物理新课堂学案选修3-5粤教版检测：章末复习课第二章波粒二象性

本章测评（满分:100分时间：90分钟）第Ⅰ卷(选择题共48分）一、选择题（共有12个小题，每个小题4分，共48分．每个小题至少有一个选项正确,选对得4分，选不全得2分,选错或不选得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下列说法正确的是( )A．光波是一种概率波B．光波是一种电磁波C．单色光从光密介质进入光疏介质时,光子的能量改变D．单色光从光密介质进入光疏介质时,光的波长不变3在图2－1 所示的光电管的实验中,发现用一定频率的A单色光照射光电管时,电流表指针会发生偏转，而用另一频率的B单色光照射时不发生光电效应．那么( ）图2－1A．A光的频率大于B光的频率B．B光的频率大于A光的频率C．用A光照射光电管时流过电流表G的电流方向是a流向b D．用A光照射光电管时流过电流表G的电流方向是b流向a 4如图2－2 所示,一个粒子源产生某种粒子，在其正前方安装只有两条狭缝的挡板，粒子穿过狭缝打在前方的荧光屏上使荧光屏发光,那么在荧光屏上将看到（）图2－2A．只有两条亮纹B．有许多条明、暗相间的条纹C．没有亮纹D．只有一条亮纹5人眼对绿光最为敏感，正常人的眼睛接收到波长为530 nm 的绿光时,只要每秒有6个绿光的光子射入瞳孔,眼睛就能察觉．普朗克常量为6.63×10－34J·s，光速为3.0×108 m/s，则人眼能察觉到绿光时所接收到的最小功率是（)A．2。

3×10－18 W B．3.8×10－19 WC．7.0×10－48 W D．1。

2×10－48 W6下列实际的例子中，应用的物理原理表明光具有波动性的是( ）A．在磨制各种镜面或其他光学平面时应用干涉法检查平面的平整程度B．拍摄水面下的物体时，在照相机镜头前装一片偏振滤光片，可以使景象清晰C．一窄束白光通过三棱镜色散得到彩色的光带D．利用光照射到光电管上产生光电流，进行自动控制7关于电磁波和机械波，下列说法正确的是( )A．电磁波和机械波的传播都需要借助于介质B．电磁波在任何介质中传播的速度都相同，而机械波的波速大小与介质密切相关C．电磁波和机械波都能产生干涉和衍射现象D．机械波能产生多普勒效应，而电磁波不能产生多普勒效应8分别用波长为λ和错误!λ的单色光照射同一金属板，发出的光电子的最大初动能之比为1∶2。

第二章 波粒二象性章末复习课【知识体系】波粒二象性⎩⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎨⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎧光电效应⎩⎪⎨⎪⎧光电效应与光电流光电流的变化极限频率①遏止电压光子⎩⎪⎨⎪⎧光电效应方程②能量量子假说光子假说对光电效应的解释康普顿效应及其解释⎩⎪⎨⎪⎧康普顿效应的发现对康普顿效应的正确解释光的波粒二象性⎩⎪⎨⎪⎧光的波粒二象性本质⎩⎪⎨⎪⎧波动性⎩⎪⎨⎪⎧光的③ 光的④ 光是电磁波粒子性⎩⎪⎨⎪⎧⑤⑥ 概率波德布罗意波⎩⎪⎨⎪⎧德布罗意波假说⑦电子衍射电子云不确定关系⑧[答案填写] ①ν0＝W 0h (W 0为逸出功) ②h ν＝12mv 2max ＋W 0 ③干涉 ④衍射 ⑤光电效应 ⑥康普顿效应⑦λ＝hp ⑧Δx Δp ≥h4π主题1 光电效应1．光电效应现象的判断．光电流的大小――→取决于每秒入射的光子数――→取决于入射光的强度⎭⎪⎬⎪⎫能否发生光电效应光电子的最大初动能――→取决于入射光的频率和金属的逸出功2．光电效应方程．光电效应方程的实质是能量的转化和守恒定律在光电效应现象中的反映，根据能量守恒定律，光电子的最大初动能与入射光子的能量和逸出功的关系为h ν＝12mv 2max ＋W 0，这个方程叫爱因斯坦光电效应方程．3．光子被吸收的情况．光电效应中，光子与金属中的电子作用，光子整个被吸收，且电子一般一次只能吸收一个光子；康普顿效应中，光子与晶体中的自由电子发生碰撞，电子只能吸收光子的部分能量．