2021年高考物理复习导与练 第1节 光电效应 波粒二象性
高考物理系统性复习 (要点归纳+夯实基础练) 第一节 光电效应和波粒二象性(附解析)
第一节光电效应和波粒二象性【要点归纳】一、黑体与黑体辐射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(1)定义：如果某种物体在任何温度下能够完全吸收射入的各种波长的电磁波而不发生反射，这种物体就是黑体．实际上黑体只是一种理想情况，如在一个空腔壁上开一个很小的孔，那么射入小孔的电磁波在空腔内表面发生多次反射和吸收，最终不能从空腔射出，这个小孔就形成一个绝对黑体，如图所示．黑体看上去不一定是黑色的，只有当自身辐射的可见光非常微弱时看上去才是黑的；有些可看做黑体的物体，由于有较强的辐射，看起来还是很明亮，如太阳等一些发光物体也被当做黑体来处理．(2)黑体辐射的特点：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．二、热辐射(1)定义：物体在任何温度下，都会发射电磁波，温度不同，所发射的电磁波的频率和强度也不同，物理学中把这种现象叫做热辐射．例如：太阳、白炽灯中光的发射就属于热辐射．(2)特点：热辐射强度按波长的分布情况随物体的温度而有所不同．用实验来观察热辐射现象，可以发现热辐射的光谱是连续光谱，并且辐射光谱的性质与温度有关．在室温下，大多数物体辐射不可见的红外线，但当物体被加热到500℃左右时，开始发出暗红色的可见光．随着温度的不断上升，辉光逐渐亮起来，而且波长较短的辐射越来越多．大约在1 500℃时就变成明亮的白炽光．这说明同一物体在一定温度下所辐射的能量，在不同光谱区域的分布是不均匀的，而且温度越高光谱中能量最大的辐射相对应的频率也最高．此外，在实验中还发现：到一定温度下，不同物体所辐射的光谱成分有显著的不同．例如，将钢加热到约800℃时，就可以观察到明亮的红光，但在同一温度下，熔化的水晶却不辐射可见光，必须注意，热辐射不一定要高温，任何温度的物体都发出一定的热辐射．三、黑体辐射的实验规律(1)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．(2)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，如图所示．①随着温度的升高，各种波长的辐射强度都增加；②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．(3)一般物体的热辐射和黑体辐射及其吸收、反射的特点热辐射特点吸收、反射特点一般物体辐射电磁波的情况与温度有关，与材料的种类及表面状态有关既吸收、又反射．其他能力与材料种类及入射波长等因素有关黑体辐射电磁波的强度按波长分布只与黑体的温度有关完全吸收各种入射电磁波，不反射四、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ε叫做能量子．2．能量子大小：ε＝hν，其中ν是电磁波的频率，h是普朗克常量．h＝6.626×10－34 J·s(一般取h＝6.63×10－34J·s)．3．能量的量子化在微观世界中能量是量子化的，或者说微观粒子的能量是分立的．这种现象叫能量的量子化．五、粒子的波动性1．德布罗意波任何一个运动着的物体，都有一种波与它相对应，这种波叫物质波，也称为德布罗意波． 2．物质波的波长、频率关系式：λ＝h p ，ν＝εh. 六、物质波的实验验证1．实验探究思路：干涉、衍射是波特有的现象，如果实物粒子具有波动性，则在一定条件下，也应该发生干涉或衍射现象．2．实验验证：1927年戴维孙和汤姆孙分别利用晶体做了电子束衍射的实验，得到了电子的衍射图样，证实了电子的波动性．3．说明：(1)人们陆续证明了质子、中子以及原子、分子的波动性，对于这些粒子，德布罗意给出的ν＝εh 和λ＝hp关系同样正确． (2)宏观物体的质量比微观粒子大得多，运动时的动量很大，对应的德布罗意波的波长很小，根本无法观察到它的波动性．七、对物质波的认识与理解1．物质波的提出(1)1924年，法国巴黎大学的德布罗意，在论文中把光的波粒二象性推广到了实物粒子，用类比的方法，从理论上预言了物质波的存在．(2)德布罗意认为：每一个运动的粒子都与一个对应的波相联系．并且指出其能量、动量跟它对应的频率ν、波长λ的关系．ν＝εh ，λ＝h p. 2．物质波的意义：波粒二象性是微观粒子的特殊规律，一切微观粒子都存在波动性，宏观的物体也存在波动性，但波长太小，无法观测．3．对物质波的理解(1)任何物体，小到电子、质子，大到行星、太阳都存在波动性，我们之所以观察不到宏观物体的波动性，是因为宏观物体对应的波长太小的缘故．(2)德布罗意波是一种概率波，粒子在空间各处出现的概率受波动规律支配，不要以宏观观点中的波来理解德布罗意波．(3)德布罗意假说是光子的波粒二象性的一种推广，使之包括了所有的物质粒子，即光子与实物粒子都具有粒子性，又都具有波动性，与光子对应的波是电磁波，与实物粒子对应的波是物质波．八、光电效应1．光电效应：在光的照射下物体发射电子的现象，发射出来的电子叫做光电子．2．光电效应的实验规律(1)存在着饱和电流．(2)存在着遏止电压和截止频率．(3)光电效应具有瞬时性．九、光电效应的实验规律(1)光电效应现象：19世纪末赫兹用实验验证了麦克斯韦的电磁场理论，明确了光的电磁说，同时赫兹也最早发现了光电效应现象。
15.1光电效应波粒二象性—高考物理总复习专题课件
15.1 光电效应 波粒二象性—2021届高考物理总复 习（选 择性考 试）专 题课件 (共51张PPT) 15.1 光电效应 波粒二象性—2021届高考物理总复 习（选 择性考 试）专 题课件 (共51张PPT)
（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ε叫 作能量子.
