波粒二象性
1、关于热辐射，下列说法正确的是（）
A.物体辐射红外线称为热辐射
B.当物体温度升高时，热辐射中较短波长的成分越来越强
C.一切物体都在辐射电磁波
D.借助电磁波传递能量的方式称为热辐射
2、关于黑体辐射，下列说法正确的是（）
A.非常黑的物体称为黑体
B.黑色的物体只会吸收电磁波，不会向外辐射热量
C.黑体对电磁波的吸收能力强，而反射和辐射电磁波的能力较弱
D.黑体的温度升高时，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动
3、下列说法正确的是（）
A.辐射是热传递的一种方式，物体温度越高，热辐射强度越大
B.黑体的温度越高，辐射的电磁波波长越短，强度越大
C.红色物体对红光反射能力较强
D.辐射源的辐射强度与该物体的表面性质、材料、黑暗程度和温度有关
4、下列有关普朗克的能量子假说的说法中，正确的是（）
A.普朗克认为带电微粒辐射或吸收能量时，只能一份一份地辐射或吸收
B.普朗克的能量子假说与黑体辐射的实验结果符合得非常好
C.普朗克的能量子假说打破了电磁波能量只能连续传递的传统观念
D.普朗克通过对黑体辐射的研究，深刻地认识到微观物质世界的量子化性质
5、关于热辐射中能量子的能量，下列说法正确的是（）
A. 能量子的能量跟它在真空中的波长成正比
B. 能量子的能量跟它在真空中的波长成反比
C. 能量子的能量跟物体的速度平方成正比
D.以上说法都不正确
1.用两束频率相同、强度不同的紫外线分别照射两种金属的表面, 均能产生光电效应, 那么( )
A.两束光的光子能量相同
B.两种情况下单位时间内逸出的光电子个数相同
C.两种情况下逸出的光电子的最大初动能相同
D.两种情况下逸出的光电子的最大初动能不同
2.激光的主要特点之一是它的瞬时功率很大, 设P表示激光功率, λ表示激光波长, 则激光器每秒射出的光子数( )
A.
P
hc
λ
B.
hP
C
λ
C.
P c
h
λ
D. Pλhc
3.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10-9s
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
4.某金属的逸出功为2.3eV, 这意味着( )
A.这种金属内部的电子克服原子核引力做2.3eV的功即可脱离表面
B.这种金属表层的电子克服原子核引力做2.3eV的功即可脱离表面
C.要使这种金属有电子逸出, 入射光子的能必须大于或等于2.3eV
D.这种金属受到光照射时若有电子逸出, 则电子离开金属表面时的动能至少等于2.3eV
5.颜色不同的a光和b光由介质射向空气时, 临界角分别为C a和C b, 且C a>C b, 当用a光照射某种金属时发生了光电效应, 现改用b光去照射, 可以断定( )
A.不一定能发生光电效应
B.光电子数目增多
C.光电子的最大初动能增大
D.光电子数目减少
6.三种不同的入射光A、B、C分别射在三种不同的金属a、b、c表面, 均恰可使金属逸出光电子, 若入射光的波长λA>λB>λC , 则( )
A.用入射光A照射金属b或c , 金属b、c均可发生光电效应现象
B.用入射光A、B同时照射金属c , 金属c可发生光电效应现象
C.用入射光C照射a或b, 金属a、b均可发生光电效应现象
D.用入射光B或C照射金属a , 均可使金属a发生光电效应现象
7.对光电效应的解释正确的是( )
A.金属内的每个电子要吸收一个或一个以上的光子,当它积累的能量足够大时, 就能逸出电子
B.如果入射光子的能量小于金属表面的电子克服原子核的引力而逸出时所需做的最小功, 就不能发生光电效应
C.发生光电效应时, 入射光越强, 光子的能量就越大, 光电子的最大初动能就越大
D.由于不同金属的逸出功是不相同的, 因此使不同金属产生光电效应的入射光的最低频率也不同
8.A、B两束不同频率的光波均能使某金属发生光电效应, 如果产生光电流的最大值分别为I A、I B , 且I A
A.照射光的波长λA>λB
B.照射光的光子能量E A C.单位时间内照射到金属板的光子数N A D.照射光的频率γA<γB 9.频率为ν的光照射某种金属材料, 产生光电子的最大初动能为E k, 若以频率为2ν的光照射同一金属材料, 则光电子的最大初动能是( ) A. 2E k B. E k+hν C. E k－hν D. E k+2hν 10.如图所示为一光电管电路, 滑动变阻器触头位于ab上某点, 用光照射光电管阴极, 电表无偏转, 要使电表指针偏转, 可采取的措施有( ) A. 加大照射光的强度 B. 换用波长短的光照射 C. 将P向b滑动 光 灯 D. 将电源正、负极对调 1．关于光电效应，下列几种叙述正确的是： A ．金属电子的逸出功与入射光的频率成正比； B ．光电流的强度与入射光的强度无关； C ．用不可见光照射金属一定比用可见光照射同种金属产生的光电子的初动能要大； D ．对于任何一种金属都存在一个“最大波长”，入射光的波长必须小于这个波长，才能产生光电效应； 2．如图所示，与锌板相连的验电器的铝箔原来是张开的，现在让弧光灯发出的光经一狭缝后照射到锌板，发现在锌板上形成明暗相间的条纹，同时与锌板相连的验电器的铝箔张角变大，以上实验事实说明： A ．光具有波粒二象性； B ．验电器的铝箔原来带负电； C ．锌板上亮条纹是平行等宽度的； D ．若改用激光器发出的红光照射锌板，观察到验电器的铝箔张角则一定会 变得更大； 3．由德布罗意关系，下列说法中正确的有：（参考课本P39） A ．加速电压越高，电子显微镜的分辩本领越高； B ．加速电压越高，电子显微镜的分辩本领越低； C ．同等加速电压下，电子显微镜的分辩本领比质子显微镜的分辩本领大； D ．同等加速电压下，电子显微镜的分辩本领比质子显微镜的分辩本领小； 4．如图示为一真空光电管的应用电路，若阴极金属材料的极限频率为4.5×1014Hz ，则以下判断正确的是： A ．发生光电效应时，电路中的光电流的饱和值取决于入射光的频率； B ．发生光电效应时，电路中的光电流的饱和值取决于入射光的强度； C ．用λ=0.5μm 的光照射光电管时，电路中有光电流产生； D ．光照射时间越长，电路中的光电流越大； 5．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，电流表G 的读数为0.2mA 。移动变阻器的触点c ，当电压表的示数大于或等 于0.7V 时，电流表读数为零。则： A ．光电管阴极的逸出功为1.8eV ； B ．电键k 断开后, 有电流流过电流表G ； C ．光电子的最大初动能为0.7eV ； D ．改用能量为1.5eV 的光子照射，电流表G 也有电流，但电流较小； 6．人类对光的本性的认识经历了曲折的过程。下列关于光的本性的陈述符合科学规律或历史事实的是： A ．牛顿的“微粒说”与爱因斯坦的“光子说”本质上是一样的； B ．光的双缝干涉实验显示了光具有波动性； C ．麦克斯韦预言了光是一种电磁波； D ．光具有波粒二象性； 7．下列与黑体有关的说法中正确的说法有： A ．黑体就是黑色的物体； B ．黑体能够完全吸收入射的各种电磁波，但不向外辐射电磁波； C ．“黑体”概念的提出显示了物理学的“理想模型”的研究方法； D ．普朗克在研究黑体辐射规律的过程中，提出了“能量子”的概念，从而开辟了物理学的新纪元； 8．现有a 、b 、c 三束单色光，其波长关系为λa >λb >λc ，用b 光束照射某种金属时，恰能发生光电效应.若分别用a 光束和c 光束照射该金属，则可以断定： A ．a 光束照射时，不能发生光电效应； B ．c 光束照射时，不能发生光电效应； C ．a 光束照射时，释放出的光电子数目最多； D ．c 光束照射时，释放出的光电子的最大初动能最小； 9．