2021年高考物理一轮复习第15章近代物理初步第1讲光电效应波粒二象性学案
第1讲 光电效应 波粒二象性-2025版物理大一轮复习
光电效应波粒二象性目标要求 1.了解黑体辐射的实验规律。
2.知道什么是光电效应，理解光电效应的实验规律，会利用光电效应方程计算逸出功、最大初动能、截止频率等物理量。
3.会分析光电效应的图像问题。
4.理解物质波的概念，理解光的波粒二象性。
考点一黑体辐射能量子1.热辐射(1)定义：一切物体都在以□1电磁波的形式向外辐射能量，而且辐射强度随波长的分布与物体的□2温度有关，这种辐射称为热辐射。
(2)特点：热辐射强度按波长的分布情况随物体□3温度的不同而有所不同。
2.黑体与黑体辐射(1)黑体：如果某种物体能够全部吸收外来的□4电磁波而不发生反射，这种物体就称为□5绝对黑体，简称黑体。
(2)黑体辐射：加热腔体，黑体向外辐射电磁波。
(3)黑体辐射的实验规律黑体辐射能量按波长分布的情况只与黑体的□6温度有关，如图所示。
①随着温度的升高，各种波长的辐射能谱密度都□7增加；②随着温度的升高，辐射能谱密度的极大值向波长□8较短的方向移动。
3.能量子(1)定义：普朗克认为，带电谐振子的能量E只能是某一最小能量值ε的□9整数倍，这个不可再分的最小能量值ε叫作能量子。
(2)能量子大小：ε＝□10hν，其中ν是谐振动的频率，h称为普朗克常量。
h＝6.626×10－34J·s(一般取h＝6.63×10－34J·s)。
【判断正误】1.黑体能够反射各种波长的电磁波，但不会辐射电磁波。
(×)2.黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与温度有关，随着温度的升高，各种波长的辐射强度都增加，辐射强度极大值向波长较短的方向移动。
(√)3.玻尔为得出黑体辐射的强度按波长分布的公式，提出了能量子的假说。
(×)1.黑体辐射的实验规律(1)温度一定时，黑体辐射强度随波长的分布有一个极大值。
(2)随着温度的升高各种波长的辐射强度都有增加，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动。
2.能量子的理解(1)物体热辐射所发出的电磁波的能量是不连续的，只能是hν的整数倍。
(新课改省份专用)2020版高考物理一轮复习第十五章第1节光电效应波粒二象性学案(含解析)
原子与原子核第1节 光电效应 波粒二象性一、光电效应1．光电效应现象：在光的照射下金属中的电子从金属表面逸出的现象 [注1]，称为光电效应，发射出来的电子称为光电子。
2．光电效应的四个规律 (1)每种金属都有一个极限频率。
(2)光照射到金属表面时，光电子的发射几乎是瞬时的。
(3)光电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。
(4)光电流的强度与入射光的强度成正比。
[注2] 3．遏止电压与截止频率(1)遏止电压：使光电流减小到零的反向电压U c 。
(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。
二、爱因斯坦光电效应方程 1．光子说在空间传播的光是不连续的，而是一份一份的，每一份叫做一个光的能量子，简称光子，光子的能量ε＝h ν。
其中h ＝6.63×10－34J·s。
(称为普朗克常量)2．逸出功W 0使电子脱离某种金属所做功的最小值。
[注3] 3．最大初动能发生光电效应时，金属表面上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。
4．爱因斯坦光电效应方程 (1)表达式：E k ＝h ν－W 0。
(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 ν，这些能量的一部分用来克服金属的逸出功W 0，剩下的表现为逸出后光电子的最大初动能E k ＝12m e v 2。
三、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。
【注解释疑】[注1] 光电效应现象可认为是光子把原子最外层的电子撞了出来，是一对一的关系，而且是瞬时的。
[注2] 光照强度决定着每秒钟光源发射的光子数，频率决定着每个光子的能量。
[注3] 金属越活跃，逸出功越小，越容易发生光电效应。
[深化理解]1．每种金属都有一个极限频率，入射光的频率不低于这个极限频率才能使金属产生光电效应。
新课标2023版高考物理一轮总复习第十五章原子物理第1讲光电效应波粒二象性课件
2．[Uc-ν图像]
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，
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，图线与横 轴交点的横坐标为5.15×1014 Hz。已知普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s。则下列
说法中正确的是
()
A．欲测遏止电压，应选择电源左端为正极 B．当电源左端为正极时，滑动变阻器的滑片向右滑动，电流表的示数持续增大 C．增大照射光的强度，产生的光电子的最大初动能一定增大 D．如果实验中入射光的频率ν＝7.00×1014 Hz，则产生的光电子的最大初动能Ek
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
h λ＝__p__，p 为运动物体的动量，h 为普朗克常量。
微点判断
(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，就可以使金属发生光电效应。
第十五章 ｜ 原子物理
第1讲 光电效应 波粒二象性
一、光电效应 1．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，发射出来的电子叫_光__电__子_。 (2)产生条件：入射光的频率_大__于__或__等__于___金属的极限频率。 2．光电效应的三条规律 (1)每种金属都有一个_极__限___频率，入射光的频率必须_大__于__或__等__于__这个极限频率才能
解析：由题意知，该可见光的频率大于或等于阴极材料的极限频率，紫外线的频 率大于可见光的频率，故用紫外线照射阴极K，也一定能发生光电效应，电流表 中有电流通过，A错误；只增加可见光的强度，单位时间内逸出金属表面的光电 子数增多，电流表中通过的电流将变大，B正确；滑动变阻器的滑片滑到A端，光 电管两端的电压为零，但光电子有初动能，故电流表中仍有电流通过，C错误； 滑动变阻器的滑片向B端滑动时，若电流已达到饱和光电流，则电流表示数可能 不变，D正确。 答案：BD
第十五章 第1讲 波粒二象性
第十五章第1讲波粒二象性课标要求1、通过实验，了解光电效应现象。