15.1 光电效应 波粒二象性—2021届高考物理总复 习（选 择性考 试）专 题课件 (共51张PPT) 15.1 光电效应 波粒二象性—2021届高考物理总复 习（选 择性考 试）专 题课件 (共51张PPT)
答案：AD
15.1 光电效应 波粒二象性—2021届高考物理总复 习（选 择性考 试）专 题课件 (共51张PPT)
15.1 光电效应 波粒二象性—2021届高考物理总复 习（选 择性考 试）专 题课件 (共51张PPT) 15.1 光电效应 波粒二象性—2021届高考物理总复 习（选 择性考 试）专 题课件 (共51张PPT)
一、光电效应及其规律 1.黑体辐射与能量子 （1）黑体与黑体辐射. 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. a.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.
b.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.
1.（多选）在光电效应实验中，用频率为ν的光照射光 电管阴极，发生了光电效应.下列说法正确的是 （ ）
(课标通用版)高考物理总复习第十二章01第1讲光电效应波粒二象性精练(含解析)
（课标通用版）高考物理总复习第十二章01第1讲光电效应波粒二象性精练（含解析）第1讲光电效应波粒二象性A组基础过关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,其逸出功越大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.从金属表面出来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,频率越高,单位时间内逸出的光电子数就越多答案 A 由W0=hνc可知A项正确;照射光的频率低于极限频率时不能发生光电效应,故项B错误;由E k=hν-W0可知C项错误;单位时间内逸出的光电子数与入射光的频率无关,取决于入射光的强度,故D项错误。
2.用一束紫外线照射某金属时不能产生光电效应,可能使该金属发生光电效应的措施是( )A.改用频率更小的紫外线照射B.改用X射线照射C.改用强度更大的原紫外线照射D.延长原紫外线的照射时间答案 B 每一种金属对应一个极限频率,低于极限频率的光,无论照射时间有多长,光的强度有多大,都不能使金属发生光电效应。
只要照射光的频率大于金属的极限频率,就能产生光电效应。
因为X射线的频率高于紫外线的频率,所以改用X射线照射可能发生光电效应,B选项正确。
3.(多选)1905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答案AD 根据光电效应现象的实验规律,只有入射光的频率大于极限频率才能发生光电效应,而波长越短频率越大,故A、D正确。
根据光电效应方程,光电子的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。
第十六章第1讲 光电效应 波粒二象性--2025版高考总复习物理
[基础落实练]1．(2021·辽宁卷)赫兹在研究电磁波的实验中偶然发现，接收电路的电极如果受到光照，就更容易产生电火花。
此后许多物理学家相继证实了这一现象，即照射到金属表面的光，能使金属中的电子从表面逸出。
最初用量子观点对该现象给予合理解释的科学家是() A．玻尔B．康普顿C．爱因斯坦D．德布罗意解析：玻尔引入量子化的观念解释了氢原子光谱，A错误；康普顿提出康普顿效应，发现了光子不仅具有能量，还具有动量，证明了光具有粒子性，B错误；爱因斯坦提出光子说，从理论上解释了光电效应的实验现象，C正确；德布罗意提出一切物质都具有波粒二象性，D错误。
答案：C2．利用如图所示的装置观察光电效应现象，将光束照射在金属板上，发现验电器指针没有张开。
欲使验电器指针张开，可()A．改用逸出功更大的金属板材料B．改用频率更大的入射光束C．增加该光束的照射时间D．增大该光束的强度解析：改用逸出功更大的金属板材料，更不可能发生光电效应现象，验电器指针不能张开，故A错误；发生光电效应现象的条件是入射光的频率要大于或等于金属的极限频率，与入射光的强度和入射光的照射时间无关，则改用频率更大的入射光束，可以使验电器指针张开，故B正确，C、D错误。
答案：B3.如图所示，分别用波长为λ、2λ的光照射光电管的阴极K，对应的遏止电压之比为3∶1，则光电管的极限波长是()A．2λB．3λC．4λD．6λ解析：根据U c e＝12m v2m＝hcλ－hcλ0，则U c1e＝hcλ－hcλ0，U c2e＝hc2λ－hcλ0，其中U c1U c2＝31，解得λ0＝4λ。