现代物理学认为，光和实物粒子都具有波粒二象性。下列事实中突出体现波动性的是： A ．一定频率的光照射到锌板上，光的强度越大，单位时间内锌板上发射的光电子就越多； B ．肥皂液是无色的，吹出的肥皂泡却是彩色的； C ．质量为10-3kg 、速度为10-2m/s 的小球，其德布罗意波长约为10-23 m ，不过我们能清晰地观测到小球运动的轨迹； D ．人们常利用热中子研究晶体的结构，因为热中子的德布罗意波长与晶体中原子间距大致相同； 11．对于概率波的理解，下列说法正确的有： A ．在光的双缝干涉实验中，由于通过两个缝的光子相互影响，所以表现出了波动性； B ．在光的双缝干涉实验中，如果设法让光子一个一个地通过缝，在屏幕上也会得到预期的干涉条纹； C ．所谓概率波是指：我们不可以准确预言每个粒子运动的轨迹，但可以预言每个粒子出现在光屏上某个位置的概率； D ．因为每个光子出现在光屏上由概率规律决定，因而我们无法预测光屏上会出现什么； 12．对于光电效应的下列说法中，正确的有： A ．极限频率和逸出功只与材料的性质有关，与入射光的频率无关； B ．与极限频率对应的波长叫做极限波长，只有入射光的波长小于或者等于极限波长时，才能发生光电效应； C ．由2 /2e c c m v eU =可见：光电子的最大初动能由遏止电压决定； D ．光电效应现象只能说明光子具有能量，不能说明光子具有动量； 13．对于电磁波谱，下列说法中正确的有： A ．从红外线到紫外线，粒子的波动性越来越显著； B ．从红外线到紫外线，粒子的粒子性越来越显著； C ．从无线电波到X 射线，越来越容易发生干涉、衍射现象； D ．从无线电波到X 射线，越来越不容易发生干涉、衍射现象； 14．关于不确定关系，下列说法中正确的是： A ．不确定关系表明：想要同时准确测量一个粒子的位置和动量，这是不可能的； B ．不确定关系表明：想要同时准确测量一颗子弹的位置和动量，这是不可能的； C ．由于不确定关系，所以测量粒子的位置已经没有意义了； D ．如果将来实验技术进步了，同时准确测量一个粒子的位置和动量是有可能的； 15．关于波粒二象性，下列说法中正确的有： A ．大量光子的行为往往表现出波动性，而单个光子的行为往往表现出粒子性； B ．单个光子的只能表现出粒子性，不能表现出波动性； C ．波粒二象性表明：在微观世界里，用轨道描述一个粒子的运动已经没有意义了； D ．因为光子没有静止质量，所以光子并不具有粒子性； 16．某种金属材料在绿光照射下恰能产生光电效应，则下列说法中错误的是： A ．改用黄光照射，不能产生光电效应； B ．增加绿光强度，光电子最大初动能增加； C ．减弱绿光强度，光电管中的光电流减小； D ．改用紫光照射，光电子最大初动能增加； 17．在中子衍射技术中，常利用热中子研究晶体的结构，因为热中子的德布罗意波长与晶体中原子间距相近。已知中子质量m =1.67×10-27kg ，普朗克常量h =6.63×10-34J ·s ，可以估算德布罗意波长λ=1.82×10-10m 的热中子动能的数量级为： A ．10-17J ； B ．10-19J ； C ．10-21J ； D ．10-24 J ； 19．用某种光照射金属板，在发生光电效应的条件下，增加正向电压，为什么饱和电流不增加？这与I =nesv 是否矛盾？试解释之。 20．电子的质量为9.1×10-31kg ，某时刻当其运动速度为107m/s 时，测得其速度的不确定量为2×10-6m/s ，那么测量它的位置时，不确定量为多大？从求出的结果你能得出什么结论？ 21．某金属的逸出功为W 0，用波长为λ的光照射金属的表面，当遏止电压取某个值时，光电流被截止。当光的波长改变为原来波长的1/n 倍后，则使电流截止的遏止电压必须增大到原来的k 倍。计算原来入射光的波长λ。 22．如图是研究光电效应的实验电路。现用光子能量为13.6eV 的光照射光电管的阴极K ，测得微安表的示数是40μA ，电压表的示数是20V 。已知光电管阴极材料的逸出功是3.6eV ．求：（1）入射光的波长；（2）光电管阴极材料的极限波长；（3）光电子到达阳极A 的最大动能。 23．现用电子显微镜观测线度为d 的某生物大分子的结构。为满足测量要求，将 显微镜工作时电子的德布罗意波长设定为d /n ，其中1>n 。已知普朗克常量h 、 电子质量m 和电子电荷量e ，电子的初速度不计，则显微镜工作时电子的加速电 压应为多少？ 24．已知每秒从太阳射到地球的垂直于太阳光的每平方米截面积上的辐射能为 1.4×103J ，其中可见光部分约占45％。假如认为可见光的波长均为0.55μm ，太阳向各个方向的辐射是均匀的，日地间距离R =1.5×10 11m ，普朗克常量h =6.63×10 -34 J ·s ，由此可估算：（1）出太阳每秒辐射出的可见光的光子数约为多少？（2）若已知地球的半径R ＝6．4×10 6m ，估算地球接受的太阳光的总功率。 1．(2010·上海市松江二中高二检测)下列关于光的波粒二象性的说法中，正确的是 A ．有的光是波，有的光是粒子 B ．光子与电子是同样的一种粒子 C ．光的波长越长，其波动性越显著，波长越短，其粒子性越显著 D ．大量光子产生的效果往往显示粒子性 2．在做双缝干涉实验时，在观察屏的某处是亮纹，则对光子到达观察屏的位置，下列说法正确的是 ( ) A ．到达亮条纹处的概率比到达暗条纹处的概率大 B ．到达暗条纹处的概率比到达亮条纹处的概率大 C ．该光子可能到达观察屏的任意位置 D ．以上说法均不正确 3．对光的认识，以下说法正确的是( ) A ．个别光子的行为表现为粒子性，大量光子的行为表现为波动性 B ．光的波动性是光子本身的一种属性，不是光子之间的相互作用引起的 C ．光表现出波动性时，就不具有粒子性了，光表现出粒子性时， 就不具有波动性了 D ．光的波粒二象性应理解为：在某种场合下光的波动性表现明显，在另外某种场合下，光的粒子性表现明显． 4．如图所示，电路中所有元件完好，光照射到光电管上，灵敏电流计中没有电流通过，其原因可能是 ( ) A ．入射光太弱 B ．入射光波长太长 C ．光照时间太短 D ．电源正负极接反 5．频率为ν的光照射某种金属材料，产生光电子的最大初动能为E k ，若以频率为2ν的光照射同一金属材料，则光电子的最大初动能是( ) A ．2E k B ．E k ＋hν C ．E k －hν D ． E k ＋2hν 6．一个质量为m 、电荷量为q 的带电粒子，由静止开始经加速电场加速后(加速电压为U )，该粒子的德布罗意波长为( ) A. h 2mqU B.h 2mqU C.h 2mqU 2mqU D. h mqU 7．近年来，无线光通信技术(不需光纤，利用红外线在空间的定向传播来传递信息的通信手段)在局域网、移动通信等多方面显示出巨大的应用前景，关于红外线和光通信，以下说法中正确的是( ) ①光通信就是将文字、数据、图像等信息转换成光信号从一地传向另一地的过程 ②光纤通信中的光信号在光纤中传输，无线光通信的光信号在空气中传输 ③红外线的频率比可见光的频率高 ④红外光子的能量比可见光子的能量大 A ．①② B ．③④ C ．①③ D ．②④ 8．(2010·大庆实验中学高二检测)频率为ν的光子，具有的能量为hν、动量为hνc .将这个光子打在处于静止状态的电子上，光子将偏离原运动方向，这种现象称光子的散射．下列关于光子散射说法中正确的是 ( ) A．光子改变原来的运动方向，且传播速度变小 B．光子由于在与电子碰撞中获得能量，因而频率增大 C．由于受到电子碰撞，散射后的光子波长小于入射光子的波长 D．由于受到电子碰撞，散射后的光子频率小于入射光子的频率 9．如图所示是光电管的原理图，已知当有波长为λ0的光照到阴极K时，电路中有光电流，则() A．