知道爱因斯坦光电效应方程及其意义。
能根据实验结论说明光的波粒二象性。
2、知道实物粒子具有波动性，了解微观世界的量子化特征。
体会量子论的建立对人们认识物质世界的影响。
必备知识自主梳理知识点一光电效应1.定义：在光的照射下从物体发射出的现象(发射出的电子称为光电子).2.产生条件：入射光的频率极限频率.3.光电效应规律(1)存在着饱和电流：对于一定颜色的光，入射光越强，单位时间内发射的光电子数越多.(2)存在着遏止电压和截止频率：光电子的能量只与入射光的频率有关，而与入射光的强弱无关.当入射光的频率低于截止频率时不发生光电效应.(3)光电效应具有瞬时性：当频率超过截止频率时，无论入射光怎样微弱，几乎在照到金属时立即产生光电流，时间不超过10－9 s.知识点二爱因斯坦光电效应方程 1.光子说：在空间传播的光是不连续的，而是一份一份的，每一份叫做一个光子，光子的能量ε＝.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：hν＝E k＋W0或E k＝.(2)物理意义：金属表面的电子吸收一个光子获得的能量是hν，这些能量有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 (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λ＝，p为运动物体的动量，h为普朗克常量.关键能力考点突破考点一光电效应现象和光电效应方程的应用例题1 (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，饱和光电流变大C.入射光的频率变高，光电子的最大初动能变大D.保持入射光的光强不变，不断减小入射光的频率，始终有光电流产生例题2 在光电效应实验中，某金属的截止频率相应的波长为λ0，该金属的逸出功为 .若用波长为λ(λ＜λ0)的单色光做该实验，则其遏止电压为 .(已知电子的电荷量、真空中的光速和普朗克常量分别为e、c和h)例题3．研究光电效应现象的实验装置如图（a）所示，用光强相同的黄光和蓝光照射光电管阴极K时，测得相应的遏止电压分别为U1和U2，产生的光电流I随光电管两端电压U的变化规律如图（b）所示。
2021高考物理一轮复习第十二章近代物理初步第1讲光电效应波粒二象性学案作业(含解析)新人教版
第1讲光电效应波粒二象性第1讲光电效应波粒二象性一、光电效应及其规律1．光电效应现象在光的照射下，金属中的电子从表面逸出的现象，发射出来的电子叫光电子．2．光电效应的产生条件入射光的频率大于或等于金属的极限频率．3．光电效应规律(1)每种金属都有一个极限频率，入射光的频率必须大于或等于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强度无关，只随入射光频率的增大而增大．(3)光电效应的发生几乎是瞬时的，一般不超过10－9s.(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正比．自测1(2019·广西钦州市四月综测)用一束单色光照射A、B两种金属，若照射A得到光电子的最大初动能比照射B得到光电子的最大初动能大．则( )A．若增大光照强度，则光电子的最大初动能增大B．金属A的逸出功比金属B的逸出功大C．金属A的截止频率比金属B的截止频率低D．得到的光电子在真空中运动的速度为光速答案 C解析根据光电效应方程E k＝hν－W0＝hν－hνc，由题意可知金属A的逸出功比金属B的逸出功小，金属A的截止频率比金属B的截止频率低，增大光照强度，单色光的频率不变，则光电子的最大初动能不变，得到的光电子在真空中运动的速度小于光速，故C正确，A、B、D错误．二、爱因斯坦光电效应方程1．光子说：在空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ε＝hν.2．逸出功W0：电子从金属中逸出所需做功的最小值．3．最大初动能：发生光电效应时，金属表面上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．4．光电效应方程(1)表达式：hν＝E k ＋W 0或E k ＝hν－W 0. (2)物理意义：金属表面的电子吸收一个光子获得的能量是hν，这些能量的一部分用来克服金属的逸出功W 0，剩下的表现为逸出后电子的最大初动能．自测2 (2019·陕西宝鸡市高考模拟检测(二))已知某种金属的极限频率为νc ，现用频率为3νc 的光照射此金属板，所产生光电子的最大初动能为(h 为普朗克常量)( )A ．4hνcB ．3hνcC ．2hνcD ．hνc答案 C解析 该金属的逸出功为W 0＝hνc ，改用频率为3νc 的光照射同一金属材料，根据光电效应方程，所产生光电子的最大初动能E k ＝3hνc －W 0＝2hνc ，故C 正确，A 、B 、D 错误．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λ＝h p，p 为运动物体的动量，h 为普朗克常量．自测3 (多选)下列说法中正确的是( )A ．光的波粒二象性学说彻底推翻了麦克斯韦的光的电磁说B ．在光的双缝干涉实验中，暗条纹的地方是光子永远不能到达的地方C ．光的双缝干涉实验中，大量光子打在光屏上的落点是有规律的，暗条纹处落下光子的概率小D ．单个光子显示粒子性，大量光子显示波动性答案 CD1．四点提醒(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)光照强度大→光子数目多→发射光电子多→光电流大；(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：E k＝hν－W0.(2)最大初动能与遏止电压的关系：E k＝eU c.(3)逸出功与极限频率的关系W0＝hνc.例1(多选)(2019·福建厦门市上学期期末质检)利用光电管研究光电效应的实验电路图如图1所示，用频率为ν的可见光照射阴极K，电流表中有电流通过，则( )图1A．改用紫外线照射K，电流表中没有电流通过B．只增加该可见光的强度，电流表中通过的电流将变大C．若将滑动变阻器的滑片滑到A端，电流表中一定无电流通过D．若将滑动变阻器的滑片向B端滑动，电流表示数可能不变答案BD解析用频率为ν的可见光照射阴极K，能发生光电效应，则该可见光的频率大于阴极材料的极限频率，紫外线的频率大于可见光的频率，故用紫外线照射K，也一定能发生光电效应，电流表中有电流通过，A错误；只增加可见光的强度，单位时间内逸出金属表面的光电子数增多，电流表中通过的电流将变大，B正确；滑动变阻器的滑片滑到A端，光电管两端的电压为零，但光电子有初动能，故电流表中仍有电流通过，C错误；滑动变阻器的滑片向B端滑动时，若电流已达到饱和光电流，则电流表示数可能不变，D正确．