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第十二章波粒二象性原子物理考纲要求三年真题常考角度201820172016光电效应Ⅰ爱因斯坦光电效应方程Ⅰ氢原子光谱Ⅰ氢原子的能级结构、能级公式Ⅰ原子核的组成、放射性、原子核的衰变、半衰期Ⅰ放射性同位素Ⅰ核力、核反应方程Ⅰ结合能、质量亏损Ⅰ裂变反应和聚变反应、裂变反应堆Ⅰ射线的危害和防护Ⅰ卷Ⅱ·T17卷Ⅲ·T14卷Ⅰ·T17卷Ⅱ·T15卷Ⅲ·T19卷Ⅰ·T35(1)卷Ⅱ·T35(1)卷Ⅲ·T35(1)(1)光电效应现象与光电效应方程的应用(2)原子核式结构(3)氢原子光谱规律、能级跃迁(4)核衰变与核反应方程(5)核能与爱因斯坦质能方程波粒二象性栏目导航123板块一双基巩固板块二考点突破板块三跟踪检测双基巩固固双基、明易错、强化记忆板块一填一填|——知识体系一、光电效应1．定义照射到金属表面的光，能使金属中的____________从表面逸出的现象．2．光电子____________中发射出来的电子．电子光电效应3．研究光电效应的电路图(如下图)其中A是____________.K是___________.阳极阴极4．光电效应规律(1)每种金属都有一个极限频率，入射光的频率必须____________这个极限频率才能产生光电效应．低于这个频率的光不能产生光电效应．(2)光电子的最大初动能与入射光的____________无关，只随入射光频率的增大而____________.(3)光电效应的发生___________________的，一般不超过10－9s.(4)当入射光的频率大于极限频率时，饱和光电流的强度与入射光的强度成___________.大于强度增大几乎是瞬时正比二、爱因斯坦光电效应方程1．光子说在空间传播的光是不连续的，而是一份一份的，每一份叫做一个光的能量子，简称光子，光子的能量ε＝____________.其中h＝6.63×10－34J·s.(称为普朗克常量)2．逸出功W0使电子脱离某种金属所做功的____________.hν最小值3．最大初动能发生光电效应时，金属表面上的____________吸收光子后克服原子核的引力逸出时所具有的动能的最大值．4．遏止电压与截止频率(1)遏止电压：使光电流减小到零的反向电压Uc.(2)截止频率：能使某种金属发生光电效应的____________频率叫做该种金属的截止频率(又叫极限频率)．不同的金属对应着不同的极限频率．电子最小5．爱因斯坦光电效应方程(1)表达式：Ek＝hν－____________.(2)物理意义：金属表面的电子吸收一个光子获得的能量是hν，这些能量的一部分用来克服金属的_______________，剩下的表现为逸出后光电子的最大初动能Ek＝_____________.W0逸出功W012mev2三、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判一判|——易混易错(1)光子和光电子都有与之相对应的一种波．()(2)只要入射光的强度足够强，就可以使金属发生光电效应．()(3)要使某金属发生光电效应，入射光子的能量必须大于金属的逸出功．()(4)光电子的最大初动能与入射光子的频率成正比．()(5)光的频率越高，光的粒子性越明显．()(6)德国物理学家普朗克提出了量子假说，成功地解释了光电效应规律．()(7)美国物理学家康普顿发现了康普顿效应，进一步证实了光的粒子性．()(8)法国物理学家德布罗意大胆预言了实物粒子在一定条件下会表现波动性．()√×√×√×√√记一记|——规律结论1．每种金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使金属产生光电效应．2．