专题10 波粒二象性——高二年级物理下学期期末专题复习知识点清单+训练学案+期末模拟卷（人教版2019）

专题10 波粒二象性【知识梳理】-2020-2021学年高二年级物理下学期期末专项复习（2019新人教版）

[体系构建]

[核心速填]

①hν

②

③hν－W0

④截止

⑤遏止

⑥饱和

⑦瞬时

⑧ΔxΔp

[能力强化]

一、光电效应规律及其应用：

有关光电效应的问题主要有两个方面：一是关于光电效应现象的判断，二是运用光电效应方程进行计算．求解光电效应问题的关键在于掌握光电效应规律，明确各概念之间的决定关系，准确把握它们的内在联系．

1．决定关系及联系

2．“光电子的动能”可以是介于0～Ekm的任意值，只有从金属表面逸出的光电子才具有最大初动能，且随入射光频率增大而增大．

3．光电效应是单个光子和单个电子之间的相互作用产生的，金属中的某个电子只能吸收一个光子的能量，只有当电子吸收的能量足够克服原子核的引力而逸出时，才能产生光电效应．

4．入射光强度指的是单位时间内入射到金属表面单位面积上的光子的总能量，在入射光频率ν不变时，光强正比于单位时间内照到金属表面单位面积上的光子数，但若入射光频率不同，即使光强相同，单位时间内照到金属表面单位面积上的光子数也不相同，因而从金属表面逸出的光电子数也不相同(形成的光电流也不相同)．

【例1】　(多选)如图所示是现代化工业生产中部分光电控制设备用到的光控继电器的示意图，它由电源、光电管、放大器等几部分组成．当用绿光照射图中光电管阴极K时，可发生光电效应，则以下说法中正确的是(　　)

A．增大绿光的照射强度，光电子的最大初动能增大

B．增大绿光的照射强度，电路中的光电流增大

C．改用比绿光波长大的光照射光电管阴极K时，电路中一定有光电流

D．改用比绿光频率大的光照射光电管阴极K时，电路中一定有光电流

【答案】BD

【解析】光电子的最大初动能由入射光的频率决定，选项A错误；增大绿光的照射强度，单位时间内入射的光子数增多，所以光电流增大，选项B正确；改用比绿光波长更大的光照射时，该光的频率不一定满足发生光电效应的条件，故选项C错误；若改用频率比绿光大的光照射，一定能发生光电效应，故选项D正确．

故选BD。

【变式训练1】（多选）如图所示，与锌板相连的验电器的箔片原来是张开的，现在让弧光灯发出的光照射到锌板，发现与锌板相连的验电器的箔片张角变大，此实验事实说明（　　）

A.光具有粒子性 

B.铝箔张角大小与光照时间有关

C.若改用激光器发出的红光照射锌板，观察到验电器的铝箔张角则一定会变得更大

D.验电器的箔片原来带正电

【答案】AD

【解析】光电效应说明光具有粒子性，故A正确；光电效应与光的照射时间无关，知铝箔张角大小与光照时间无关，故B错误；若改用激光器发出的红光照射锌板，不一定能使锌板发生光电效应，故其夹角不一定会变得更大，故C错误；弧光灯照射锌板发生光电效应现象，电子从锌板上飞出，锌板带上正电，铝箔张角变大，说明其原来带正电，故D正确.

故选AD。

【变式训练2】（多选）如图是某金属在光的照射下，光电子最大初动能Ek与入射光频率ν的关系，由图象可知（　　）

A.该金属的逸出功等于W

B.该金属的逸出功等于hν0

C.入射光的频率为2ν0时，产生的光电子的最大初动能为2 W

D.图线的斜率表示普朗克常量h

【答案】ABD

【解析】根据Ekm＝hν－W0得，纵轴截距的绝对值等于金属的逸出功，等于W，故A正确；当最大初动能为零时，入射光的能量等于逸出功，即等于hν0，故B正确；根据光电效应方程可知，入射光的频率变为原来的2倍，由于逸出功不变，最大初动能为Ekm＝2hν0－W＝2W－W＝W，故C错误；根据一次函数Ekm＝hν－W0可知图象的斜率即为普朗克常量h，D正确.

故选ABD。

二、光的波粒二象性的进一步理解：

1．现在提到的波动性和粒子性与17世纪提出的波动说和粒子说不同．当时的两种学说是相互对立的，都企图用一种观点去说明光的各种“行为”，这是由于传统观念的影响，这些传统观念是人们观察周围的宏观物体形成的．

2．波动性和粒子性在宏观现象中是相互对立的、矛盾的，但对于光子这样的微观粒子却只有从波粒二象性的角度出发，才能统一说明光的各种“行为”．

3．光子说并不否认光的电磁说，按光子说，光子的能量ε＝hν，其中ν表示光的频率，即表示了波的特征，而且从光子说或电磁说推导电子的动量都得到一致的结论．可见，光的确具有波动性，也具有粒子性．

【例2】　从光的波粒二象性出发，下列说法正确的是(　　)

A．光是高速运动的微观粒子，每个光子都具有波粒二象性

B．光的频率越高，光子的能量越大

C．在光的干涉中，暗条纹的地方是光子不会到达的地方

D．在光的干涉中，光子一定到达亮条纹的地方

【答案】B

【解析】一个光子谈不上波动性，A错误；暗条纹是光子到达概率小的地方，C错误；光的频率越高，光子的能量E＝hν越大，在光的干涉现象中，光子到达的概率大小决定光屏上出现明、暗条纹，但不能说光子一定到达亮条纹处，故B选项正确，D选项错误．

故选B。

【变式训练3】关于光的波粒二象性的说法中，正确的是(　　)

A．一束传播的光，有的光是波，有的光是粒子

B．光波与机械波是同种波

C．光的波动性是由光子间的相互作用而形成的

D．光是一种波，同时也是一种粒子，光子说并未否定电磁说，在光子能量ε＝hν中，仍表现出波的特性

【答案】D

【解析】光是一种波，同时也是一种粒子，光具有波粒二象性，当光和物质作用时，是“一份一份”的，表现出粒子性；单个光子通过双缝后的落点无法预测，但大量光子通过双缝后在空间各点出现的可能性可以用波动规律描述．

故选B。

【变式训练4】(多选)对光的认识，以下说法中正确的是(　　)

A．个别光子的行为表现出粒子性，大量光子的行为表现出波动性

B．光的波动性是光子本身的一种属性，不是光子之间的相互作用引起的

C．光表现出波动性时，就不具有粒子性了；光表现出粒子性时，就不再具有波动性了

D．光的波粒二象性应理解为：在某种场合下光的波动性表现得明显，在另外某种场合下，光的粒子性表现明显

【答案】ABD

【解析】个别光子的行为表现为粒子性，大量光子的行为表现为波动性；光与物质相互作用，表现为粒子性，光的传播表现为波动性，光的波动性与粒子性都是光的本质属性，光的粒子性表现明显时仍具有波动性，因为大量粒子的个别行为呈现出波动规律，正确选项有A、B、D.

故选ABD。