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第十三章动量守恒定律近代物理第二节光电效应、波粒二象性第十三章动量守恒定律近代物理第十三章动量守恒定律近代物理一、光电效应1．定义：在光的照射下从物体发射出___________的现象(发射出的电子称为光电子)．2．产生条件：入射光的频率_________极限频率．3．光电效应规律(1)存在着饱和电流对于一定颜色的光，入射光越强，单位时间内发射的光电子数越多．电子大于第十三章动量守恒定律近代物理(2)存在着遏止电压和截止频率光电子的能量只与入射光的频率有关，而与入射光的强弱无关．当入射光的频率低于截止频率时不发生光电效应．(3)光电效应具有瞬时性当频率超过截止频率时，无论入射光怎样微弱，几乎在照到金属时立即产生光电流，时间不超过10－9s.第十三章动量守恒定律近代物理1.(2014·高考广东卷)在光电效应实验中，用频率为ν的光照射光电管阴极，发生了光电效应，下列说法正确的是()A．增大入射光的强度，光电流增大B．减小入射光的强度，光电效应现象消失C．改用频率小于ν的光照射，一定不发生光电效应D．改用频率大于ν的光照射，光电子的最大初动能变大AD第十三章动量守恒定律近代物理二、光电效应方程1．基本物理量(1)光子的能量ε＝hν，其中h＝6.626×10－34J·s(称为普朗克常量)．(2)逸出功：使电子脱离某种金属所做功的__________．(3)最大初动能发生光电效应时，金属表面上的电子吸收光子后克服原子核的引力逸出时所具有动能的___________．2．光电效应方程：Ek＝_______________.最小值最大值hν－W0第十三章动量守恒定律近代物理2.用波长为2.0×10－7m的紫外线照射钨的表面，释放出来的光电子中最大初动能是4.7×10－19J.由此可知，钨的极限频率是(普朗克常量h＝6.63×10－34J·s，光速c＝3.0×108m/s，结果取两位有效数字)()A．5.5×1014HzB．7.9×1014HzC．9.8×1014HzD．1.2×1015HzB第十三章动量守恒定律近代物理三、光的波粒二象性与物质波1．光的波粒二象性(1)光的干涉、衍射、偏振现象证明光具有_________性．(2)光电效应说明光具有_________性．(3)光既具有波动性，又具有粒子性，称为光的_______________性．波动粒子波粒二象第十三章动量守恒定律近代物理2．物质波(1)概率波：光的干涉现象是大量光子的运动遵守波动规律的表现，亮条纹是光子到达概率__________的地方，暗条纹是光子到达概率__________的地方，因此光波又叫概率波．(2)物质波：任何一个运动着的物体，小到微观粒子大到宏观物体都有一种波与它对应，其波长λ＝_______，p为运动物体的动量，h为普朗克常量．大小hp第十三章动量守恒定律近代物理3.下列说法正确的是()A．光电效应反映了光的粒子性B．大量光子产生的效果往往显示出粒子性，个别光子产生的效果往往显示出波动性C．光的干涉、衍射、偏振现象证明了光具有波动性D．只有运动着的小物体才有一种波和它相对应，大的运动物体是没有波和它对应的AC第十三章动量守恒定律近代物理考点一光电效应规律的理解考点二光电效应方程及图象问题第十三章动量守恒定律近代物理考点一光电效应规律的理解1．放不放光电子，看入射光的最低频率．2．单位时间内放多少光电子，看光的强度．3．光电子的最大初动能大小，看入射光的频率．4．要放光电子，瞬时放．第十三章动量守恒定律近代物理1905年是爱因斯坦的“奇迹”之年，这一年他先后发表了三篇具有划时代意义的论文，其中关于光量子的理论成功的解释了光电效应现象．关于光电效应，下列说法正确的是()A．当入射光的频率低于极限频率时，不能发生光电效应B．光电子的最大初动能与入射光的频率成正比C．光电子的最大初动能与入射光的强度成正比D．某单色光照射一金属时不发生光电效应，改用波长较短的光照射该金属可能发生光电效应AD第十三章动量守恒定律近代物理[解析]根据光电效应现象的实验规律，只有入射光频率大于极限频率才能发生光电效应，故A、D正确．根据光电效应方程，最大初动能与入射光频率为线性关系，但非正比关系，B错误；根据光电效应现象的实验规律，光电子的最大初动能与入射光强度无关，C错误．第十三章动量守恒定律近代物理1.关于光电效应，下列说法正确的是()A．爱因斯坦用光子说成功解释了光电效应B．极限频率越大的金属材料逸出功越大C．光电效应是瞬时发生的D．若入射光的强度减弱，频率保持不变，单位时间内从金属表面逸出的光电子数目不变ABC第十三章动量守恒定律近代物理解析：显然选项A正确；金属的逸出功W0＝hν，所以极限频率越大的金属材料逸出功越大，选项B正确；由光电效应相关知识知，光电效应是瞬时发生的，选项C正确；入射光强度减弱时，单位时间内从金属表面逸出的光电子数目减少，D错．