1、第2课时光电效应波粒二象性考纲解读 1.知道什么是光电效应，理解光电效应的实验规律.2.会利用光电效应方程计算逸出功、截止频率、最大初动能等物理量.3.知道光的波粒二象性，知道物质波的概念1黑体辐射和能量子的理解下列说法正确的是()A一般物体辐射电磁波的情况与温度无关，只与材料的种类及表面情况有关B黑体能完全吸收入射的各种波长的电磁波，不反射C带电微粒辐射和吸收的能量，只能是某一最小能量值的整数倍D普朗克最先提出了能量子的概念答案BCD2光电效应规律的理解关于光电效应的规律，下列说法中正确的是()A只有入射光的波长大于该金属的极限波长，光电效应才能产生B光电子的最大初动能跟入射光强度成正比C发
2、生光电效应的反应时间一般都大于107 sD发生光电效应时，单位时间内从金属内逸出的光电子数目与入射光强度成正比答案D解析由hh知，当入射光波长小于金属的极限波长时，发生光电效应，故A错由EkhW0知，最大初动能由入射光频率决定，与入射光强度无关，故B错发生光电效应的反应时间一般不超过109 s，故C错3光的波粒二象性的理解下列说法正确的是()A光电效应反映了光的粒子性B大量光子产生的效果往往显示出粒子性，个别光子产生的效果往往显示出波动性C光的干涉、衍射、偏振现象证明了光具有波动性D只有运动着的小物体才有一种波和它相对应，大的物体运动是没有波和它对应的答案AC一、黑体辐射与能量子1黑体与黑体辐
3、射(1)黑体：是指能够完全吸收入射的各种波长的电磁波而不发生反射的物体(2)黑体辐射的实验规律一般材料的物体，辐射的电磁波除与温度有关外，还与材料的种类及表面状况有关黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关a随着温度的升高，各种波长的辐射强度都增加b随着温度的升高，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动2能量子(1)定义：普朗克认为，带电微粒辐射或者吸收能量时，只能辐射或吸收某个最小能量值的整数倍即能量的辐射或者吸收只能是一份一份的这个不可再分的最小能量值叫做能量子(2)能量子的大小：h，其中是电磁波的频率，h称为普朗克常量h6.631034 Js.二、光电效应1光电效应现象光电效应：
4、在光的照射下金属中的电子从金属表面逸出的现象，叫做光电效应，发射出来的电子叫做光电子2光电效应规律(1)每种金属都有一个极限频率(2)光子的最大初动能与入射光的强度无关，只随入射光的频率增大而增大(3)光照射到金属表面时，光电子的发射几乎是瞬时的(4)光电流的强度与入射光的强度成正比3爱因斯坦光电效应方程(1)光子说：空间传播的光的能量是不连续的，是一份一份的，每一份叫做一个光子光子的能量为h，其中h是普朗克常量，其值为6.631034 Js.(2)光电效应方程：EkhW0.其中h为入射光的能量，Ek为光电子的最大初动能，W0是金属的逸出功4遏止电压与截止频率(1)遏止电压：使光电流减小到零的
5、反向电压Uc.(2)截止频率：能使某种金属发生光电效应的最小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极限频率(3)逸出功：电子从金属中逸出所需做功的最小值，叫做该金属的逸出功三、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波动性(2)光电效应说明光具有粒子性(3)光既具有波动性，又具有粒子性，称为光的波粒二象性2物质波(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(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
6、，p为运动物体的动量，h为普朗克常量.考点一对光电效应实验规律的理解光电效应实验规律可理解为1放不放光电子，看入射光的最低频率2放多少光电子，看光的强度3光电子的最大初动能大小，看入射光的频率4要放光电子，瞬时放例11905年是爱因斯坦的“奇迹”之年，这一年他先后发表了三篇具有划时代意义的论文，其中关于光量子的理论成功的解释了光电效应现象关于光电效应，下列说法正确的是()A当入射光的频率低于极限频率时，不能发生光电效应B光电子的最大初动能与入射光的频率成正比C光电子的最大初动能与入射光的强度成正比D某单色光照射一金属时不发生光电效应，改用波长较短的光照射该金属可能发生光电效应解析根据光电效应现
