第83讲　光电效应　波粒二象性——2027届高三物理一轮复习讲义（含答案）

这是一份第83讲　光电效应　波粒二象性——2027届高三物理一轮复习讲义（含答案），共8页。学案主要包含了普朗克黑体辐射理论，光电效应，康普顿效应和光子的动量，光的波粒二象性　物质波等内容，欢迎下载使用。
一、普朗克黑体辐射理论
1．热辐射
(1)定义：我们周围的一切物体都在辐射 电磁波 ，这种辐射与物体的 温度 有关，所以叫作热辐射。
(2)特点：辐射强度按波长的分布情况随物体的 温度 而有所不同。
2．黑体、黑体辐射的实验规律
(1)黑体：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。
②随着温度的升高，一方面，各种波长的辐射强度都有 增大 ，另一方面，辐射强度的极大值向波长较 短 的方向移动，如图。
3．能量子
(1)定义：普朗克认为，振动着的带电微粒的能量只能是某一最小能量值ε的 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＝ hν ，其中ν是带电微粒吸收或辐射电磁波的频率，h称为普朗克常量，h＝6.626×10－34 J·s(一般取h＝6.63×10－34 J·s)。
(3)能量的量子化：微观粒子的能量是量子化的或者说微观粒子的能量是不连续的。
4．光子
光子及光子能量：爱因斯坦认为，光本身是由 一个个不可分割的能量子 组成的，频率为ν的光的能量子ε＝ hν ，称为光子。
二、光电效应
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 金属的 极限频率 。
3．光电效应的四个规律
(1)每种金属都有一个极限频率，入射光的频率必须 大于 截止频率(极限频率)才能产生光电效应。低于截止频率时不能发生光电效应。
(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10－9 s。
(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 。
注意：入射光频率一定时，光照强度决定于每秒钟光源发射的光子数，而光的频率决定着每个光子的能量。
4．用光电管研究光电效应
(1)光电效应电路图。
(2)光电流与饱和光电流。
①入射光强度： 单位时间内 入射到金属表面单位面积上的能量。频率一定时， 光强 越大，光子数越多。
②光电流：光电子在电路中形成的电流。
③饱和光电流：在_一定频率与强度__的光照射下的最大光电流。
(3)遏止电压：使光电流减小到零的反向电压Uc。
5．爱因斯坦光电效应方程
(1)光电效应方程
①表达式：hν＝Ek＋W0或Ek＝ hν－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逸出功W0，剩下的表现为逸出后光电子的 最大初动能 。
(2)逸出功W0：电子从金属中逸出所需做功的 最小值 ，W0＝hνc＝ heq \f(c,λc) 。
(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。
三、康普顿效应和光子的动量
1．在康普顿效应中，当入射的光子与晶体中的电子碰撞时，要把一部分动量转移给电子，光子动量可能会变小，波长λ 增大 。
2．光子的动量：光子的动量p与光的波长λ和普朗克常量h有关。三者关系为p＝eq \f(h,λ)。
四、光的波粒二象性 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、康普顿效应说明光具有 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。
1．光电子逸出后的最大初动能由光子的频率和逸出功共同决定。( √ )
2．光子和光电子都是实物粒子。( × )
3．光的频率越高，光的粒子性越明显，但仍具有波动性。( √ )
4．德国物理学家普朗克提出了量子假说，成功地解释了光电效应规律。( × )
5．只要入射光的强度足够强，就可以使金属发生光电效应。( × )
6．法国物理学家德布罗意大胆预言了实物粒子在一定条件下会表现为波动性。( √ )
7．逸出功的大小由金属本身决定，与入射光无关。( √ )
8．每秒逸出的光电子数决定着饱和光电流的大小，而不是光电流的大小。( √ )
考点1 黑体辐射、能量子
(基础考点·自主探究)
1．热辐射的特点
(1)在任何温度下，任何物体都会发射电磁波，并且其辐射强度按波长的分布情况随物体的温度而有所不同。
(2)在一定温度下，不同物体所辐射的光谱成分有显著的不同。
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。
【跟踪训练】
(黑体辐射)(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
(有关能量子的计算)(2023·浙江1月卷)被誉为“中国天眼”的大口径球面射电望远镜已发现660余颗新脉冲星，领先世界。天眼对距地球为L的天体进行观测，其接收光子的横截面半径为R。若天体射向天眼的辐射光子中，有η(η