高中物理第十七章波粒二象性章末小结课件新人教版选修3

光电效应现象
光电效应问题主要有两个方面，一个是关于光电效应现象 的判断，另一个是运用光电效应规律及光电效应方程进行的简 单计算。解决问题的关键在于对光电效应规律的掌握及对相关 概念的熟悉程度。 题目涉及 Ucν 图线时，难度稍大一些，关键是要理解遏止 电压 Uc 和 ν 轴上截距的物理意义，以及两者之间的关系，并会 根据 eUc＝hνW0 推导 Ucν 图线的斜率。
[典例 2]
经 150 V 电压加速的电子束，沿同一方向射出 ( )
来，穿过铝箔射到其后的屏上，则 A．所有电子的运动轨迹均相同 B．所有电子到达屏上顿运动定律确定 D．电子到达屏上的位置受波动规律支配，无法用确定的 坐标来描述它的位置 [解析] 电子在运动中表现出波动性，没有一定的运动轨
A．该金属的截止频率 B．该金属的逸出功 C．普朗克常量 D．电子的质量
[解析]
当遏止电压等于零时对应的光的频率为截止频率，
题图乙中横坐标上的截距等于截止频率， 根据某一频率 ν 时的遏 1 止电压求得电子的最大初动能： 2mvm2＝eUc，根据截止频率和 1 2 逸出功的关系 W0＝hνc， 再根据爱因斯坦方程： m v 2 m ＝hν－W0， 由以上分析和公式可以知道选项 A、B、C 正确；因电子射出的 速度不能测量，所以电子的质量不能求出，D 错误。 [答案] ABC
[典例 1]
(多选)如图所示，在图甲所示的装置中，K 为一金
属板，A 为金属电极，都密封在真空的玻璃管中，W 为由石英片 封盖的窗口，单色光可通过石英片射到金属板 K 上，E 为输出电 压可调的直流电源，其负极与电极 A 相连，Ⓐ是电流表。实验发 现，当用某种频率的单色光照射 K 时，K 会发出电子(光电效应)， 这时，即使 AK 之间的电压等于零，回路中也有电流，当 A 的电 势低于 K 的电势且低到某一值 Uc 时，电流消失，Uc 称为遏止电 压。当改变照射光的频率 ν，遏止电压 Uc 也将随之改变，其关系 如图乙所示。如果某次实验我们测出了画这条图线 (图乙)所需的 一系列数据， 又知道了电子的电荷量， 则可求得 ( )
波 粒 二 象 性
黑体 黑体辐射 能量子 光子 能量量子化光电子 光的粒子性光电流 十三个概念 光电子的最大初动能 逸出功 截止频率 遏止电压 粒子的波动性：物质波 概率波 不确定性关系：概率波 不确定 性关系
解析：(1)题图甲为利用光电管产生光电流的实验电路，光电子 从 K 极发射出来，故 K 为光电管的阴极，A 为光电管的阳极。
2．小明用金属铷为阴极的光电管观测光电效应现象，实验装置示 意图如图甲所示。已知普朗克常量 h＝6.63×10－34 J· s。
(1)图甲中电极 A 为光电管的________(填“阴极”或“阳极”)。 (2)实验中测得铷的遏止电压 Uc 与入射光频率 ν 之间的关系如图 乙所示，则铷的截止频率 νc＝____________Hz，逸出功 W0＝ ____________J。 (3)如果实验中入射光的频率 ν＝7.00×1014Hz， 则产生的光电子 的最大初动能 Ek＝____________J。
光子：光辐射不连续，每一 份光叫做一个光子 一个假说：光子说 光子的能量：ε＝hν h 光子的动量：p＝ λ 方程：Ek＝hν－W0 存在截止频率 波粒二象性 存在遏止电压 光电效应 规律 三个现象或 存在饱和电流 规律公式 效应具有瞬时性 康普顿效应 h 不确定性关系：ΔxΔp≥ 4π
2．光子和电子、质子等实物粒子一样，具有能量和动量。 和其他物质相互作用时，粒子性起主导作用。 3．光子的能量与其对应的频率成正比，而频率是波动性 特征的物理量， 因此 ε＝hν 揭示了光的粒子性和波动性之间的 密切联系。 4．对不同频率的光，频率低、波长长的光，波动性特征 显著；而频率高、波长短的光，粒子性特征显著。 5．光在传播时体现出波动性，在与其他物质相互作用时 体现出粒子性。处理光的波粒二象性问题的关键是正确理解 其二象性，搞清光波是一种概率波。
光的波粒二象性
1．大量光子产生的效果显示出波动性，比如干涉、衍射现 象中，如果用强光照射，在光屏上立刻出现了干涉、衍射条纹， 体现了波动性；个别光子产生的效果显示出粒子性。如果用微 弱的光照射，在屏上就只能观察到一些分布毫无规律的光点， 充分体现粒子性； 但是如果微弱的光在照射时间加长的情况下， 在感光底片上的光点分布又会出现一定的规律性， 倾向于干涉、 衍射的分布规律。这些实验为人们认识光的波粒二象性提供了 良好的依据。
迹，牛顿运动定律不适用于电子的运动。故正确选项为 D。 [答案] D
[专题训练]
1． 在光电效应的实验结果中， 与光的波动理论不矛盾的是( A．光电效应是瞬时发生的 B．所有金属都存在极限频率 C．光电流随着入射光增强而变大 D．入射光频率越大，光电子最大初动能越大 )
解析：光电效应产生的时间极短，电子吸收光的能量是瞬时完 成的， 而不像波动理论所预计的那样可以逐渐叠加， A 项矛盾； 光电效应中所有金属都存在极限频率，当入射光的频率低于极 限频率时不能发生光电效应。光的波动理论认为不管光的频率 如何，只要光足够强，电子都可以获得足够能量从而逸出金属 表面，不应存在极限频率，B 项矛盾；光电效应中入射光越强， 光电流越大，这与光的波动理论不矛盾，C 项不矛盾；光电效 应中入射光的频率越大，光电子的最大初动能越大。光的波动 理论认为光强越大，电子可获得更多的能量，光电子的最大初 动能越大，D 项矛盾。 答案：C