2026年高考物理一轮复习(通用版)第66讲光电效应波粒二象性(复习讲义)(学生版+解析)

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\l "_Tc24740" 02体系构建•思维可视 PAGEREF _Tc24740 \h 3
\l "_Tc29436" 03核心突破•靶向攻坚 PAGEREF _Tc29436 \h 4
\l "_Tc28700" 考点一 光电效应 PAGEREF _Tc28700 \h 4
\l "_Tc9075" 知识点1 与光电效应有关的五组概念对比 PAGEREF _Tc9075 \h 4
\l "_Tc29622" 知识点2 光电效应的研究思路 PAGEREF _Tc29622 \h 4
\l "_Tc17605" 知识点3 三个定量关系式 PAGEREF _Tc17605 \h 5
\l "_Tc18948" 知识点4 光电管问题 PAGEREF _Tc18948 \h 5
\l "_Tc22322" 考向1 光电效应方程的应用 PAGEREF _Tc22322 \h 5
\l "_Tc1620" 考向2 光电管问题 PAGEREF _Tc1620 \h 6
\l "_Tc11424" 考点二 与光电效应有关的图像 PAGEREF _Tc11424 \h 8
\l "_Tc14232" 知识点 与光电效应有关的图像 PAGEREF _Tc14232 \h 8
\l "_Tc4685" 考向1 EK-ν图像 PAGEREF _Tc4685 \h 8
\l "_Tc28614" 考向2 Uc-ν图像 PAGEREF _Tc28614 \h 10
\l "_Tc11586" 考向3 I-U图像 PAGEREF _Tc11586 \h 11
\l "_Tc22278" 考点三 对波粒二象性、物质波的理解 PAGEREF _Tc22278 \h 12
\l "_Tc18243" 知识点1 波粒二象性 PAGEREF _Tc18243 \h 12
\l "_Tc12637" 知识点2 物质波 PAGEREF _Tc12637 \h 12
\l "_Tc30795" 知识点3 对光的波粒二象性的进一步理解 PAGEREF _Tc30795 \h 13
\l "_Tc12993" 考向1 德布罗意波长 PAGEREF _Tc12993 \h 13
\l "_Tc14546" 考向2 波粒二象性 PAGEREF _Tc14546 \h 14
\l "_Tc7348" 04真题溯源•考向感知 PAGEREF _Tc7348 \h 14

波粒二象性
光电效应
概念
在光的照射下，金属中的电子从表面逸出的现象，发射出的电子叫光电子
条件
入射光的频率 金属的极限频率
规律
每种金属都有一个极限频率
光电子的最大初动能随入射光频率的增大而
光电效应的发生几乎是瞬时的，一般不超过10⁻⁹s
饱和光电流与入射光的强度成有关
解释
光子说
空间传播的光是 的，一份一份的，每一份为一个光子，能量ε=hν
光电效应方程→Eₖ=
光的波粒二象性
现象
光的干涉、衍射和偏振现象证明光具有 性
光电效应、康普顿效应说明光具有 性
规律
大量光子表现为波动性，个别光子表现为粒子性
波长越长， 性越明显
频率越高， 性越明显

考点一 光电效应
\l "_Tc25045" 知识点1 与光电效应有关的五组概念对比
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射时发射出来的电子，其本质是电子。光子是因，光电子是果。
2.光电子的动能与光电子的最大初动能：只有金属表面的电子直接向外飞出时，只需克服原子核的引力做功的情况，才具有 。
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，在一定的光照条件下，饱和光电流与所加电压大小 。
4.入射光强度与光子能量：入射光强度指单位时间内照射到金属表面单位面积上的总能量，而光子能量
E＝hν。
5.光的强度与饱和光电流：频率相同的光照射金属产生光电效应，入射光越强，饱和光电流 ，但不是简单的正比关系。
\l "_Tc25045" 知识点2 光电效应的研究思路
1.两条线索：
2.两条对应关系：
入射光 大→光子数目多→发射光电子多→光电流大；
光子 高→光子能量大→光电子的最大初动能大。
\l "_Tc25045" 知识点3 三个定量关系式
1.爱因斯坦光电效应方程：Ek＝ .
