近代-1-光电效应

高三近代物理初步知识点近代物理是物理学中的一个重要分支，它主要研究了20世纪初至今的物理学进展和理论，涉及到了许多重要的概念和实验发现。

在高三物理学习中，了解并掌握近代物理的初步知识点对于学生来说至关重要。

本文将介绍高三近代物理的初步知识点，帮助学生加深对物理学的理解。

1. 光电效应光电效应是指当金属或半导体受到光的照射时，会放出光电子的现象。

它的基本原理是光子的能量被吸收后，能够使金属或半导体中的电子脱离束缚，从而形成电流。

光电效应的实验结果表明，光电子的能量与光的频率成正比，而与光的强度无关。

2. 波粒二象性波粒二象性是指微观粒子既具有波动性又具有粒子性的特性。

在一些实验中，例如双缝干涉实验和电子衍射实验中，微观粒子表现出明显的波动性；而在其他实验中，例如光电效应和康普顿散射实验中，微观粒子则表现出粒子性。

这一现象挑战了经典物理学对粒子和波动的理解。

3. 狄拉克方程狄拉克方程是描述自旋½粒子的相对论性方程，由英国理论物理学家狄拉克于1928年提出。

该方程将能量与动量的关系推广到了相对论情况下，并且预言了反物质存在的存在。

狄拉克方程在量子力学和场论中起着重要的作用，对于解释元素的电子结构和粒子的自旋等性质具有重要意义。

4. 弦理论弦理论是近代物理中的一项重要理论，它试图描述宇宙基本粒子的本质和相互作用。

弦理论认为，基本粒子不是零维点粒子，而是一维的振动弦。

这一理论整合了量子力学和广义相对论，提出了宇宙是多维度的可能性，并给出了统一描述自然界的新方法。

5. 相对论相对论是爱因斯坦在20世纪初提出的一套理论，它对时间、空间、质量和能量的相互关系进行了重新定义。

狭义相对论主要研究了在高速运动条件下的物理规律，而广义相对论则是关于引力和引力场的理论。

相对论颠覆了牛顿力学的观念，提出了新的物理学框架，对宇宙的演化和黑洞等现象的研究起到了决定性的作用。

6. 核物理核物理是研究原子核及其性质的科学，涉及到了核反应、核衰变以及核能的利用等方面。

近代物理初步高考知识点近代物理是高考物理科目中的一部分，涉及到了许多重要而又有趣的概念和理论。

本文将介绍几个近代物理的初步知识点，帮助大家更好地理解和掌握这门学科。

1. 光电效应光电效应是物理学中的一个基础实验现象，指的是当光照射到金属表面时，产生电子的现象。

根据爱因斯坦的光电效应理论，光是由一束光子组成的，每个光子携带能量为hv，其中h为普朗克常数，v为光的频率。

当光的能量大于金属的工作函数时，光子会将部分能量传递给金属中的电子，使其获得足够的能量逃离金属表面，并形成光电流。

通过测量光电流的大小可以得到光的频率和能量，这一理论的提出对于量子力学的发展起到了重要的推动作用。

2. 波粒二象性根据经典物理学的观点，光是一种波动现象，而电子是一种粒子。

然而，当光通过实验装置时，有时会表现出波动的性质，有时则表现出粒子的性质。

这种现象被称为波粒二象性。

根据德布罗意的假设，实际上所有的物质都具有波动性，且与物质的速度和质量有关。

这一假设得到了实验证实，为量子力学的发展提供了基础。

3. 狭义相对论狭义相对论是爱因斯坦在1905年提出的一种描述物质和能量相互关系的理论。

他提出了相对论的两个基本假设：光速不变原理和等效原理。

根据这两个假设，狭义相对论推导出了质量增加的概念，并引入了著名的质能方程E=mc²。

狭义相对论对于解释高速运动下物质的行为起到了重要作用，也引发了深入研究时空结构和引力理论的兴趣。

4. 量子力学量子力学是研究微观领域中物质和能量相互作用的理论，是近代物理的重要分支。

量子力学的核心概念包括：波函数、测量、不确定性原理等。

波函数描述了微观粒子的状态，通过对波函数的测量可以确定粒子的位置和动量。

然而，根据不确定性原理，我们无法同时准确地测量粒子的位置和动量，只能得到它们之间的模糊关系。

量子力学的理论体系相当复杂，但它的成功应用解释了诸如原子、光谱、粒子行为等众多现象。

综上所述，近代物理涵盖了光电效应、波粒二象性、狭义相对论和量子力学等重要知识点。

光电效应、量子理论，原子及原子核物理一、光的粒子性1、光电效应（1）光电效应：在光（包含不行见光）的照耀下，从物体发射出电子的现象称为光电效应。

（2）光电效应的试验规则：设备：①任何一种金属都有一个极限频率，入射光的频率有必要大于这个极限频率才干发生光电效应，低于极限频率的光不能发生光电效应。

②光电子的最大初动能与入射光的强度无关，光随入射光频率的增大而增大。

③大于极限频率的光照耀金属时，光电流强度（反映单位时刻发射出的光电子数的多少），与入射光强度成正比。

－9④金属受到光照，光电子的发射一般不超过10 秒。

2、动摇说在光电效应上遇到的困难动摇说以为：光的能量即光的强度是由光波的振幅决议的与光的频率无关。

所以动摇说对解说上述试验规则中的①②④条都遇到困难3、光子说（1）量子论： 1900 年德国物理学家普郎克提出：电磁波的发射和吸收是不接连的，而是一份一份的，每一份电磁波的能量E=hv（2）光子论： 1905 年受因斯坦提出：空间传达的光也是不接连的，而是一份一份的，每一份称为一个光子，光子具有的能量与光的频率成正比。

即：E=hv，其间 h 为普郎克恒量h=6.63 × 10 －34J·s（3）光电效应方程 E k=hv-W4、光子论对光电效应的解说金属中的自由电子，取得光子后其动能增大，当功用大于脱出功时，电子即可脱离金属表面，入射光的频率越大，光子能量越大，电子取得的能量才干越大，飞出时最大初功用也越大。

二、波粒二象性1、光的干与和衍射现象，阐明光具有动摇性，光电效应，阐明光具有粒子性，所以光具有波粒二象性。

2、单个粒子显示出粒子性，很多光子显示出动摇性，频率越低动摇性越显着，频率越高粒子性越显着3、光的动摇性和粒子性与经典波和经典粒子的概念不同（1）光波是几率波，明条纹是光子抵达几率较大，暗条纹是光子达几率较小，这与经典波的振荡叠加原理有所不同（2）光的粒了性是指光的能量不接连性，能量是一份一份的光子，没有必定的形状，也不占有必定空间，这与经典粒子概念有所不同原子和原子核一、原子结构：1、电子的发现和汤姆生的原子模型：（1）电子的发现：1897 年英国物理学家汤姆生，对阴极射线进行了一系列的研讨，然后发现了电子。