若换用波长为λ1(λ1>λ0)的光照射阴极K时，电路一定没有光电流 B．若换用波长为λ2(λ2<λ0) 的光照射阴极K时，电路中光电流一定增大 C．若将变阻器滑动头P从图示位置向右滑一些，仍用波长λ0的光照射，则电路中光电流一定增大D．若将变阻器滑动头P从图示位置向左滑过中心O点时，其他条件不变，则电路中仍可能有光电流10．(2010·河北衡水中学高二期末)人类对光的本性认识的过程中先后进行了一系列实验，如图所示的四个示意图所示表示的实验能说明光具有波动性的是() 第Ⅱ卷(非选择题共60分) 二、填空题(共4小题，每小题5分，共20分．把答案直接填在横线上) 11．在日常生活中，我们不会注意到光是由光子构成的，这是因为普朗克常量很小，每个光子的能量很小，而我们观察到的光学现象中涉及大量的光子，试估算60W的白炽灯1s内发出的光子数________个．12．二氧化碳能强烈吸收红外长波辐射，这种长波辐射的波长范围是1.4×10－3～1.6×10－3m，相应的频率范围是________，相应的光子能量的范围是________，“温室效应”使空气全年的平均温度升高，空气温度升高，从微观上看就是空气中分子的________．(已知普朗克恒量h＝6.6×10－34J·s，真空中的光速c＝3.0×108m/s，结果取两位有效数字) 13．铝的逸出功是4.2eV，现在用波长200nm的光照射铝的表面． (1)光电子的最大初动能是________； (2)遏止电压是________； (3)铝的极限频率是________． 14．(2010·农七师高二检测)如图所示，一静电计与锌板相连，在A处用一紫光灯照射锌板，关灯后，指针保持一定偏角． (1)现用一带负电的金属小球与锌板接触，则静电计指针偏角将________．(填“增大”、“减小”或“不变”) (2)使静电计指针回到零，再用相同强度的钠灯发出的黄光照射锌板，静电计指针无偏转，那么，若改用强度更大的红外线照射锌板，可观察到静电计指针________(填“有”或“无”)偏转． 15．(7分)对应于3.4×10 －19J 的能量子，其电磁辐射的频率和波长各是多少？它是什么颜色的？ 16．(7分)如图所示为证实电子波存在的实验装置，从F 上漂出的热电子可认为初速度为零，所加加速电压U ＝104V ，电子质量为m ＝0.91×10－30kg.电子被加速后通过小孔K 1和K 2后入射到薄的金膜上，发生衍射，结果在照相底片上形成同心圆明暗条纹．试计算电子的德布罗意波长． 17．(7分)已知钠发生光电效应的极限波长为λ0＝5×10－7m ，现用波长为4×10－ 7m 的光照射用钠作阴极的光电管．求： (1)钠的逸出功W 0； (2)为使光电管中的光电流为零，在光电管上所加反向电压至少多大？ 18．(9分)具有波长λ＝0.71A 。 的伦琴射线使金箔发射光电子，电子在磁感应强度为B 的匀强磁场区域内做最大半径为r 的匀速圆周运动，已知rB ＝1.88×10－ 4m·T ，试求： (1)光电子的最大初动能； (2)金属的逸出功； (3)该电子的物质波的波长是多少？ 19．(10分)科学家设想未来的宇航事业中利用太阳帆来加速星际飞船，设该飞船所在地每秒每单位面积接收到的光子数为n ，光子平均波长为λ，太阳帆面积为S ，反射率100%，设太阳光垂直射到太阳帆上，飞船总质量为m ，求飞船加速度的表达式．(光子动量p ＝h /λ)，若太阳帆是黑色的，飞船的加速度又为多少？ 《波粒二象性》测试题 本试卷分为第Ⅰ卷(选择题)和第Ⅱ卷(非选择题)两部分,满分100,考试时间60分钟. 第Ⅰ卷(选择题共40分) 一、选择题(本题共10小题,每小题4分,共40分.在每小题给出的四个选项中,有的只有一个选项正确,有的有多个选项正确,全部选对的得4分,选对但不全的得2分,有选错或不选的得0分.) 1．在下列各组的两个现象中都表现出光具有波动性的是() A．光的折射现象、色散现象 B．光的反射现象、干涉现象 C．光的衍射现象、偏振现象 D．光的直线传播现象、光电效应现象 解析：因为色散现象说明的是白光是由各种单色光组成的复色光,故A错；由于反射现象并非波动所独有的性质,故B错；直线传播并非波动所独有,且光电效应说明光具有粒子性,故D错；只有衍射现象和偏振现象为波动所独有的性质,所以C正确. 答案：C 2．下列说法中正确的是() A．光的干涉和衍射现象说明光具有波动性 B．光的频率越大,波长越长 C．光的波长越大,光子的能量越大 D．光在真空中的传播速度为3.0×108 m/s 解析：干涉和衍射现象是波的特性,说明光具有波动性,A对；光的频率越大,波长越短,光子能量越大,故B、C错；光真空中的速度为3.0×108 m/s,故D对. 答案：A、D 3．现代科技中常利用中子衍射技术研究晶体的结构,因为热中子的德布罗意波长与晶体中原子间距相近.已知中子质量m＝1.67×10－27 kg,可以估算德布罗意波长λ＝1.82×10－10 m 的热中子动能的数量级为() A．10－17 J B．10－19 J C．10－21 J D．10－24 J 解析：由p ＝h λ及E k ＝p 22m 得,E k ＝h 2 2mλ2＝ 6.6262×10－682×1.67×10－27×1.822×10－20 J ≈4×10－21 J,C 正确. 答案：C 4．下列关于光电效应的说法中,正确的是( ) A ．金属的逸出功与入射光的频率成正比 B ．光电流的大小与入射光的强度无关 C ．用不可见光照射金属一定比用可见光照射同种金属产生的光电子的最大初动能大 D ．对于任何一种金属都存在一个“最大波长”,入射光的波长大于此波长时,就不能产生光电效应 解析：逸出功与入射光无关,反映的是金属材料对电子的束缚能力；A 错误；光强越大,单位时间内入射的光子数越多,逸出的电子数也越多,光电流越大,B 错误；红外线的频率比可见光小,紫外线的频率比可见光大,由E k ＝hν－W 0知,C 错误；由产生光电效应的条件知,D 正确. 答案：D 5．下列有关光的说法中正确的是( ) A ．光电效应表明在一定条件下,光子可以转化为电子 B ．大量光子易表现出波动性,少量光子易表现出粒子性 C ．光有时是波,有时是粒子 D ．康普顿效应表明光子和电子、质子等实物粒子一样也具有能量和动量 解析：光电效应中,光子把能量转移给电子,而不是转化为电子,A 错误；由光的性质可知,B 正确；波动性和粒子性是光的两个固有属性,只是在不同情况下一种属性起主要作用,C 错误；康普顿效应表明光具有能量和动量,能量ε＝hν,动量p ＝h λ ,D 正确. 答案：B 、D 6．一激光器发光功率为P ,发出的激光在折射率为n 的介质中波长为λ,若在真空中速度为c ,普朗克常量为h ,则下列叙述正确的是( ) A ．该激光在真空中的波长为nλ B ．该激光的频率为c λ C ．该激光器在t s 内辐射的能量子数为Ptnλ hc 波粒二象性知识点总结 一：黑体与黑体辐射 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，所以叫热辐射。 (2)特点：热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 (1)定义：在热辐射的同时，物体表面还会吸收和反射外界射来的电磁波。如果一些物体能够完全吸收投射到其表面的各种波长的电磁波而不发生反射，这种物 体就是绝对黑体，简称黑体。 (2)黑体辐射特点：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。 注意：一般物体的热辐射除与温度有关外，还与材料的种类及 表面状况有关。 二：黑体辐射的实验规律 如图所示，随着温度的升高，一方面，各种波长的辐射强度都 有增加；另—方面，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动。 