1、要点回顾知识点一 光电效应及其规律1光电效应：照射到金属表面的光，能使金属中的电子从表面逸出的现象2光电效应的实验规律(1)任何一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发生光电效应，低于这个极限频率则不能发生光电效应(2)光电子的最大初动能与入射光的强度无关，随入射光频率的增大而增大(3)入射光照到金属上时，光电子的发射几乎是瞬时的，一般不超过 109s.(4)当入射光的频率大于极限频率时，光电流强度与入射光的强度成正比3光电流与电压的关系给光电管加反向电压时，随电压的增大，光电流逐渐减小，当电压大于或等于遏止电压时，光电流为 0.如图所示，给光电管加正向电压时，随电压的
2、增大光电流逐渐增大，当电压增大到某一值时，光电流达到饱和值，再增大电压，光电流不再增加知识点二 光子说1光子：在空间传播的光是不连续的，而是一份一份的，每一份叫做一个光量子，简称光子2光子的能量：Eh，h 为普朗克常量，h6.631034 Js.每个光子的能量只取决于光的频率知识点三 光电效应方程1最大初动能与入射光子频率的关系：EkhW0.2若入射光子的能量恰等于金属的逸出功，则光电子的最大初动能为零，入射光的频率就是金属的截止频率此时有 h0W0，即 0W0h，可求出截止频率反过来，从实验中测出金属的截止频率，也可以求出逸出功3Ek 曲线如图所示的是光电子最大初动能 Ek 随入射光频率 的
3、变化曲线由 EkhW0 可知，横轴上的截距是金属的截止频率或极限频率，纵轴上的截距是金属的逸出功的负值，斜率为普朗克常量知识点四 光的波粒二象性实验基础表现说明光的波动性干涉和衍射光是一种概率波，即光子在空间各点出现的可能性大小(概率)可用波动规律来描述；足够数量的光子在传播时，表现出波的性质光的波动性是光子本身的一种属性，不是光子之间相互作用产生的；光的波动性不同于宏观概念的波光的粒子性光电效应和康普顿效应 当光同物质发生作用时，这种作用是“一份一份”进行的，表现出粒子的性质；少量或个别光子清楚地显示出光的粒子性粒子的含义是“不连续”“一份一份”的；光子不同于宏观概念的粒子波动性和粒子性的对
4、立与统一 大量光子易显示出波动性，而少量光子易显示出粒子性；波长长(频率低)的光波动性强，而波长短(频率高)的光粒子性强光子说并未否定波动性，Ehhc中，和 就是波的概念；波和粒子在宏观世界是不能统一的，而在微观世界却是统一的.思维诊断(1)只要光照射的时间足够长，任何金属都能产生光电效应()(2)光电效应中产生的光电子就是光子()(3)极限频率越大的金属材料逸出功越大 ()(4)从金属表面出来的光电子的最大初动能越大，这种金属的逸出功越小 ()(5)光电子的最大初动能与入射光的频率有关 ()考点一 光电效应规律及应用1.对光电效应的四点提醒(1)能否发生光电效应，不取决于光的强度而取决于光的
5、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(4)光电子不是光子，而是电子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3定量分析时应抓住三个关系式(1)爱因斯坦光电效应方程：EkhW0.(2)最大初动能与遏止电压的关系：EkeUc.(3)逸出功与极限频率的关系：W0h0.例 1(多选)在光电效应实验中，用频率为 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 的光照射，一定不发生光电效应D改用频率大