2023年高考一轮复习知识考点专题12 《近代物理》第一节光电效应、波粒二象性【基本概念规律】一、光电效应1．定义:在光地照射下从物体发射出电子地现象(发射出地电子称为光电子)．2．产生条件:入射光地频率大于极限频率．3．光电效应规律(1)存在着饱和电流对于一定颜色地光,入射光越强,单位时间内发射地光电子数越多．(2)存在着遏止电压和截止频率光电子地能量只与入射光地频率有关,而与入射光地强弱无关．当入射光地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,无论入射光怎样微弱,几乎在照到金属时立即产生光电流,时间不超过10－9 s.二、光电效应方程1．基本物理量(1)光子地能量ε＝hν,其中h＝6.626×10－34 J·s(称为普朗克常量)．(2)逸出功:使电子脱离某种金属所做功地最小值．(3)最大初动能发生光电效应时,金属表面上地电子吸收光子后克服原子核地引力逸出时所具有动能地最大值．2．光电效应方程:E k＝hν－W0.三、光地波粒二象性与物质波1．光地波粒二象性(1)光地干涉、衍射、偏振现象证明光具有波动性．(2)光电效应说明光具有粒子性．(3)光既具有波动性,又具有粒子性,称为光地波粒二象性．2．物质波(1)概率波:光地干涉现象是大量光子地运动遵守波动规律地表现,亮条纹是光子到达概率大地地方,暗条纹是光子到达概率小地地方,因此光波又叫概率波．(2)物质波:任何一个运动着地物体,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＝hp,p为运动物体地动量,h为普朗克常量．【重要考点归纳】考点一　光电效应规律地理解 1．放不放光电子,看入射光地最低频率．2．单位时间内放多少光电子,看光地强度．3．光电子地最大初动能大小,看入射光地频率．4．要放光电子,瞬时放．考点二　光电效应方程及图象问题　1．爱因斯坦光电效应方程E k ＝hν－W 0hν:光电子地能量．W 0:逸出功,即从金属表面直接飞出地光电子克服正电荷引力所做地功．E k :光电子地最大初动能．2．图象分析图象名称图线形状由图线直接(间接) 得到地物理量最大初动能E k 与入射光频率ν地关系图线①极限频率:ν0②逸出功:W 0＝|－E |＝E ③普朗克常量:图线地斜率k ＝h遏止电压U c 与入射光频率ν地关系图线①截止(极限)频率:ν0②遏止电压U c :随入射光频率地增大而增大③普朗克常量:h ＝ke (k 为斜率,e 为电子电量)频率相同、光强不同时,光电流与电压地关系①遏止电压:U c②饱和光电流:I m (电流地最大值)③最大初动能:E km ＝eU c 频率不同、光强相同时,光电流与电压地关系①遏止电压:U c1、U c2②饱和光电流:电流最大值③最大初动能E k1＝eU c1,E k2＝eU c2【思想方法与技巧】用统计规律理解光地波粒二象性微观粒子中地粒子性与宏观概念中地粒子性不同,通俗地讲,宏观粒子运动有确定地轨道,能预测,遵守经典物理学理论,而微观粒子运动轨道具有随机性,不能预测,也不遵守经典物理学理论；微观粒子地波动性与机械波也不相同,微观粒子波动性是指粒子到达不同位置地机会不同,遵守统计规律,所以这种波叫概率波．第二节　原子与原子核【基本概念、规律】一、原子地核式结构1．α粒子散射实验地结果绝大多数α粒子穿过金箔后,基本上仍沿原来地方向前进,但少数α粒子发生了大角度偏转,极少数α粒子地偏转超过了90°,有地甚至被撞了回来,如下图所示．2．原子地核式结构在原子中心有一个很小地核,原子全部地正电荷和几乎全部质量都集中在核里,带负电地电子在核外空间绕核旋转．二、玻尔理论1．定态:原子只能处于一系列不连续地能量状态中,在这些能量状态中原子是稳定地,电子虽然绕核运动,但并不向外辐射能量．2．跃迁:原子从一种定态跃迁到另一种定态时,它辐射或吸收一定频率地光子,光子地能量由这两个定态地能量差决定．即hν＝E m－E n.(h是普朗克常量,h＝6.626×10－34 J·s) 3．轨道:原子地不同能量状态跟电子在不同地圆周轨道绕核运动相对应．原子地定态是不连续地,因此电子地可能轨道也是不连续地．4．氢原子地能级、能级公式(1)氢原子地能级图(如下图所示)(2)氢原子地能级和轨道半径①氢原子地能级公式:E n＝1n2E1(n＝1,2,3,…),其中E1为基态能量,其数值为E1＝－13.6eV.②氢原子地半径公式:r n＝n2r1(n＝1,2,3,…),其中r1为基态半径,又称玻尔半径,其数值为r1＝0.53×10－10 m.三、天然放射现象、原子核地组成1．天然放射现象(1)天然放射现象元素自发地放出射线地现象,首先由贝克勒尔发现．天然放射现象地发现,说明原子核具有复杂地结构．(2)放射性和放射性元素:物质发射某种看不见地射线地性质叫放射性．具有放射性地元素叫放射性元素．(3)三种射线:放射性元素放射出地射线共有三种,分别是α射线、β射线、γ射线．2．原子核(1)原子核地组成①原子核由质子和中子组成,质子和中子统称为核子．②原子核地核电荷数＝质子数,原子核地质量数＝质子数＋中子数．(2)同位素:具有相同质子数、不同中子数地原子,在元素周期表中地位置相同,同位素具有相同地化学性质．四、原子核地衰变和半衰期1．原子核地衰变(1)原子核放出α粒子或β粒子,变成另一种原子核地变化称为原子核地衰变．(2)分类α衰变:A Z X→A－4Z－2Y＋42Heβ衰变:A Z X→A Z＋1Y＋0－1e2．半衰期(1)定义:放射性元素地原子核有半数发生衰变所需地时间．(2)衰变规律:N＝N0(12)t/τ、m＝m0(12)t/τ(3)影响因素:由原子核内部因素决定,跟原子所处地物理化学状态无关．五、核力、结合能、质量亏损、核反应1．核力(1)定义:原子核内部,核子间所特有地相互作用力．(2)特点:①核力是强相互作用地一种表现；②核力是短程力,作用范围在1.5×10－15 m之内；③每个核子只跟它地相邻核子间才有核力作用．2．核能(1)结合能核子结合为原子核时放出地能量或原子核分解为核子时吸收地能量,叫做原子核地结合能,亦称核能．(2)比结合能①定义:原子核地结合能与核子数之比,称做比结合能,也叫平均结合能．②特点:不同原子核地比结合能不同,原子核地比结合能越大,表示原子核中核子结合得越牢固,原子核越稳定．3．质能方程、质量亏损爱因斯坦质能方程E＝mc2,原子核地质量必然比组成它地核子地质量和要小Δm,这就是质量亏损．由质量亏损可求出释放地核能ΔE＝Δmc2.4．获得核能地途径:(1)重核裂变；(2)轻核聚变．5．核反应(1)遵守地规律:电荷数守恒、质量数守恒．(2)反应类型:衰变、人工转变、重核裂变、轻核聚变．【重要考点归纳】考点一　氢原子能级及能级跃迁　1．原子跃迁地条件(1)原子跃迁条件hν＝E m－E n只适用于光子和原子作用而使原子在各定态之间跃迁地情况．(2)当光子能量大于或等于13.6 eV时,也可以被处于基态地氢原子吸收,使氢原子电离；当处于基态地氢原子吸收地光子能量大于13.6 eV时,氢原子电离后,电子具有一定地初动能．(3)原子还可吸收外来实物粒子(例如自由电子)地能量而被激发．由于实物粒子地动能可全部或部分被原子吸收,所以只要入射粒子地能量大于或等于两能级地能量差值(E＝E m－E n),均可使原子发生能级跃迁．2．跃迁中两个易混问题(1)一群原子和一个原子:氢原子核外只有一个电子,这个电子在某个时刻只能处在某一个可能地轨道上,在某段时间内,由某一轨道跃迁到另一个轨道时,可能地情况只有一种,但是如果容器中盛有大量地氢原子,这些原子地核外电子跃迁时就会有各种情况出现了．(2)直接跃迁与间接跃迁:原子从一种能量状态跃迁到另一种能量状态时．有时可能是直接跃迁,有时可能是间接跃迁．两种情况下辐射(或吸收)光子地能量是不同地．直接跃迁时辐射(或吸收)光子地能量等于间接跃迁时辐射(或吸收)地所有光子地能量和．3.(1)能级之间跃迁时放出地光子频率是不连续地．(2)能级之间发生跃迁时放出(吸收)光子地频率由hν＝E m －E n 求得．若求波长可由公式c ＝λν求得．(3)一个氢原子跃迁发出可能地光谱线条数最多为(n －1)．(4)一群氢原子跃迁发出可能地光谱线条数地两种求解方法:①用数学中地组合知识求解:N ＝C 2n ＝n ￿n －1￿2.②利用能级图求解:在氢原子能级图中将氢原子跃迁地各种可能情况一一画出,然后相加．考点二　氢原子地能量及其变化　1．原子能量:E n ＝E k n ＋E p n ＝E 1n2,随n (r )增大而增大,其中E 1＝－13.6 eV.2．电子动能:电子绕氢原子核运动时静电力提供向心力,即k e 2r 2n ＝m v 2r n ,所以E k n ＝12k e 2r n ,随n (r )增大而减小．3．电势能:通过库仑力做功判断电势能地增减．当n 减小,即轨道半径减小时,库仑力做正功,电势能减小；反之,n 增大,即轨道半径增大时,电势能增加．考点三　原子核地衰变　半衰期　1．衰变规律及实质(1)两种衰变地比较衰变类型α衰变β衰变衰变方程A Z X →A －4Z －2Y ＋42HeA Z X →A Z ＋1Y ＋0－1e 2个质子和2个中子结合成一个整体射出中子转化为质子和电子衰变实质211H ＋210n →42He10n →11H ＋0－1e 衰变规律质量数守恒、电荷数守恒(2)γ射线:γ射线经常是伴随着α衰变或β衰变同时产生地．其实质是放射性原子核在发生α衰变或β衰变地过程中,产生地新核由于具有过多地能量(核处于激发态)而辐射出光子．2．确定衰变次数地方法因为β衰变对质量数无影响,先由质量数地改变确定α衰变地次数,然后再根据衰变规律确定β衰变地次数．3．半衰期(1)公式:N 余＝N 原(12)t /τ,m 余＝m 原(12)t /τ(2)影响因素:放射性元素衰变地快慢是由原子核内部自身因素决定地,跟原子所处地物理状态(如温度、压强)或化学状态(如单质、化合物)无关．考点四　核反应类型与核反应方程1．核反应地四种类型:衰变、人工转变、裂变和聚变．2．核反应过程一般都是不可逆地,所以核反应方程只能用单向箭头连接并表示反应方向,不能用等号连接．3．核反应地生成物一定要以实验为基础,不能凭空只依据两个守恒规律杜撰出生成物来写核反应方程．4．核反应遵循质量数守恒而不是质量守恒,核反应过程中反应前后地总质量一般会发生变化．5．核反应遵循电荷数守恒．考点五　有关核能地计算 1．应用质能方程解题地流程图书写核反应方程→计算质量亏损Δm→利用ΔE＝Δmc2计算释放地核能(1)根据ΔE＝Δmc2计算,计算时Δm地单位是"kg",c地单位是"m/s",ΔE地单位是"J"．(2)根据ΔE＝Δm×931.5 MeV计算．因1原子质量单位(u)相当于931.5 MeV地能量,所以计算时Δm地单位是"u",ΔE地单位是"MeV"．2．利用质能方程计算核能时,不能用质量数代替质量进行计算．【思想方法与技巧】守恒思想在核反应中地应用(1)在动量守恒方程中,各质量都可用质量数表示．(2)只有利用ΔE＝Δmc2时,才考虑质量亏损,在动量和能量守恒方程中,不考虑质量亏损．(3)注意比例运算求解．。