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．3．当入射光的频率大于极限频率时，饱和光电流的强度与入射光的强度成正比．4．遏止电压Uc与入射光频率ν、逸出功W0间的关系式：Uc＝heν－W0e.5．截止频率ν0与逸出功W0的关系：hνc－W0＝0，据此求出截止频率νc.考点突破记要点、练高分、考点通关板块二考点一光电效应的理解——自主练透|记要点|1．区分光电效应中的四组概念(1)光子与光电子：光子指光在空间传播时的每一份能量，光子不带电；光电子是金属表面受到光照射时发射出来的电子，其本质是电子．(2)光电子的动能与光电子的最大初动能：电子吸收光子能量后，一部分克服阻碍作用做功，剩余部分转化为光电子的初动能，只有直接从金属表面飞出的光电子才具有最大初动能．(3)光电流和饱和光电流：金属板飞出的光电子到达阳极，回路中便产生光电流，随着所加正向电压的增大，光电流趋于一个饱和值，这个饱和值是饱和光电流，在一定的光照条件下，饱和光电流与所加电压大小无关．(4)入射光强度与光子能量：入射光强度指单位时间内照射到金属表面单位面积上光子的总能量．光子能量指每个光子的能量．2．对光电效应规律的解释对应规律对规律的产生的解释光电子的最大初动能随着入射光频率的增大而增大，与入射光强度无关电子吸收光子能量后，一部分克服阻碍作用做功，剩余部分转化为光电子的初动能，只有直接从金属表面飞出的光电子才具有最大初动能，对于确定的金属，W0是一定的，故光电子的最大初动能只随入射光频率的增大而增大光电效应具有瞬时性光照射金属时，电子吸收一个光子的能量后，动能立即增大，不需要能量积累的过程光较强时饱和光电流大光较强时，包含的光子数较多，照射金属时产生的光电子较多，因而饱和光电流较大|练高分|1．(多选)对光电效应的解释正确的是()A．金属钠的每个电子可以吸收一个或一个以上的光子，当它积累的动能足够大时，就能逸出金属B．如果入射光子的能量小于金属表面的电子克服原子核的引力而逸出时所需做的最小功，便不能发生光电效应C．发生光电效应时，入射光越强，光子的能量就越大，光电子的最大初动能就越大D．由于不同金属的逸出功是不相同的，因此使不同金属产生光电效应入射光的最低频率也不同解析：选BD按照爱因斯坦的光子说，光子的能量是由光的频率决定的，与光强无关；对同一种金属，入射光的频率越大，发生光电效应时产生的光电子的最大初动能越大．但要使电子离开金属须使电子具有足够的动能，而电子增加的动能来源于照射光的光子能量，电子发生跃迁或电离时只能吸收一个光子，不能吸收多个光子，否则即使光的频率低，只要照射时间足够长，也会发生光电效应．电子从金属逸出时，只有从金属表面向外逸出的电子克服原子核的引力所做的功最小．综上所述，选项B、D正确．2．利用光子说对光电效应的解释，下列说法正确的是()A．金属表面的一个电子一次只能吸收一个光子B．电子吸收光子后一定能从金属表面逸出，成为光电子C．金属表面的一个电子吸收若干个光子，积累了足够的能量才能从金属表面逸出D．无论光子能量大小如何，电子吸收光子并积累了足够的能量后，总能逸出成为光电子解析：选A发生光电效应时，金属中的一个电子一次只能吸收一个光子，电子不可能通过能量积累逸出金属表面，只有所吸收的光子频率大于金属的极限频率，电子才能逃离金属表面，成为光电子．故选项A正确．3．(2018届安徽合肥第二次教学质量检测)一单色光照到某金属表面时，有光电子从金属表面逸出，下列说法错误的是()A．无论是增大入射光的频率还是增加入射光的强度，金属的逸出功都不变B．只延长入射光的照射时间，光电子的最大初动能将增加C．只增大入射光的频率，光电子的最大初动能将增大D．