2024年高考物理专题13原子与原子核学案.docVIP

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专题13原子与原子核

超重点1：光电效应波粒二象性

超重点1：光电效应波粒二象性

一、光电效应

1．定义

照耀到金属表面的光，能使金属中的电子从表面逸出的现象．

2．光电子

光电效应中放射出来的电子．

3．探讨光电效应的电路图(如图)

其中A是阳极．K是阴极．

4．光电效应规律

(1)每种金属都有一个极限频率，入射光的频率必需大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．

(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，饱和光电流的强度与入射光的强度成正比．

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，每一份叫作一个光的能量子，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，金属表面上的电子汲取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．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作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．

5．爱因斯坦光电效应方程

(1)表达式：Ek＝hν－W0.

(2)物理意义：金属表面的电子汲取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W0，剩下的表现为逸出后光电子的最大初动能Ek＝eq\f(1,2)mev2.

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＝eq\f(h,p)，p为运动物体的动量，h为普朗克常量．

※考点一光电效应规律

1．区分光电效应中的四组概念

(1)光子与光电子：光子指光在空间传播时的每一份能量，光子不带电；光电子是金属表面受到光照耀时放射出来的电子，其本质是电子．

(2)光电子的动能与光电子的最大初动能：电子汲取光子能量后，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，只有干脆从金属表面飞出的光电子才具有最大初动能．

(3)光电流和饱和光电流：金属板飞出的光电子到达阳极，回路中便产生光电流，随着所加正向电压的增大，光电流趋于一个饱和值，这个饱和值是饱和光电流，在肯定的光照条件下，饱和光电流与所加电压大小无关．

(4)入射光强度与光子能量：入射光强度指单位时间内照耀到金属表面单位面积上的总能量．

2．对光电效应规律的说明

对应规律

对规律的产生的说明

光电子的最大初动能随着入射光频率的增大而增大，与入射光强度无关

电子汲取光子能量后，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，只有干脆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是肯定的，故光电子的最大初动能只随入射光频率的增大而增大

光电效应具有瞬时性

光照耀金属时，电子汲取一个光子的能量后，动能马上增大，不须要能量积累的过程

光较强时饱和光电流大

光较强时，包含的光子数较多，照耀金属时产生的光电子较多，因而饱和光电流较大

[题组突破训练]

1．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10－7s

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

2．(多选)用如图所示的光电管探讨光电效应，用某种频率的单色光a照耀光电管阴极K，电流计G的指针发生偏转．而用另一频率的单色光b照耀光电管阴极K时，电流计G的指针不发生偏转，那么()

A．a光的频率肯定大于b光的频率

B．只增加a光的强度可使通过电流计G的电流增大

C．增加b光的强度可能使电流计G的指针发生偏转

D．用a光照耀光电管阴极K时通过电流计G的电流是由d到c

【答案】AB

【解析】由于用单色光a照耀光电管阴极K，电流计G的指针发生偏转，说明发生了光电效应，而用另一频率的单色光b照耀光电管阴极K时，电流计G的指针不发生偏转，说明b光不能发生光电效应，即a光的频率肯定大于b光的频率，A正确；增加a光的强度可