三：能量子 1．能量子：带电微粒辐射或吸收能量时，只能是辐射或吸收某 个最小能量值的整数倍，这个不可再分的最小能量值E叫做能量子。 2．大小：E=hν。 其中ν是电磁波的频率，h称为普朗克常量，h=6．626x10—34J·s(—般h=6.63x10—34J·s)。四：拓展： 1、对热辐射的理解 （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，这是热辐射的一种特性。 在室温下，大多数物体辐射不可见的红外光；但当物体被加热到5000C左右时，开始发出暗红色的可见光。随着温度的不断上升，辉光逐渐亮起来，而且波长较短的辐射越来越 多，大约在1 5000C时变成明亮的白炽光。这说明同一物体在一定温度下所辐射的能量在不同光谱区域的分布是不均匀的，而且温度越高光谱中与能量最大的辐射相对应的频率也越高。（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。例如，将钢加热到约800℃时，就可观察到明亮的红色光，但在同一温度下，熔化的水晶却不辐射可见光。 （3）热辐射不需要高温，任何温度下物体都会发出一定的热辐射，只是温度低时辐射弱，温度高时辐射强。2、2.什么样的物体可以看做黑体 （1）．黑体是一个理想化的物理模型。 (2）．如图所示，如果在一个空腔壁上开—个很小的孔，那么射人 小孔的电磁波在空腔内表面会发生多次反射和吸收，最终不能从空腔 射出。这个空腔近似看成一个绝对黑体。 注意：黑体看上去不一定是黑色的，有些可看做黑体的物体由于 自身有较强的辐射，看起来还会很明亮。如炼钢炉口上的小孔。 3、普朗克能量量子化假说 （1）．如图所示，假设与实验结果“令人满意地相符”， 图中小圆点表示实验值，曲线是根据普朗克公式作出的。 （2）．能量子假说的意义 普朗克的能量子假说，使人类对微观世界的本质有了全 新的认识，对现代物理学的发展产生了革命性的影响。普朗 克常量h是自然界最基本的常量之一，它体现了微观世界的 第二节 光 子 对应学生用书页码P24 1．1900年，德国物理学家普朗克在研究电磁波的辐射问题时，首次提出能量量子假说，认为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，hν称为一个能量量子，h 称为普朗克常量。 2．微观世界里，物理量的取值很多时候是不连续的，只能取一些分立的值，这种现象称为量子化现象。 3．爱因斯坦提出的光子假说认为，光的能量不是连续的，而是一份一份的，每一份叫做一个光子，其能量为ε＝hν。 4．逸出功是指电子从金属表面逸出时克服引力所做的功，用W 表示。根据能量守恒定律，入射光子的能量hν等于出射光电子的最大初始动能与逸出功之和，即 h ν＝1 2 mv 2max ＋W 。 5．根据光子假说对光电效应的解释，光电效应的条件是光子的能量ε＝hν必须大于或至少等于逸出功W ，即ν＝W h 就是光电效应的极限频率。 对应学生用书页码P24 对光子假说和光电效应方程的理解 1.(1)能量量子假说的内容： 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，hν称为一个能量量子，h 称为普朗克常量。 (2)能量量子假说的意义： 这个假说可以非常合理地解释某些电磁波的辐射和吸收的实验现象，而这些实验现象是传统电磁理论难以解释的。 2．对光子假说的理解 (1)光子假说的内容： ①光的能量不是连续的，而是一份一份的，每一份叫做一个光子。 ②每一个光子的能量为hν，其中h是普朗克常量，h＝6.63×10－34J·s，ν是光的频率。 (2)光子假说的意义： ①利用光子假说，可以完美地解释光电效应的多种特征。 ②爱因斯坦把普朗克的能量量子化思想推广到辐射场的能量量子化，其光子概念是量子思想的一个质的飞跃。 3．对光电效应方程的理解 (1)光电效应方程表达式： hν ＝ 1 2 mv2max＋W或hν＝E km＋W 其中W称为逸出功，是电子从金属表面逸出时克服表面引力所做的功。 (2)光电效应方程的意义： 金属中电子吸收一个光子获得的能量是hν，这些能量一部分用于克服金属的逸出功，剩下的表现为逸出后电子的初动能E k，是能量守恒的体现。 (3)光电效应的E km－ν图像： 对于某一种金属，逸出功W一定，h又是一常量，根据光电效应方 程知：E km＝hν－W，光电子的最大初动能E km与入射光的频率ν呈线性 关系，即E km－ν图像是一条直线(如图2－2－1所示)。 斜率是普朗克常量，截距是金属的极限频率ν0。 (1)光电效应方程中E km是指光电子的最大初动能，一般光电子离开金属时动能大小在0～E km范围内；公式中的W是指光电子逸出时消耗能量的最小值，对应从金属表面逸出的光电子。 (2)光电效应方程表明，光电子的最大初动能与入射光的频率成线性关系，与光强无关。 爱因斯坦因提出了光量子概念并成功地解释光电效应的规律而获得1921年诺贝尔物理学奖。某种金属逸出光电子的最大初动能E km与入射光频率ν的关系如图2－2－2所示，其中ν0为极限频率。从图中可以确定的是________。(填选项前的字母) 图2－2－1 高考物理近代物理知识点之波粒二象性真题汇编含答案解析 一、选择题 1．如图所示，一束光射向半圆形玻璃砖的圆心O ，经折射后分为两束单色光a 和b 。下列判断不正确的是 A ．a 光的频率小于b 光的频率 B ．a 光光子能量小于b 光光子能量 C ．玻璃砖对a 光的折射率大于对b 光的折射率 D ．a 光在玻璃砖中的速度大于b 光在玻璃砖中的速度 2．下列说法正确的是( ) A ．只要光照射的时间足够长，任何金属都能发生光电效应 B ．一群氢原子从4n =能级跃迁到基态时，能发出6种频率的光子 C ．比结合能越大，原子核越不稳定 D ．核反应 238234 492 902U Th He →+为重核裂变 3．下列说法中正确的是 A ．钍的半衰期为24天，1g 针经过120天后还剩0.2g B ．发生光电效应时，入射光越强，光电子的最大初动能就越大 C ．原子核内的中子转化成一个质子和电子，产生的电子发射到核外，就是β粒子 D ．根据玻尔的原子理论，氢原子从n=5的激发态跃迁到n=2的激发态时，核外电子动能减小 4．如图所示为光电管的示意图，光照时两极间可产生的最大电压为0.5V 。若光的波长约为6× 10－7m ，普朗克常量为h ，光在真空中的传播速度为c ，取hc=2×10－25J·m ，电子的电荷量为1.6× 10－19C ，则下列判断正确的是 A ．该光电管K 极的逸出功大约为2.53×10－19J B ．当光照强度增大时，极板间的电压会增大 C ．当光照强度增大时，光电管的逸出功会减小 D ．若改用频率更大、强度很弱的光照射时，两极板间的最大电压可能会减小 5．如图是 a 、b 两光分别经过同一双缝干涉装置后在屏上形成的干涉图样，则 用很弱的光做双缝干涉实验，把入射光减弱到可以认为光源和感光胶片之间不可能同时有两个光子存在，如图所示是不同数量的光子照射到感光胶片上得到的照片。这些照片说明() A．光只有粒子性没有波动性 B．光只有波动性没有粒子性 C．少量光子的运动显示波动性，大量光子的运动显示粒子性D．少量光子的运动显示粒子性，大量光子的运动显示波动性 2．实物粒子也具有波动性，只是因其波长太小，不易观察到，但并不能否定其具有波粒二象性。关于物质的波粒二象性，下列说法中正确的是() A．不仅光子具有波粒二象性，一切运动的微粒都具有波粒二象性 B．运动的微观粒子与光子一样，当它们通过一个小孔时，都没有特定的运动轨道 C．波动性和粒子性，在宏观现象中是矛盾的、对立的，但在微观高速运动的现象中是统一的 D．实物的运动有特定的轨道，所以实物不具有波粒二象性 3．