答案：C4．(2022·全国乙卷)一点光源以113W的功率向周围所有方向均匀地辐射波长约为6×10-7m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＝6.63×10-34J·s。
R约为()A．1×102m B．3×102mC．6×102m D．9×102m解析：根据题述，点光源向所有方向均匀辐射，即距离点光源为R的球面上单位时间所接收的光的能量等于点光源单位时间所辐射的光的能量。
考点56 波粒二象性 光电效应——2021年高考物理专题复习附真题及解析
3．粒子的波粒二象性 （1）德布罗意波（物质波）：
h
频率 ν= ，波长 λ= ，其中 ε 为粒子能量，p 为粒子动量，h 为普朗克常量。
h
p
（2）验证和应用：电子的衍射实验，电子显微镜。 （3）光波和物质波都是概率波。
重点考向
考向一 黑体辐射和量子 典例引领
（2020·河北省高三二模）黑体辐射的研究表明：辐射强度、波长分布与辐射体的温度有密切关系。此研 究对冶金工业的迅速发展有巨大贡献，如图所示，图中画出了四种温度下黑体辐射的强度与波长的关系， 从中可以看出（ ）
（1）函数方程为 Ek=hν–W0=hν–hνc。 （2）图线斜率等于普朗克常量 h，横轴截距等于截止频率 vc，纵轴截距绝对值 E 等于逸出功 W0=hνc。 5．遏止电压与入射光频率的关系图象（Uc–ν 图象）
（1）函数方程为
Uc=
h e
ν– W0 e
=
h e
ν–
h c e
。
（2）图线斜率与电子电荷量的乘积等于普朗克常量 h，横轴截距等于截止频率 νc，纵轴截距的绝对值
4
D．由丁图可知，中等大小的核的比结合能量大，这些核最稳定
考向二 光电效应 典例引领
（2020·山东省高三三模）如图所示为研究光电效应的实验装置，接线柱 O 固定在滑动变阻器电阻丝 ab 的中点，初始时，滑动触头 P 位于滑动变阻器的中点位置。现用一束单色光照射光电管阴极，电流表有 示数。下列说法正确的是（ ）
（1）电压范围足够大时，电流的最大值为饱和光电流 Im，图线与横轴交点的横坐标的绝对值为遏止电 压 Uc，光电子的最大初动能 Ek=eUc。
（2）频率相同的入射光，遏止电压相同，饱和光电流与光照强度成正比。 （3）不同频率的入射光，遏止电压不同，入射光频率越大，遏止电压越大。 4．最大初动能与入射光频率的关系图象（Ek–ν 图象）
2021年高考物理第1讲 光电效应 波粒二象性
近代物理
高考第一轮复
习第十五单元
光电效应 波粒二象性
1必备知识2关键能力
第1讲
1光电效应及其规律
1光电效应及其规律
答案
1答
案
光电效应及其规律
BC
D
2光的波粒二象性 物质波
2答
案光的波粒二象性 物质波
C
考点一
光电效应的理解
考点一
光电效应的理解
答案解析
考点一光电效应的理解BC
解析方法
考点一
光电效应的理解
答案解析
考点一
光电效应的理解
D
解析
考点一
光电效应的理解
考点二
光电效应的图象问题
光电效应的图象问题
考点二
答案解
析
AC
解析光电效应的图象问题
考点二
答案解
析光电效应的图象问题
考点二
AD
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考点二
B
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考点二
考点三
波粒二象性问题
考点三
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方法
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新高考物理考试易错题易错点28光电效应波粒二象性
易错点28 光电效应 波粒二象性易错总结一、光电效应方程E k ＝hν－W 0的应用 1．光电效应方程的理解(1)E k 为光电子的最大初动能，与金属的逸出功W 0和光的频率ν有关． (2)若E k ＝0，则hν＝W 0，此时的ν即为金属的截止频率νc . 2．光电效应现象的有关计算(1)最大初动能的计算：E k ＝hν－W 0＝hν－hνc ； (2)截止频率的计算：hνc ＝W 0，即νc ＝W 0h ；(3)遏止电压的计算：－eU c ＝0－E k ， 即U c ＝E k e ＝hν－W 0e .二、光的波粒二象性 1．光的波动性实验基础：光的干涉和衍射． 2．光的粒子性(1)实验基础：光电效应、康普顿效应．