1、第1讲 光电效应 波粒二象性 教材回扣夯实基础知识点一 光电效应及其规律1光电效应现象在光的照射下，金属中的_从表面逸出的现象，发射出来的电子叫做_2光电效应的产生条件入射光的频率_金属的极限频率电子光电子大于等于3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(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)光电效应的发生几乎是瞬时的，一般不超过 109 s.(4)当入射光的频率大于极限频率时，饱和光电流的大小与入射光的强度成_大于等于强度增大正比知识点二 爱因斯坦光电效应方程1光子说：在空
2、间传播的光不是连续的，而是一份一份的，每一份叫做一个光子，光子的能量 _.2逸出功 W0：电子从金属中逸出所需做功的_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光电效应方程(1)表达式：hEkW0 或 Ek_.(2)物理意义：金属表面的电子吸收一个光子获得的能量是h，这些能量的一部分用来克服金属的逸出功 W0，剩下的表现为逸出后电子的_h最小值电子hW0最大初动能知识点三 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2物质波(
3、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，因此光波是一种概率波(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 _，p 为运动物体的动量，h 为普朗克常量波动粒子波粒二象大小hp夯实双基1思考辨析(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，就能发生光电效应()(3)光电效应说明光具有粒子性，说明光的波动说是错误的()(4)当一束光照到金属上，发生光电效应的条件是光子的能量大于等于金属的逸出功()(5)光电子的最大初动能与入射光的频率成正比()(6)光的波长
4、越长，越容易发生干涉和衍射现象()(7)光电效应方程 EkhW0 中 为入射光子的频率，而不是金属的极限频率()22019上海奉贤区期末用单色光照射一光电管的阴极时，有无光电效应现象发生取决于该单色光的()A频率B强度C照射时间 D光子数目解析：本题考查光电效应发生的条件发生光电效应现象的条件是入射光频率大于光电管阴极金属的截止频率，与其他因素无关，故 A 正确，B、C、D 错误答案：A3人教版选修 35P30演示实验改编如图所示，用紫外线灯照射锌板，发现验电器的指针偏转，以下说法正确的是()A锌板带正电，指针带负电B锌板带负电，指针带正电C锌板带正电，指针带正电D锌板带负电，指针带负电解析：
5、本题考查光电效应，用紫外线灯照射锌板，有电子逸出，所以锌板带正电，验电器指针与锌板连接，同样带正电所以 C 正确，A、B、D 错误答案：C4人教版选修 35P36T2 改编(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改用频率大于 的光照射，光电子的最大初动能变大AD5人教版选修 35P34例题图改编(多选)在做光电效应的实验时，某金属被光照射发生了光电效应，实验测得光电子的遏止电压 Uc 与入射光的频率 的关系如图所示，由实验图线可求出
6、()A该金属的截止频率B普朗克常量C该金属的逸出功D单位时间内逸出的光电子数ABC6用很弱的光做双缝干涉实验，把入射光减弱到可以认为光源和感光胶片之间不可能同时有两个光子存在，如图所示是不同数量的光子照射到感光胶片上得到的照片，这些照片说明()A光只有粒子性没有波动性B光只有波动性没有粒子性C少量光子的运动显示波动性，大量光子的运动显示粒子性D少量光子的运动显示粒子性，大量光子的运动显示波动性解析：光具有波粒二象性，这些照片说明少量光子的运动显示粒子性，大量光子的运动显示波动性，故 D 正确答案：D透析考点多维突破考点一 光电效应规律和光电效应方程的应用1四点提醒(1)能否发生光电效应，不取决
7、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(4)光电子不是光子，而是电子2两条对应关系(1)光强大光子数目多发射光电子多光电流饱和值大；(2)光子频率高光子能量大光电子的最大初动能大3三个关系式(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 W0hc.4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(3)光电