6、于 的光照射，光电子的最大初动能变大解析 用频率为 的光照射光电管阴极，发生光电效应，改用频率较小的光照射时，有可能发生光效应，故 C 错误；据 hW 逸12mv2可知增加照射光频率，光电子最大初动能增大，故 D 正确；增大入射光强度，单位时间内照射到单位面积的光电子数增加，则光电流将增大，故 A 正确；光电效应是否发生与照射光频率有关而与照射光强度无关，故 B 错误答案 AD变式训练 1 关于光电效应，下列说法正确的是()A极限频率越大的金属材料逸出功越大B只要光照射的时间足够长，任何金属都能产生光电效应C从金属表面逸出的光电子的最大初动能越大，这种金属的逸出功越小D入射光的光强一定时，频率
7、越高，单位时间内逸出的光电子数就越多【解析】逸出功 W0h0，W00，A 正确；只有照射光的频率 大于金属极限频率 0，才能产生光电效应现象，B 错；由光电效应方程 EkmhW0 知，因 不确定时，无法确定 Ekm 与 W0 的关系，C 错；光强 Enh，越大，E 一定，则光子数 n 越小，单位时间内逸出的光电子数就越少，D 错【答案】A考点二 光电效应方程1.光子说(1)光子：在空间传播的光是不连续的，而是一份一份的，每一份称为一个光量子，简称光子(2)光子的能量：Eh，h 为普朗克常量，h6.631034 Js.每个光子的能量只取决于光的频率2光电效应方程(1)最大初动能与入射光子频率的关
8、系：EkhW0.(2)若入射光子的能量恰等于金属的逸出功 W0，则光电子的最大初动能为零，入射光的频率就是金属的截止频率此时有 hcW0，即 cW0h，可求出截止频率(3)Ek 曲线：如图所示，由 EkhW0 可知，横轴上的截距是金属的截止频率或极限频率，纵轴上的截距是金属的逸出功的负值，斜率为普朗克常量例 2 以往我们认识的光电效应是单光子光电效应，即一个电子在极短时间内只能吸收到一个光子而从金属表面逸出强激光的出现丰富了人们对于光电效应的认识，用强激光照射金属，由于其光子密度极大，一个电子在极短时间内吸收多个光子成为可能，从而形成多光子光电效应，这已被实验证实光电效应实验装置示意如图用频率
9、为 的普通光源照射阴极 K，没有发生光电效应换用同样频率 的强激光照射阴极 K，则发生了光电效应；此时，若加上反向电压 U，即将阴极 K 接电源正极，阳极A 接电源负极，在 KA 之间就形成了使光电子减速的电场逐渐增大U，光电流会逐渐减小；当光电流恰好减小到零时，所加反向电压 U可能是下列的(其中 W 为逸出功，h 为普朗克常量，e 为电子电量)()AUhe WeBU2he WeCU2hW DU5h2e We解析 由题意可知，一个电子一次吸收了 n 个光子后没有发生光电效应，则有 eUnhW，整理得，Unhe We，因 n 只能取整数且 n2，故 B 项正确答案 B变式训练 2 如图所示的实验
10、电路，K 为光电管的阴极，A 为阳极当用黄光照射光电管中的阴极 K 时，毫安表的指针发生了偏转若将电路中的滑动变阻器的滑片 P 向左移动到某一位置时，毫安表的读数恰好减小到零，此时电压表读数为 U.若增加黄光的强度，则毫安表_(选填“有”或“无”)示数；若用几种能使光电管中的阴极 K发生光电效应的不同频率 的光照射到光电管的阴极 K，分别测出能使毫安表的读数恰好减小到零时的不同的电压值 U.通过 U 和 的几组对应数据，就可作出 U的图象，图象的斜率为 k，则普朗克常量h_(电子的电荷量为 e)无ke【解析】发生光电效应时，光电子的最大初动能只由入射光的频率决定，而与入射光的强度无关，若仅增加
11、黄光的强度，则毫安表仍无示数，当毫安表的读数恰好减小到零时，满足 EkUe，由光电效应方程得 EkhW，联立得 UehW，UheWe，可知 U图象的斜率为 khe，则普朗克常量为 hke.提能微课 41 光的波粒二象性光既有波动性，又有粒子性，二者不是孤立的，而是有机的统一体1光的波粒二象性实验基础表现说明光的波动性干涉和衍射光是一种概率波，即光子在空间各点出现的可能性大小(概率)可用波动规律来描述；足够数量的光子在传播时，表现出波的性质光的波动性是光子本身的一种属性，不是光子之间相互作用产生的；光的波动性不同于宏观概念的波光的粒子性光电效应和康普顿效应 当光同物质发生作用时，这种作用是“一份