(2)表现：①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；②少量或个别光子容易显示出光的粒子性．(3)说明：①粒子的含义是“不连续”“一份一份”的；②光子不同于宏观观念的粒子． 解题方法 光电效应规律中的四类图像图像名称图线形状由图线直接(间接)得到的物理量 最大初动能E k 与入射光频率ν的关系图线①截止频率νc ：图线与ν轴交点的横坐标②逸出功W 0：图线与E k 轴交点的纵坐标的绝对值，即W 0＝|－E |＝E③普朗克常量h ：图线的斜率，即h ＝k入射光颜色相同、强度不同时，光电流与电压的关系图线①遏止电压U c：图线与横轴的交点的横坐标②饱和电流I m：电流的最大值③最大初动能：E k＝eU c入射光颜色不同时，光电流与电压的关系图线①遏止电压U c1、U c2②饱和电流③最大初动能E k1＝eU c1，E k2＝eU c2遏止电压U c与入射光频率ν的关系图线①截止频率νc：图线与横轴交点的横坐标②遏止电压U c：随入射光频率的增大而增大③普朗克常量h：等于图线的斜率与电子电荷量的乘积，即h＝ke(注：此时两极之间接反向电压)易错类型：对物理概念理解不透彻1．（2021·全国高三专题练习）下列关于波粒二象性的说法不正确的是（）A．光电效应揭示了光的波动性B．使光子一个一个地通过单缝，若时间足够长，底片上也会出现衍射图样C．黑体辐射的实验规律可用光的粒子性解释D．热中子束射到晶体上产生衍射图样说明中子具有波动性2．（2021·全国高三课时练习）量子理论是现代物理学两大支柱之一。
2021版高考物理一轮复习第12章波粒二象性原子和原子核第1节光电效应波粒二象性学案
第1节光电效应波粒二象性考点一光电效应对应学生用书p2201．光电效应现象(1)定义：在光的照射下金属中的电子从表面逸出的现象，叫做光电效应，发射出来的电子叫做__光电子__．特别提醒：①光电效应的实质是光现象转化为电现象．②定义中的光包括可见光和不可见光．(2)几个名词解释①遏止电压：使光电流减小到零时的__最小反向__电压，用U c表示．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)，用νc表示．不同的金属对应着不同的截止频率．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，用W0表示，不同的金属对应着不同的逸出功．④最大初动能：发生光电效应时，金属表面的电子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．2．光电效应规律(1)每种金属都有一个截止频率，入射光的频率__低于__截止频率时不发生光电效应．(2)光电子的__最大初动能__与入射光的强度无关，只随入射光频率的增大而__增大__．(3)只要入射光的频率大于金属的截止频率，照到金属表面时，光电子的发射几乎是__瞬时的__，一般不超过10－9s，与光的强度__无__关．(4)当入射光的频率大于金属的截止频率时，饱和光电流的强度与入射光的强度成__正__比．【理解巩固1】(多选)光电效应实验的装置如图所示，用紫光灯照射锌板，验电器指针张开一个角度，则下面说法中正确的是( )A．用紫外线照射锌板，验电器指针一定会发生偏转B．用绿色光照射锌板，验电器指针一定会发生偏转C．锌板带的是负电荷D．使验电器指针发生偏转的是正电荷[解析] 紫外线频率大于紫光，一定能发生光电效应，A正确；绿光的频率小于紫外线，绿光不一定能使锌板发生光电效应，B 错误；进一步研究表明锌板带正电，这说明在紫外线的照射下，锌板中有一部分自由电子从表面飞出来，锌板中缺少电子，于是带正电，C 错误、D 正确．[答案] AD3．光电效应方程(1)光子说：空间传播的光是不连续的，是一份一份的，每一份叫做一个光子．光子的能量为E ＝__hν__，其中h 是普朗克常量，其值为6.63×10－34J ·s ，ν是光的频率．(2)光电效应方程：__E k ＝hν－W 0__，其中hν为入射光子的能量，E k 为光电子的最大初动能，E k ＝eU c ，W 0是金属的逸出功，W 0＝hνc .【理解巩固2】 (多选)如图所示是某次实验中得到的甲、乙两种金属的遏止电压U c与入射光频率ν关系图象，两金属的逸出功分别为W 甲、W 乙，如果用ν0频率的光照射两种金属，光电子的最大初动能分别为E 甲、E 乙，则下列关系正确的是( )A ．W 甲＜W 乙B ．W 甲＞W 乙C ．E 甲＞E 乙D ．