2.最大初动能与遏止电压的关系：Ek＝ .
3.逸出功与截止频率的关系：W0＝ .
\l "_Tc25045" 知识点4 光电管问题
(1)光电管加正向电压时的情况
①P右移时,参与导电的光电子数增加;
②P移到某一位置时,所有逸出的光电子恰好都参与了导电,光电流恰好达到 值;
③P再右移时,光电流 增大。
(2)光电管加反向电压时的情况
①P右移时,参与导电的光电子数减少;
②P移到某一位置时,所有逸出的光电子恰好都不参与导电,光电流恰好为 ,此时光电管两端加的电压为遏止电压;
③P再右移时,光电流始终为 。
\l "_Tc16322" 考向1 光电效应方程的应用
例1 某款条形码扫描笔的工作原理如图所示，将扫描笔在条形码上匀速移动，发光二极管发出的光遇到黑色线条几乎全部被吸收；遇到白色线条被大量反射到光电管中的金属表面（截止频率为ν0），产生光电流。如果光电流大于某个值，就会使信号处理系统导通，将条形码变成一个个脉冲电信号。已知普朗克常量为ℎ，则下列说法正确的是（ ）
A．若发光二极管发出频率为0.5ν0的光，则可以通过增加光照时间，使其正常识别条形码
B．若发光二极管发出频率为0.5ν0的光，则可以通过增加光照强度，使其正常识别条形码
C．光电子的最大初动能与发光二极管发出的光的频率成正比
D．若发光二极管发出频率为1.3ν0的光，则光电子最大初动能为0.3ℎν0
【变式训练1-1·变考法】实验表明，当强激光照射金属时，一个电子在极短时间内可吸收多个光子，从而形成多光子光电效应。现用频率为ν的强激光照射逸出功为W的金属表面，一个电子至多可以吸收n个光子，普朗克常量为h，则逸出的光电子最大初动能Ek为（ ）
A．nℎνB．ℎν−nW
C．nℎν−WD．nℎν−nW
【变式训练1-2·变考法】研究光电效应时，用不同波长的光照射某金属，出射光电子的最大初动能Ekm与入射光波长λ的关系如图所示，图线与横轴交点坐标为λ0，真空中的光速为c，普朗克常量为h，则（ ）
A．入射光波长为λ02时，光电子最大初动能Ekm=ℎcλ0
B．入射光波长为λ02时，光电子最大初动能Ekm=2ℎcλ0
C．入射光波长为2λ0时，光电子最大初动能Ekm=ℎcλ0
D．入射光波长为2λ0时，光电子最大初动能Ekm=2ℎcλ0
\l "_Tc16322" 考向2 光电管问题
例2 利用如图所示的电路研究光电效应现象，滑片P的初始位置在O点的正上方。已知入射光的频率大于阴极K的截止频率，且光的强度较大，则（ ）
A．P向b端移动过程中，微安表的示数一直增大
B．P向a端移动过程中，微安表的示数一直增大
C．减弱入射光的强度，遏止电压变小
D．P向b端移动过程中，光电子到达阳极A的最大动能增大
【变式训练2-1·变考法】做光电效应实验的装置如图所示，闭合开关S，用一发光功率为P、光子能量为E的激光光源照射金属K，调节滑动变阻器R，当电压表示数为U时，电流表示数恰好为0，已知普朗克常量为h，真空中光速为c，则（ ）
A．光的波长为Eℎc
B．该阴极材料的逸出功为eU−E
C．断开开关S，电流表示数为0
D．光源单位时间内发出的光子数为PE
【变式训练2-2·变考法】用如图所示的装置研究光电效应现象，当用光子能量为2.5eV的光照射到光电管上时发生了光电效应，毫安表的示数不为零；移动变阻器的触头，发现当电压表的示数大于或等于1.7V时，毫安表示数为0，则下列说法正确的是（ ）