光电效应、波粒二象性高考对光电效应、波粒二象性考查的重点有：光电效应规律的理解、爱因斯坦光电效应方程的理解和应用、光电效应相关图像的理解等，既可以对本部分内容单独考查，也可以与能级跃迁等知识相结合进行综合考查，主要以选择题的形式出现，考查学生的理解和综合应用能力。

光电效应规律的理解及其应用（2022重庆模拟）如图所示，在研究光电效应的实验中，保持P的位置不变，用单色光a照射阴极K，电流计G的指针不发生偏转；改用另一频率的单色光b照射K，电流计的指针发生偏转，那么（）A．增加a的强度一定能使电流计的指针发生偏转B．用b照射时通过电流计的电流由d到cC．只增加b的强度一定能使通过电流计的电流增大D．a的波长一定小于b的波长关键信息：用单色光a照射阴极K，电流计G的指针不发生偏转→a光的频率小于阴极K的截止频率→增加a的强度无法使电流计的指针发生偏转改用另一频率的单色光b照射K，电流计的指针发生偏转→b光的频率大于阴极K的截止频率→增加b的强度，可以使光电流增大解题思路：本题主要明确光电效应现象产生的条件是入射光的频率大于或等于金属的截止频率，来进行相关的判断。

明确在光的颜色（频率）不变的情况下，入射光越强，饱和电流越大。

A ．用单色光a 照射阴极K ，电流计G 的指针不发生偏转，说明a 光的频率小于阴极K 的截止频率，增加a 的强度也无法使电流计的指针发生偏转，A 错误；B ．电子运动方向从d 到c ，电流方向从c 到d ，B 错误；C ．只增加b 的强度可以使光电流增大，使通过电流计的电流增大，C 正确；D ．b 光能使阴极K 发生光电效应，b 光的频率大于阴极K 的截止频率也就大于a 光的频率，由λ＝cν可知b 的波长一定小于a 的波长，D 错误。