7、象的实验规律，只有入射光频率大于极限频率才能发生光电效应，故A、D正确根据光电效应方程，最大初动能与入射光频率为线性关系，但非正比关系，B错误；根据光电效应现象的实验规律，光电子的最大初动能与入射光强度无关，C错误答案AD突破训练1用光照射某种金属，有光电子从金属表面逸出，如果光的频率不变，而减弱光的强度，则()A逸出的光电子数减少，光电子的最大初动能不变B逸出的光电子数减少，光电子的最大初动能减小C逸出的光电子数不变，光电子的最大初动能减小D光的强度减弱到某一数值，就没有光电子逸出了答案A解析光的频率不变，表示光子能量不变，仍会有光电子从该金属表面逸出，逸出的光电子的最大初动能也不变；而减弱
8、光的强度，逸出的光电子数就会减少，选项A正确考点二对光电效应方程的应用和Ek图象的考查1爱因斯坦光电效应方程EkhW0h：光电子的能量W0：逸出功，即从金属表面直接飞出的光电子克服正电荷引力所做的功Ek：光电子的最大初动能2由Ek图象(如图1)可以得到的信息图1(1)极限频率：图线与轴交点的横坐标c.(2)逸出功：图线与Ek轴交点的纵坐标的绝对值EW0.(3)普朗克常量：图线的斜率kh.例2如图2所示是用光照射某种金属时逸出的光电子的最大初动能随入射光频率的变化图线(直线与横轴的交点坐标为4.27，与纵轴交点坐标为0.5)由图可知()图2A该金属的截止频率为4.271014 HzB该金属的截止
9、频率为5.51014 HzC该图线的斜率表示普朗克常量D该金属的逸出功为0.5 eV解析图线在横轴上的截距为截止频率，A正确，B错误；由光电效应方程EkhW0可知图线的斜率为普朗克常量，C正确；金属的逸出功为W0hc eV1.77 eV，D错误答案AC突破训练2(2011新课标全国35)在光电效应实验中，某金属的截止频率相应的波长为0，该金属的逸出功为_若用波长为(0)的光照射阴极K时，电路中一定没有光电流B若换用波长为2(20，根据可知，波长为1的光的频率不一定小于金属的极限频率，因此有可能发生光电效应现象，A错误；同理可以判断，B正确；光电流的大小与入射光的强度有关，在一定频率与强度的光照
10、射下，光电流与电压之间的关系为：开始时，光电流随电压U的增加而增大，当U增大到一定程度时，光电流达到饱和值，这时即使再增大U，在单位时间内也不可能有更多的光电子定向移动，光电流也就不会再增加，即饱和光电流是在一定频率与强度的光照射下的最大光电流，增大电源电压，若光电流达到饱和值，则光电流也不会增大，C错误；将电源极性反接，若光电子的最大初动能大于光电管两极间电场力做的功，电路中仍有光电流产生，D错误122009年诺贝尔物理学奖得主威拉德博伊尔和乔治史密斯主要成就是发明了电荷耦合器件(CCD)图象传感器他们的发明利用了爱因斯坦的光电效应原理如图4所示电路可研究光电效应规律图中标有A和K的为光电管
11、，其中K为阴极，A为阳极理想电流计可检测通过光电管的电流，理想电压表用来指示光电管两端的电压现接通电源，用光子能量为10.5 eV的光照射阴极K，电流计中有示数；若将滑动变阻器的滑片P缓慢向右滑动，电流计的读数逐渐减小，当滑至某一位置时电流计的读数恰好为零，读出此时电压表的示数为6.0 V；现保持滑片P位置不变，光电管阴极材料的逸出功为_，若增大入射光的强度，电流计的读数_(选填“为零”或“不为零”)图4答案4.5 eV为零解析根据当滑至某一位置时电流计的读数恰好为零，读出此时电压表的示数为U6.0 V，由动能定理得eUEk；由爱因斯坦光电效应方程有EkEW0，解得光电管阴极材料的逸出功为W0
12、4.5 eV；若增大入射光的强度，电流计的读数仍为零13现有a、b两种单色光，其波长关系为ab，用a光照射某种金属时，恰好发生光电效应则：(1)用b光照射该金属时，_发生光电效应；(填“能”或“不能”)(2)增加a光的强度，释放出光电子的最大初动能_增大(填“会”或“不会”)答案(1)能(2)不会解析(1)由于b光波长短，b光子的能量大于a光子的能量，所以用b光照射该金属时，能发生光电效应(2)根据光电效应规律可知，增加a光的强度，释放光电子的最大初动能不变14如图5所示，当开关S断开时，用光子能量为2.5 eV的一束光照射阴极P，发现电流表读数不为零合上开关，调节滑动变阻器，发现当电压表读数小于0.60 V时，电流表读数仍不为零；当电压表读数大于或等于0.60 V时，电流表读数为零图5(1)求此时光电子的最大初动能的大小；(2)求该阴极材料的逸出功答案(1)0.6 eV(2)1.9 eV解析设用光子能量为2.5 eV的光照射时，光电子的最大初动能为Ekm，阴极材料逸出功为W0当反向电压达到U00.60 V以后，具有最大初动能的光电子达不到阳极，因此eU0Ekm由光电效应方程知EkmhW0由以上二式得Ekm0.6 eV，W01.9 eV.