【典例1】 (2016·江苏卷)几种金属的逸出功W 0见下表：4.0×10－7～7.6×10－6m ，普朗克常数h ＝6.63×10－34J ·s.解析：可见光的最大光子能量E ＝h cλ＝6.63×10－34×3×1084×10－7 J ≈5.0×10－19J. 可见光子能量大于钠、钾、铷的逸出功，可以使钠、钾、铷发生光电效应． 答案：可以使钠、钾、铷发生光电效应针对训练1．下表中列出了几种金属的逸出功，关于光电效应现象以下说法正确的是( )A.B ．遏制电压的大小不仅与金属有关，还与入射光频率有关C ．若某种光能使钨和钠都发生光电效应，则钨的光电子的最大初动能较大D ．用强度相同、频率不同的光照射钾，光电子的最大初动能相同解析：铷的逸出功最小，某种光能使铷发生光电效应，但不一定能使其他四种金属发生光电效应，故A 错误；根据eU 0＝12mv 2m ＝h ν－W 0 可知遏制电压的大小不仅与金属有关，还与入射光频率有关，故B 正确；钨的逸出功大于钠的逸出功，则若某种光能使钨和钠都发生光电效应，根据12mv 2m ＝h ν－W 0，则钨的光电子的最大初动能较小，故C错误；根据光电效应方程可知，用强度相同、频率不同的光照射钾，光电子的最大初动能不相同，故D 错误．答案：B主题2 光源功率与光强度的区别与联系根据爱因斯坦的光子说，光源的功率和光的强度，是两个不同的概念．(1)光源的功率(P )——光源每单位时间内辐射光子的能量，即P ＝nh ν，式中n 表示光源单位时间内辐射的光子数．(2)光的强度(I )——在单位时间内垂直通过单位面积的光子的总能量，即I ＝Nh ν.式中N 表示单位时间垂直通过单位面积的光子数．(3)在入射光频率不变的情况下，光强正比于单位时间内照射到金属表面上单位面积的光子数，但若换用不同频率的光照时，即使光强相同，单位时间内照射到金属表面单位面积的光子数也不同．【典例2】 某激光器能发射波长为λ的激光，发射功率为P ，c 表示光速，h 表示普朗克常量，则激光器每分钟发射的光子数为( )A.λP hcB.hPλcC.60λPhcD.60hP λc解析：每个光子的能量E ＝h ν＝h cλ，激光器在每分钟内发出的能量W ＝60P ，故激光器每秒发出的光子数为n＝W E ＝60P h cλ＝60P λhc，C 正确． 答案：C针对训练2．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内单位面积上的光子数为n ，光子的平均波长为λ，太阳帆面积为S ，反射率为100%，假定太阳垂直射到太阳帆上，飞船的总质量为m .(1)求飞船加速度的表达式(光子动量p ＝h /λ)； (2)若太阳帆是黑色的，飞船的加速度为多少？解析：(1)光子垂直打在太阳帆上再反射，动量的改变量为2p ，根据动量定理得：F Δt ＝n ·2p ，太阳帆上受到的光压力为 F ＝2nSh Δt Δt λ＝2nSh λ，故飞船的加速度a ＝F m ＝2nShλm. (2)若太阳帆是黑色的，光子垂直打在太阳帆上不再反射，光子动量的改变为p ，太阳帆上受到的光压力为F ′＝nShλ，故太阳帆的加速度a ′＝nShλm . 答案：(1)2nSh λm (2)nSh λm主题3 波粒二象性1．微观粒子的波动性和粒子性不能理解为宏观概念中的波和粒子．波动性和粒子性是微观粒子的两种固有属性，任何情况下二者都同时存在．2．描述光的性质的基本关系式ε＝h ν和p ＝hλ中，能量ε和动量p 是描述物质的粒子性的重要物理量，波长λ或频率ν是描述物质的波动性的典型物理量，它们通过普朗克常量h联系在一起．[典例❸] (多选)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．人们利用慢中子衍射来研究晶体的结构C．