故选C 。

（2022安徽月考）从1907年起，美国物理学家密立根用如图所示的实验装置测量光电效应中几个重要的物理量。

在这个实验中，若先后用频率为ν1、ν2的单色光照射阴极K 均可产生光电流。

大学物理近代物理知识点归纳总结近代物理是物理学中的一个重要分支，涵盖了许多原子、分子、核物理以及相对论等领域的知识。

本文将对大学物理中的近代物理知识点进行归纳总结，以帮助读者更好地掌握这一领域的核心概念。

1. 光电效应光电效应是指当光线照射到金属等材料表面时，会引起光电子的发射现象。

其中，光子是光的量子，具有一定能量和动量。

光电效应的重要特点是光电子的发射速度与入射光的频率有关，与光的强度无关。

这一现象为量子论的出现提供了重要的实验依据。

2. 波粒二象性波粒二象性是指微观粒子既具有粒子的粒状特性，同时又具有波动的波状特性。

根据德布罗意波动假设，物质粒子的波动性质与其动量有关。

波粒二象性的实验表现包括电子衍射、中子干涉等现象，揭示了微观世界的奇特性质。

3. 原子结构近代物理学对原子结构的研究深入揭示了原子的组成和性质。

根据玻尔模型，原子可以视为由中心核和绕核运动的电子构成。

电子在不同能级上的运动状态决定了元素的化学性质。

原子结构的研究为量子力学的发展奠定了基础。

4. 相对论相对论是爱因斯坦于20世纪初提出的一种新的物理理论，揭示了物质与能量之间的等价关系。

狭义相对论说明了在高速运动和强引力场中的物理规律，涵盖了时间膨胀、长度收缩、质能关系等知识点。

广义相对论进一步将引力解释为时空弯曲的结果，提出了引力波等概念。

5. 核物理核物理研究原子核的结构、稳定性以及核反应等现象。

其中，核衰变是指核自发发出辐射粒子转变为另一种核的过程。

核裂变是指重核分裂为两个或更多的核片，释放出大量能量。

核聚变是指轻核融合成重核，也伴随着巨大的能量释放。

核物理的研究对于能源的开发和利用具有重要意义。

6. 量子力学量子力学是近代物理学的重要理论基础，揭示了微观世界的奇特现象。

薛定谔方程是量子力学的基本方程，描述了粒子的波函数演化规律。

量子力学的概念包括波函数、测量、不确定性原理等，通过数学形式描述了微观粒子的性质。

7. 统计物理统计物理研究大量粒子的集体行为，并从统计角度解释了宏观系统的性质。

高中近代物理知识点总结在高中物理的学习中，近代物理部分是一个重要且具有一定难度的板块。

它为我们打开了微观世界和高速运动领域的大门，让我们对物理的认知更加深入和全面。

接下来，让我们一起梳理一下高中近代物理的主要知识点。

一、光电效应光电效应是指在光的照射下，金属表面发射电子的现象。

1、光电效应的实验规律（1）存在饱和电流：在光照条件不变的情况下，随着所加电压的增大，光电流趋于一个饱和值。

（2）存在遏止电压：使光电流减小到零的反向电压称为遏止电压。

（3）存在截止频率：当入射光的频率低于截止频率时，无论光的强度多大，都不会发生光电效应。

（4）光电效应具有瞬时性：几乎在光照到金属表面的同时就产生光电流。

2、爱因斯坦的光电效应方程＄E_{k} ＝ h\nu W_{0}＄其中，＄E_{k}＄是光电子的最大初动能，＄h\nu$ 是入射光子的能量，＄W_{0}＄是金属的逸出功。

二、光的波粒二象性光既具有波动性，又具有粒子性。

1、大量光子表现出的波动性强，个别光子表现出的粒子性强。

2、频率高的光子粒子性强，频率低的光子波动性强。

三、原子结构1、汤姆孙的“枣糕模型”认为原子是一个球体，正电荷均匀分布在整个球内，电子镶嵌在其中。

2、卢瑟福的核式结构模型通过α粒子散射实验，提出了原子的核式结构模型：在原子的中心有一个很小的核，叫原子核，原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里，带负电的电子在核外空间绕核旋转。

3、玻尔的原子模型（1）定态假设：原子只能处于一系列不连续的能量状态中，在这些状态中原子是稳定的，电子虽然绕核运动，但并不向外辐射能量。

（2）跃迁假设：原子从一种定态跃迁到另一种定态时，它辐射或吸收一定频率的光子，光子的能量由这两个定态的能量差决定，即＄h\nu ＝ E_{m} E_{n}＄。

四、氢原子的能级1、能级公式：＄E_{n} ＝＼frac{E_{1}｝｛n^｛2}｝＄（＄n ＝ 1, 2, 3, ＼cdots$），其中＄E_{1} ＝－136 eV$ 。

光电效应的发现与应用历史回顾在物理学中，光电效应是一种光子与物质相互作用的现象，其中光子从物质表面发射出电子。

这个现象的发现和研究历史可以追溯到19世纪末期，在这段时间里，一些科学家注意到当物体受到一定波长的光照射时，会有电荷形成，这表明光能将电子从原子、分子和固体表面释放出来。

光电效应是近代物理学的一个对人类认识光和电的重要突破，也是电子学、量子力学、计算机、通讯、太阳能等应用领域的重要基础。

1887年，特克斯·温德和弗朗西斯卡·里德利首次发现了“单极照射电效应”，他们在一个用锐钝晶体制成的放电管中放置了一个金属环，然后在管道内加入了气体。

当暴露于紫外线下的金属环发生电荷流动时，气体分子会在电极间离子化。

据此，特克斯·温德和弗朗西斯卡·里德利求出了紫外光激发碱金属电子产生的动能下限称之为塞曼极限。

该实验对“单极照射电效应”的基本特性做出了最早的实验验证。

1900年，普朗克在发表有关黑体辐射的文章中，最早使用了“光量子”一词。

普朗克的这个提议揭示了光子这个概念。

爱因斯坦在应用第一个量子化理论来解决光电效应现象问题上起了重要作用。

1905年，爱因斯坦给出了一个能解释紫外线光照射下在金属中发生的电子发射现象的理论，并指出了光子对带电实体作用的实质。

他认为，光子是一个电磁场实体，它可以将能量转移到能够吸收它的系统中，也可以将粒子激发出。

这项工作被认为是光量子假说的提出，它不仅揭示了微观世界的本质，也被视为量子理论发展过程中的一个里程碑。

随着人们对光电效应的理解不断深入，它也被广泛应用。

其中之一是在光电管中使用，这主要使用于通讯、广播和电子学中，如夜视仪和雷达等光电传感器中的光接收器以及电视图像管和荧光屏等光产生器。

光学测量和仪器也使用光电效应，如分光计、光度计、光电倍增管等。

太阳能电池也是一种广泛应用光电效应的方法，它可以将光转化成电能，从而为我们生产绿色能源。

光电效应的物理学解释和应用光电效应是近代物理学中一个很重要的现象，其一方面为了实现以光控电，同时加速了量子物理学的研究和发展，它的应用也涉及到众多领域，如太阳能电池、信息技术等等。

