高考物理一轮复习第十三章第一节光电效应波粒二象性课件

这是一份高考物理一轮复习第十三章第一节光电效应波粒二象性课件，共47页。PPT课件主要包含了第1节，光电效应，波粒二象性，光电子，光电效应的规律，极限频率，光电流，逸出功，Ek＝hν－W0，光的波粒二象性等内容，欢迎下载使用。

一、光电效应1.光电效应.图 13-1-1如图 13-1-1 所示，在光的照射下物体发射电子的现象叫光电
效应，发射出来的电子叫________.
说明：(1)遏止电压：使________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
3.爱因斯坦的光子说：光的能量________连续的，而是一份一份的，每一份叫做一个光子，光子的能量 E 跟光的频率ν成正比：E＝________(h 是普朗克常量).
4.爱因斯坦光电效应方程.(1)最大初动能和逸出功.金属表面的电子吸收光子后，克服金属原子核的引力做功.直接从金属表面逸出的电子所具有的最大动能称为最大初动能，克服金属原子核的引力逃逸出而成为光电子所做的功的最小值叫
(2)光电效应方程：______________，hν极限 ＝W0.(Ek 是光电子的最大初动能；W0 是逸出功，即从金属表面直接飞出的光电子克服原子核的引力所做的功).
1.光的波粒二象性.(1)光的干涉、衍射、偏振现象证明光具有____________.
(2)光电效应说明光具有__________.
(3)光既具有波动性，又具有粒子性，称为光的_____________.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，都克常量.
光的干涉现象是大量光子的运动遵循波动规律的表现，亮条纹是光子到达概率大的地方，暗条纹是光子到达概率小的地方，因此光波又叫概率波.
【基础自测】1.判断下列题目的正误.
(1)光子和光电子都是实物粒子.(
(2)只要入射光的强度足够强，时间足够长，就可以使金属发
(3)若红光能使某金属发生光电效应，则紫光必然能使该金属
(4)光电效应方程 Ek＝hν－W0 中，ν为入射光子的频率不是金
(5)光的频率越高，光的粒子性越明显，但仍具有波动性.(
答案：(1)×　(2)×　(3)√　(4)√　(5)√
2.(2023 年吉林白山一模)用甲、乙两种单色光分别照射锌板，都能发生光电效应.已知乙光的频率是甲光频率的 2 倍，用甲光照射锌板逸出的光电子的最大初动能为 Ek，用乙光照射锌板逸出的
光电子的最大初动能为 3Ek，则锌板的逸出功为(
解析：根据爱因斯坦光电效应方程有 Ek ＝hν －W0 ，3Ek ＝2hν－W0，解得 W0＝Ek，选 A.答案：A
3.(2022 年广东广州模拟)如图 13-1-2，电路中所有元件完好.
当光照射光电管时，灵敏电流计指针没有偏转，其原因是(图 13-1-2
A.电源的电压太大C.入射光的强度太强
B.光照的时间太短D.入射光的频率太低
解析：电源正负极的连接使得光电子在电场中做加速运动，故无论电源电压多大都不会让灵敏电流计指针没有偏转，A 错误.光电效应的发生是瞬间的，与入射光的照射时间无关，B 错误.灵敏电流计指针未发生偏转，可能是未发生光电效应现象，即入射光的频率小于金属的截止频率(入射光的波长大于金属的极限波长)，与光照强度无关，C 错误，D 正确.
4.(多选)下列有关光的波粒二象性的说法中，正确的是(
A.有的光是波，有的光是粒子B.光子与电子是同样的一种粒子C.光的波长越长，其波动性越显著；波长越短，其粒子性越显著D.康普顿效应表明光具有粒子性答案：CD
热点 1 光电效应[热点归纳]
1.光电效应的研究思路.(1)两条线索：
①能否发生光电效应，不取决于光的强度而取决于光的频率.②光电效应中的“光”不是特指可见光，也包括不可见光.③逸出功的大小由金属本身决定，与入射光无关.
2.定量分析光电效应时应抓住的三个关系式.(1)爱因斯坦光电效应方程：Ek＝hν－W0.(2)最大初动能与遏止电压的关系：Ek＝eUc.