电子属于实物粒子，1927年戴维逊和革末完成了电子衍射实验，该实验是荣获诺贝尔奖的重大近代物理实验之一。如图所示是该实验装置的简化图，下列说法正确的是 () A．亮条纹是电子到达概率大的地方 B．该实验说明物质波理论是正确的 C．该实验再次说明光子具有波动性 D．该实验说明实物粒子具有波动性 (2016·宁波期末)一个德布罗意波波长为λ1的中子和另一个德布罗意波波长为λ2的氘核同向正碰后结合成一个氚核，该氚核的德布罗意波波长为 A． λ1λ2 λ1＋λ2B． λ1λ2 λ1－λ2 C ．λ1＋λ2 2D． λ1－λ2 2 1．(多选)为了验证光的波粒二象性，在双缝干涉实验中将光屏换成照相底片，并设法减弱光的强度，下列说法正确的是 A．使光子一个一个地通过双缝干涉实验装置的单缝，如果时间足够长，底片上将出现双缝干涉图样 B．使光子一个一个地通过双缝干涉实验装置的单缝，如果时间很短，底片上将出现不太清晰的双缝干涉图样C．大量光子的运动显示光的波动性 D．光只有波动性没有粒子性 第十七章波粒二象性(重点) 1、关于光的波粒二象性的理解正确的是（） A．大量光子的效果往往表现出波动性，个别光子的行为往往表现出粒子性 B．光在传播时是波，而与物质相互作用时就转变成粒子 C．高频光是粒子，低频光是波 D．波粒二象性是光的根本属性，有时它的波动性显著，有时它的粒子性显著 2、关于光的本性，下列说法中正确的是（） A．光电效应反映光的粒子性 B．光子的能量由光的强度所决定 C．光子的能量与光的频率成正比 D．光在空间传播时，是不连续的，是一份一份的，每一份光叫做一个光子 4、关于物质波的认识，下列说法中正确的是（） A．电子的衍射实验证实了物质波的假设是正确的。 B．物质波也是一种概率波。 C．任一运动的物体都有一种波和它对应，这就是物质波。 D．宏观物体尽管可以看作物质波，但他们不具有干涉、衍射等现象。 5、下列关于光电效应的说法正确的是（） A．若某材料的逸出功是W，则它的极限频率 B．光电子的初速度和照射光的频率成正比 C．光电子的最大初动能和照射光的频率成正比 D．光电子的最大初动能随照射光频率的增大而增大 6、一金属表面，爱绿光照射时发射出电子，受黄光照射时无电子发射．下列有色光照射到这金属表面上 时会引起光电子发射的是（） A．紫光B．橙光C．蓝光D．红光 7、用绿光照射一光电管能产生光电效应，欲使光电子从阴极逸出时的最大初动能增大就应（） A．改用红光照射B．增大绿光的强度 C．增大光电管上的加速电压D．改用紫光照射 8、用一束绿光照射某金属，能产生光电效应，现在把入射光的条件改变，再照射这种金属．下列说法正确的是（） A．把这束绿光遮住一半，则可能不产生光电效应 B．把这束绿光遮住一半，则逸出的光电子数将减少 C．若改用一束红光照射，则可能不产生光电效应 D．若改用一束蓝光照射，则逸出光电子的最大初动能将增大 波粒二象性阶段测试题 (时间：60分钟 满分：100分) 一、选择题(本题共8小题，每小题6分，共48分。1～6小题只有一个选项符合题目要求，7～9小题有多个选项符合题目要求，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分) 1．爱因斯坦由光电效应的实验规律，猜测光具有粒子性，从而提出光子说，从科学研究的方法来说，这属于( ) A ．等效替代 B ．控制变量 C ．科学假说 D ．数学归纳 2．关于德布罗意波，下列说法正确的是( ) A ．所有物体不论其是否运动，都有对应的德布罗意波 B ．任何一个运动着的物体都有一种波和它对应，这就是德布罗意波 C ．电磁波也是德布罗意波 D ．只有运动着的微观粒子才有德布罗意波，对于宏观物体，不论其是否运动，都没有相对应的德布罗意波 3．关于热辐射，下列说法中正确的是( ) A ．一般物体的热辐射强度只与物体的温度有关 B ．黑体只吸收电磁波，不反射电磁波，所以黑体一定是黑的 C ．一定温度下，黑体辐射强度随波长的分布有一个极大值 D ．温度升高时，黑体辐射强度的极大值向波长增大的方向移动 4．经150 V 电压加速的电子束，沿同一方向射出来，穿过铝箔射到其后的屏上，则( ) A ．所有电子的运动轨迹均相同 B ．所有电子到达屏上的位置坐标均相同 C ．电子到达屏上的位置坐标可用牛顿运动定律确定 D ．电子到达屏上的位置受波动规律支配，无法用确定的坐标来描述它的位置 5.光子有能量，也有动量，动量p ＝h λ ，它也遵守有关动量的规律。如图所示，真空中，有“∞”形装置可绕通过横杆中点的竖直轴OO ′在水平面内灵活地转动，其中左边是圆形黑纸片(吸收光子)，右边是和左边大小、质量相同的圆形白纸片(反射光子)。当用平行白光垂直照射这两个圆面时，关于装置开始时的转动情况(俯视)，下列说法中正确的是( B ) 第十七章：波粒二象性 一、黑体辐射规律 1、黑体：只吸收外来电磁波而不反射的理想物体 2、黑体辐射的特点 黑体的辐射强度按波长分布只与温度有关，与物体的材料和表面形 状无关（一般物体的辐射强度按波长分布除与温度有关外，还与物 体的材料、表面形状有关）； 3、黑体辐射规律： ① 随着温度的升高，任意波长的辐射强度都加强 ② 随着温度的升高，辐射强度的极大值向着波长减小的方向进行； 4、普朗克的量子说： 透过黑体辐射规律，普朗克认为：电磁皮的辐射和吸收，是不连续的，而是一份一份地进行的，每份叫一个能量子，能量为γεh =。爱因斯坦受其启发，提出了光子说：光的传播和吸收也是一份一份地进行的，每一份叫一个光子，其能量为νεh = 二、光电效应：说明了光具有粒子性，同时说明了光子具有能量 1、光电效应现象 紫外光照射锌板，锌板的电子获得足够的光子能量，挣脱金 属正离子引力，脱离锌板成为光电子；锌板因失去电子而带上 正电，于是与锌板相连的验电器也带上正电，金属箔张开。 2、实验原理电路图 3、规律： ① 存在饱和电流 饱和电流：在光电管两端加正向电压时，单位时间到达阳极A 的光 电子数增多，光电流越大；但当逸出的光电子全部到达阳极后，再 增加正向电压，光电流就达到最大饱和值，称为饱和电流。 ② 存在遏止电压 在光电管两端加反向电压时，单位时间内到达阳极A 的光电子数减少，光电流减小；当反射电压达到某一值U C 时，光电流减小为零，U C 就叫“遏止电压”。 ③ 存在截止频率 a 、 截止频率的定义：任何一种金属都有一个极限频率ν0，入射光的频率低于 “极限频率”ν0时，无论入射光多强，都不能发生光电效应，这个极限频率称为 截止频率。 b 、“逸出功”定义：电子从金属表面脱离金属所需克服金属正离子的引力所做的最小功。 要发生光电效应，入射光的能量（h ν）要大于 “逸出功（W ）” 即： 00W hv = ④ 光电效应的“瞬时性”——因光电效应发生的时间，即为一个光子与一个电子能量交换 的时间，所以不管光强度如何，发生光电效应的时间极短，不超过10-9 s 。 4、爱因斯坦的光电效应方程： 光电子的最大初动能等于入射光光子的能量减逸出功 即：W h E K -=ν 可见“光电子的最大初动能”与入射光的强度无关，只与入射光频率有关，图象如下图 光电效应、波粒二象性测试题及解析 1．用很弱的光做单缝衍射实验，改变曝光时间，在胶片上出现的图像如图所示，该实验表明( ) A ．光的本质是波 B ．光的本质是粒子 C ．光的能量在胶片上分布不均匀 D ．光到达胶片上不同位置的概率相同 解析：选C 用很弱的光做单缝衍射实验，改变曝光时间，在胶片出现的图样说明光具有波粒二象性，故A 、B 错误；该实验说明光到达胶片上的不同位置的概率是不一样的，也就说明了光的能量在胶片上分布不均匀，故C 正确，D 错误。 2．(2020·滨州模拟)已知钙和钾的截止频率分别为7.73×1014 Hz 和5.44×1014 Hz ，在某种单色光的照射下两种金属均发生光电效应，比较它们表面逸出的具有最大初动能的光电子，钙逸出的光电子具有较大的( ) A ．