E 甲＝E 乙[解析] 根据光电效应方程得E km ＝hν－W 0＝hν－hνc ，又E km ＝qU c ，解得U c ＝h q ν－W 0q ＝h q ν－hνcq ，知U c －ν图线当U c ＝0，ν＝νc ；由图象可知，金属甲的极限频率小于金属乙，则金属甲的逸出功小于乙的，即W 甲＜W 乙，故A 正确、B 错误；如果用ν0频率的光照射两种金属，根据光电效应方程，当相同的频率入射光时，则逸出功越大的，其光电子的最大初动能越小，因此E 甲＞E 乙，故C 正确、D 错误．[答案] AC对应学生用书p 221光电效应的基本规律1 用强度相同的红光和蓝光分别照射同一种金属，均能使该金属发生光电效应．下列判断正确的是( )A ．用红光照射时，该金属的逸出功小，用蓝光照射时该金属的逸出功大B ．用红光照射时，该金属的截止频率低，用蓝光照射时该金属的截止频率高C ．用红光照射时，逸出光电子所需时间长，用蓝光照射时逸出光电子所需时间短D ．用红光照射时，逸出的光电子最大初动能小，用蓝光照射时逸出的光电子最大初动能大[解析] 同种金属的逸出功是相同的，截止频率是相同的，选项A 、B 错误；只要金属能发生光电效应，逸出光电子的时间一样，C 错误；蓝光的频率比红光大，由E km ＝hν－W 0知，用蓝光时逸出的光电子最大初动能大，D 正确．[答案] D, 光电效应规律的解释)爱因斯坦光电效应方程2 (多选)如图所示电路可研究光电效应规律，图中标有A 和K 为光电管，其中A 为阳极，K 为阴极．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，以下判断正确的是( )A ．光电管阴极K 射出的光电子是具有瞬时性的B ．光电管阴极材料的逸出功为4.5 eVC ．若增大入射光的强度，电流计的读数不为零D ．若用光子能量为12 eV 的光照射阴极K ，光电子的最大初动能一定变大[解析] 射出的光电子是具有瞬时性的，A 正确；电流计的读数恰好为零，此时电压表的示数为6.0 V ，根据动能定理得eU c ＝E km ＝6 eV .再根据光电效应方程知W 0＝hν－E km ＝10.5 eV －6 eV ＝4.5 eV ，B 正确；光电效应产生光电子的最大初动能与入射光的强度无关，与入射光的频率有关，C 错误；增大入射光的光子能量，根据光电效应方程知，光电子的最大初动能变大，D 正确．[答案] ABD光电效应相关的图象3 (多选)用如图甲所示的电路研究光电效应中光电流强度与照射光的强弱、频率等物理量的关系．图中A 、K 两极间的电压大小可调，电源的正负极也可以对调．分别用a 、b 、c 三束单色光照射，调节A 、K 间的电压U ，得到光电流I 与电压U 的关系如图乙所示．由图可知( )A ．单色光a 和c 的频率相同，但a 更强些B ．单色光a 和c 的频率相同，但a 更弱些C ．单色光b 的频率大于a 的频率D ．改变电源的极性不可能有光电流产生[审题指导] I －U 图线中横轴截距表示遏止电压，再根据eU c ＝E k ＝hν－W 0判断入射光的频率、逸出功等；纵坐标的最大值表示饱和光电流与光电子数目有关．[解析] 光电流恰为零，此时光电管两端加的电压为遏止电压，对应的光的频率为遏止频率，可知，a 、c 光对应的遏止频率小于b 光的遏止频率，根据eU c ＝12mv 2m ＝hν－W 0，入射光的频率越高，对应的遏止电压U c 越大．从图中可知a 、c 光的遏止电压相等，且小于b 光的遏止电压，所以a 、c 光的频率相等，小于b 光的频率；光电流的大小与光强有关，当a 、c 光照射该光电管时，则a 光对应的光电流大，因此a 光子数多，那么a 光的强度较强，AC 正确，B 错误；若改变电源的极性，仍可能有光电流产生，但电流大小会发生变化，D 错误．[答案] AC, 对某一金属有关光电效应的几种图象h)考点二波粒二象性对应学生用书p2221．光的波粒二象性(1)光的干涉、衍射、偏振现象证明了光有__波动性__．(2)光电效应、康普顿效应证明了光有__粒子性__．(3)光既有波动性、又有粒子性，称为光的波粒二象性．2．对光的波粒二象性的理解光既有波动性，又有粒子性，两者不是孤立的，而是有机的统一体，其表现规律为：(1)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)频率越低波动性越显著，越容易看到光的干涉和衍射现象；频率越高粒子性越显著，越不容易看到光的干涉和衍射现象，贯穿本领越强．(3)光在传播过程中往往表现出波动性；在与物质发生作用时，往往表现为粒子性．【理解巩固3】(多选)为了验证光的波粒二象性，在双缝干涉实验中将光屏换成照相底片，并设法减弱光的强度，下列说法正确的是( )A．使光子一个一个地通过双缝干涉实验装置的单缝，如果时间足够长，底片上将出现双缝干涉图样B．