初动能，W0为金属的逸出功.根据公式得到常见物理量的求解：(1)最大初动能：12mvm2＝hν－W0(2)遏止电压：eUc＝Ek⇒Uc＝Eke(3)截止频率：νc＝W0h针对训练关于光电效应，下列说法正确的是A.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B.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C.极限频率越大的金属材料逸出功越大D.只要光照射的时间足够长，任何金属都能发生光电效应√答案解析1.Ek－ν图象根据爱因斯坦光电效应方程Ek＝hν－W0，光电子的最大初动能Ek是入射光频率ν的一次函数，图象如图2所示.其横轴截距为金属的极限频率νc，纵轴截距是金属的逸出功的负值，斜率为普朗克常量h.三、用图象表示光电效应的规律图2图32.I－U图象光电流I随光电管两极间电压U的变化图象如图3所示，图中Im为饱和光电流，Uc为遏止电压.利用12mvm2＝eUc可得光电子的最大初动能.图43.Uc－ν图象遏止电压与入射光频率ν的关系图象如图4所示：图中的横轴截距νc为截止频率.当入射光频率大于截止频率时，遏止电压Uc随入射光频率的增大而增大.例3(多选)在如图5所示的光电管的实验中(电源正、负极可以对调)，用同一光电管得到了三条可见光的光电流与电压之间的关系曲线(图中的甲光、乙光、丙光).下列说法中正确的有答案解析图5A.只要电流表中有电流通过，光电管中就发生了光电效应B.同一光电管对不同颜色的单色光有各自不同的截止频率C.电流表G的电流方向可以是a流向b、也可以是b流向aD.由于甲光和乙光有共同的Uc2，可以确定甲光和乙光是同一种色光√√1.光的波粒二象性(1)光的干涉、衍射、偏振现象说明光具有波动性，光电效应现象、康普顿效应则证明光具有粒子性，因此，光具有波粒二象性，对于光子这样的微观粒子只有从波粒二象性出发，才能统一说明光的各种行为.(2)大量光子产生的效果显示出光的波动性，少数光子产生的效果显示出粒子性，且随着光的频率的增大，波动性越来越不显著，而粒子性却越来越显著.四、波粒二象性的理解2.运动着的实物粒子(如：电子、质子等)都有一种波与之对应(物质波的波长λ＝，频率ν＝).3.物质波与光波一样都属于概率波.概率波的实质：粒子在空间分布的概率是受波动规律支配的.hpεh例4(多选)关于光的波粒二象性，正确的说法是A.光的频率越高，光子的能量越大，粒子性越显著B.光的波长越长，光子的能量越小，波动性越显著C.频率高的光子不具有波动性，波长较长的光子不具有粒子性D.个别光子产生的效果往往显示粒子性，大量光子产生的效果往往显示波动性√答案解析√√解析光具有波粒二象性，但在不同情况下表现不同，频率越高，波长越短，粒子性越明显，反之波动性越明显，个别光子易显示粒子性，大量光子易显示波动性，故选项A、B、D正确.