本文就详细解析光电效应的物理学原理以及它的应用。

1. 光电效应的物理学解析光电效应的物理学解释是指光的波动性和粒子性结合起来的结果。

它指的是一个物质当受到光照，它的电子就能够被光子所激发并跃迁到导体中，产生自由电子和空穴。

这种现象观测的最早者是德国物理学家海因里希·赫兹，他发现紫外线能使电极放电，从而发现了光电效应。

据量子物理学原理，光是由许多固定能量的粒子（光子）构成的，而一个光子的能量由其频率决定。

因此光的强度与光子数成正比。

但是光子能否激发出自由电子却不是由光的强度来决定，而是由光的能量是否大于物质的电子或荷的束缚能来决定的。

如果光的能量小于物质的电子的束缚能，光子就不能使电子跃迁到导体中去，也就是光电效应不会发生。

如果光的能量足够高，光子就能够将电子从原子中释放出来，使它成为自由电子，并且选择外层电子最容易离子化，也就是离子化电势最低的层。

另外，关于光电效应的发现也证明了光子以及物质的电子是以粒子的形式存在的。

光子是电磁波的离散能量单位，而其他粒子如电子、质子、中子都是以波的形式存在的。

这种二者的对立统一，也充分说明了波粒二象性的统一性。

2. 光电效应的应用光电效应是光控制电子的方式，所以光电效应的应用十分广泛，其应用在信息技术、光电子、液晶显示器、摄像机以及太阳能电池等领域都扮演着重要的角色。

2.1 信息技术领域在信息技术领域，光电效应允许光在电路中得到精确控制，从而实现高效的通信。

光通信是一项利用光作为信号传输介质的技术。

由于光的传输速度快于电子，所以它可以实现更快、更安全的通信。

看得到的光是一个非常小的波段，但是在通信领域中，可以用频分复用的方式将不同的信息投射在不同的光分开，从而避免了大量的通信线路，减小通信误差，也提高了通信安全性。

第1讲光电效应[学生用书P229]【基础梳理】一、光电效应1．定义：在光的照射下从物体发射出电子的现象(发射出的电子称为光电子)．2．产生条件：入射光的频率大于极限频率．3．光电效应规律(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，无论入射光怎样微弱，几乎在照到金属时立即产生光电流，时间不超过10－9 s.二、光电效应方程1．基本物理量(1)光子的能量ε＝hν，其中h＝6.626×10－34 J·s(称为普朗克常量)．(2)逸出功：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动能的最大值．2．光电效应方程：E k＝hν－W0．三、光的波粒二象性与物质波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＝h p，p为运动物体的动量，h为普朗克常量．【自我诊断】(1)只要光照射的时间足够长，任何金属都能发生光电效应．()(2)光电子就是光子．()(3)极限频率越大的金属材料逸出功越大．()(4)从金属表面出来的光电子的最大初动能越大，这种金属的逸出功越小．()(5)入射光的频率越大，逸出功越大．()提示：(1)×(2)×(3)√(4)×(5)×(多选)(高考广东卷)在光电效应实验中，用频率为ν的光照射光电管阴极，发生了光电效应，下列说法正确的是()A．增大入射光的强度，光电流增大B．减小入射光的强度，光电效应现象消失C．改用频率小于ν的光照射，一定不发生光电效应D．改用频率大于ν的光照射，光电子的最大初动能变大提示：选AD.增大入射光强度，单位时间内照射到单位面积的光电子数增加，则光电流将增大，故选项A正确；光电效应是否发生取决于照射光的频率，而与照射强度无关，故选项B错误．用频率为ν的光照射光电管阴极，发生光电效应，用频率较小的光照射时，若光的频率仍大于极限频率，则仍会发生光电效应，选项C错误；根据hν－W逸＝12m v2可知，增加照射光频率，光电子的最大初动能也增大，故选项D正确．对光电效应现象的理解[学生用书P230]【知识提炼】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．光子是光电效应的因，光电子是果．(2)光电子的初动能与光电子的最大初动能：光照射到金属表面时，电子吸收光子的全部能量，可能向各个方向运动，需克服原子核和其他原子的阻碍而损失一部分能量，剩余部分为光电子的初动能；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，才具有最大初动能．光电子的初动能小于等于光电子的最大初动能．(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无关．(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．(5)光的强度与饱和光电流：饱和光电流与入射光强度成正比的规律是对频率相同的光照射金属产生光电效应而言的，对于不同频率的光，由于每个光子的能量不同，饱和光电流与入射光强度之间没有简单的正比关系．2．光电效应的研究思路(1)两条线索：(2)两条对应关系：光强大→光子数目多→发射光电子多→光电流大；光子频率高→光子能量大→光电子的最大初动能大．【典题例析】(多选)(2016·高考全国卷Ⅰ改编)现用一光电管进行光电效应实验，当用某一频率的光入射时，有光电流产生．下列说法正确的是()A．保持入射光的频率不变，入射光的光强变大，饱和光电流变大B．入射光的频率变高，饱和光电流变大C．入射光的频率变高，光电子的最大初动能变大D．保持入射光的光强不变，不断减小入射光的频率，始终有光电流产生[解析]根据光电效应规律，保持入射光的频率不变，入射光的光强变大，则饱和光电流变大，选项A正确．由爱因斯坦光电效应方程知，入射光的频率变高，产生的光电子最大初动能变大，而饱和光电流与入射光的频率和光强都有关，选项B错误，C正确．保持入射光的光强不变，不断减小入射光的频率，当入射光的频率小于极限频率时，就不能发生光电效应，没有光电流产生，选项D错误．[答案]AC(多选)1905年是爱因斯坦的“奇迹”之年，这一年他先后发表了三篇具有划时代意义的论文，其中关于光量子的理论成功的解释了光电效应现象．关于光电效应，下列说法正确的是() A．当入射光的频率低于极限频率时，不能发生光电效应B．光电子的最大初动能与入射光的频率成正比C．光电子的最大初动能与入射光的强度成正比D．某单色光照射一金属时不发生光电效应，改用波长较短的光照射该金属可能发生光电效应解析：选AD.根据光电效应现象的实验规律，只有入射光频率大于极限频率才能发生光电效应，故A、D 正确．根据光电效应方程，最大初动能与入射光频率为线性关系，但非正比关系，B错误；根据光电效应现象的实验规律，光电子的最大初动能与入射光强度无关，C错误．光电效应方程[学生用书P230]【知识提炼】1．三个关系(1)爱因斯坦光电效应方程E k＝hν－W0.(2)光电子的最大初动能E k可以利用光电管用实验的方法测得，即E k＝eU c，其中U c是遏止电压．(3)光电效应方程中的W0为逸出功，它与极限频率νc的关系是W0＝hνc.2．四类图象(多选)(2017·高考全国卷Ⅲ)在光电效应实验中，分别用频率为νa 、νb 的单色光a 、b 照射到同种金属上，测得相应的遏止电压分别为U a 和U b 、光电子的最大初动能分别为E k a 和E k b .h 为普朗克常量．下列说法正确的是( )A ．若νa ＞νb ，则一定有U a ＜U bB ．若νa ＞νb ，则一定有E k a ＞E k bC ．若U a ＜U b ，则一定有E k a ＜E k bD ．若νa ＞νb ，则一定有hνa －E k a ＞hνb －E k b[解析] 设该金属的逸出功为W ，根据爱因斯坦光电效应方程有E k ＝hν－W ，同种金属的W 不变，则逸出光电子的最大初动能随ν的增大而增大，B 项正确；又E k ＝eU ，则最大初动能与遏止电压成正比，C 项正确；根据上述有eU ＝hν－W ，遏止电压U 随ν增大而增大，A 项错误；又有hν－E k ＝W ，W 相同，则D 项错误．[答案] BC1．