变式1(2019·北京市东城区二模)研究光电效应的实验规律的电路图如图2所示，加正向电压时，图中光电管的A极接电源正极，K极接电源负极，加反向电压时，反之．当有光照射K极时，下列说法正确的是( )图2A．K极中有无光电子射出与入射光频率无关B．光电子的最大初动能与入射光频率有关C．只有光电管加正向电压时，才会有光电流D．光电管加正向电压越大，光电流强度一定越大答案 B解析K极中有无光电子射出与入射光频率有关，只有当入射光的频率大于K极金属的极限频率时才有光电子射出，选项A错误；根据光电效应的规律，光电子的最大初动能与入射光频率有关，选项B正确；光电管加反向电压时，只要反向电压小于遏止电压，就会有光电流产生，选项C错误；在未达到饱和光电流之前，光电管加正向电压越大，光电流强度一定越大，达到饱和光电流后，光电流的大小与正向电压无关，选项D错误．例2(2018·全国卷Ⅱ·17)用波长为300nm的光照射锌板，电子逸出锌板表面的最大初动能为1.28×10－19J．已知普朗克常量为6.63×10－34J·s，真空中的光速为3.00×108m·s－1.能使锌产生光电效应的单色光的最低频率约为( )A．1×1014Hz B．8×1014HzC．2×1015Hz D．8×1015Hz答案 B解析设单色光的最低频率为ν0，由E k＝hν－W0知E k＝hν1－W0,0＝hν0－W0，又知ν1＝cλ整理得ν0＝cλ－E kh，解得ν0≈8×1014Hz.变式2(多选)(2017·全国卷Ⅲ·19)在光电效应实验中，分别用频率为νa、νb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U a和U b，光电子的最大初动能分别为E k a和E k b.h为普朗克常量．下列说法正确的是( )A．若νa＞νb，则一定有U a＜U bB．若νa＞νb，则一定有E k a＞E k bC．若U a＜U b，则一定有E k a＜E k bD．若νa＞νb，则一定有hνa－E k a＞hνb－E k b答案BC解析由爱因斯坦光电效应方程得，E k＝hν－W0，由动能定理得，E k＝eU，若用a、b单色光照射同种金属时，逸出功W0相同．当νa＞νb时，一定有E k a＞E k b，U a＞U b，故选项A错误，B 正确；若U a＜U b，则一定有E k a＜E k b，故选项C正确；因逸出功相同，有W0＝hνa－E k a＝hνb －E k b，故选项D错误．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E k与入射光频率ν的关系图线①极限频率：图线与ν轴交点的横坐标νc②逸出功：图线与E k轴交点的纵坐标的值的绝对值W0＝|－E|＝E③普朗克常量：图线的斜率k＝h颜色相同、强度不同的光，光电流与电压的关系①遏止电压U c：图线与横轴的交点的横坐标②饱和光电流I m1、I m2：光电流的最大值③最大初动能：E k＝eU c颜色不同时，光电流与电压的关系①遏止电压U c1、U c2②饱和光电流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极限频率νc：图线与横轴的交点的横坐标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)例3(2019·东北三省四市教研联合体模拟)在研究甲、乙两种金属光电效应现象的实验中，光电子的最大初动能E k与入射光频率ν的关系如图3所示，则( )图3A ．两条图线与横轴的夹角α和β一定不相等B ．若增大入射光频率ν，则所需的遏止电压U c 随之增大C ．若某一频率的光可以使甲金属发生光电效应，则一定也能使乙金属发生光电效应D ．若增加入射光的强度，不改变入射光频率ν，则光电子的最大初动能将增大答案 B解析 根据爱因斯坦光电效应方程E k ＝hν－W 0，可知题图图线的斜率表示普朗克常量，故两条图线与横轴的夹角α和β一定相等，故A 错误；根据E k ＝eU c 和E k ＝hν－W 0，得U c ＝h e ν－W 0e，故增大入射光频率ν，则所需的遏止电压U c 随之增大，故B 正确；根据爱因斯坦光电效应方程E k ＝hν－W 0，当E k ＝0时，则W 0＝hνc ，即甲的逸出功小于乙的逸出功，故当某一频率的光可以使甲金属发生光电效应，但此光不一定能使乙金属发生光电效应，故C 错误；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，故D 错误．变式3 用如图4甲所示的电路研究光电效应中光电流与照射光的强弱、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( )图4A ．单色光a 和c 的频率相同，且a 光更弱些，b 光频率最大B ．单色光a 和c 的频率相同，且a 光更强些，b 光频率最大C ．单色光a 和c 的频率相同，且a 光更弱些，b 光频率最小D ．单色光a 和c 的频率不同，且a 光更强些，b 光频率最小答案 B解析 a 、c 两单色光照射后遏止电压相同，根据E k ＝eU c ，可知产生的光电子最大初动能相等，则a 、c 两单色光的频率相等，光子能量相等，由于a 光的饱和光电流较大，则a 光的强度较大．单色光b 照射后遏止电压较大，根据E k ＝eU c ，可知b 光照射后产生的光电子最大初动能较大，根据光电效应方程E k＝hν－W0得，b光的频率大于a光的频率，故A、C、D错误，B正确．变式4(2020·河北唐山市第一次模拟)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5甲所示，实验中测得铷的遏止电压U c与入射光频率ν之间的关系如图乙所示，图线与横轴交点的横坐标为5.15×1014Hz.已知普朗克常量h＝6.63×10－34J·s.则下列说法中正确的是( )图5A．欲测遏止电压，应选择电源左端为正极B．当电源左端为正极时，滑动变阻器的滑片向右滑动，电流表的示数持续增大C．增大照射光的强度，产生的光电子的最大初动能一定增大D．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E k约为1.2×10－19J答案 D解析由题图甲所示的实验装置测量铷的遏止电压U c，因光电管左端为阳极，则电源左端为负极，故选项A错误；当电源左端为正极时，滑动变阻器的滑片向右滑动的过程中，光电管两端电压增大，光电流增大，当光电流达到饱和值，不再增大，即电流表读数的变化是先增大后不变，故选项B错误；光电子的最大初动能与入射光的频率和金属的逸出功有关，与入射光的强度无关，故选项C错误；根据题图乙可知，铷的截止频率νc＝5.15×1014Hz，根据hνc＝W0，则可求出该金属的逸出功大小W0＝6.63×10－34×5.15×1014J≈3.41×10－19J，根据爱因斯坦光电效应方程E k＝hν－W0，可知当入射光的频率为ν＝7.00×1014Hz时，则光电子的最大初动能为E k＝6.63×10－34×7.00×1014J－3.41×10－19J≈1.2×10－19J，故选项D正确．