波长 B ．频率 C ．能量 D ．动量 解析：选A 由爱因斯坦光电效应方程12m v 2m ＝hν－W 0，又由W 0＝hν0，可得光电子的最大初动能12m v 2 m ＝hν－hν0，由于钙的截止频率大于钾的截止频率，所以钙逸出的光电子的最大初动能较小，因此它具有较小的能量、频率和动量，B 、C 、D 错误；又由c ＝λf 可知光电子频率较小时，波长较大，A 正确。 3．[多选]如图所示，电路中所有元件完好，但光照射到光电管上，灵敏电流计中没有电流通过，其原因可能是( ) A ．入射光太弱 B ．入射光波长太长 C ．光照时间短 D ．电源正、负极接反 解析：选BD 若入射光波长太长，入射光的频率低于截止频率时，不能发生 光电效应，故选项B 正确；电路中电源反接，对光电管加了反向电压，若使该电压超过了遏止电压，也没有光电流产生，故选项D 正确。 4．(2019·北京高考)光电管是一种利用光照射产生电流的装置，当入射光照在管中金属板上时，可能形成光电流。表中给出了6次实验的结果。 组 次 入射光子的能量/eV 相对光强 光电流大小/mA 逸出光电 子的最大动能/eV 第五节德布罗意波 [学习目标] 1.了解物质波的概念，知道实物粒子具有波粒二象性.2.了解电子衍射实验及对德布罗意波假说的证明.3.了解什么是电子云，知道物质波也是一种概率波.4.了解不确定性关系及对一些现象的解释． 一、德布罗波假说和电子衍射 [导学探究]德布罗意认为任何运动着的物体均具有波动性，可是我们观察运动着的汽车，并未感觉到它的波动性，你如何理解该问题？ 答案波粒二象性是微观粒子的特殊规律，一切微观粒子都存在波动性，宏观物体(如汽车)也存在波动性，只是因为宏观物体质量大，动量大，波长短，难以观测． [知识梳理] 1．粒子的波动性 (1)任何运动着的物体，小到电子、质子，大到行星、太阳，都有一种波与它相对应，这种波叫物质波，又叫德布罗意波． (2)德布罗意波波长、频率的计算公式为λ＝h p ，ν＝εh . (3)我们之所以看不到宏观物体的波动性，是因为宏观物体的动量太大，德布罗意波长太小的缘故． 2．物质波的实验验证：电子衍射 (1)实验探究思路：干涉、衍射是波特有的现象，如果实物粒子具有波动性，则在一定条件下，也能够发生干涉或衍射现象． (2)实验验证：1927年戴维孙和汤姆生分别利用晶体做了电子束衍射的实验，得到了电子的衍射图样，证实了电子的波动性． (3)说明 ①人们陆续证实了质子、中子以及原子、分子的波动性，对于这些粒子，德布罗意给出的 λ＝h p 关系同样正确． ②物质波也是一种概率波． [即学即用]判断下列说法的正误． (1)一切宏观物体都伴随一种波，即物质波．(×) (2)湖面上的水波就是物质波．(×) (3)电子的衍射现象证实了实物粒子具有波动性．(√) 二、电子云 当原子处于稳定状态时，电子会形成一个稳定的概率分布，概率大的地方小圆点密一些，概率小的地方小圆点疏一些．这样的概率分布图称为电子云．这也说明，德布罗意波是一种概率波． 三、不确定性关系 1．定义：在经典物理学中，可以同时用质点的位置和动量精确描述它的运动，在微观物理学中，要同时测出微观粒子的位置和动量是不太可能的，这种关系叫不确定性关系． 2．表达式：Δx Δp ≥h 4π . 其中以Δx 表示微观粒子位置的不确定性，以Δp 表示微观粒子在x 方向上的动量的不确定性，h 是普朗克常量． 3．微观粒子运动的基本特征：不再遵守牛顿运动定律，不可能同时准确地知道粒子的位置和动量，不可能用“轨迹”来描述粒子的运动，微观粒子的运动状态只能通过概率做统计性的描述． [即学即用]判断下列说法的正误． (1)在电子衍射中，电子通过狭缝后运动的轨迹是确定的．(×) (2)宏观物体的动量和位置可准确测定．(√) (3)微观粒子的动量和位置不可同时准确测定．(√) 一、对德布罗意波的理解 德布罗意波也是概率波：对于电子和其他微观粒子，单个粒子的位置是不确定的，但在某点出现的概率的大小可以由波动的规律确定，而且对于大量粒子，这种概率分布导致确定的宏 第二章波粒二象性 第五节 德布罗意波 学案 〖学习目标〗 1、知道什么是德布罗意波，了解德布罗意波长与实物粒子的动量的关系； 2、知道实物粒子和光子一样具有波粒二象性； 3、了解不确定性关系. 〖学习难点〗对德布罗意波的理解 〖自主学习〗 一、德布罗意波假说及实验验证 1、德布罗意波 任何一个实物粒子都和一个 相对应，这种与实物粒子相联系的波称为德布罗意波，也 叫做 。 2、物质波的波长、频率关系式：λ= 和v= 3、实验验证：1927年带戴维孙和汤姆生分别利用晶体做了 的实验，得到了电子的 ，证实了电子的波动性。 二、不确定性关系 以△x 表示微观粒子位置的 ，以△p 表示微观粒子 的不确定性，那么△x △p ≥h/4π，式中h 式普朗克常量。 【重难点阐释】 一、说明：光的波粒二象性的联系 （1）、E=h ν 光子说不否定波动性 光具有能量动量，表明光具有粒子性。光又具有波长、频率，表明光具有波动性。且由E=h ν，光子说中E=h ν，ν是表示波的物理量，可见光子说不否定波动说。 （2）、光子的动量和光子能量的比较：p=λh 与ε=h ν Ｐ与ε是描述粒子性的，λ、ν是描述波动性的，h 则是连接粒子和波动的桥梁 波粒二象性对光子来讲是统一的。 二、德布罗意波（物质波） 德布罗意(due de Broglie, 1892-1960)提出：一切实物粒子都有具有波粒二象性。即每一个运动的粒子都与一个对应的波相联系。 能量为E 、动量为p 的粒子与频率为v 、波长为λ的波相联系，并遵从以下关系：E=mc 2=hv p=mv=λh 其中p ：运动物体的动量 h ：普朗克常量 1、德布罗意波 这种和实物粒子相联系的波称为德布罗意波(物质波或概率波),其波长λ称为德布罗意波长。 2、一切实物粒子都有波动性。 后来，大量实验都证实了：质子、中子和原子、分子等实物微观粒子都具有波动性，并都满足德布罗意关系。 一颗子弹、一个足球有没有波动性呢？ 【例1】试估算一个中学生在跑百米时的德布罗意波的波长。 解：估计一个中学生的质量m ≈50kg ，百米跑时速度v ≈7m/s ，则 λ=p h =1.9×10－36m 计算结果表明，子弹的波长小到实验难以测量的程度，宏观物体的物质波波长非常小，所以很难表现出其波动性。 大学物理期末试卷(A) （2012年6月29日 9: 00-11: 30） 专业 ____组 学号 姓名 成绩 (闭卷) 一、 选择题（4０％） 1．对室温下定体摩尔热容m V C ,=2.5R 的理想气体，在等压膨胀情况下，系统对外所做的功与系统从外界吸收的热量之比W/Q 等于： 【 D 】 （A ） 1/3； (B)1/4； (C)2/5； (D)2/7 。 2. 如图所示，一定量的理想气体从体积V 1膨胀到体积V 2分别经历的过程是：A B 等压过程; A C 等温过程; A D 绝热过程 . 其中吸热最多的 过程 【 A 】 (A) 是A B. (B) 是A C. (C) 是A D. (D) 既是A B,也是A C ,两者一样多. 3.用公式E =νC V T (式中C V 为定容摩尔热容量，ν为气体摩尔数)计算理想气体内能 增 量 时 ， 此 式 : 【 B 】 (A) 只适用于准静态的等容过程. (B) 只适用于一切等容过程. (C) 只适用于一切准静态过程. (D) 适用于一切始末态为平衡态的过程. 4气缸中有一定量的氦气(视为理想气体),经过绝热压缩,体积变为原来的一半,问气体 分 子 的 平 均 速 率 变 为 原 来 的 几 倍 ？ p V V 1 V 2 A B C D . 题2图 【 B 】 (A)2 2 / 5 (B)2 1 / 5 (C)2 1 / 3 (D) 2 2 / 3 5．