3.光电管上加正向与反向电压情况分析.(1)光电管加正向电压情况(图 13-1-3).①P 右移时，参与导电的光电子数增加；②P 移到某一位置时( 电压增大到一定程度，越来越接近饱和，是一个无限接近的值)，所有逸出的光电子恰好都参与了导电，光电流恰好达到最大值；
③P 再右移时，光电流不再增大.
(2)光电管加反向电压情况(图 13-1-4).
①P 右移时，参与导电的光电子数减少；②P 移到某一位置时，所有逸出的光电子恰好都不参与导电，光电流恰好为 0，此时光电管两端加的电压为遏止电压；③P 再右移时，光电流始终为 0.
考向 1 光电效应现象【典题 1】(多选)如图 13-1-5 所示，用导线把验电器与锌板相连接，当用紫外线照
射锌板时，发生的现象是(A.有光子从锌板逸出B.有光电子从锌板逸出
C.验电器指针张开一个角度D.锌板带负电
解析：用紫外线照射锌板是能够发生光电效应的，锌板上的电子吸收紫外线的能量从锌板表面逸出，称之为光电子，A 错误，B 正确.锌板与验电器相连，带有相同电性的电荷，锌板失去电子应该带正电，且失去电子越多，带正电的电荷量越多，验电器指针张角越大，C 正确，D 错误.答案：BC
发生光电效应，从锌板上溢出的是吸收了光子的
电子——光电子，锌板失去电子带正电，而验电器与锌板相连，二者带同种电荷，并非溢出的光电子飞到验电器上.
考向 2 光电效应的规律【典题 2】(2023 年江苏南京月考)我们用如图 13-1-6 所示的电路研究光电效应时，当开关闭合后，下列选项中的操作可能使微安表示数增
A.把滑动变阻器的滑片向右滑动
B.把滑动变阻器的滑片向左滑动C.入射光颜色不变强度减小D.更换电源的正负极
解析：把滑动变阻器的滑片向右滑动，光电管两端的正向电压增大，可能使微安表示数增大.把滑动变阻器的滑片向左滑动，光电管两端的正向电压减小，微安表示数不会增大，A 正确，B错误.入射光颜色不变强度减小，则单位时间内产生的光电子数减小，光电流减小，C 错误.更换电源的正负极，光电管两端由正向电压变为反向电压，微安表示数减小，D 错误.
热点 2 光电效应与图像的综合
考向 1 光电效应的 Ek-ν图像【典题 3】(多选，2022 年广东珠海模拟)在研究甲、乙两种金属光电效应现象的实验中，光电子的最大初动能 Ek 与入射光频率
ν的关系如图 13-1-7 所示，则(
A.两条图线与横轴的夹角α和β可能不相等
B.若增大入射光频率ν，则所需的遏止电压 Uc 随之增大C.若某一频率的光可以使乙金属发生光电效应，则一定也能
D.若增加入射光的强度，不改变入射光频率ν，则光电子的最
解析：根据爱因斯坦光电效应方程 Ek＝hν－W0 可知，光电子的最大初动能 Ek 与入射光频率ν的关系图像的斜率为普朗克常量h，所以两条图线的斜率一定相等，α和β一定相等，A 错误.由 Ek＝hν－W0可知，若增大入射光的频率ν，则产生的光电子的最大初
动能增大.由 eUc＝Ek 可知，若增大入射光频率ν，则所需的遏止电压 Uc 将增大，B 正确.光电子的最大初动能 Ek 与入射光频率ν的关系图像与横轴的截距等于金属的逸出功 W0 与普朗克常量 h 的比值，由图像可知甲的逸出功较小，因此某一频率的光可以使乙金属发生光电效应，则一定能使甲金属发生光电效应，C 正确.根据光电效应规律，若不改变入射光频率ν，而增加入射光的强度，则光电子的最大初动能不变，D 错误.