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E＝hν、光子的动量表达式p＝hλ也可以看出，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ν和波长λ.例4(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．电子束通过双缝实验装置后可以形成干涉图样B．β射线在云室中穿过会留下清晰的径迹C．人们利用慢中子衍射来研究晶体的结构D．人们利用电子显微镜观测物质的微观结构答案ACD解析电子束通过双缝实验装置后可以形成干涉图样，说明电子是一种波，故A正确；β射线在云室中穿过会留下清晰的径迹，可以说明β射线是一种粒子，故B错误；人们利用慢中子衍射来研究晶体的结构，中子衍射说明中子是一种波，故C正确；人们利用电子显微镜观测物质的微观结构，利用了电子束的衍射现象，说明电子束是一种波，故D正确．变式5下列各组现象能说明光具有波粒二象性的是( )A．光的色散和光的干涉B．光的干涉和光的衍射C．泊松亮斑和光电效应D．光的反射和光电效应答案 C变式6(多选)(2019·甘肃天水市调研)波粒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，它们的德布罗意波的波长也相等答案AB变式7(2019·贵州安顺市适应性监测(三))下列说法正确的是( )A．铀核发生α衰变时，释放出α粒子和一定的能量，目前核电站就是利用铀核发生α衰变时释放的能量B．如果利用紫光照射某种金属可以发生光电效应，改用红光一定不能发生光电效应C．氢原子由较高能级跃迁到较低能级时，会吸收一定频率的光子D．机械波和电磁波都具有干涉、衍射的特性答案 D解析α衰变时放出的能量比较小，目前核电站利用的是铀核发生裂变时释放的能量，故A 错误；用紫光照射某种金属可以发生光电效应，可知紫光的频率大于金属的极限频率，红光的频率小于紫光的频率，但红光的频率不一定小于金属的极限频率，则用红光照射可能产生光电效应，故B错误；氢原子的核外电子由较高能级跃迁到较低能级时，能量减小，要释放一定频率的光子，故C错误；干涉与衍射都是波特有的性质，机械波和电磁波都具有干涉、衍射的特性，故D正确．1．有一束紫外线照射某金属时不能产生光电效应，可能使金属产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 B2．(多选)光电效应实验中，下列表述正确的是( )A．光照时间越长，光电流越大B．入射光足够强就可以有光电流C．遏止电压与入射光的频率有关D．入射光频率大于极限频率时一定能产生光电子答案CD解析光电流的大小只与单位时间内通过单位面积的光电子数目有关，而与光照时间的长短无关，选项A错误；无论光照强度多大，光照时间多长，只要光的频率小于极限频率就不能产生光电效应，故选项B错误；遏止电压即反向截止电压，eU c＝hν－W0，与入射光的频率有关，超过极限频率的入射光频率越高，所产生的光电子的最大初动能就越大，则遏止电压越大，故选项C正确；无论光照强度多小，光照时间多短，只要光的频率大于极限频率就能产生光电效应，即一定能产生光电子，故选项D正确．3．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答案 C解析光具有波粒二象性，故A错误；电子是组成原子的基本粒子，有确定的静止质量，是一种物质实体，速度可以低于光速，光子代表着一份能量，没有静止质量，速度永远是光速，故B 错误；光的波长越长，波动性越明显，波长越短，其粒子性越显著，故C 正确；大量光子运动的规律表现出光的波动性，故D 错误．4.(2019·云南第二次统一检测)某金属发生光电效应，光电子的最大初动能E k 与入射光频率ν之间的关系如图1所示．已知h 为普朗克常量，e 为电子电荷量的绝对值，结合图象所给信息，下列说法正确的是( )图1A ．入射光的频率小于νc 也可能发生光电效应现象B ．该金属的逸出功随入射光频率的增大而增大C ．若用频率是2νc 的光照射该金属，则遏止电压为hνceD ．遏止电压与入射光的频率无关 答案 C解析 由题图可知金属的极限频率为νc ，入射光的频率必须要大于等于νc 才能发生光电效应现象，选项A 错误；金属的逸出功与入射光的频率无关，选项B 错误；若用频率是2νc 的光照射该金属，则光电子的最大初动能为E k ＝2hνc －hνc ＝hνc ＝U c e ，则遏止电压为U c ＝hνce，选项C 正确；遏止电压与入射光的频率有关，入射光的频率越大，则光电子的最大初动能越大，遏止电压越大，选项D 错误．5.(2019·重庆市4月调研)如图2，用导线将验电器与某种金属板连接，用一束蓝光照射金属板时验电器金属箔片未张开，下列措施中可能使验电器金属箔片张开的是( )图2A ．换用强度更大的蓝光照射B ．换用红外线照射C ．换用极限频率较大的金属板D ．换用极限频率较小的金属板 答案 D解析 能否发生光电效应与入射光的频率有关，与入射光的强度无关，选项A 错误；红外线的频率小于蓝光的频率，则换用红外线照射仍不能发生光电效应，选项B错误；根据E k＝hν－hνc可知，换用极限频率较小的金属板可发生光电效应，验电器金属箔片会张开，选项C 错误，D正确．6．(2019·陕西渭南市教学质检(二))人眼对绿光最为敏感，正常人的眼睛接收到波长为530nm的绿光时，只要所接收到的功率不低于2.3×10－18W，眼睛就能察觉．已知普朗克常量为6.63×10－34J·s，光速为3×108m/s，人眼能察觉到绿光时，每秒至少接收到的绿光光子数为( )A．6B．60C．600D．6000答案 A解析绿光光子能量E＝hν＝h cλ≈3.8×10－19J，所以每秒内最少接收光子数n＝PtE＝2.3×10－18×13.8×10－19≈6，B、C、D错误，A正确．7．(2019·辽宁大连市第二次模拟)用一束绿光和一束蓝光照射某种金属的表面，均发生了光电效应．下列说法正确的是( )A．用蓝光照射金属时，逸出的光电子最大初动能更大B．用蓝光照射金属时，单位时间内逸出的光电子数更多C．增加光照强度，逸出的光电子最大初动能增大D．如果换用红光照射，一定能使该金属发生光电效应答案 A解析因为蓝光频率更高，根据光电效应方程：E k＝hν－W0，所以用蓝光照射时，光电子最大初动能更大，A正确；单位时间逸出的光电子数与光强有关，由于不知道光的强度，所以无法确定，B错误；根据E k＝hν－W0，可知最大初动能与光强无关，C错误；因为红光的频率比绿光的小，但无法比较红光的频率与该金属极限频率的大小关系，故无法确定是否会发生光电效应，D错误．8.