2027届高三物理一轮复习课件第16章 第1讲 光电效应 波粒二象性

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第1讲　光电效应　波粒二象性
考点一　黑体辐射及实验规律
考点二　光电效应规律的理解及应用
目 录 索 引
考点三　光电效应中常见的四类图像
考点四　光的波粒二象性与物质波
1.热辐射(1)定义:周围的一切物体都在辐射　　　　,这种辐射与物体的　　 　有关,所以叫作热辐射。(2)特点:热辐射强度按波长的分布情况随物体的　　　　不同而有所不同。
2.黑体、黑体辐射的实验规律(1)黑体:能够　　　　　　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　　　　有关。②随着温度的升高,一方面,各种波长的辐射强度都有　　　　,另一方面,辐射强度的极大值向波长较　　　　的方向移动,如图所示。
3.能量量子化(1)能量子:普朗克认为,当带电微粒辐射或吸收能量时,只能辐射或吸收某个最小能量值ε的　　　　　　,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=　　　　　　,其中ν是带电微粒吸收或辐射电磁波的频率,h为普朗克常量。h=6.626 070 15×10-34 J·s(一般取h=6.63×10-34 J·s)。
典题1 “测温枪”(学名“红外线辐射测温仪”)具有响应快、非接触和操作方便等优点,它能将接收到的人体热辐射转换成温度显示。若人体热辐射强度I及其极大值对应的波长λ的变化情况与黑体辐射的实验规律相似,则人体温度升高时,对应的变化是(　　)A.I增大,λ增大B.I增大,λ减小C.I减小,λ增大D.I减小,λ减小
解析 黑体辐射的实验规律如图,特点是随着温度升高,各种波长的辐射强度都有增大,所以人体热辐射的强度I增大,人体辐射强度的峰值向波长较短的方向移动,所以λ减小。故选B。
1.光电效应及其规律(1)光电效应现象照射到金属表面的光,能使金属中的　　　　从表面逸出的现象称为光电效应,这种电子常被称为　　　　。
(2)光电效应规律①每种金属都有一个截止频率νc,也称作极限频率,入射光的频率必须　　　　　　　　　这个截止频率才能产生光电效应。②光电子的最大初动能与入射光的强度　　　,只随入射光　　　　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或等于截止频率时,在光的颜色不变的情况下,入射光越强,逸出的光电子数越　　　　,饱和电流越大,逸出光电子的数目与入射光的强度成正比,饱和电流的大小与入射光的强度成　　　　。
3.光子(1)光子及光子能量:爱因斯坦认为,光本身是由                               组成,频率为ν的光的能量子ε=　　　　,称为光子。(2)光子的动量①康普顿认为,光子不仅具有能量,而且具有动量,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　　　　　。②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,则光的波长λ会　　　　。
一个个不可分割的能量子
1.研究光电效应的两条思路(1)两条线索
2.光电效应中的三个重要关系(1)爱因斯坦光电效应方程:Ek=hν-W0。(2)光电子的最大初动能Ek与遏止电压Uc的关系:Ek=eUc。(3)逸出功W0与截止频率νc的关系:W0=hνc。
典题2 (2025江苏苏州三模)研究光电效应的实验装置如图所示。大量处于n=3能级的氢原子跃迁时发出频率不同的大量光子,其中频率最高的光子能量为12.09 eV,用此光束照射到光电管电极K上。移动滑动变阻器的滑片,当电压表的示数为7 V时,微安表的示数恰好为零。图示位置中滑片和O点刚好位于滑动变阻器的上、下中点位置。则(　　)A.要使微安表的示数恰好为零,滑片应由图示位置向b端移动B.不同频率的光子照射电极K,只要能发生光电效应,遏止电压是相同的C.电极K处金属的逸出功是7 eVD.从图示位置移动滑片,微安表的示数可能先增加后不变
解析 要使微安表的示数恰好为零,光电管应接入反向电压,即电极K的电势高于电极A的电势,则滑片应由图示位置向a端移动,故A错误;根据eUc=Ek=hν-W0可知,不同频率的光子照射电极K,只要能发生光电效应,遏止电压是不同的,故B错误;用光子能量为12.09 eV照射到光电管电极K上,当电压表的示数为7 V时,微安表的示数恰好为零,可知遏止电压为7 V,根据eUc=Ek=hν-W0,可得逸出功为W0=hν-eUc=12.09 eV-7 eV=5.09 eV,故C错误;图示电压趋近于零,未能达到饱和电流,若从图示位置向b端移动滑片,正向电压增大,则微安表的示数会先增加后不变,故D正确。
典题3 (2026广东广州检测)如图所示为光电管的结构及其工作原理图,当入射光照在管中金属板上时,电路中可以形成光电流。在某次光电效应实验中,用波长为λ1和λ2的光分别照射同一光电管,均发生了光电效应,对应的逸出功分别为W1和W2,所逸出的光电子的最大初动能分别为Ek1、Ek2,遏止电压分别为Uc1、Uc2,且Uc1>Uc2,则下列说法正确的是(　　)A.W1W2C.Ek1