应用光电效应方程时的注意事项(1)每种金属都有一个截止频率，光频率大于这个截止频率才能发生光电效应．(2)截止频率是发生光电效应的最小频率，对应着光的极限波长和金属的逸出功，即hν0＝h cλ0＝W 0.(3)应用光电效应方程E k ＝hν－W 0时，注意能量单位电子伏和焦耳的换算(1 eV ＝1.6×10－19J)．(4)作为能量守恒的一种表达式可以定性理解方程hν＝W 0＋12m v 2的意义：即入射光子的能量一部分相当于转换在金属的逸出功上，剩余部分转化为光电子的动能．对某种金属来说W 0为定值，因而光子频率ν决定了能否发生光电效应及光电子的初动能大小．每个光子的一份能量hν与一个光电子的动能12m v 2对应．2．光电效应中有关图象问题的解题方法 (1)明确图象中纵坐标和横坐标所表示的物理量．(2)明确图象所表示的物理意义及所对应的函数关系，同时还要知道截距、交点等特殊点的意义．例如， ①E km －ν图象，表示了光电子的最大初动能E km 随入射光频率ν的变化曲线，图甲中横轴上的截距是阴极金属的极限频率，纵轴上的截距表示了阴极金属的逸出功负值，直线的斜率为普朗克常量，图象的函数式：E k ＝hν－W 0.②光电效应中的I －U 图象，是光电流强度I 随两极板间电压U 的变化曲线，图乙中的I m 是饱和光电流，U c 为遏止电压．【迁移题组】1 对E k －ν图象的理解1．(多选)如图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线(直线与横轴的交点坐标4.27，与纵轴交点坐标0.5)．由图可知( )A ．该金属的截止频率为4.27×1014 HzB ．该金属的截止频率为5.5×1014 HzC ．该图线的斜率表示普朗克常量D ．该金属的逸出功为0.5 eV解析：选AC .图线在横轴上的截距为截止频率，A 正确、B 错误；由光电效应方程E k ＝hν－W 0，可知图线的斜率为普朗克常量，C 正确；金属的逸出功为：W 0＝hν0＝6.63×10－34×4.27×10141.6×10－19eV ≈1.77 eV ，D 错误．2 对I －U 图象的理解2．在光电效应实验中，某同学用同一光电管在不同实验条件下得到三条光电流与电压之间的关系曲线(甲光、乙光、丙光)，如图所示．则可判断出( )A ．甲光的频率大于乙光的频率B ．乙光的波长大于丙光的波长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动能大于丙光对应的光电子最大初动能解析：选B .由图象知，甲、乙光对应的遏止电压相等，由eU c ＝E k 和hν＝W 0＋E k 得甲、乙光频率相等，A 错误；丙光的频率大于乙光的频率，则丙光的波长小于乙光的波长，B 正确；由hνc ＝W 0得甲、乙、丙光对应的截止频率相同，C 错误；由光电效应方程知，甲光对应的光电子最大初动能小于丙光对应的光电子最大初动能，D 错误．3 对U c －ν图象的理解3．(2015·高考全国卷Ⅰ)在某次光电效应实验中，得到的遏止电压U c 与入射光的频率ν的关系如图所示．若该直线的斜率和截距分别为k 和b ，电子电荷量的绝对值为e ，则普朗克常量可表示为________，所用材料的逸出功可表示为________．解析：根据光电效应方程E km ＝hν－W 0及E km ＝eU c 得U c ＝hνe －W 0e ，故h e ＝k ，b ＝－W 0e ，得h ＝ek ，W 0＝－eb .答案：ek －eb光的波粒二象性 物质波[学生用书P232]【知识提炼】光既具有波动性，又具有粒子性，两者不是孤立的，而是有机的统一体，其表现规律为：1．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． 2．从频率上看：频率越低波动性越显著，越容易看到光的干涉和衍射现象；频率越高粒子性越显著，越不容易看到光的干涉和衍射现象，贯穿本领越强．3．从传播与作用上看：光在传播过程中往往表现为波动性；在与物质发生作用时往往表现为粒子性． 4．波动性与粒子性的统一：由光子的能量E ＝hν，光子的动量p ＝hλ表达式也可以看出，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.5．理解光的波粒二象性时不可把光当成宏观概念中的波，也不可把光当成宏观概念中的粒子．【跟进题组】1．(多选)(2015·高考全国卷Ⅱ改编)实物粒子和光都具有波粒二象性．下列事实中突出体现波动性的是( )A ．电子束通过双缝实验装置后可以形成干涉图样B ．β射线在云室中穿过会留下清晰的径迹C ．人们利用慢中子衍射来研究晶体的结构D ．光电效应实验中，光电子的最大初动能与入射光的频率有关，与入射光的强度无关解析：选AC .电子束具有波动性，通过双缝实验装置后可以形成干涉图样，选项A 正确；β射线在云室中高速运动时，径迹又细又直，表现出粒子性，选项B 错误；人们利用慢中子衍射来研究晶体的结构，体现出波动性，选项C 正确；光电效应实验，体现的是波的粒子性，选项D 错误．2．德布罗意认为，任何一个运动着的物体，都有一种波与它对应，波长是λ＝hp ，式中p 是运动物体的动量，h 是普朗克常量．已知某种紫光的波长是440 nm ，若将电子加速，使它的德布罗意波长是这种紫光波长的1×10－4倍．求：(1)电子的动量大小．(2)试推导加速电压跟德布罗意波长的关系，并计算加速电压的大小．(电子质量m ＝9.1×10－31kg ，电子电荷量e ＝1.6×10－19C ，普朗克常量h ＝6.6×10－34J ·s ，加速电压的计算结果取一位有效数字)解析：(1)由λ＝h p 得p ＝hλ＝6.6×10－341×10－4×440×10－9 kg ·m/s＝1.5×10－23kg ·m/s .(2)eU ＝E k ＝p 22m ，又λ＝hp联立解得U ＝h 22em λ2，代入数据解得U ＝8×102V . 答案：(1)1.5×10－23kg ·m/s (2)U ＝h 22em λ2 8×102V[学生用书P232]1．(2017·高考北京卷)2017年年初，我国研制的“大连光源”——极紫外自由电子激光装置，发出了波长在100 nm(1 nm ＝10－9 m)附近连续可调的世界上最强的极紫外激光脉冲．大连光源因其光子的能量大、密度高，可在能源利用、光刻技术、雾霾治理等领域的研究中发挥重要作用．一个处于极紫外波段的光子所具有的能量可以电离一个分子，但又不会把分子打碎．据此判断，能够电离一个分子的能量约为(取普朗克常量h ＝6.6×10－34J ·s ，真空光速c ＝3×108 m/s) ( )A ．10－21J B ．10－18J C ．10－15J D ．10－12J解析：选B .由题意知，电离一个分子的能量等于照射分子的光子能量，E ＝hν＝h c λ≈2×10－18 J ，故选项B 正确．2．(高考江苏卷)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 .根据爱因斯坦光电效应方程12m v 2m＝hν－W .由题知W 钙>W 钾，所以钙逸出的光电子的最大初动能较小．根据p ＝2mE k 及p ＝hλ和c ＝λν知，钙逸出的光电子的特点是：动量较小、波长较长、频率较小．选项A 正确，选项B 、C 、D 错误．3．(多选)(2018·河北保定模拟)如图所示，这是一个研究光电效应的电路图，下列叙述中正确的是( ) A ．只调换电源的极性，移动滑片P ，当电流表示数为零时，电压表示数为遏止电压U 0的数值 B ．保持光照条件不变，滑片P 向右滑动的过程中，电流表示数将一直增大 C ．不改变光束颜色和电路，增大入射光束强度，电流表示数会增大 D ．阴极K 需要预热，光束照射后需要一定的时间才会有光电流解析：选AC .只调换电源的极性，移动滑片P ，电场力对电子做负功，当电流表示数为零时，则有eU ＝12m v 2m ，那么电压表示数为遏止电压U 0的数值，故A 项正确；当其他条件不变，P 向右滑动，加在光电管两端的电压增加，光电子运动更快，由I ＝qt 得电流表读数变大，若电流达到饱和电流，则电流表示数不会增大，B项错误；只增大入射光束强度时，单位时间内光电子数变多，电流表示数变大，C 项正确；因为光电效应的发生是瞬间的，阴极K 不需要预热，所以D 项错误．