(2019·陕西汉中市下学期模拟)用如图3所示的光电管研究光电效应，当滑动变阻器的滑片位于某一位置，开关S闭合时，用单色光a照射光电管阴极K，电流计G的指针发生偏转，用单色光b照射光电管阴极K时，电流计G的指针不发生偏转，则( )图3A．a光的强度一定大于b光的强度B ．a 光的频率一定大于阴极K 的极限频率C ．b 光的频率一定小于阴极K 的极限频率D ．开关S 断开后，用单色光a 照射光电管阴极K ，电流计G 的指针一定不会发生偏转 答案 B解析 用某种光照射金属能否发生光电效应与光的强度无关，所以无法判断a 、b 光的强度，故A 错误；用某种频率的单色光a 照射光电管阴极K ，电流计G 的指针发生偏转，知a 光频率大于金属的极限频率，故B 正确；由于在光电管两端加了反向电压，用b 光照射时，电流计G 指针不发生偏转，所以无法判断是否发生光电效应，即无法判断b 光的频率与阴极K 的极限频率大小关系，故C 错误；由于在光电管两端加了反向电压，电流计G 的指针发生偏转即电子能从阴极运动到阳极，所以断开开关即不加反向电压时，电子一定能从阴极运动到阳极，即电流计G 的指针一定发生偏转，故D 错误．9．从1907年起，美国物理学家密立根就开始以精湛的技术测量光电效应中几个重要的物理量．他通过如图4甲所示的实验装置测量某金属的遏止电压U c 与入射光频率ν，作出图乙所示的U c －ν图象，由此算出普朗克常量h ，并与普朗克根据黑体辐射测出的h 相比较，以检验爱因斯坦光电效应方程的正确性．已知电子的电荷量为e ，则下列普朗克常量h 的表达式正确的是( )图4A ．h ＝e U c2－U c1ν2－ν1B ．h ＝U c2－U c1e ν2－ν1C ．h ＝ν2－ν1e U c2－U c1D ．h ＝e ν2－ν1U c2－U c1答案 A解析 根据爱因斯坦光电效应方程E k ＝hν－W 0及动能定理eU c ＝E k ，得U c ＝h e ν－W 0e，所以图象的斜率k ＝U c2－U c1ν2－ν1＝h e ，则h ＝e U c2－U c1ν2－ν1，故A 项正确．。
高考物理一轮复习 第14章 近代物理初步 第1节 光电效应 波粒二象性教案(含解析)
第1节光电效应波粒二象性一、光电效应1．光电效应现象：在光的照射下金属中的电子从金属表面逸出的现象，称为光电效应，发射出来的电子称为光电子。
2．光电效应的四个规律(1)每种金属都有一个极限频率。
(2)光照射到金属表面时，光电子的发射几乎是瞬时的。
(3)光电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。
(4)光电流的强度与入射光的强度成正比。
3．遏止电压与截止频率(1)遏止电压：使光电流减小到零的反向电压U c。
(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。
二、爱因斯坦光电效应方程1．光子说在空间传播的光是不连续的，而是一份一份的，每一份叫做一个光的能量子，简称光子，光子的能量ε＝hν。
其中h＝6.63×10－34J·s(称为普朗克常量)。
2．逸出功W0使电子脱离某种金属所做功的最小值。
3．最大初动能发生光电效应时，金属表面上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。
4．爱因斯坦光电效应方程(1)表达式：E k ＝hν－W 0。
(2)物理意义：金属表面的电子吸收一个光子获得的能量是hν，这些能量的一部分用来克服金属的逸出功W 0，剩下的表现为逸出后光电子的最大初动能E k ＝12m e v 2。
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λ＝h p，p 为运动物体的动量，h 为普朗克常量。
1．思考辨析(正确的画“√”，错误的画“×”)(1)光子说中的光子，指的是光电子。
2021高考物理(全国版)一轮复习考点考法：专题十三 考点1 光电效应、波粒二象性
专题十三原子物理考点1 光电效应、波粒二象性1.[2020四川成都摸底]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()A.减小入射光的强度,一定不发生光电效应B.改用频率小于ν的光照射,一定不发生光电效应C.增大入射光的强度,光电子的最大初动能变大D.改用频率大于ν的光照射,光电子的最大初动能变大2.[2020湖北武汉质量检测]19世纪末,科学家们发现了电子,从而认识到原子是可以分割的,是由更小的微粒组成的.下列与电子有关的说法正确的是()A.爱因斯坦光电效应方程表明,光电子的最大初动能与入射光的频率成正比B.电子电荷的精确测定是由汤姆孙通过著名的“油滴实验”做出的C.卢瑟福认为电子的轨道是量子化的D.β衰变的实质是原子核内的一个中子转化成了一个质子和一个电子3.[2020湖南毕业班调研]美国物理学家密立根通过测量金属的遏止电压U c与入射光频率ν,算出普朗克常量h,并与普朗克根据黑体辐射得出的h相比较,以验证爱因斯坦方程的正确性,如图所示是某次试验中得到的两种金属的遏止电压U c与入射光频率ν的关系图象.两金属的逸出功分别为W甲、W乙,如果用频率为ν0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,E甲>E乙B.W甲>W乙,E甲<E乙C.W甲>W乙,E甲>E乙D.W甲<W乙,E甲<E乙4.[多选]频率分别为ν1和ν2(ν1<ν2)的两种单色光a、b,先后照射同一种金属,均能发生光电效应.已知该金属的极限频率为ν0,测得两次照射时的遏止电压U2=2U1,则()A.两种光频率之间关系为ν2=2ν1B.两种光频率之间关系为ν2=2ν1-ν0C.该金属的遏止电压U1=ℎ(ν1-ν0)eD.a光照射产生的光电流小于b光照射产生的光电流5.[名师原创,多选]下列有关光电效应实验规律的说法正确的是()A.当入射到某种金属上的光的频率大于截止频率νc时,光电效应就几乎同时发生B.当用蓝色光照射某金属表面时有光电子逸出,则改用更强的红光照射也一定会有光电子逸出C.根据光电效应的实验规律可知,当大于截止频率的入射光的强度一定时,则光的频率越大,所产生的饱和光电流就越大D.频率为ν的光照射到某种金属表面,金属表面有光电子逸出,增大光的强度,单位时间内逸出的光电子数增加6.[2019贵州凯里开学检测,多选]研究光电效应的实验装置如图1所示,阴极K和阳极A封闭在真空管中,光束通过小窗照射到阴极K上,在光的作用下,电子从阴极K逸出.把单刀双掷开关S 分别接到1、2位置,移动滑动变阻器的滑片,得到如图2中甲、乙所示的电流随电压的变化关系图线,下列判断正确的是()A.图2中的乙图是开关S接1时的图线B.图2中的乙图是开关S接2时的图线C.光电子的最大初动能E k=eU1D.入射光的频率越大,图2中的电压U2越大7.