2025高考物理一轮复习讲义 第1讲　光电效应　波粒二象性.docVIP

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eq\o(□,\s\up1(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eq\o(□,\s\up1(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eq\o(□,\s\up1(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eq\o(□,\s\up1(4))电磁波而不发生反射，这种物体就称为eq\o(□,\s\up1(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eq\o(□,\s\up1(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eq\o(□,\s\up1(7))增加；

②随着温度的升高，辐射能谱密度的极大值向波长eq\o(□,\s\up1(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eq\o(□,\s\up1(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＝eq\o(□,\s\up1(10))hν，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。

(2)微观世界中的物理系统，如原子、分子和离子等，其能量正如普朗克所假设的那样，只能取某些特定的值，即能量是量子化的。

【对点训练】

1.(黑体辐射的实验规律)(多选)关于黑体辐射的实验规律如图所示，下列说法正确的是()

A.黑体能够完全吸收照射到它上面的光波

B.随着温度的降低，各种波长的光辐射强度都有所增加

C.随着温度的升高，辐射强度极大值向波长较长的方向移动

D.黑体辐射的强度只与它的温度有关，与形状和黑体材料无关

解析：AD能完全吸收照射到它上面的各种频率的电磁辐射的物体称为黑体，选项A正确；由题图可知，随着温度的降低，各种波长的光辐射强度都有所减小，选项B错误；随着温度的升高，黑体辐射强度的极大值向波长较短的方向移动，选项C错误；一般物体辐射电磁波的情况与温度有关，还与材料的种类及表面情况有关，但黑体辐射电磁波的情况只与它的温度有关，选项D正确。

2.(光子能量)(多选)一激光器发光功率为P，发出的激光在折射率为n的介质中波长为λ。若光在真空中速度为c，普朗克常量为h，则下列叙述正确的是()

A.该激光在真空中的波长为nλ

B.该波的频率为eq\f(c,λ)

C.该激光器在时间t内辐射的能量子数为eq\f(Ptnλ,hc)

D.该激光器在时间t内辐射的能量子数为eq\f(Ptλ,hc)

解析：AC激光在介质中的折射率n＝eq\f(c,v)＝eq\f(λ0ν,λν)＝eq\f(λ0,λ)，故激光在真空中的波长λ0＝nλ，A正确；激光频率ν＝eq\f(c,λ0)＝eq\f(c,nλ)，B错误；由能量关系Pt＝Nε，c＝λ0ν，λ0＝nλ及ε＝hν得N＝eq\f(Ptnλ,hc)，C正确，D错误。

考点二光电效应及其方程

1.光电效应及其规律

(1)光电效应

照射到金属表面的光，能使金属中的eq\o(□,\s\up1(11))电子从表面逸出的现象。这个现象称为光电效应，这种电子常称为eq\o(□,\s\up1(12))光电子。

(2)光电效应的产生条件

入射光的频率eq\o(□,\s\up1(13))大于或等于金属的截止频率。

(3)光电效应实验规律

①存在截止频率：当入射光的频率减小到某一数值ν0时不能发生光电效应，ν0称为截止频率或极限频率。

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