使光子一个一个地通过双缝干涉实验装置的单缝，如果时间很短，底片上将出现不太清晰的双缝干涉图样C．大量光子的运动显示光的波动性D．光只有波动性没有粒子性[解析] 使光子一个一个地通过单缝，如果时间足够长，底片上会出现双缝干涉图样，如果时间很短，少量光子到达底片上，由于光波是概率波，光子的行为是随机的，则底片上不会出现双缝干涉图样，故A正确，B错误；光波是一种概率波，光子落在光屏上各点的概率是不同的．单个光子通过双缝后打在底片的情况呈现出随机性，大量光子通过双缝后打在底片上的情况呈现出规律性．所以个别光子的运动体现粒子性，大量光子的运动体现波动性，故C正确；光既具有波动性又具有粒子性，故D错误．[答案] AC3．德布罗意波(物质波)波长λ与动量p 的关系符合德布罗意公式λ＝hp (h 为普朗克常量)的波叫德布罗意波，简称物质波．德布罗意波假说是光的波粒二象性的一种推广，使之包含了物质粒子，即光子和实物粒子都具有粒子性，又都具有波动性，与光子对应的波是电磁波，与实物粒子对应的波是德布罗意波．【理解巩固4】 下列关于德布罗意波的认识，正确的解释是( ) A ．任何一个物体都有一种波和它对应，这就是物质波 B ．X 光的衍射证实了物质波的假设是正确的 C ．电子的衍射证实了物质波的假设是正确的D ．宏观物体运动时，看不到它的衍射或干涉现象，是因为宏观物体的波长太大[解析] 只有运动的物体才具有波动性，A 错误；X 光是波长极短的电磁波，是光子，它的衍射不能证实物质波的存在，B 错误；电子是实物粒子，它的衍射能证实物质波的存在，C 正确；宏观物体由于动量太大，德布罗意波长太小，所以看不到它的干涉、衍射现象，D 错误．[答案] C对应学生用书p 222波粒二象性4 关于光的本性，下列说法正确的是( )A ．光既具有波动性，又具有粒子性，这是互相矛盾和对立的B ．光的波动性类似于机械波，光的粒子性类似于质点C ．大量光子才具有波动性，个别光子只具有粒子性D ．由于光既具有波动性，又具有粒子性，无法只用其中一种去说明光的一切行为，只能认为光具有波粒二象性[解析] 光既具有粒子性，又具有波动性，大量的光子波动性比较明显，个别光子粒子性比较明显，A 错误；光是概率波，不同于机械波；光的粒子性也不同于质点；即单个光子既具有粒子性也具有波动性，B 错误；单个光子既具有粒子性也具有波动性，只是大量的光子波动性比较明显，个别光子粒子性比较明显，C 错误；由于光具有波动性，又具有粒子性，即光的波动性与粒子性是光子本身的一种属性，故无法只用其中一种去说明光的一切行为，故光具有波粒二象性，D 正确．[答案] D德布罗意波5 任何一个运动着的物体，小到电子、质子，大到行星、太阳，都有一种波与它对应，波长满足λ＝hp (其中，h 为普朗克常量，p 为动量)，人们把这种波叫做德布罗意波．现有德布罗意波波长为λ1的一个中子和一个氘核相向对撞，撞后结合成一个波长为λ2的氚核，则氘核的德布罗意波波长可能为( )A .λ1＋λ22B .λ1－λ22 C .λ1λ2λ2－λ1 D .λ1－λ2λ1λ2[解析] 中子的动量p 1＝h λ1，氚核的动量p 2＝hλ2，由于碰后氚核方向不确定，故氘核的动量p 3＝p 1±p 2，所以氘核的德布罗意波波长为λ3＝λ1λ2λ1＋λ2或λ1λ2λ2－λ1，故C 正确．[答案] C。
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第1节光电效应波粒二象性基础必备1.(2019·四川德阳质检)(多选)下列关于光的波粒二象性的说法中正确的是(BCD)A.光显示粒子性时是分立而不连续的,无波动性;光显示波动性时是连续而不分立的,无粒子性B.光的频率越高,其粒子性越明显;光的频率越低,其波动性越明显C.光的波动性可以看做是大量光子运动的规律D.频率大的电磁波更容易发生光电效应解析:我们既不能把光看成宏观现象中的波,也不能把光看成宏观现象中的粒子,光既具有波动性,又具有粒子性,即光具有波粒二象性,A项错误;光的波动性和粒子性都与光的频率有关,随着频率的增大,波动性减弱而粒子性增强,B项正确;大量光子表现出波动性,少量光子则表现出粒子性,C项正确;频率大的电磁波更容易发生光电效应而更不容易观察到干涉和衍射现象,D项正确.2.(2019·河南郑州二模)用很弱的光做单缝衍射实验,改变曝光时间,在胶片上出现的图像如图所示,该实验表明(C)A.光的本质是波B.光的本质是粒子C.光的能量在胶片上分布不均匀D.光到达胶片上不同位置的概率相同解析:用很弱的光做单缝衍射实验,改变曝光时间,在胶片上出现的图样说明光具有波粒二象性,故A,B错误;该实验说明光到达胶片上的不同位置的概率是不一样的,也就说明了光的能量在胶片上分布不均匀,故C正确,D错误.3.