4．小明用金属铷为阴极的光电管，观测光电效应现象，实验装置示意图如图甲所示．已知普朗克常量h ＝6.63×10－34J ·s .(1)图甲中电极A 为光电管的________(选填“阴极”或“阳极”)；(2)实验中测得铷的遏止电压U c 与入射光频率ν之间的关系如图乙所示，则铷的截止频率νc ＝________Hz ，逸出功W 0＝________J ；(3)如果实验中入射光的频率ν＝7.00×1014Hz ，则产生的光电子的最大初动能E k ＝________J . 解析：(1)在光电效应中，电子向A 极运动，故电极A 为光电管的阳极．(2)由题图可知，铷的截止频率νc为5.15×1014 Hz，逸出功W0＝hνc＝6.63×10－34×5.15×1014 J≈3.41×10－19 J.(3)当入射光的频率为ν＝7.00×1014Hz时，由E k＝hν－hνc得，光电子的最大初动能为E k＝6.63×10－34×(7.00－5.15)×1014 J≈1.23×10－19 J.答案：(1)阳极(2)5.15×1014[(5.12～5.18)×1014均视为正确]3.41×10－19[(3.39～3.43)×10－19均视为正确](3)1.23×10－19[(1.21～1.25)×10－19均视为正确][学生用书P353(单独成册)](建议用时：60分钟)一、单项选择题1．入射光照到某金属表面发生光电效应，若入射光的强度减弱，而频率保持不变，则下列说法中正确的是()A．从光照射到金属表面上到金属发射出光电子之间的时间间隔将明显增加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数目将减少D．有可能不发生光电效应解析：选C.光电效应瞬时(10－9 s)发生，与光强无关，A错误；光电子的最大初动能只与入射光的频率有关，入射光的频率越大，最大初动能越大，B错误；光电子数目多少与入射光的强度有关，光强减弱，单位时间内从金属表面逸出的光电子数目减少，C正确；能否发生光电效应，只取决于入射光的频率是否大于极限频率，与光强无关，D错误．2．(2018·太原质检)关于物质的波粒二象性，下列说法中不正确的是()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解析：选D.光具有波粒二象性是微观世界具有的特殊规律，大量光子运动的规律表现出光的波动性，而单个光子的运动表现出光的粒子性．光的波长越长，波动性越明显，光的频率越高，粒子性越明显．而宏观物体的德布罗意波的波长太小，实际很难观察到波动性，不是不具有波粒二象性，D项错误．3．在光电效应的实验结果中，与光的波动理论不矛盾的是()A．光电效应是瞬时发生的B．所有金属都存在极限频率C．光电流随着入射光增强而变大D．入射光频率越大，光电子最大初动能越大解析：选C.按照光的波动理论，电子吸收光子的能量需要时间，因此光电效应不可能瞬时发生，这与光电效应具有瞬时性矛盾；按照光的波动理论，只要有足够长的时间，电子会吸收足够的能量，克服原子的束缚成为光电子，因此所有金属均可以发生光电效应，这与光电效应有极限频率矛盾；按照光的波动理论，照射光越强，电子获得的能量越大，打出的光电子的最大初动能越大，这与光电效应中打出的光子的最大初动能与光强无关，而与照射光的频率有关矛盾；按照光的波动理论也可以得到光越强打出的光电子越多，光电流越大，因此C 项正确．4．研究光电效应电路如图所示，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( )解析：选C .由于是强度不同的光照射同种钠极板，则遏止电压相同，强度不同，饱和光电流不同．选项C 正确．5．(2017·高考上海卷)光子的能量与其( ) A ．频率成正比 B ．波长成正比 C ．速度成正比D ．速度平方成正比解析：选A .由E ＝hν＝h cλ，可见光子的能量与其频率成正比、与其波长成反比，A 正确，B 错误；由于任意能量的光子在真空中传播的速度都是相同的，故C 、D 皆错误．6．以往我们认识的光电效应是单光子光电效应，即一个电子在极短时间内只能吸收到一个光子而从金属表面逸出．强激光的出现丰富了人们对于光电效应的认识，用强激光照射金属，由于其光子密度极大，一个电子在极短时间内吸收多个光子成为可能，从而形成多光子光电效应，这已被实验证实．光电效应实验装置示意图如图所示．用频率为ν的普通光源照射阴极K ，没有发生光电效应，换用同样频率为ν的强激光照射阴极K ，则发生了光电效应；此时，若加上反向电压U ，即将阴极K 接电源正极，阳极A 接电源负极，在KA 之间就形成了使光电子减速的电场．逐渐增大U ，光电流会逐渐减小；当光电流恰好减小到零时，所加反向电压U 可能是下列的(其中W 为逸出功，h 为普朗克常量，e 为电子电量)( )A ．U ＝hνe －WeB ．U ＝2hνe －WeC ．U ＝2hν－WD ．U ＝5hν2e －We解析：选B .以从阴极K 逸出的且具有最大初动能的光电子为研究对象，由动能定理得： －Ue ＝0－12m v 2m①由光电效应方程得：nh ν＝12m v 2m＋W (n ＝2，3，4，…)② 由①②式解得：U ＝nhνe －We (n ＝2，3，4，…)，故选项B 正确． 二、多项选择题7．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 .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，若该电压超过了遏止电压，也没有光电流产生，故选项D 正确．8．1927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．如图所示的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解析：选ABD .电子属于实物粒子，电子衍射实验说明电子具有波动性，说明物质波理论是正确的，与光的波动性无关，B 、D 正确，C 错误；物质波也是概率波，亮条纹是电子到达概率大的地方，A 正确．9．用极微弱的可见光做双缝干涉实验，随着时间的增加，在照相底片上先后出现如图甲、乙、丙所示的图象，则( )A ．图象甲表明光具有粒子性B ．图象乙表明光具有波动性C ．用紫外线观察不到类似的图象D ．实验表明光是一种概率波解析：选ABD .图象甲曝光时间短，通过光子数很少，呈现粒子性．图象乙曝光时间长，通过了大量光子，呈现波动性，故A 、B 正确；同时也表明光波是一种概率波，故D 也正确；紫外线本质和可见光本质相同，也可以发生上述现象，故C 错误．10．(2015·高考江苏卷)波粒二象性是微观世界的基本特征，以下说法正确的有( ) A ．光电效应现象揭示了光的粒子性B ．热中子束射到晶体上产生衍射图样说明中子具有波动性C ．黑体辐射的实验规律可用光的波动性解释D ．动能相等的质子和电子，它们的德布罗意波长也相等解析：选AB .光电效应现象、黑体辐射的实验规律都可以用光的粒子性解释，选项A 正确，选项C 错误；热中子束射到晶体上产生衍射图样说明中子具有波动性，选项B 正确；由德布罗意波长公式λ＝hp 和p 2＝2mE k知动能相等的质子和电子动量不同，德布罗意波长不相等，选项D 错误．11．(2018·北京朝阳模拟)用绿光照射一个光电管，能产生光电效应．欲使光电子从阴极逸出时最大初动能增大，可以( )A ．改用红光照射B ．改用紫光照射C ．改用蓝光照射D ．增加绿光照射时间解析：选BC .光电子的最大初动能与照射时间或照射强度无关，而与入射光子的能量有关，入射光子的能量越大，光电子从阴极逸出时最大初动能越大，所以本题中可以改用比绿光光子能量更大的紫光、蓝光照射，以增大光电子从阴极逸出时的最大初动能．12.(2018·济南模拟)如图是某金属在光的照射下产生的光电子的最大初动能E k 与入射光频率ν的关系图象．由。