[2019北京西城区模拟,9分]可利用如图甲所示的电路研究光电效应中电子的发射情况与光的强弱、光的频率等物理量间的关系.K、A是密封在真空玻璃管中的两个电极,K受到光照时能够发射电子.K与A之间的电压大小可以调整,电源的正、负极也可以对调.(1)a.电源按图甲所示的方式连接,且将滑动变阻器的滑片置于中央位置附近.试判断:光电管中从K发射出的电子由K向A的运动是加速运动还是减速运动.b.现有一电子从K极板逸出,初动能忽略不计,已知电子的电荷量为e,电子经电压U0加速后到达A极板.求电子到达A极板时的动能E k0.(2)在图甲所示的装置中,通过改变电源的正、负极,以及移动滑动变阻器的滑片,可以获得电流表示数I与电压表示数U之间的关系,如图乙所示,图中U c1、U c2为遏止电压.实验表明,对于一定频率的光,无论光的强弱如何,遏止电压都是一样的.请写出爱因斯坦光电效应方程,并对“对于一定频率的光,无论光的强弱如何,遏止电压都是一样的”作出解释.(3)美国物理学家密立根为了检验爱因斯坦光电效应方程的正确性,设计实验并测量了某金属的遏止电压U c与入射光的频率ν.根据他的方法获得的实验数据绘制成如图丙所示的图线.已知电子的电荷量e=1.6×10-19 C,求普朗克常量h.(运算结果保留2位有效数字)考点1光电效应、波粒二象性1.D只要入射光的频率大于阴极金属的极限频率就可以发生光电效应,A、B错误;根据爱因斯坦光电效应方程E k=hν-W0可知,只有增大入射光的频率,光电子的最大初动能才变大,C错误,D 正确.2.D根据爱因斯坦光电效应方程E k=hν-W0可知,光电子的最大初动能与入射光的频率是一次函数关系而不是正比关系,选项A错误.电子的电荷量是由密立根通过“油滴实验”测出的,选项B 错误.玻尔认为电子的轨道是量子化的,选项C错误.原子核内的中子转化为一个质子和一个电子,这种转化产生的电子发射到核外,就是β衰变,选项D正确.3.B根据爱因斯坦光电效应方程得E km=hν-W0=hν-hνc,又E km=eU c,解得U c=ℎe ν-ℎeνc,则当U c=0时,ν=νc,由U c-ν图象可知,金属甲的极限频率大于金属乙的,则金属甲的逸出功大于金属乙的,即W甲>W乙.如果用频率为ν0的光照射两种金属,根据爱因斯坦光电效应方程,可知逸出功越大的金属,其光电子的最大初动能越小,因此E甲<E乙,故B项正确,A、C、D三项错误.4.BC当遏止电压为U时,有E k=eU,E k=hν-hν0,又U2=2U1,得ν2=2ν1-ν0,A错误,B正确;因为ν2=2ν1-ν0,有ν2-ν1=ν1-ν0,所以E k1=eU1,E k1=hν1-hν0,联立解得U1=ℎe(ν1-ν0),所以C正确;题中所讲的光电流是不是饱和光电流不知道,a、b光的强度不知道,故无法比较光电流的大小,D错误.5.AD光电效应具有瞬时性,当入射光的频率大于截止频率νc时,光电效应就几乎同时发生,选项A正确.用蓝色光照射某金属表面时有光电子逸出,说明蓝光频率大于截止频率νc;红光的频率小于蓝光的频率,不一定大于截止频率νc,所以不一定会发生光电效应,B错误.频率大于截止频率的入射光的强度一定时,光的频率越大,光子数越少,所产生的饱和光电流就越小,C错误.频率一定时,入射光的强度越大,光子数越多,单位时间内金属表面逸出的光电子数也就越多,D正确.6.BD开关接1时,光电管两端所加的电压为正向电压,光电子从阴极K逸出后,会在正向电压的作用下加速向阳极A运动,从而使电路导通出现光电流,电流表有示数,在光电流达到饱和前,增大电压,光电流会增大,之后再增大电压,光电流保持不变,所以图2中的甲图是开关S接1时的图线,开关接2时,光电管两端所加的电压为反向电压,光电子从阴极K逸出后,在反向电压的作用下减速向阳极A运动,当反向电压U<E ke时,依然会有部分光电子到达阳极A,从而使电路导通出现光电流,电流表有示数,当反向电压U≥E ke时,所有光电子都不能到达阳极A,电路中没有光电流,电流表示数为零,所以图2中的乙图是开关S接2时的图线,故A项错误,B项正确;图2中的乙图是开关S接2光电管所加的电压为反向电压时的图线,可知遏止电压为U2,所以光电子的最大初动能为eU2,故C项错误;根据爱因斯坦光电效应方程E k=hν-W0=eU遏止,结合图2中的乙图的特点可知,入射光的频率越大,图2中的电压U2越大,故D项正确.7.解析:(1)a.由于A接电源正极,K接电源负极,故光电子由K向A做加速运动.(1分)b.由动能定理得E k0=eU0.(1分)(2)爱因斯坦光电效应方程E k=hν-W0(1分)遏止电压对应为具有最大初动能的光电子由K极板运动到A极板时动能减为0的电压,根据动能定理有E k=eU c(1分)联立解得U c=ℎe ν-W0e(1分)可见,对于一定频率的光,无论光的强弱如何,遏止电压都是一样的.(1分)(3)由U c=ℎe ν-W0e,可知U c-ν图线的斜率为普朗克常量与电子电荷量之比(1分)由图象求得斜率k=4×10-15 V·s(1分)故普朗克常量h=ke=4×10-15×1.6×10-19 J·s=6.4×10-34 J·s.(1分)。
2021届新高考物理一轮复习PPT教学课件13.1光电效应波粒二象性
7. 金属中的电子在飞出金属表面时要克服原子核对它的吸引而做功。某种 金属中的电子，脱离这种金属所需的功不一样，使电子脱离某种金属所做的功的 最小值，叫做这种金属的逸出功。
8．如果光子能量为 hν，金属的逸出功为 W，金属在该光的照射下能发生光 电效应，则逸出光电子的最大初动能 Ek＝hν－W。
（教学提纲）2021届新高考物理一轮 复习获 奖课件1 3.1光 电效应 波粒二 象性（ 免费下 载）
4．当用一束紫外线照射锌板时，产生了光电效应，这时( ) A．锌板带负电 B．有正离子从锌板逸出 C．有电子从锌板逸出 D．锌板会吸附空气中的正离子 【答案】 C
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(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。
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【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 Ek， 阴极材料逸出功为 W0，
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【解析】 根据爱因斯坦光电效应方程，当照射光的频率一定时，光子的能 量就是一个定值，在光电效应中所产生的光电子的最大初动能等于光子的能量减 去金属的逸出功。 最大初动能越大，说明这种金属的电子逸出功越小，若没有 光电子射出，说明光子的能量小于电子的逸出功。 因此说铂的逸出功最大，而 铯的逸出功最小。
第1讲 光电效应 波粒二象性 课件