(2019·山东滨州模拟)已知钙和钾的截止频率分别为7.73×1014 Hz和5.44×1014 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,钙逸出的光电子具有较大的(A)A.波长B.频率C.能量D.动量解析:由光电效应方程hν=m+W,且W=hν0,可得光电子的最大初动能m=hν-hν0,由于钙的截止频率大于钾的截止频率,所以钙逸出的光电子的最大初动能较小,因此它具有较小的能量、动量,C,D错误;又由p=可知光电子动量较小时,波长较大,频率较小,A正确,B错误.4.(2019·甘肃兰州月考)(多选)如图所示,电路中所有元件完好,但光照射到光电管上,灵敏电流计中没有电流通过,其原因可能是(BD)A.入射光太弱B.入射光波长太长C.光照时间短D.电源正、负极接反解析:若入射光波长太长,入射光的频率低于截止频率时,不能发生光电效应,选项B正确;电路中电源反接,对光电管加了反向电压,若该电压超过了遏止电压,也没有光电流产生,选项D正确.5.(2019·广东肇庆二模)频率为ν的光照射某金属时,产生光电子的最大初动能为E km.改为频率为2ν的光照射同一金属,所产生光电子的最大初动能为(h为普朗克常量)(C)A.E km-hνB.2E kmC.E km+hνD.E km+2hν解析:根据光电效应方程得E km=hν-W,若入射光频率变为2ν,则E km'=h·2ν-W=2hν-(hν-E km)=hν+E km,故选项C正确.6.(2019·辽宁葫芦岛一模)普朗克在研究黑体辐射的基础上,提出了量子理论,下列关于描绘两种温度下黑体辐射强度与波长关系的图中,符合黑体实验规律的是(D)解析:黑体辐射以电磁辐射的形式向外辐射能量,温度越高,辐射强度越大,故A,C 错误;黑体辐射的波长分布情况随温度变化而改变,温度越高,辐射的电磁波的波长越短,辐射强度的极大值向波长缩短的方向移动,故B错误,D正确.7.(2019·辽宁鞍山调研)(多选)关于光电效应和康普顿效应的规律,下列说法正确的是(BD)A.光电效应中,金属板向外发射的光电子又可以叫做光子B.用光照射金属不能发生光电效应是因为该入射光的频率小于金属的截止频率C.对于同种金属而言,遏止电压与入射光的频率无关D.石墨对X射线散射时,部分X射线的散射光波长会变长,这个现象称为康普顿效应解析:光电效应中,金属板向外发射的电子叫光电子,光子是光量子的简称,A错误;用光照射金属不能发生光电效应是因为该入射光的频率小于金属的截止频率,B 正确;根据光电效应方程hν=W+eU0可知,对于同种金属而言(逸出功一样),入射光的频率越大,遏止电压也越大,即遏止电压与入射光的频率有关,C错误;在石墨对X射线散射时,部分X射线的散射光波长会变长的现象称为康普顿效应,D正确.8.(2019·福建莆田一模)分别用频率为ν和2ν的甲、乙两种单色光照射某金属,逸出光电子的最大初动能之比为1∶3,已知普朗克常量为h,真空中光速为c,电子电荷量为e.下列说法正确的是(B)A. 用频率为2ν的单色光照射该金属,单位时间内逸出的光电子数目一定较多B.用频率为ν的单色光照射该金属不能发生光电效应C.甲、乙两种单色光照射该金属,只要光的强弱相同,对应光电流的遏止电压就相同D.该金属的逸出功为hν解析:单位时间内逸出的光电子数目与光的强度有关,与光的频率无关,选项A错误;根据光电效应方程可知,光电子的最大初动能m=hν-W和m=2hν-W,逸出光电子的最大初动能之比为1∶3,联立可得逸出功W=hν,用频率为hν的单色光照射该金属不能发生光电效应,选项B正确,D错误;两种光的频率不同,光电子的最大初动能不同,由m=eU 0可知对应的遏止电压是不同的,选项C错误.能力培养9.某光源发出的光由不同波长的光组成,不同波长的光的强度如图所示,表中给出了一些材料的极限波长,用该光源发出的光照射表中材料(D)材料钠铜铂极限波长(nm) 541 268 196A.仅钠能产生光电子B.仅钠、铜能产生光电子C.仅铜、铂能产生光电子D.都能产生光电子解析:根据光电效应方程可知,m=hν-W=h-W,只要光源的波长小于某金属的极限波长,就有光电子逸出,该光源发出的光的波长最小值小于100 nm,小于钠、铜、铂三个的极限波长,都能产生光电子,故D正确,A,B,C错误.10.(2019·湖南长沙模拟)用不同频率的紫外线分别照射钨和锌的表面而产生光电效应,可得到光电子最大初动能m随入射光频率ν变化的mν图像.已知钨的逸出功是3.28 eV,锌的逸出功是3.34 eV,若将二者的图线画在同一个mν坐标系中,用实线表示钨、虚线表示锌,则正确反映这一过程的图是(A)解析:依据光电效应方程m=hν-W可知,mν图线的斜率代表普朗克常量h,因此钨和锌的mν图线应该平行.