根据热力学第二定律可知： 【 D 】 （A ）功可以全部转化为热, 但热不能全部转化为功。 （B ）热可以由高温物体传到低温物体，但不能由低温物体传到高温物体。 （C ）不可逆过程就是不能向相反方向进行的过程。 （D ）一切自发过程都是不可逆。 6. 如图所示，用波长600=λnm 的单色光做杨氏双缝实验，在光屏P 处产生第五级明纹极大，现将折射率n =1.5的薄透明玻璃片盖在其中一条缝上，此时P 处变成中央 明纹极大的位置，则此玻璃片厚度为： 【 B 】 (A) 5.0×10-4 cm (B) 6.0×10-4cm (C) 7.0×10-4cm (D) 8.0×10-4cm 7．下列论述错误．．的是： 【 D 】 (A) 当波从波疏媒质( u 较小)向波密媒质(u 较大)传播，在界面上反射时，反射 波中产生半波损失，其实质是位相突变。 (B) 机械波相干加强与减弱的条件是：加强 π?2k =?；π?1)2k (+=?。 (C) 惠更斯原理：任何时刻波面上的每一点都可作为次波的波源，各自发出球面次波；在以后的任何时刻，所有这些次波面的包络面形成整个波在该时刻的新波面 (D) 真空中波长为500nm 绿光在折射率为1.5的介质中从A 点传播到B 点时，相位改变了5π，则光从A 点传到B 点经过的实际路程为1250nm 。 8. 在照相机镜头的玻璃片上均匀镀有一层折射率n 小于玻璃的介质薄膜，以增强某一波长 的透射光能量。假设光线垂直入射，则介质膜的最小厚度应为： 【 D 】 (A)/n λ (B)/2n λ (C)/3n λ (D)/4n λ P O 1 S 2 S 6. 题图 高考物理二轮选择题专练——光的波粒二象性练习题（共30题，有答案） 1．2019年10月31日，重庆半导体光电科技产业同正式开工建设，标志着我国对光电效应的研究转型为自主研发，下列有关光电效应的说法正确的是（） A.某种单色光照射到金属表面时，只要光足够强就能发生光电效应，与频率无关 B.任何金属都存在截止频率，入射光的频率必须大于该金属的截止频率时才能发生光电效应 C.若某单色光照在金属表面已发生光电效应，不改变光强的条件下增大入射光的频率，形成的饱和光电流将随之增大 D.发生光电效应时，入射光的频率越大，要使具有最大初动能的光电子的动能减为零所需反向电压就越小 2．硅光电池是一种直接把光能转换成电能的半导体器件，它的工作原理与光电效应类似：当光照射硅光电池，回路里就会产生电流。关于光电效应，下列说法正确的是（） A.任意频率的光照射到金属上，只要光照时间足够长就能产生光电流 B.只要吸收了光子能量，电子一定能从金属表面逸出 C.逸出的光电子的最大初动能与入射光的频率有关 D.超过截止频率的入射光光强越强，所产生的光电子的最大初动能就越大 3．光电效应是物理学中一个重要而神奇的现象。在高于某特定频率的电磁波照射下，某些金属内部的电子会被光子激发出来而形成光电子。下列关于光电效应的说法正确的是（） A.光电效应是原子核吸收光子后向外释放电子的现象 B.光电子的最大初动能Ek与入射光的强度无关 C.相同强度的黄光和绿光照射同种金属材料时相同时间内逸出的光电子数相等 D.入射光的频率为原来的一半时，逸出的光电子数一定减半 4．某同学研究光电效应的实验电路如图所示，用不同的光分别照射密封管真空管的钠阴极（阴极K），钠阴极发射出的光电子被阳极A吸收，在电路中形成光电流，实验得到了三条光电流与电压之间的关系曲线（为甲光.乙光.丙光），如图所示，则以下说法正确的是（） A.甲光的强度小于乙光的强度 B.乙光的频率小于丙光的频率 C.乙光对应的截止频率大于丙光的截止频率 D.甲光对应的光电子最大初速度大于乙光的光电子的最大初动能 5．光电效应实验的装置如图所示，用A.B两种不同频率的单色光分别照射锌板，A光能使验电器的指针发生偏转，B光则不能使验电器的指针发生偏转，下列说法正确的是（） 第十七章 波粒二象性 复习教案 17.1 能量量子化 知识与技能 （1）了解什么是热辐射及热辐射的特性，了解黑体与黑体辐射。 （2）了解黑体辐射的实验规律，了解黑体热辐射的强度与波长的关系。 （3）了解能量子的概念。 教学重点：能量子的概念 教学难点：黑体辐射的实验规律 教学过程： 1、黑体与黑体辐射 （1）热辐射现象 固体或液体，在任何温度下都在发射各种波长的电磁波，这种由于物体中的分子、原子受到激发而发射电磁波的现象称为热辐射。所辐射电磁波的特征与温度有关。 （2）黑体 概念：能全部吸收各种波长的电磁波而不发生反射的物体，称为绝对黑体，简称黑体。 2、黑体辐射的实验规律 黑体热辐射的强度与波长的关系：随着温度的升高，一方面，各种波长的辐射强度都有增加，另一方面，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动。 提出1：怎样解释黑体辐射的实验规律呢？ 在新的理论诞生之前，人们很自然地要依据热力学和电磁学规律来解释。德国物理学家维恩和英国物理学家瑞利分别提出了辐射强度按波长分布的理论公式。结果导致理论与实验规律不符，甚至得出了非常荒谬的结论，当时被称为“紫外灾难”。（瑞利--金斯线，） 3、能量子： 1900年，德国物理学家普朗克提出能量量子化假说：辐射黑体分子、原子的振动可看作谐振子，这些谐振子可以发射和吸收辐射能。但是这些谐振子只能处于某些分立的状态，在这些状态中，谐振子的能量并不象经典物理学所允许的可具有任意值。相应的能量是某一最小能量ε（称为能量子）的整数倍，即：ε， 1ε，2ε，3ε，... n ε，n 为正整数，称为量子数。对于频率为ν的谐振子最小能量为： 0 1 2 3 4 6 (μ e 实验结果 高考物理新近代物理知识点之波粒二象性基础测试题及答案(4) 一、选择题 1．研究光电效应的电路如图所示．用频率相同、强度不同的光分别照射密封真空管的钠极板(阴极K)，钠极板发射出的光电子被阳极A 吸收，在电路中形成光电流，下列光电流I 与A 、K 之间的电压U AK 的关系图象中，正确的是( ) A ． B ． C ． D ． 2．下列说法正确的是( ) A ．只要光照射的时间足够长，任何金属都能发生光电效应 B ．一群氢原子从4n =能级跃迁到基态时，能发出6种频率的光子 C ．比结合能越大，原子核越不稳定 D ．核反应 238234 492 902U Th He →+为重核裂变 3．如图所示是氢原子的能级图,a 、b 、c 为原子跃迁所发出的三种频率的光。用这三种频率的光分别照射同种金属,都发生了光电效应,则关于这种金属发生光电效应时光电子的最大初动能Ek 随入射光频率v 变化的图象,以及这三种频率的光产生的光电子最大初动能的大小关系,下列四个图象中描绘正确的是 A．B． C．D． 4．下列说法正确的是（） A．原子核发生衰变时要遵守电荷守恒和质量守恒的规律 B．射线、射线、射线都是高速运动的带电粒子流 C．氢原子从激发态向基态跃迁只能辐射特定频率的光子 D．发生光电效应时光电子的动能只与入射光的强度有关 5．利用金属晶格（大小约10-10m）作为障碍物观察电子的衍射图样，方法是让电子通过电场加速，然后让电子束照射到金属晶格上，从而得到电子的衍射图样．已知电子质量为m、电量为e、初速度为零，加速电压为U，普朗克常量为h，则下列说法中不正确的是 ( ) A．该实验说明电子具有波动性 λ= B．实验中电子束的德布罗意波长为 2meU C．加速电压U越大，电子的衍射现象越不明显 D．若用相同动能的质子代替电子，衍射现象将更加明显 6．关于光电效应，下列说法正确的是 A．光电子的最大初动能与入射光的频率成正比 B．光的频率一定时，入射光越强，饱和电流越大 C．光的频率一定时，入射光越强，遏止电压越大 D．光子能量与光的速度成正比 7．某同学采用如图所示的实验装置研究光电效应现象。