4．两条对应关系 (1)光强大(频率一定时)→光子数目多→发射光电子多→饱和光电流 大。 (2)光子频率高→光子能量大→光电子的最大初动能大。
例1 (2020·江苏省扬州市3月检测)在光电效应实验中，某实验小组用 同种频率的单色光，先后照射锌和银的表面，都能产生光电效应。对这两 个过程，下列四个物理量中，可能相同的是( )
答案
解析 增大入射光的强度，单位时间内照射到单位面积上的光子数增 加，则光电流增大，故A正确；光电效应是否发生取决于入射光的频率， 而与入射光强度无关，故B错误；用频率为ν的光照射光电管阴极，发生光 电效应，用频率小于ν的光照射时，若光的频率仍大于极限频率，则仍会发 生光电效应，C错误；根据hν－W0＝Ek可知，改用频率大于ν的光照射，光 电子的最大初动能变大，故D正确。
第1讲 光电效应 波 粒二象性
主干梳理 对点激活
知识点
光电效应及其规律 Ⅰ
1．定义 照射到金属表面的光，能使金属中的 01 _电__子___从表面逸出的现象。
2．光电子 02 ___光__电__效__应___中发射出来的电子。
3．光电效应的实验规律 (1)存在截止频率：当入射光的频率 03 __低__于__截止频率时不发生光电效
(4)光电效应具有瞬时性：当入射光的频率超过截止频率 νc 时，无论入 射光怎样微弱，光电效应几乎是瞬时发生的。
知识点
爱因斯坦光电效应方程 Ⅰ
1．光子说
光本身就是由一个个不可分割的能量子组成的，频率为 ν 的光的能量
为 01 __h_ν___，其中 h＝6.63×10－34 J·s(称为普朗克常量)。这些能量子后来
应。不同金属的截止频率不同，即截止频率与金属自身的性质有关。
(2)存在饱和电流：在光照条件不变的情况下，随着所加电压的增大， 光电流趋于一个饱和值，即在一定的光照条件下，单位时间阴极 K 发射的 光电子的数目是一定的。实验表明，光的频率一定时，入射光越强，饱和 电流 04 _越__大___，单位时间内发射的光电子数 05 _越__多___。
高三第一轮复习-光电效应 波粒二象性
光电效应波粒二象性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．考点一光电效应的实验规律1．光电效应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．实验规律(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．遏止电压与截止频率(1)遏止电压：使光电流减小到零的反向电压U c.(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．[例题1]（2023•南通模拟）如图所示，用某频率的光照射光电管，研究饱和电流的影响因素，则（）A．电源的左端为负极B．换更高频率的光照射，电流表示数一定增大C．滑动变阻器滑片移至最左端，电流表示数为零D．滑动变阻器滑片向右移的过程中，电流表示数可能一直增大[例题2]（2023•抚州一模）光电效应实验的装置如图所示，现用发出紫外线的弧光灯照射锌板，验电器指针张开一个角度。
下列判断正确的是（）A．锌板带正电，验电器带负电B．将带负电的金属小球与锌板接触，验电器指针偏角变大C．使验电器指针回到零，改用强度更大的弧光灯照射锌板，验电器指针偏角变大D．使验电器指针回到零，改用强度更大的红外线灯照射锌板，验电器指针偏角变大[例题3]（2023春•东城区期末）把一块带负电的锌板连接在验电器上，验电器指针张开一定的角度。
用紫外线灯照射锌板发现验电器指针的张角发生变化。
下列说法正确的是（）A ．验电器指针的张角会变大B ．锌板上的正电荷转移到了验电器指针上C ．验电器指针的张角发生变化是因为锌板获得了电子D ．验电器指针的张角发生变化是因为紫外线让电子从锌板表面逸出考点二 光电效应方程和E k －ν图象1．光子说爱因斯坦提出：空间传播的光不是连续的，而是一份一份的，每一份称为一个光子，光子具有的能量与光的频率成正比，即：ε＝hν，其中h ＝6.63×10－34J·s.2．光电效应方程(1)表达式：hν＝E k ＋W 0或E k ＝hν－W 0.(2)物理意义：金属中的电子吸收一个光子获得的能量是hν，这些能量的一部分用来克服金属的逸出功W 0，剩下的表现为逸出后电子的最大初动能E k ＝12mv 2.3．由E k －ν图象(如图)可以得到的信息(1)极限频率：图线与ν轴交点的横坐标νc .(2)逸出功：图线与E k 轴交点的纵坐标的绝对值E ＝W 0. (3)普朗克常量：图线的斜率k ＝h .[例题4] （2024•成都三模）如图为美国物理学家密立根测量金属的遏止电压U c 与入射光频率ν的实验图像，该实验证实了爱因斯坦光电效应方程的正确性，并且第一次利用光电效应实验测定了普朗克常量h 。
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- 1 - 第十五章 近代物理初步 考情分析 高考对本章的考查主要以选择题形式出现，经常结合经典物理理论和最新科技成果考查，难度不会太大。
重要考点 波粒 二象性 1.光电效应(Ⅰ) 2．爱因斯坦光电效应方程(Ⅰ) 考点解读 1.理解光电效应现象，掌握光电效应方程的应用。高考中常以选择题形式呈现。 2．理解玻尔理论对氢原子光谱的解释，掌握氢原子的能级公式并能灵活应用，用氢原子能级图求解原子的能级跃迁问题是高考的热点。 3．原子核式结构的发现、原子核的组成、放射性、半衰期等仍会是高考命题的重点。 4．了解放射性同位素的应用，了解核力的特点。 5．书写核反应方程，区分核反应的种类并根据质能方程求解核能问题在高考中命题率较高。 6．裂变反应、聚变反应的应用，射线的危害和应用等知识与现代科技联系密切。
原子 结构
1.氢原子光谱(Ⅰ)
2．氢原子的能级结构、能级公式(Ⅰ)
原子核 1.原子核的组成、放射性、原子核的衰变、半衰期(Ⅰ) 2．放射性同位素(Ⅰ) 3．核力、核反应方程(Ⅰ) 4．结合能、质量亏损(Ⅰ) 5．裂变反应和聚变反应、裂变反应堆(Ⅰ) 6．射线的危害和防护(Ⅰ)
第1讲 光电效应 波粒二象性 主干梳理 对点激活 知识点 光电效应及其规律 Ⅰ 1．定义
照射到金属表面的光，能使金属中的01电子从表面逸出的现象。 2．光电子 02光电效应中发射出来的电子。
3．光电效应规律 (1)存在饱和光电流：光照条件不变，当正向电压增大时，光电流趋于一个饱和值，即一定的光照条件下单位时间发出的光电子数目是一定的。实验表明，光的频率一定时，入射光 - 2 -