12、一份”进行的，表现出粒子的性质；少量或个别光子清楚地显示出光的粒子性粒子的含义是“不连续”“一份一份”的；光子不同于宏观概念的粒子波动性和粒子性的对立与统一 大量光子易显示出波动性，而少量光子易显示出粒子性；波长长(频率低)的光波动性强，而波长短(频率高)的光粒子性强光子说并未否定波动性，Ehhc，和 就是与波有关的物理量；波和粒子在宏观世界是不能统一的，而在微观世界却是统一的2物质波(德布罗意波)由光的波粒二象性的思想推广到微观粒子和任何运动着的物体上去，得出物质波(德布罗意波)的概念：任何一个运动着的物体都有一种波与它对应，该波的波长 hp.典例(多选)物理学家做了一个有趣的实验：在双缝干
13、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曝光时间不太长时，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规律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动加强的区域因而把光波叫做概率波光具有波粒二象性，少数光子的
14、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.答案 BCD类题拓展(多选)某半导体激光器发射波长为 1.5106 m，功率为 5.0103 W 的连续激光已知可见光波长的数量级为 107 m，普朗克常量 h6.631034 Js，该激光器发出的()A是紫外线B是红外线C光子能量约为 1.31018 JD光子数约为每秒 3.81016 个【解析】由于该激光器发出的光波波长比可见光长，所以发出的是红外线，A 错误，B 正确光子能量 Ehhc1.31019 J，C错误每秒发射的光子数 nP1E 3.81016 个，D 正确【答案】BD真题检测1(多选)(2015江苏卷)波粒
15、二象性是微观世界的基本特征，以下说法正确的有()A光电效应现象揭示了光的粒子性B热中子束射到晶体上产生衍射图样说明中子具有波动性C黑体辐射的实验规律可用光的波动性解释D动能相等的质子和电子，它们的德布罗意波长也相等【解析】光电效应说明光具有粒子性，A 正确衍射是波的特点，说明中子具有波动性，B 正确黑体辐射的实验规律说明光具有粒子性，C 错误动能相等的质子和电子，二者质量不同，德布罗意波长不相等，D 错误【答案】AB2已知钙和钾的截止频率分别为 7.731014 Hz 和 5.441014 Hz，在某种单色光的照射下两种金属均发生光电效应，比较它们表面逸出的具有最大初动能的光电子，钙逸出的光电
16、子具有较大的()A波长 B频率 C能量 D动量【解析】由爱因斯坦光电效应方程 Ekhh0 可知，由于钙的截止频率大，因此产生的光电子的最大初动能小，C 错误由 p 2mEk可知，逸出的光电子的动量小，D 错误由 hp可知，物质波的波长长，频率低，A 正确，B 错误【答案】A3“约瑟夫森结”由超导体和绝缘体制成若在结两端加恒定电压 U，则它会辐射频率为 的电磁波，且 与 U 成正比，即 kU.已知比例系数 k 仅与元电荷 e 的 2 倍和普朗克常量 h 有关你可能不了解此现象的机理，但仍可运用物理学中常用的方法，在下列选项中，推理判断比例系数 k 的值可能为()A.h2eB.2ehC2he D.12he【解析】由 kU，可知 k 的单位是 V1s1，分析四个选项可知仅 B 正确，单位为 CJs CCVsV1s1.【答案】B4.(2015全国卷)在某次光电效应实验中，得到的遏止电压 Uc 与入射光的频率 的关系如图所示若该直线的斜率和截距分别为 k 和 b，电子电荷量的绝对值为 e，则普朗克常量可表示为_，所用材料的逸出功可表示为_【解析】根据 eUchW0，得 UcheW0e，从图象中可知 hek，W0eb.【答案】ek eb