8、流与饱和光电流：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1 2018全国卷，17用波长为 300 nm 的光照射锌板，电子逸出锌板表面的最大初动能为 1.281019 J已知普朗克常量为 6.631034 Js，真空中的光速为 3.00108 ms1.能使锌产生光电效应的单色光的最低频率约为()A11014 Hz B81014 HzC21015 Hz D81015 Hz解析：设单色光的最低频率为 0，由 EkhW 知 Ekh1W,0h0W，又知 1c整理得 0cEkh，
9、解得 081014Hz.答案：B练 1 2017全国卷，19(多选)在光电效应实验中，分别用频率为 a、b 的单色光 a、b 照射到同种金属上，测得相应的遏止电压分别为Ua和Ub、光电子的最大初动能分别为Eka和Ekb.h为普朗克常量下列说法正确的是()A若 ab，则一定有 Uab，则一定有 EkaEkbC若 UaUb，则一定有 Ekab，则一定有 haEkahbEkb解析：光电效应中遏止电压与最大初动能之间的关系为 eUEk，根据光电效应方程可知 EkhW0，若 ab，则 EkaEkb，UaUb，选项 A 错误，选项 B 正确；若 UaUb，则 EkaEkb，选项 C 正确；由光电效应方程可
10、得 W0hEk，则 haEkahbEkb，选项 D 错误答案：BC练 2 2016全国卷，35(1)改编(多选)现用某一光电管进行光电效应实验，当用某一频率的光入射时，有光电流产生下列说法正确的是()A保持入射光的频率不变，入射光的光强变大饱和光电流变大B入射光的频率变高，光电子的最大初动能变大C保持入射光的光强不变，不断减小入射光的频率，始终有光电流产生D遏止电压的大小与入射光的频率有关，与入射光的光强无关解析：在发生光电效应时，饱和光电流大小由光照强度来决定，与频率无关，光照强度越大饱和光电流越大，因此 A 正确；根据 EkmhW 可知，对于同一光电管，逸出功 W 不变，当频率变高时最大初
11、动能 Ekm变大，因此 B 正确；由光电效应规律可知，当频率低于极限频率时无论光照强度多大，都不会有光电流产生，因此 C 错误；由 EkmeUc 和 EkmhW，得 hWeUc，遏止电压只与入射光频率有关，与入射光强无关，因此 D 正确答案：ABD练 3 2019北京卷，19光电管是一种利用光照射产生电流的装置，当入射光照在管中金属板上时，可能形成光电流表中给出了 6 次实验的结果组次 入射光子的能量/eV 相对光强光电流大小/mA逸出光电子的最大动能/eV第一组1234.04040弱中强2943600.90909第二组4566.06060弱中强2740552.92929由表中数据得出的论断中
12、不正确的是()A两组实验采用了不同频率的入射光B两组实验所用的金属板材质不同C若入射光子的能量为 5.0 eV，逸出光电子的最大动能为 1.9 eVD若入射光子的能量为 5.0 eV，相对光强越强，光电流越大解析：本题考查了光电管在光照下产生光电流的现象和考生的实验数据分析能力，培养了考生的科学探究素养表格中入射光子的能量不同，根据光子的能量 Eh 可知两组实验采用的入射光的频率不同，再由光电效应方程解得两组实验中金属的逸出功都是 3.1 eV，所以 A 选项正确，B 选项不正确当入射光子的能量为 5.0 eV 时，EkmhW1.9 eV，故 C选项正确当入射光子的能量为 5.0 eV 时，相
13、对光强越强，单位时间内飞出的光电子越多，光电流越大，所以 D 项正确答案：B考点二 光电效应的图象分析1光电效应中常见的四个图象图象名称图线形状由图线直接(间接)得到的物理量 最大初动能 Ek 与入射光频率 的关系图线极限频率：图线与 轴交点的横坐标 0逸出功：图线与 Ek 轴交点的纵坐标的绝对值 W0|E|E普朗克常量：图线的斜率 kh颜色相同、强弱不同的光，光电流与电压的关系遏止电压 Uc：图线与横轴的交点饱和光电流 Im：电流的最大值最大初动能：EkmeUc颜色不同时，光电流与电压的关系遏止电压 Uc1、Uc2饱和光电流最大初动能 Ek1eUc1、Ek2eUc2遏止电压 Uc 与入射光频
14、率 的关系图线截止频率 0：图线与横轴的交点遏止电压 Uc：随入射光频率的增大而增大普朗克常量 h：等于图线的斜率与电子电荷量的乘积，即 hke(注：此时两极之间接反向电压)2.解决光电效应图象问题的几个关系式(1)光电效应方程：EkhW0.(2)发生光电效应的临界条件：Ek0，0W0h.(3)反应遏止电压与入射光极限频率的关系：eUc0Ek，UcheW0e.2(多选)研究光电效应的实验电路图如图(a)所示，实验中得到的光电流 I 与光电管两端电压 U 的关系图象如图(b)所示下列说法正确的是()A若把滑动变阻器的滑片向右滑动，光电流一定增大B甲与乙是同一种光，且甲的光强大于乙C由图(b)可知