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。闭合开关S，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，测量到遏止电压分别为U1和U2，设电子质量为m、电荷量为e，则下列说法中正确的是 高中物理-波粒二象性测试题 一、选择题 1、入射光照射到金属表面上发生了光电效应,若入射光的强度减弱,但频率保持不变,那么以下说法正确的是（） A．从光照射到金属表面到发射出光电子之间的时间间隔明显增加 B．逸出的光电子的最大初动能减小 C．单位时间内从金属表面逸出的光电子的数目减少 D．有可能不再产生光电效应 2、爱因斯坦由光电效应的实验规律,猜测光具有粒子性,从而提出光子说。从科学研究的方法来说这属于（） A．等效代替B．控制变量 C．科学假说D．数学归纳 3、如图1所示,画出了四种温度下黑体辐射的强度与波长的关系图象,从图象可以看出,随着温度的升高,则（） A．各种波长的辐射强度都有增加 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 4、对光的认识,以下说法正确的是（） 图1 A．个别光子的行为表现为粒子性,大量光子的行为表现为波动性 B．光的波动性是光子本身的一种属性,不是光子之间的相互作用引起的 C．光表现出波动性时,不具有粒子性；光表现出粒子性时,不具有波动性D．光的波粒二象性应理解为：在某些场合下光的波动性表现明显,在另外一些场合下,光的粒子性表现明显 5、光子打在处于静止状态的电子上,光子将偏离原来的方向而发生散射,康普顿对散射的解释为（） A．虽然改变原来的运动方向,但频率保持不变 B．光子从电子处获得能量,因而频率增大 C．入射光引起物质内电子做受迫振动,而从入射光中吸收能量后再释放,释 放出的散射光频率不变 D ．由于电子受碰撞后得到动量,散射后的光子频率低于入射光的频率 6、一束绿光照射某金属发生了光电效应,则下列说法正确的是（ ） A ．若增加绿光的照射强度,则逸出的光电子数增加 B ．若增加绿光的照射强度,则逸出的光电子最大初动能增加 C ．若改用紫光照射,则可能不会发生光电效应 D ．若改用紫光照射,则逸出的光电子的最大初动能增加 7、用波长为λ1和λ2的单色光1和2分别照射金属1和2的表面。色光1照射 金属1和2的表面时都有光电子射出,色光2照射金属1时有光电子射出,照射金属2时没有光电子射出。设金属1和2的逸出功为W 1和W 2,则有（ ） A ．λ1>λ2,W 1>W 2 B ．λ1>λ2,W 1 波粒二象性知识点和练习 一、光电效应现象 1、光电效应： 光电效应：物体在光（包括不可见光）的照射下发射电子的现象称为光电效应。 2、光电效应的研究结论： ①任何一种金属，都有一个极限频率，入射光的频率必须大于这个极限频率．．．．．．．．．．．．．．．．，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．．．．．．．．．．．．．．．．．．，只随着入射光频率的增大．．而增大．． 。注意：从金属出来的电子速度会有差异，这里说的是从金属表面直接飞出来的光电子。③入射光照到金属上时，光电子的发射几乎是瞬时的．．．．．．．．．．．． ，一般不超过10-9 s ；④当入射光的频率大于极限频率时，光电流的强度与入射光的强度成正比。 3、 光电效应的应用： 光电管：光电管的阴极表面敷有碱金属，对电子的束缚能力比较弱，在光的照射下容易发射电子，阴极发出的电子被阳极收集，在回路中形成电流，称为光电流。 注意：①光电管两极加上正向电压，可以增强光电流。②光电流的大小跟入射光的强度和正向电压有关，与入射光的频率无关。入射光的强度越大，光电流越大。③遏止电压U 0。回路中的 光电流随着反向电压的增加而减小，当反向电压U 0满足：02 max 2 1eU mv =，光电流将会减小到零， 所以遏止电压与入射光的频率有关。 4、波动理论无法解释的现象： ①不论入射光的频率多少，只要光强足够大，总可以使电子获得足够多的能量，从而产生光电效应，实际上如果光的频率小于金属的极限频率，无论光强多大，都不能产生光电效应。 ②光强越大，电子可获得更多的能量，光电子的最大初始动能应该由入射光的强度来决定，实际上光电子的最大初始动能与光强无关，与频率有关。 ③光强大时，电子能量积累的时间就短，光强小时，能量积累的时间就长，实际上无论光入射的强度怎样微弱，几乎在开始照射的一瞬间就产生了光电子. 二、光子说 1、普朗克常量 普郎克在研究电磁波辐射时，提出能量量子假说：物体热辐射所发出的电磁波的能量是不连续的，只能是hv 的整数倍，hv 称为一个能量量子。即能量是一份一份的。其中v 辐射频率，h 是一个常量，称为普朗克常量。 2、光子说 在空间中传播的光的能量不是连续的，而是一份一份的，每一份叫做一个光子，光子的能量ε跟光的频率ν成正比。hv =ε，其中：h 是普朗克常量，v 是光的频率。 三、光电效应方程 1、逸出功W 0: 电子脱离金属离子束缚，逸出金属表面克服离子引力做的功。 2、光电效应方程：如果入射光子的能量hv 大于逸出功W 0，那么有些光电子在脱离金属表面后还有剩余的动能——根据能量守恒定律，入射光子的能量hv 等于出射光子的最大初动能与逸出功之和，即 02 max 21W mv hv += 其中2max 2 1mv 是指出射光子的最大初动能。 3、 光电效应的解释： 2019年高考人教版高三物理光电效应、光的波粒二象性练习题 一、选择题 1．当用一束紫外线照射装在原不带电的验电器金属球上的锌板时，发生了光电效应，这时发生的现象是[ ] A．验电器内的金属箔带正电 B．有电子从锌板上飞出来 C．有正离子从锌板上飞出来 D．锌板吸收空气中的正离子 2．一束绿光照射某金属发生了光电效应，对此，以下说法中正确的是[ ] A．若增加绿光的照射强度，则单位时间内逸出的光电子数目不变 B．若增加绿光的照射强度，则逸出的光电子最大初动能增加 C．若改用紫光照射，则逸出光电子的最大初动能增加 D．若改用紫光照射，则单位时间内逸出的光电子数目一定增加 3．在光电效应实验中，如果需要增大光电子到达阳极时的速度，可采用哪种方法？[ ] A．增加光照时间 B．增大入射光的波长 C．增大入射光的强度 D．增大入射光频率 4．介质中某光子的能量是E，波长是λ，则此介质的折射率是[ ] A．λE/h B．λE/ch C．ch/λ E D．h/λ E 5．光在真空中的波长为λ，速度为c，普朗克常量h，现让光以入射角i由真空射入水中，折射角为r，则[ ] A．r＞i D．每个光子在水中能量为hc/λ 6．光电效应的四条规律中，波动说仅能解释的一条规律是[ ] A．入射光的频率必须大于或等于被照金属的极限频率才能产生光电效应 B．发生光电效应时，光电流的强度与人射光的强度成正比 C．光电子的最大初动能随入射光频率的增大而增大 D．光电效应发生的时间极短，一般不超过10-9s 7．三种不同的入射光A、B、C分别射在三种不同的金属a、b、c表面，均恰能使金属中逸出光电子，若三种入射光的波长λA＞λB＞λC，则[ ] A．用入射光A照射金属b和c，金属b和c均可发出光电效应现象 B．用入射光A和B照射金属c，金属c可发生光电效应现象 C．用入射光C照射金属a与b，金属a、b均可发生光电效应现象 D．用入射光B和C照射金属a，均可使金属a发生光电效应现象 8．下列关于光子的说法中，正确的是[ ] A．在空间传播的光不是连续的，而是一份一份的，每一份叫做一个光子 B．光子的能量由光强决定，光强大，每份光子的能量一定大 C．光子的能量由光频率决定，其能量与它的频率成正比【高中物理】《波粒二象性》测试题
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