物理选修3-5(玻粒二象性与原子能物理)知识点与习题.doc

光的波粒二象性 核心内容 课标解读 光电效应 1 了解光电效应的规律及光电管的工作原理 2 知道并理解极限频率、遏制电压的概念 3 理解光电效应与光的电磁理论的矛盾 光子 4 了解普朗克量子假说 5 知道金属逸出功的概念，知道爱因斯坦光电效应方程 6 知道光子的概念，会用光子能量和频率关系进行计算 康普顿效应及其解释 7 了解什么是康普顿效应 8 了解光子的动量表达式 9 了解康普顿是如何解释康普顿效应的 光的波粒二象性 10 知道光既具有波动性又有粒子性 11 了解光是一种概率波 德布罗意波 12 知道实物粒子和光子一样具有波动性 13 知道德布罗意波长和粒子动量的关系 14 知道电子云的概念 15 初步了解不定性关系 光的粒子性 ◎ 知识梳理 1．光电效应现象及其规律。 （1）光电效应现象。 光照使物体发射电子的现象叫光电效应现象；所发射的电子叫光电子；光电子定向移动所形成的电流叫光电流。 （2）光电效应现象所遵循的基本规律。 物体在光照的条件下发射电子而发生光电效应现象时遵循如下规律： （1）对于任何一种金属，入射光的频率必须大于某一极限频率才能产生光电效应，低于这个极限频率，无论强度如何，无论照射时间多长，也不能产生光电效应； （2）在单位时间里从金属极板中发射出的光电子数跟入射光的强度成正比； （3）发射出的光电子的最大初动能与入射光强度无关，只随入射光频率的增大而增大； （4）只要入射光的频率高于金属极板的极限频率，无论其强度如何，光电子的产生都几乎是瞬时的，不超过10—9s. 2．光子说 光子说的主要内容为：沿空间传播的光是不连续的，而是一份一份的，每一份叫做一个光量子，简称光子；光子的能量E与光的频率ν成正比，比例系数即为普朗克常量 E=hν 爱因斯坦光电效应方程：Ek= h -W（Ek是光电子的最大初动能；W是逸出功，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。） 3.康普顿效应 在研究电子对X射线的散射时发现：有些散射波的波长比入射波的波长略大。康普顿认为这是因为光子不仅有能量，也具有动量。实验结果证明这个设想是正确的。因此康普顿效应也证明了光具有粒子性。 ◎ 例题评析 【例1】对爱因斯坦光电效应方程EK= hν-W，下面的理解正确的有 A.只要是用同种频率的光照射同一种金属，那么从金属中逸出的所有光电子都会具有同样的初动能EK B.式中的W表示每个光电子从金属中飞出过程中克服金属中正电荷引力所做的功 C.逸出功W和极限频率ν0之间应满足关系式W= hν0 D.光电子的最大初动能和入射光的频率成正比 【分析与解答】：爱因斯坦光电效应方程EK= hν-W中的W表示从金属表面直接中逸出的光电子克服金属中正电荷引力做的功，因此是所有逸出的光电子中克服引力做功的最小值。对应的光电子的初动能是所有光电子中最大的。其它光电子的初动能都小于这个值。若入射光的频率恰好是极限频率，即刚好能有光电子逸出，可理解为逸出的光电子的最大初动能是0，因此有W= hν0。由EK= hν-W可知EK和ν之间是一次函数关系，但不是成正比关系。本题应选C。 【例2】 如图，当电键K断开时，用光子能量为2.5eV的一束光照射阴极P，发现电流表读数不为零。合上电键，调节滑线变阻器，发现当电压表读数小于0.60V时，电流表读数仍不为零；当电压表读数大于或等于0.60V时，电流表读数为零。由此可知阴极材料的逸出功为 A.1.9eV B.0.6eV C.2.5eV D.3.1eV 【分析与解答】：电流表读数刚好为零说明刚好没有光电子能够到达阳极，也就是光电子的最大初动能刚好为0.6eV。由EK= hν-W可知W=1.9 eV。选A。 【例3】 ．关于光电效应，有如下几种陈述，其中正确的是（ ） A．金属电子的逸出功与入射光的频率成正比 B．光电流的强度与入射光的强度无关 C．用不可见光照射金属一定比用可见光照射同种金属产生的光电子的初动能要大 D．对于任何一种金属都存在一个“最大波长”，入射光的波长必须小于这个波长，才能产生光电效应 分析：此例的解答要求熟悉光电效应现象的特征及其规律。 【分析与解答】：金属的逸出功由该金属决定，与入射光源频率无关，光电流的强度与入射光强度成正比，选项A、B错误。不可见光包括能量大的紫外线、X射线、γ射线，也包括能量比可见光小的红外线、无线电波，选项C错误。所以应选D。 例5．已知金属铯的逸出功为1.9eV，在光电效应实验中，要使铯表面发出的光电子的最大功能为1.0eV，入射光的波长应为__________m