15、，乙光的频率小于丙光的频率D若将甲光换成丙光来照射 K 极，则 K 极所用材料的逸出功将减小解析：滑动变阻器的滑片向右滑动，光电流可能增大，也可能已达到饱和电流而不变，A 错误；由图(b)可知，甲、乙两光的遏止电压相同，说明它们使光电管上逸出的光电子的最大初动能相同，即它们的频率相同，但甲、乙两光的饱和电流不同，说明它们的光强不同，因甲光的饱和电流大于乙光的饱和电流，故甲的光强大于乙，B 正确；入射光频率越大，逸出光电子的最大初动能越大，遏止电压越大，结合图(b)分析可知，C 正确；逸出功只由金属本身决定，与入射光无关，D 错误答案：BC练 4 如图为密立根研究某金属的遏止电压 Uc 和入射光
16、频率 的关系图象，则下列说法正确的是()A图象的斜率为普朗克常量B该金属的截止频率约为 5.51014 HzC由图象可得该金属的逸出功为 0.5 eVD由图象可知，光电子的最大初动能与入射光的频率成一次函数关系解析：根据光电效应方程得，EkmhW0，又 EkmeUc，解得 Uche W0e，可知图线的斜率 khe，故 A 项错误；当遏止电压为零时，入射光的频率等于金属的截止频率，大约为4.21014 Hz，故 B 项错误；图线的斜率 khe，则逸出功 W0h0ke00.51.310144.21014 eV1.6 eV，故 C 项错误；根据光电效应方程得，EkmhW0，即 eUchW0，光电子的
17、最大初动能与入射光的频率成一次函数关系，故 D 项正确答案：D练 5 2020南平模拟用如图甲所示的装置研究光电效应现象，闭合电键 S，用频率为 的光照射光电管时发生了光电效应图乙是该光电管发生光电效应时光电子的最大初动能 Ek 与入射光频率 的关系图象，图线与横轴的交点坐标为(a,0)，与纵轴的交点坐标为(0，b)，下列说法中正确的是()A普朗克常量为 babB断开电键 S 后，电流表 G 的示数不为零C仅增加照射光的强度，光电子的最大初动能将增大D保持照射光强度不变，仅提高照射光频率，电流表 G 的示数保持不变解析：根据 EkmhW0 得，纵轴截距的绝对值等于金属的逸出功，等于 b，当最大
18、初动能为零时，入射光的频率等于截止频率，所以金属的截止频率为 0a，那么普朗克常量为 hba，故 A 项错误；电键 S 断开后，因光电效应现象中，光电子存在最大初动能，因此电流表 G 的示数不为零，故 B 项正确；根据光电效应方程可知，入射光的频率与最大初动能有关，与光的强度无关，故 C 项错误；若保持照射光强度不变，仅提高照射光频率，则光子数目减小，那么电流表 G 的示数会减小，故 D 项错误答案：B考点三 光的波粒二象性和物质波1从数量上看：个别光子的作用效果往往表现为粒子性：大量光子的作用效果往往表现为波动性2从频率上看：频率越低波动性越显著，越容易看到光的干涉和衍射现象；频率越高粒子性
19、越显著，贯穿本领越强，越不容易看到光的干涉和衍射现象3从传播与作用上看：光在传播过程中往往表现出波动性；在与物质发生作用时往往表现出粒子性4波动性与粒子性的统一：由光子的能量 Eh、光子的动量表达式 ph可以看出，光的波动性和粒子性并不矛盾：表示粒子性的能量和动量的计算式中都含有描述波动性的物理量频率 和波长.3(多选)实物粒子和光都具有波粒二象性，下列事实中突出体现波动性的是()A 射线在云室中穿过会留下清晰的径迹B人们利用慢中子衍射来研究晶体的结构C人们利用电子显微镜观测物质的微观结构D光电效应实验中，光电子的最大初动能与入射光的频率有关，与入射光的强度无关解析：射线在云室中穿过会留下清晰
20、的径迹，可以说明 射线是一种粒子，故 A 错误；人们利用慢中子衍射来研究晶体的结构，慢中子衍射说明中子是一种波，故 B 正确；人们利用电子显微镜观测物质的微观结构，利用了电子束的德布罗意波长短，提高显微镜的分辨率，说明电子是一种波，故 C 正确；光电效应实验中，光电子的最大初动能与入射光的频率有关，与入射光的强度无关，说明光是一种粒子，故 D 错误答案：BC练 6 2020朔州模拟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大量光子的行为往往显示出粒子性解析：光既有波动性又有粒子性，
21、故 A 项错误；光子不带电，没有静止质量，而电子带负电，有质量，故 B 项错误；光的波长越长，其波动性越显著，波长越短，其粒子性越显著，故C 项正确；个别光子的作用效果往往表现为粒子性；大量光子的作用效果往往表现为波动性，故 D 项错误答案：C练 7(多选)1927 年，戴维孙和革末完成了电子衍射实验，该实验是荣获诺贝尔奖的重大近代物理实验之一如图所示是该实验装置的简化图，下列说法正确的是()A亮条纹是电子到达概率大的地方B该实验说明物质波理论是正确的C该实验再次说明光子具有波动性D该实验说明实物粒子具有波动性解析：电子属于实物粒子，电子衍射实验说明电子具有波动性，说明物质波理论是正确的，与光的波动性无关，B、D 正确，C 错误；物质波也是概率波，亮条纹是电子到达概率大的地方，A 正确答案：ABD