第十三章动量守恒定律近代物理考点二光电效应方程及图象问题1．爱因斯坦光电效应方程Ek＝hν－W0hν：光电子的能量．W0：逸出功，即从金属表面直接飞出的光电子克服正电荷引力所做的功．Ek：光电子的最大初动能．第十三章动量守恒定律近代物理2．图象分析图象名称图线形状由图线直接(间接)得到的物理量最大初动能Ek与入射光频率ν的关系图线遏止电压Uc与入射光频率ν的关系图线①极限频率：ν0②逸出功：W0＝|－E|＝E③普朗克常量：图线的斜率k＝h①截止(极限)频率：ν0②遏止电压Uc：随入射光频率的增大而增大③普朗克常量：h＝ke(k为斜率，e为电子电量)第十三章动量守恒定律近代物理图象名称图线形状由图线直接(间接)得到的物理量频率相同、光强不同时，光电流与电压的关系频率不同、光强相同时，光电流与电压的关系①遏止电压：Uc②饱和光电流：Im(电流的最大值)③最大初动能：Ekm＝eUc①遏止电压：Uc1、Uc2②饱和光电流：电流最大值③最大初动能Ek1＝eUc1，Ek2＝eUc2第十三章动量守恒定律近代物理(2013·高考浙江自选模块)小明用金属铷为阴极的光电管，观测光电效应现象，实验装置示意图如图甲所示．已知普朗克常量h＝6.63×10－34J·s.(1)图甲中电极A为光电管的____________(填“阴极”或“阳极”)；阳极第十三章动量守恒定律近代物理(2)实验中测得铷的遏止电压Uc与入射光频率ν之间的关系如图乙所示，则铷的截止频率νc＝_______________________________________Hz，逸出功W0＝____________________________________________J；(3)如果实验中入射光的频率ν＝7.00×1014Hz，则产生的光电子的最大初动能Ek＝____________________________________________J.5.15×1014[(5.12～5.18)×1014均视为正确]3.41×10－19[(3.39～3.43)×10－19均视为正确]1.23×10－19[(1.21～1.25)×10－19均视为正确]第十三章动量守恒定律近代物理[解析](1)在光电效应中，电子向A极运动，故电极A为光电管的阳极．(2)由题图可知，铷的截止频率νc为5.15×1014Hz，逸出功W0＝hνc＝6.63×10－34×5.15×1014J≈3.41×10－19J.(3)当入射光的频率为ν＝7.00×1014Hz时，由Ek＝hν－hνc得，光电子的最大初动能为Ek＝6.63×10－34×(7.00－5.15)×1014J≈1.23×10－19J.第十三章动量守恒定律近代物理2.在光电效应实验中，某同学用同一光电管在不同实验条件下得到三条光电流与电压之间的关系曲线(甲光、乙光、丙光)，如图所示．则可判断出()A．甲光的频率大于乙光的频率B．乙光的波长大于丙光的波长C．乙光对应的截止频率大于丙光的截止频率D．甲光对应的光电子最大初动能大于丙光的光电子最大初动能B第十三章动量守恒定律近代物理解析：由图象知，甲、乙光对应的遏止电压相等，由eUc＝Ek和hν＝W0＋Ek得甲、乙光频率相等，A错误；丙光的频率大于乙光的频率，则丙光的波长小于乙光的波长，B正确；由hνc＝W0得甲、乙、丙光对应的截止频率相同，C错误；由光电效应方程知，甲光对应的光电子最大初动能小于丙光对应的光电子最大初动能，D错误．第十三章动量守恒定律近代物理物理思想——用统计规律理解光的波粒二象性微观粒子中的粒子性与宏观概念中的粒子性不同，通俗地讲，宏观粒子运动有确定的轨道，能预测，遵守经典物理学理论，而微观粒子运动轨道具有随机性，不能预测，也不遵守经典物理学理论；微观粒子的波动性与机械波也不相同，微观粒子波动性是指粒子到达不同位置的机会不同，遵守统计规律，所以这种波叫概率波．第十三章动量守恒定律近代物理物理学家做了一个有趣的实验：在双缝干涉实验中，在光屏处放上照相底片，若减弱光的强度，使光子只能一个一个地通过狭缝．实验结果表明，如果曝光时间不太长，底片上只能出现一些不规则的点子；如果曝光时间足够长，底片上就会出现规则的干涉条纹．对这个实验结果下列认识正确的是()A．曝光时间不长时，光的能量太小，底片上的条纹看不清楚，故出现不规则的点子B．单个光子的运动没有确定的轨道C．干涉条纹中明亮的部分是光子到达机会较多的地方D．只有大量光子的行为才表现出波动性BCD第十三章动量守恒定律近代物理[错因分析]此题易错选A，主要原因是对光是一种概率波理解不透彻造成的．[解析]单个光子通过双缝后的落点无法预测，大量光子的落点出现一定的规律性，落在某些区域的可能性较大，这些区域正是波通过双缝后发生干涉时振幅加强的区域．光具有波粒二象性，少数光子的行为表现为粒子性，大量光子的行为表现为波动性．所以正确选项为B、C、D.