A．光电管阴极的逸出功为1.7eV
B．光电子的最大初动能为0.8eV
C．相同频率下，入射光的强度越大，则在阴极板上产生的光电子的最大初动能越大
D．实验中用光子能量为1.6eV的光照射到光电管阴极上也能发生光电效应

考点二 与光电效应有关的图像
知识点 与光电效应有关的图像
考向1 EK-ν图像
例1 如图所示是某种金属发生光电效应时，光电子的最大初动能Ek与入射光频率v的关系图线，a、b均为已知量（a>0，b>0）。由图线可知（ ）
A．该金属的逸出功W0=a
B．斜率表示普朗克常量的倒数
C．图中a与b的值与入射光的强度、频率均有关
D．若入射光频率为3b，则光电子的最大初动能为3b
【变式训练1-1·变考法】图甲是某光电管发生光电效应时光电子的最大初动能Ek与入射光频率v的关系图像，图乙为氢原子的能级图。用处于n=4能级的一群氢原子向低能级跃迁时发出的光照射该光电管，逸出的光电子的最大初动能Ek的最大值为（ ）
A．2.29eVB．9.80eVC．10.46eVD．12.09eV
【变式训练1-2·变考法】如图甲所示是用光照射某种金属时逸出的光电子的最大初动能随入射光频率的变化图像（直线与横轴的交点的横坐标为4.29，与纵轴的交点的纵坐标为0.5），如图乙所示是氢原子的能级图，下列说法正确的是（ ）
A．根据该图像能求出普朗克常量
B．该金属的逸出功为0.5eV
C．该金属的极限频率为5.50×1014Hz
D．用n=4能级的氢原子跃迁到n=3能级时所辐射的光照射该金属能使该金属发生光电效应
考向2 Uc-ν图像
例2 利用如图甲所示的电路完成光电效应实验，遏止电压Uc与入射光频率ν的关系如图乙所示，图乙中U1、ν1、ν0均已知，电子电荷量用e表示。下列说法正确的是（ ）
A．光电效应实验中产生的光电子从本质上来说就是光子
B．由Uc−ν图像可求得普朗克常量ℎ=U1eν1−ν0
C．入射光频率为ν1时，光电子的最大初动能Ek=eU1−ℎν0
D．滑动变阻器的滑片P向N端移动过程中电流表示数一定一直增加
【变式训练2-1·变考法】在光电效应实验中，用不同频率的光照射某金属，测得遏止电压Uc与入射光频率v的关系图像如图甲所示。图乙为氢原子能级图，现用大量处于第四能级的氢原子跃迁时向外辐射的光照射该金属，其中从第二能级跃迁到第一能级辐射光的频率为v0，电子电荷量为e、下列说法正确的是（ ）
A．普朗克常量ℎ=U0v0
B．该金属的逸出功为2eU0
C．该金属的逸出功为10.2eV
D．氢原子辐射的光中，有4种能发生光电效应
【变式训练2-2·变考法】某兴趣小组用如图甲所示的电路探究光电效应的规律。根据实验数据，小刚同学作出了光电子的最大初动能与入射光频率的关系图线如图乙所示，小明同学作出了遏止电压与入射光频率的关系图线如图丙所示。已知光电子的电荷量为e，则下列说法正确的是（ ）
A．如果图乙、图丙中研究的是同一金属的光电效应规律，则b=d
B．如果研究不同金属光电效应的规律，在图乙中将得到经过（b，0）点的一系列直线
C．如果研究不同金属光电效应的规律，在图丙中将得到不平行的倾斜直线
D．普朗克常量ℎ=ab=cde
考向3 I-U图像
