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第3課時 光電效應 波粒二象性,【導學目標】 1.能認識光電效應現(xiàn)象，理解光電效應的實驗規(guī)律，會用光子說解釋光電效應.2.掌握光電效應方程，會計算逸出功、極限頻率、最大初動能等物理量．,一、黑體輻射與能量子 [基礎導引] 判斷下列說法的正誤： (1)一般物體輻射電磁波的情況與溫度無關，只與材料的種類及表面情況有關( ) (2)黑體能完全吸收入射的各種波長的電磁波，不反射( ) (3)帶電微粒輻射和吸收的能量，只能是某一最小能量值的整數倍( ) (4)普朗克最先提出了能量子的概念( ) 【答案】(1) (2)√ (3)√ (4)√,[知識梳理] 1．黑體與黑體輻射 (1)黑體：是指能夠完全吸收入射的各種波長的電磁波而不發(fā)生反射的物體． (2)黑體輻射的實驗規(guī)律 ①一般材料的物體，輻射的電磁波除與溫度有關外，還與材料的種類及表面狀況有關．,2．能量子 (1)定義：普朗克認為，帶電微粒輻射或者吸收能量時，只能輻射或吸收某個最小能量值的整數倍．即能量的輻射或者吸收只能是一份一份的．這個不可再分的最小能量值ε叫作能量子． (2)能量子的大?。害牛絟ν，其中ν是電磁波的頻率，h稱為普朗克常量．h＝6.6310－34 Js. 特別提醒 在微觀世界中能量是量子化的，或者說微觀粒子的能量是分立的．,二、光電效應 [基礎導引] 已知能使某金屬產生光電效應的極限頻率為ν0，則( ) A．當用頻率為2ν0的單色光照射該金屬時，一定能產生光電子 B．當用頻率為2ν0的單色光照射該金屬時，所產生的光電子的最大初動能為hν0 C．當照射光的頻率ν大于ν0時，若ν增大，則逸出功增大 D．當照射光的頻率ν大于ν0時，若ν增大一倍，則光電子的最大初動能也增大一倍,【答案】AB,[知識梳理] 1．光電效應現(xiàn)象 光電效應：金屬在光的照射下發(fā)射電子的現(xiàn)象，發(fā)射出來的電子叫作________． 2．光電效應規(guī)律 (1)每種金屬都有一個____________． (2)光子的最大初動能與入射光的________無關，只隨入射光的________增大而增大． (3)光照射到金屬表面時，光電子的發(fā)射幾乎是_____的． (4)光電流的強度與入射光的________成正比．,光電子,極限頻率,強度,頻率,瞬時,強度,hν,4．遏止電壓與截止頻率 (1)遏止電壓：使光電流減小到零的反向電壓U0. (2)截止頻率：能使某種金屬發(fā)生光電效應的________頻率叫作該種金屬的截止頻率(又叫極限頻率)．不同的金屬對應著不同的極限頻率． (3)逸出功：電子從金屬中逸出所需做功的________，叫作該金屬的逸出功．,最小,最小值,三、光的波粒二象性、物質波 [基礎導引] 判斷下列說法的正誤： (1)光電效應反映了光的粒子性( ) (2)大量光子產生的效果往往顯示出粒子性，個別光子產生的效果往往顯示出波動性( ) (3)光的干涉、衍射、偏振現(xiàn)象證明了光具有波動性( ) (4)只有運動著的小物體才有一種波和它相對應，大的物體運動是沒有波和它對應的( ) 【答案】(1)√ (2) (3)√ (4),[知識梳理] 1．光的波粒二象性 (1)光的干涉、衍射、偏振現(xiàn)象證明光具有________性． (2)光電效應說明光具有________性． (3)光既具有波動性，又具有粒子性，稱為光的________性．,波動,粒子,波粒二象,2．物質波 (1)概率波 光的干涉現(xiàn)象是大量光子的運動遵守波動規(guī)律的表現(xiàn)，亮條紋是光子到達概率____的地方，暗條紋是光子到達概率____的地方，因此光波又叫概率波． (2)物質波 任何一個運動著的物體，小到微觀粒子大到宏觀物體都有一種波與它對應，其波長λ＝________，p為運動物體的動量，h為普朗克常量．,大,小,考點一 對光電效應規(guī)律的理解,2．對光電效應規(guī)律的解釋,特別提醒 光電效應方程研究的對象是從金屬表面逸出的光電子，其列式依據為能量守恒定律．,【典例剖析】 例1 愛因斯坦因提出了光量子概念并成功地解釋光電效應的規(guī)律而獲得了1921年諾貝爾物理學獎．某種金屬逸出光電子的最大初動能Ekm與入射光頻率ν的關系如圖3所示，其中ν0為極限頻率．