越强，饱和光电流03越大，单位时间内发射的光电子数04越多。 (2)存在遏止电压：使光电流减小到0的反向电压Uc称为遏止电压。遏止电压的存在意味着光电子的初动能有最大值Ekm＝12mev2c＝eUc，称为光电子的最大初动能。实验表明，遏止电压(或光电子的最大初动能)与入射光的05强度无关，只随入射光频率的增大而06增大。 (3)存在截止频率：每种金属都有一个极限频率或截止频率νc，入射光的频率必须07大于等于这个极限频率才能产生光电效应，低于这个频率的光不能产生光电效应。 (4)光电效应具有瞬时性：当入射光的频率超过截止频率νc时，无论入射光怎样微弱，光电效应的发生几乎是瞬时的，一般不超过10－9 s。 知识点 爱因斯坦光电效应方程 Ⅰ 1．光子说 在空间传播的光是不连续的，而是一份一份的，每一份叫做一个光的能量子，简称光子，
光子的能量ε＝01hν。其中h＝6.63×10－34 J·s(称为普朗克常量)。 2．逸出功W0 使电子脱离某种金属所做功的02最小值。 3．最大初动能 发生光电效应时，金属表面上的03电子吸收光子后，除了要克服金属的逸出功外，有时还要克服原子的其他束缚而做功，这时光电子的初动能就比较小；当逸出过程只克服金属的逸出功而逸出时，光电子的初动能称为最大初动能。 4．爱因斯坦光电效应方程
(1)表达式：Ek＝04hν－W0。 (2)物理意义：金属表面的电子吸收一个光子获得的能量是hν，这些能量的一部分用来克服金属的05逸出功W0，剩下的表现为逸出后光电子的最大初动能Ek＝0612mev2。 5．对光电效应规律的解释 对应规律 对规律的产生的解释
存在截止频率νc 电子从金属表面逸出，必须克服金属的逸出功W0，则入射光子的能量不
能小于W0，对应的频率必须不小于νc＝07W0h，即截止频率 光电子的最大初动能随着入射光频率的增大而增大，与电子吸收光子能量后，一部分克服阻碍作用做功，剩余部分转化为光电子的初动能，只有直接从金属表面飞出的光电子才具有最大初动能，对于确定的金属，W0是一定的，故光电子的最大初动能只随入射光频率的 - 3 -
入射光的强度无关 增大而08增大
效应具有瞬时性 光照射金属时，电子吸收一个光子的能量后，动能立即增大，不需要09积累能量的时间 光较强时饱和电流大 对于频率相同的光，光较强时，单位时间内照射到单位面积上的光子数
较多，照射金属时产生的10光电子较多，因而饱和电流较大 知识点 波粒二象性 Ⅰ 1．光的波粒二象性
(1)光的干涉、衍射、偏振现象说明光具有01波动性。 (2)光电效应和康普顿效应说明光具有02粒子性。 (3)03光既具有波动性，又具有粒子性，即光具有波粒二象性。 (4)光子的能量ε＝hν，光子的动量p＝hλ。 2．物质波 (1)1924年，法国物理学家德布罗意提出：实物粒子也具有波动性，每一个运动着的粒子都有一个波和它对应，这种波叫做物质波，也叫德布罗意波。所以实物粒子也具有波粒二象性。
(2)物质波的波长：λ＝hp＝hmv，其中h是普朗克常量。 3．概率波 光和实物粒子的波粒二象性是指光子和实物粒子在空间出现的概率遵循波动规律，故称概率波。
(1)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04大的地方，暗条纹是光子到达概率05小的地方，因此光波是一种概率波。 (2)对于电子和其他微观粒子，由于同样具有波粒二象性，所以与它们相联系的德布罗意波也是概率波。
一 堵点疏通 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．电子枪发射电子的现象就是光电效应。( ) - 4 -
5．光电子的最大初动能与入射光的频率成正比。( ) 6．光的波长越长，越容易发生干涉和衍射现象。( ) 7．光电效应方程Ek＝hν－W0中ν为入射光子的频率，而不是金属的极限频率。( ) 8．不同的金属一定对应着相同的极限频率。( ) 答案 1.× 2.× 3.× 4.× 5.× 6.√ 7.√ 8.× 二 对点激活 1．(2017·上海高考)光子的能量与其( ) A．频率成正比 B.波长成正比 C．速度成正比 D.速度平方成正比 答案 A 解析 根据ε＝hν可知，光子的能量与其频率成正比，A正确。 2．(人教版选修3－5·P30·演示实验改编)(多选)如图所示，用导线把不带电的验电器与锌板相连接，当用紫外线照射锌板时，发生的现象是( )
A．有光子从锌板逸出 B．有电子从锌板逸出 C．验电器指针张开一个角度 D．锌板带负电 答案 BC 解析 用紫外线照射锌板时，锌板里的电子吸收紫外线的能量从锌板表面逸出，称之为光电子，故A错误，B正确；锌板与验电器相连，带有相同电性的电荷，锌板失去电子带正电，且失去的电子越多，带正电的电荷量越多，验电器指针张角越大，故C正确，D错误。 3．(人教版选修3－5·P36·T2改编)(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( ) 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ν的光照射，一定不发生光电效应 D．改用频率大于ν的光照射，光电子的最大初动能变大 答案 AD 解析 增大入射光的强度，单位时间内照射到单位面积上的光子数增加，则光电流增大， - 5 -
故A正确；光电效应是否发生取决于入射光的频率，而与入射光强度无关，故B错误；用频率为ν的光照射光电管阴极，发生光电效应，用频率小于ν的光照射时，若光的频率仍大于极限频率，则仍会发生光电效应，C错误；根据hν－W0＝Ek可知，改用频率大于ν的光照射，光电子的最大初动能变大，故D正确。 4. (人教版选修3－5·P34·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ν的关系如图所示，由实验图线可求出( )
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 答案 ABC 解析 由光电效应方程Ek＝hν－W0和eUc＝Ek可知，当Uc＝0时，ν＝νc，即图线在横
轴上的截距在数值上等于金属的截止频率。图线的斜率在数值上等于he，故可求出普朗克常量h。当ν＝0时，eUc＝－W0，即图线在纵轴上的截距的绝对值乘以电子电荷量e在数值上等于
金属的逸出功。A、B、C正确。由实验图线不能求出单位时间内逸出的光电子数，D错误。 5．(人教版选修3－5·P40·T2，P42·T2～T3综合改编)(多选)下列说法中正确的是( ) A．相同动能的电子和质子，质子的德布罗意波波长较大 B．在光的双缝干涉实验中，暗条纹的地方是光子永远不能到达的地方 C．在光的双缝干涉实验中，大量光子打在光屏上的落点是有规律的，暗条纹处落下光子的概率小 D．低频电磁波的波动性显著，而高频电磁波的粒子性显著 答案 CD
解析 德布罗意波波长λ＝hp，而Ek＝p22m，所以λ＝h2mEk，Ek相同，而me的德布罗意波波长较大，A错误；在双缝干涉实验中，暗条纹的地方是光子到达概率小的地方，并非永远不能到达，B错误，C正确；低频率的电磁波波长长，容易发生明显的衍射、干涉，波动性显著，高频率的电磁波则相反，从能量的角度来分析，低频电磁波的光子能量小，少数光子很难在干涉或衍射亮纹处留下感光点迹，大量光子照射时出现规则的明暗条纹，即波