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高考物理第14章 第3课时 光电效应 波粒二象性【更多资料关注微博@高中学习资料库 】
第3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、极限频率、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 BCD
2.[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.发生光电效应的反应时间一般都大于10-7 s
D.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ε=hν=h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Ek=hν-W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.发生光电效应的时间一般不超过10-9 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
考点梳理
一、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
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.
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叫做能量子.
(2)能量子的大小:ε=hν,其中ν是电磁波的频率,h称为普朗克常量.h=6.63×10-34 J·s.
二、光电效应
1.光电效应现象
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.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ε=hν,其中h是普朗克常量,其值为6.63×10-34 J·s.
(2)光电效应方程:Ek=hν-W.
其中hν为入射光的能量,Ek为光电子的最大初动能,W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λ=,p为运动物体的动量,h为普朗克常量.
考点一 对光电效应规律的理解
例1 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
解析 根据光电效应现象的实验规律,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
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