例3 某同学用研究光电效应的实验装置（图甲）测定普朗克常量，在不同光照下得到同一光电管两条光电流与电压之间的关系曲线如图乙所示。图线1、2与U轴交点坐标绝对值分别为U1、U2，对应入射光频率分别为ν1、ν2，电子的电荷量为e，普朗克常量为h。则（ ）
A．入射光频率的关系为ν1>ν2
B．电压表的示数增大，电流表示数也一定增大
C．该光电管阴极材料的逸出功为ℎν1−eU1
D．普朗克常量ℎ=eν1−ν2U1−U2
【变式训练3-1·变考法】某同学采用如图甲所示的实验装置来研究光电效应现象。当用某单色光照射光电管的阴极K时，会发生光电效应现象。电源的极性可以改变，当在阳极A和阴极K之间加上反向电压，通过调节滑动变阻器的滑片逐渐增大电压，直至电流计中电流恰为零，此时电压表的电压值U称为遏止电压。现分别用频率为ν1和ν2的单色光照射阴极(ν1Ek2>Ek3B．Ek2>Ek3>Ek1
C．Ek3>Ek2>Ek1D．Ek3>Ek1>Ek2
4．（2025·广西·高考真题）已知金属铷、钾、钠、钙的逸出功分别为2.13eV、2.25eV、2.29eV、3.20eV．用光子能量为2.20eV的单色光照射这些金属的表面，能逸出光电子的金属是（ ）
A．铷B．钾C．钠D．钙
考点
要求
考频
2025年
2024年
2023年
光电效应
理解
中频
2025•河北
2025•山东
2025•广东
2024•海南
2024•辽宁
2023•浙江
2023•北京
光的波粒二象性
简单应用
中频
2025•浙江
2025•重庆
2025•四川
2024•湖南
2024•浙江
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考情分析：
1.命题形式：选择题实验题计算题
2.命题分析：高考对光电效应和波粒二象性的考查较为频繁，大多以选择题中出现，题目难度要求大多不是太高，较为基础。
3.备考建议：重点关注光电效应方程和有关的图像问题，明确最大初动能与遏止电压、频率和逸出功的关系等。
4.命题情境：多以光电管为命题的情景。
复习目标：
1.理解和掌握光电效应的规律及光电效应方程。
2.理解和掌握光的波粒二象性。
图像名称
图线形状
读取信息
最大初动能Ek与入射光频率ν的关系图线
①截止频率(极限频率)：
②逸出功：
纵轴截距的绝对值W0＝|－E|＝E
③普朗克常量：图线的斜率k＝
遏止电压Uc与入射光频率ν的关系图线
①截止频率νc：横轴截距
②遏止电压Uc：
随入射光频率的增大而
③普朗克常量h：等于图线的斜率与电子电荷量的乘积，即h＝ke
颜色相同、强度不同的光，光电流与电压的关系
①遏止电压Uc：横轴截距
②饱和光电流Im：电流的最大值
③最大初动能：Ekm＝
颜色不同时，光电流与电压的关系
①遏止电压Uc1、Uc2
②饱和光电流
③最大初动能Ek1＝eUc1，Ek2＝eUc2
从数量
上看
个别光子的作用效果往往表现为粒子性；大量光子的作用效果往往表现为波动性
从频率
上看
频率越 ，波动性越显著，越容易看到光的干涉和衍射现象；频率越 ，粒子性越显著，越不容易看到光的干涉和衍射现象，贯穿本领越强
从传播与
作用上看
光在传播过程中往往表现出波动性；在与物质发生作用时往往表现出粒子性
波动性
与粒子
性的统一
由光子的能量ε＝hν、光子的动量p＝ eq \f(h,λ) 也可以看出，光的波动性和粒子性并不矛盾，表示粒子性的粒子能量和动量的计算式中都含有表示波的特征的物理量——频率ν和波长λ