2021版高考物理教科版大一轮复习基础自查学案：12.1　波粒二象性

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选修3-5

第十二章　波粒二象性　原子结构　原子核

第1讲　波粒二象性　

必备知识

一、光电效应

1.定义: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.产生条件:入射光的频率大于金属的极限频率。

3.光电效应的规律:

(1)存在着饱和电流:对于一定颜色的光,入射光越强,单位时间内发射的光电子数越多。

(2)存在着遏止电压和截止频率:光电子的能量只与入射光的频率有关,而与入射光的强弱无关。当入射光的频率低于截止频率时不发生光电效应。

(3)光电效应具有瞬时性:当频率超过截止频率时,不论入射光怎样微弱,几乎在照到金属时立即产生光电流,时间不超过10-9 s。

如图,把一锌板连接验电器,并使锌板带负电,验电器指针张开一定角度。用一不带电的金属小球接触锌板,则验电器指针张角减小;若用紫外线灯照射锌板,则验电器指针张角减小。

二、爱因斯坦的光电效应方程

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=6.63×10-34 J·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。

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Ek=me。

基础小题

1.判断下列题目的正误。

(1)光电效应中的“光”指的是可见光。 (　　)

(2)光子和光电子都是实物粒子。 (　　)

(3)能否发生光电效应取决于光的强度。 (　　)

(4)光电效应说明了光具有粒子性,证明光的波动说是错误的。 (　　)

(5)光电子的最大初动能与入射光的频率有关。 (　　)

(6)逸出功的大小与入射光无关。 (　　)

提示:(1)×。光电效应中的“光”并不是特指可见光,也包括不可见光。

(2)×。光电子是在光的照射下从金属表面逸出的电子,是实物粒子,而光子不是实物粒子。

(3)×。能否发生光电效应,不是取决于光的强度,而是取决于光的频率。

(4)×。光电效应证明了光具有粒子性,但不能证明光不具有波动性,实际上光既具有粒子性又具有波动性。

(5)√。光电子的最大初动能随入射光频率的增大而增大。

(6)√。逸出功的大小由金属本身决定,与入射光无关。

2.如图是黑体辐射的强度与波长的关系图像。从图像可以看出,随着温度的升高,则              (　　)

A.各种波长的辐射强度都有减少

B.只有波长短的辐射强度增加

C.辐射强度的极大值向波长较短的方向移动

D.辐射电磁波的波长先增大后减小

【解析】选C。由图像可以看出,随着温度的升高,各种波长的辐射强度都有增加,且辐射强度的极大值向波长较短的方向移动,故A、B错误,C正确。随着温度的升高,黑体的辐射增强,波长变短,频率增大,故D错误。

3.在光电效应实验中,先后用频率相同但光强不同的两束光照射同一个光电管。若实验a中的光强大于实验b中的光强,实验所得光电流I与光电管两端所加电压U间的关系曲线分别以a、b表示,则下列图中可能正确的是              (　　)

【解析】选A。光电流恰为零,此时光电管两端加的电压为截止电压,对应的光的频率为截止频率,入射光的频率越高,对应的截止电压U截越大,由于入射光的频率没有变,故遏止电压相同,即图线与横轴的交点相同。由于a光的光强大于b光的光强,所以a的饱和电流大于b的饱和电流。故A符合要求,故A正确,B、C、D错误。

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