考向 2 光电效应的 I-U 图像【典题 4】(2022 年广东茂名月考)如图13-1-8 甲所示，密封的真空玻璃管中的两个电极，阴极 K 与阳极 A 之间电压 U 的大小可调，电源的正负极也可以对调.闭合开关后，阳极 A 吸收阴极 K 发出的光电子，形成的光电流与电压的关系图像如图乙所示.现用蓝
光、弱黄光、强黄光照射阴极 K，图中 a、b、c 光依次为(
甲A.蓝光、弱黄光、强黄光C.强黄光、蓝光、弱黄光
乙图 13-1-8B.弱黄光、蓝光、强黄光D.蓝光、强黄光、弱黄光
解析：当光电流为零时，光电管两端加的电压为遏止电压，对应的光的频率为截止频率，根据 eUc＝hν－W0，入射光的频率越高，对应的遏止电压 U 越大，a 光、c 光的遏止电压相等，所以 a光、c 光的频率相等，而 b 光的频率大，由图可知，a 的饱和电流最大，因此 a 光束照射时单位时间内产生的光电子数量大，光强大，而 c 光的强度最小，b 光的强度介于二者之间，因为蓝光的频率大于黄光，所以 a 光、b 光、c 光依次为强黄光、蓝光、弱黄光，故 C 正确.
思路导引 遏止电压与入射光的频率有关，与光的强度无关，对同样频率的光，饱和光电流，与光子个数成正比，即与光的强度成正比.
考向 3 光电效应的 Uc-ν图像【典题 5】(2023 年河南南阳月考)利用如图 13-1-9 甲所示的电路完成光电效应实验，金属的遏止电压 Uc 与入射光频率ν的关系如图乙所示，图乙中 U1、ν0、ν1 均已知，电子电荷量用 e 表示.入
射光频率为ν1 时，下列说法正确的是(甲图 13-1-9
A.光电子的最大初动能 Ek＝eU1－hν0
B.由 Uc-ν图像可求得普朗克常量 h＝
C. 滑动变阻器的滑片 P 向 N 端移动过程中电流表示数逐渐增加D.把电源正负极对调之后，滑动变阻器的滑片 P 向 N 端移动过程中电流表示数一定一直增加
解析：依题得，由图乙可得光电子的最大初动能为 Ekm＝U1e，A 错误.根据光电效应方程可得 hν1＝W0＋Ekm，其中 W0＝hν0，可
，B 正确.图甲中光电管阳极 A 接电源负
极，阴极 K 接电源正极，其所接电压为反向电压，滑动变阻器滑片 P 向 N 端移动，反向电压逐渐增大，电流表示数逐渐减小，当反向电压大于或等于遏止电压时，光电流恒为 0，C 错误.把电源正负极对调之后，光电管阳极 A 接电源正极，阴极 K 接电源负极，
其所接电压为正向电压，因单位时间内阴极 K 发射的光电子数目是一定的，所以随滑动变阻器滑片 P 向 N 端移动，所加电压逐渐增大，电流表示数逐渐增大，最后会达到一个饱和值，之后电流表示数保持不变，D 错误.答案：B
由光电效应方程可求光电子的最大初动能，但这
不是求光电子最大初动能的唯一途径，也可以在电子从 K 极到 A极的过程中，应用动能定理求得.
热点 3 光的波粒二象性与物质波[热点归纳]
1.对光的波粒二象性的理解.
(1)定义：任何运动着的物体都有一种波与之对应，这种波叫
做物质波，也叫德布罗意波.
【典题 6】质量为 m 的粒子原来的速度为 v，现将粒子的速度增大为 2v，则描写该粒子的物质波的波长将(粒子的质量保持不变)
)A.保持不变B.变为原来波长的两倍C.变为原来波长的一半D.变为原来波长的 倍答案：C
【迁移拓展】(2022 年全国乙卷)一点光源以 113 W 的功率向
周围所有方向均匀地辐射波长约为 6 ×10 －7 m 的光，在离点光
源距离为 R 处每秒垂直通过每平方米的光子数为 3×1014 个.普朗
克常量为 h＝6.63×10-34 J· s.R 约为( )A.1 × 102 m B.3 × 102 mC.6 × 102 m D.9 × 102 m
频率有以下关系c＝λν，光源每秒发出的光子的个数为 n＝ ＝
解析：一个光子的能量为 E＝hν，ν为光的频率，光的波长与
P 为光源的功率，光子以球面波的形式传播，那么以光源为原点的球面上的光子数相同，此时距光源的距离为 R 处，每秒垂直通过每平方米的光子数为 3 × 1014 个，那么此处的球面的表面积为