從圖中可以確定的是( ) A．逸出功與ν有關 B．Ekm與入射光強度成正比 C．當νν0時，會逸出光電子 D．圖中直線的斜率與普朗克常量有關 答案 D,考點二 波粒二象性,(1)個別光子的作用效果往往表現(xiàn)為粒子性；大量光子的作用效果往往表現(xiàn)為波動性． (2)頻率越低波動性越顯著，越容易看到光的干涉和衍射現(xiàn)象；頻率越高粒子性越顯著，越不容易看到光的干涉和衍射現(xiàn)象，貫穿本領越強． (3)光在傳播過程中往往表現(xiàn)出波動性；在與物質發(fā)生作用時，往往表現(xiàn)為粒子性．,【典例剖析】 例2 關于物質的波粒二象性，下列說法中不正確的是( ) A．不僅光子具有波粒二象性，一切運動的微粒都具有波粒二象性 B．運動的微觀粒子與光子一樣，當它們通過一個小孔時，都沒有特定的運動軌道 C．波動性和粒子性，在宏觀現(xiàn)象中是矛盾的、對立的，但在微觀高速運動的現(xiàn)象中是統(tǒng)一的 D．實物的運動有特定的軌道，所以實物不具有波粒二象性,解析 光具有波粒二象性是微觀世界具有的特殊規(guī)律，大量光子運動的規(guī)律表現(xiàn)出光的波動性，而單個光子的運動表現(xiàn)出光的粒子性．光的波長越長，波動性越明顯，光的頻率越高，粒子性越明顯．而宏觀物體的德布羅意波的波長太小，實際很難觀察到波動性，不是不具有波粒二象性．D項正確． 答案 D,跟蹤訓練1 (2012上海)根據愛因斯坦的“光子說”可知( ) A．“光子說”本質就是牛頓的“微粒說” B．光的波長越大，光子的能量越小 C．一束單色光的能量可以連續(xù)變化 D．只有光子數很多時，光才具有粒子性 【答案】B,【解析】本題考查對“光子說”和光的波粒二象性的理解．難度較小．“光子說”說明空間傳播的波是不連續(xù)的，而是一份一份的，光具有波粒二象性，它不同于牛頓基于宏觀現(xiàn)象的“微粒說”，也不同于惠更斯基于宏觀現(xiàn)象的“波動說”，A、C錯誤；少數光子表現(xiàn)為粒子性，大量光子表現(xiàn)為波動性，D錯誤；波長越短的波，粒子性越強，波長越長的波，波動性越強，頻率越低，光子的能量越小，B正確．,例3 如圖4所示，當開關S斷開時，用光子能量為2.5 eV的一束光照射陰極P，發(fā)現(xiàn)電流表讀數不為零．合上開關，調節(jié)滑動變阻器，發(fā)現(xiàn)當電壓表讀數小于0.60 V時，電流表讀數仍不為零；當電壓表讀數大于或等于0.60 V時，電流表讀數為零． (1)求此時光電子的最大初動能的大?。?(2)求該陰極材料的逸出功．,考點三 光電效應方程的應用,解析 設用光子能量為2.5 eV的光照射時，光電子的最大初動能為Ekm，陰極材料逸出功為W0 當反向電壓達到U0＝0.60 V以后，具有最大初動能的光電子也達不到陽極，因此eU0＝Ekm 由光電效應方程知Ekm＝hν－W0 由以上二式得 Ekm＝0.6 eV，W0＝1.9 eV. 答案 (1)0.6 eV (2)1.9 eV,例4 研究光電效應的電路如圖5所示．用頻率相同、強度不同的光分別照射密封真空管的鈉極板(陰極K)，鈉極板發(fā)射出的光電子被陽極A吸收，在電路中形成光電流．下列光電流I與A、K之間的電壓UAK的關系圖象中，正確的是________．,13.用光電管研究光電效應,解析 由于光的頻率相同，所以對應的反向截止電壓相同，選項A、B錯誤；發(fā)生光電效應時，在同樣的加速電壓下，光強度越大，逸出的光電子數目越多，形成的光電流越大，所以C正確、D錯誤． 答案 C,方法提煉 1．常見電路(如圖所示) 2．兩條線索 (1)通過頻率分析：光子頻率高→光子能量大→產生光電子的最大初動能大,,A．滑動變阻器的滑動觸頭由a端向b端滑動的過程中，電流表中一定無電流通過 B．滑動變阻器的滑動觸頭由a端向b端滑動的過程中，電流表的示數一定會持續(xù)增大 C．將滑動變阻器的滑動觸頭置于b端，改用紫外線照射陰極K，電流表中一定有電流通過 D．將滑動變阻器的滑動觸頭置于b端，改用紅外線照射陰極K，電流表中一定有電流通過,【答案】C 【解析】根據極限頻率的含義知D錯誤、C正確；當滑動觸頭自a端向b端移動時，開始一段有光電流而且應增大，若移動到某一位置時達到飽和，則此后的移動過程中光電流不變，故A、B錯誤．,