只增大入射光的强度，单位时间内逸出的光电子数目将增多解析：选B金属的逸出功只与金属本身有关，与照射光无关，选项A正确；增大入射光的频率，入射光光子的能量变大，金属的逸出功不变，故光电子的最大初动能增大，选项C正确；增大入射光的强度，则单位时间内入射光的光子数目增大，逸出的光电子数目也将增多，选项D正确；延长入射光的照射时间，入射光光子的能量不变，光电子的最大初动能不变，选项B错误．|反思总结|光电效应的研究思路(1)两条线索(2)两条对应关系光强大→光子数目多→发射光电子多→光电流大光子频率高→光子能量大→光电子的最大初动能大考点二光电效应方程及图象——多维探究|记要点|1．光电效应的三个关系(1)爱因斯坦光电效应方程Ek＝hν－W0.(2)光电子的最大初动能Ek可以利用光电管实验的方法测得，即Ek＝eUc，其中Uc是遏止电压．(3)光电效应方程中的W0为逸出功，它与极限频率νc的关系是W0＝hνc.2．四类图象图象名称图线形状读取信息最大初动能Ek与入射光频率ν的关系图线(1)截止频率(极限频率)：横轴截距(2)逸出功：纵轴截距的绝对值W0＝|－E|＝E(3)普朗克常量：图线的斜率k＝h遏止电压Uc与入射光频率ν的关系图线(1)截止频率νc：横轴截距(2)遏止电压Uc：随入射光频率的增大而增大(3)普朗克常量h：等于图线的斜率与电子电荷量的乘积，即h＝ke颜色相同、强度不同的光，光电流与电压的关系(1)遏止电压Uc：横轴截距(2)饱和光电流Im：电流的最大值(3)最大初动能：Ekm＝eUc颜色不同时，光电流与电压的关系(1)遏止电压Uc1、Uc2(2)饱和光电流(3)最大初动能Ek1＝eUc1，Ek2＝eUc2|明考向|考向一光电效应方程的应用【例1】(2018年全国卷Ⅱ)用波长为300nm的光照射锌板，电子逸出锌板表面的最大初动能为1.28×10－19J．已知普朗克常量为6.63×10－34J·s，真空中的光速为3.00×108m·s－1.能使锌产生光电效应的单色光的最低频率约为()A．1×1014HzB．8×1014HzC．2×1015HzD．8×1015Hz[解析]由光电效应方程得Ek＝hcλ－W0，而能使锌产生光电效应的单色光的最低频率ν0应满足hν0＝W0，联立得ν0＝cλ－Ekh＝8×1014Hz，故选项B正确．[答案]B|反思总结|应用光电效应方程时的注意事项(1)每种金属都有一个截止频率，入射光频率大于这个截止频率时才能发生光电效应．(2)截止频率是发生光电效应的最小频率，对应着光的极限波长和金属的逸出功，即hνc＝hcλc＝W0.(3)应用光电效应方程Ek＝hν－W0时，注意能量单位电子伏和焦耳的换算(1eV＝1.6×10－19J).考向二光电效应图象的应用【例2】(多选)1905年，爱因斯坦把普朗克的量子化概率进一步推广，成功地解释了光电效应现象，提出了光子说．在给出与光电效应有关的四个图象中，下列说法正确的是()A．图1中，当紫外线照射锌板时，发现验电器指针发生了偏转，说明锌板带正电，验电器带负电B．图2中，从光电流与电压的关系图象中可以看出，电压相同时，光照越强，光电流越大，说明遏止电压和光的强度有关C．图3中，若电子电荷量用e表示，ν1、νc、U1已知，由Ucν图象可求得普朗克常量的表达式为h＝U1eν1－νcD．图4中，由光电子最大初动能Ek与入射光频率ν的关系图象可知该金属的逸出功为E或hν0[解析]用紫外线灯发出的紫外线照射锌板，锌板失去电子带正电，验电器与锌板相连，则验电器的金属球和金属指针带正电，故选项A错误；由题图可知电压相同时，光照越强，光电流越大，只能说明光电流强度与光的强度有关，遏止电压只与入射光的频率有关，与入射光的强度无关，故选项B错误；根据爱因斯坦光电效应方程Uce＝hν－W0，可知Uc＝heν－W0e，图象Ucν的斜率表示he，即he＝U1ν1－νc，解得h＝U1eν1－νc，故选项C正确；根据光电效应方程Ek＝hν－W0，Ekν图线的纵轴截距的绝对值表