图线的横轴截距代表截止频率ν0,而ν0=,因此钨的截止频率小些,综上所述,选项A正确.11.(多选)如图(甲)所示是研究光电效应规律的实验电路.用波长为λ1的单色光a 照射阴极K,反复调节滑动变阻器,灵敏电流计的指针都不发生偏转;改用波长为λ2的单色光b照射K,调节滑动变阻器,测得流过灵敏电流计的电流I与AK之间的电势差U AK满足如图(乙)所示规律.则(AC)A.λ1>λ2B.增加a光的照射强度一定能使电流计的指针发生偏转C.如果只增加b光的照射强度,则图像与横轴交点不变D.如果只改变阴极K的材料,则图像与横轴交点不变解析:由题意可知,单色光a不能发生光电效应现象,单色光b可以发生光电效应现象,发生光电效应现象的条件是入射光的频率大于金属的截止频率,故a光的频率低,波长长,故λ1>λ2,故A正确;增加a光的照射强度不能发生光电效应现象,电流计指针不偏转,故B错误;只增加b光的照射强度,则饱和电流增加,图像与纵轴交点变大,图像与横轴交点不变,故C正确;图像与横轴交点表示遏止电压,改变阴极K 的材料,则改变了逸出功W,根据光电效应方程结合动能定理可知eU0=hν-W,则遏止电压会发生变化,图像与横轴交点变化,故D错误.12.(多选)如图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,其中A为阳极,K为阴极.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,以下判断正确的是(AC)A.光电管阴极材料的逸出功为4.5 eVB.若增大入射光的强度,电流计的读数不为零C.若用光子能量为12 eV的光照射阴极K,光电子的最大初动能一定变大D.若用光子能量为9.5 eV的光照射阴极K,同时把滑片P向左移动少许,电流计的读数一定不为零解析:由题给电路图可知,图中所加电压为反向减速电压,由题意可知遏止电压为6 V,由m=hν-W=eU 0得W=4.5 eV,选项A正确;当电压达到遏止电压时,所有电子都不能到达A极,无论光强如何变化,电流计示数仍为零,选项B错误;若光子能量增大,根据光电效应方程,光电子的最大初动能一定变大,选项C正确;若用光子能量为9.5 eV的光照射阴极K,则遏止电压为5 V,滑片P向左移动少许,电流计的读数可能仍为零,选项D错误.13.(2019·山东菏泽联考)如图所示,当一束一定强度某一频率的黄光照射到光电管阴极K上时,此时滑片P处于A,B中点,电流表中有电流通过,则(A)A.若将滑动触头P向B端移动,电流表读数有可能不变B.若将滑动触头P向A端移动,电流表读数一定增大C.若用红外线照射阴极K,电流表中一定没有电流通过D.若用一束强度相同的紫外线照射阴极K,电流表读数不变解析:所加的电压,使光电子加速到达阳极,则灵敏电流表中有电流流过,且可能处于饱和电流,当滑片向B端移动时,电流表读数有可能不变;当滑片向A端移动时,所加电压减小,则光电流可能减小,也可能不变,故A正确,B错误;若用红外线照射阴极K,因红外线频率小于可见光,但是不一定不能发生光电效应,电流表不一定没有电流,故C错误;若用一束强度相同的紫外线照射阴极K时,紫外线的频率大于可见光的频率,则光子数目减小,电流表读数减小,故D错误.14.(2019·河南洛阳联考)(多选)1905年,爱因斯坦把普朗克的量子化概念进一步推广,成功地解释了光电效应现象,提出了光子说.在给出的与光电效应有关的四个图像中,下列说法正确的是(CD)A.图1中,当紫外线照射锌板时,发现验电器指针发生了偏转,说明锌板带正电,验电器带负电B.图2中,从光电流与电压的关系图像中可以看出,电压相同时,光照越强,光电流越大,说明遏止电压和光的强度有关C.图3中,若电子电荷量用e表示,ν1,ν0,U1已知,由U0ν图像可求得普朗克常量的表达式为h=D.图4中,由光电子最大初动能m与入射光频率ν的关系图像可知该金属的逸出功为E或hν0解析:用紫外线灯发出的紫外线照射锌板,锌板失去电子带正电,验电器与锌板相连,则验电器的金属球和金属指针带正电,选项A错误;由题图可知电压相同时,光照越强,光电流越大,只能说明光电流强度与光的强度有关,遏止电压只与入射光的频率有关,与入射光的强度无关,选项B错误;根据爱因斯坦光电效应方程eU0=hν-W,可知U0=ν-,U0ν图像的斜率表示,即=,解得h=,选项C正确;根据光电效应方程m=hν-W知mν图线的纵轴截距的绝对值表示逸出功,则逸出功为E,当最大初动能为零,入射光的频率等于金属的截止频率,则金属的逸出功等于hν0,选项D正确.。