高考近代物理初步知识点近代物理是高考物理的重要一部分，也是考察学生科学素养和实践能力的重要内容之一。

本文将从基本概念、实验原理和应用等方面来讨论近代物理的相关知识点。

1. 光电效应：光电效应是指当光照射到金属表面时，电子从金属的原子中脱离出来的现象。

光电效应的实验表明，光的频率决定了电子的动能，而光的强度决定了电子的数量。

这个实验结果违背了经典物理的预期，因为根据经典物理理论，光的强度应该决定电子的动能。

爱因斯坦提出了光量子说，解释了光电效应的实验结果，并写下了光电效应的方程：E = hν - φ，其中E表示电子的动能，h表示普朗克常量，ν表示光的频率，φ表示金属的逸出功。

2. 相对论：相对论是爱因斯坦创立的一项重要物理理论，它在物理学的发展史上产生了深远的影响。

相对论主要包括狭义相对论和广义相对论。

狭义相对论主要研究时空的变换，提出了相对论性的时间膨胀、长度收缩和质量增加等概念。

广义相对论则探索了引力和时空的关系，提出了著名的引力场方程。

3. 波粒二象性：波粒二象性是近代物理的重要概念之一。

在经典物理中，将光视为电磁波，而在量子物理中，将光看作粒子，即光子。

根据波粒二象性，光既有波动性又有粒子性。

这一概念对光子的检测和解释光的干涉、衍射等现象起到了重要作用。

类似地，电子、中子等粒子也具有波粒二象性，这为量子力学的发展奠定了基础。

4. 基本粒子与标准模型：标准模型是粒子物理学中的一种理论框架，用于描述基本粒子之间的相互作用。

标准模型包括四种基本相互作用：强相互作用、弱相互作用、电磁相互作用和引力相互作用。

在标准模型中，基本粒子被分为两类：费米子和玻色子。

费米子包括夸克、轻子等，玻色子包括光子、胶子等。

5. 可克隆量子：可克隆量子是量子信息科学中的一个重要研究课题。

根据量子力学的原理，不允许对一个未知的量子态进行完全复制。

这被称为“不可克隆定理”。

然而，可克隆量子研究的是如何对未知量子进行尽可能好的复制。

光电效应的
光电效应是近代以来经典物理学研究成果之一。

它是释放光线照射物体，而引
起物质带有电荷的变动现象。

其基本原理是用光照射物体，根据短时间照射，使物体表面电荷具有明显变化，从而产生电力的物理效应。

实际上，光电效应的出现是20世纪初物理的重要发展。

由于这种效应的出现，理解物体表面电势和电容现象，从而获得发光现象的实质，其在电子学领域发挥了重要作用。

此外，为了研究光电效应，物理学家也开发出用来测量物体表面电势的设备，采用更先进的仪器。

随着科学技术的发展，微电子学的发展逐渐兴起，光电效应也成为引领微电子
技术发展的一大推力。

目前，光电效应已成为微电子行业必不可少的组成部分，广泛应用于图像处理的设备、传感器、太阳能电池、激光器、数字技术等。

同时，光电子技术在通信、信息处理总线、光纤技术等领域也有广泛应用。

光电效应是经典物理学研究和微电子技术发展的一项重要成果。

其所带来的巨
大影响，为当今社会经济发展提供了重要支撑，并给予各单位或企业利用起到不可替代作用。

另外，光电效应也为科学家们提供了大量的研究空间，未来还有着更加广阔的
应用前景。

正是凭借着这种卓越的成就，推动了物理学与微电子技术的发展与完善，我们期待着光电效应在未来的更进一步发展与应用。

高三近代物理初步的知识点近代物理是物理学中的一个重要分支，主要研究与描述原子、分子、光子和相对论等现象和理论。

在高三阶段，学生需掌握一些近代物理的初步知识点，为后续的深入学习打下坚实的基础。

本文将介绍高三近代物理的几个重要知识点。

一、光电效应光电效应是光与物质相互作用的现象，指当光照射到某些物质上时，物质中的电子会被激发并从原子或分子中脱离出来。

这一现象在科学研究和实际应用中有着广泛的应用，如光电池和光电倍增管等。

光电效应的关键是光子的能量和物质中电子的结合能。

当光子的能量大于或等于电子的结合能时，光电效应才会发生。

光电子的动能与光子的能量之间存在线性关系，可以用经典光电效应公式E = hf - φ表示，其中E为光电子的动能，h为普朗克常数，f为光子的频率，φ为物质的逸出功。

二、相对论相对论是爱因斯坦于20世纪初提出的一套物理理论，主要描述运动速度接近光速时的物理现象。

相对论包括狭义相对论和广义相对论两个方面。

狭义相对论主要研究运动速度相对于观测者的不同，引入了时间的相对性、长度的收缩以及质量增加等概念。

其中最著名的是质能方程E=mc²，它表明质量与能量之间存在等价关系。

广义相对论进一步发展了相对论的范围，考虑到了引力的影响。

它提出了时空弯曲的概念，并解释了引力是由于物体使时空发生弯曲而产生的。

三、玻尔理论玻尔理论是对原子结构的早期理论解释，由尼尔斯·玻尔于1913年提出。

这一理论对于解释氢原子的光谱现象起到了重要作用。

根据玻尔理论，原子的电子绕核运动的轨道是分立的，电子只能占据一些特定的能级。

当电子跃迁到较低的能级时，会释放出能量，形成谱线。

玻尔理论通过能级和跃迁的概念，解释了氢原子光谱线的频率与波长之间的关系。

四、波粒二象性波粒二象性是20世纪初量子力学的基本观念之一，指物质既可以表现出波动性，又可以表现出粒子性。

这一概念颠覆了经典物理学的观念，引领了量子力学的发展。

爱因斯坦的光量子假设和德布罗意的物质波假设为波粒二象性的建立提供了实验和理论基础。