人们利用电子显微镜观测物质的微观结构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，与入射光强度无关解析：干涉是波具有的特性，电子束通过双缝实验装置后可以形成干涉图样，说明电子具有波动性，故A正确；可以利用慢中子衍射来研究晶体的结构，说明中子可以产生衍射现象，说明具有波动性，故B正确；人们利用电子显微镜观测物质的微观结构，说明电子可以产生衍射现象，说明具有波动性，故C正确；光电效应实验，说明的是能够从金属中打出光电子，说明的是物质的粒子性，故D错误．答案：ABC针对训练3．(2015·上海卷)用很弱的光做单缝衍射实验，改变曝光时间，在胶片上出现的图象如图所示，该实验表明( )时间较短时间稍长时间较长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：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，说明光有波粒二象性，故A、B错误；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而不均匀，故C正确，D错误．答案：C统揽考情波粒二象性部分的重点内容是光电效应现象、实验规律和光电效应方程，光的波粒二象性和德布罗意波是理解的难点．一般以考查选择或填空为主．真题例析(2016·全国Ⅰ卷)(多选)现用一光电管进行光电效应的实验，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E ．遏止电压的大小与入射光的频率有关，与入射光的光强无关解析：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，因为饱和光电流与入射光的强度成正比，故A 正确；饱和光电流与入射光的频率无关，故B 错误；根据光电效应的规律，光电子的最大初动能随入射光频率的增大而增大，所以入射光的频率变高，光电子的最大初动能变大，故C 正确；如果入射光的频率小于极限频率将不会发生光电效应，不会有光电流产生，故D 错误；根据E k ＝h ν－W ＝eU c ，得遏止电压U c 及最大初动能E k 与入射光的频率有关，与入射光的强度无关，故E 正确．答案：ACE针对训练(2017·全国卷Ⅲ)(多选)在光电效应实验中，分别用频率为νa 、νb 的单色光a 、b 照射同种金属，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h νa －E k a >h νb －E k b解析：由爱因斯坦光电效应方程eU 0＝E km ＝h ν－W 0，当νa >νb 时， E ka >E kb, U a >U b ，A 错误，B 正确；若U a <U b ，则有E ka <E kb ，C 正确；同种金属的逸出功不变，则W 0＝h ν－E km 不变，D 错误．答案：BC1．(2016·海南)(多选)下列说法正确的是( ) A ．爱因斯坦在光的粒子性的基础上，建立了光电效应方程 B ．康普顿效应表明光子只具有能量，不具有动量 C ．玻尔的原子理论成功地解释了氢原子光谱的实验规律 D ．卢瑟福根据α粒子散射实验提出了原子的核式结构模型 E ．德布罗意指出微观粒子的动量越大，其对应的波长就越长解析：爱因斯坦提出了光子假说，建立了光电效应方程，故A 正确；康普顿效应表明光子有能量，也有动量，故B 错误；玻尔的原子理论只能成功地解释了氢原子光谱的实验规律，故C 正确；卢瑟福根据α粒子散射实验，提出了原子的核式结构模型，故D 正确；依据德布罗意波长公式λ＝hp，可知，微观粒子的动量越大，其对应的波长就越短，故E 错误．答案：ACD2．(2017·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(1nm ＝10－9m)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＝3×108m/s)( )A ．10－21 JB ．10－18J C ．10－15 JD ．10－12J解析：一个处于极紫外波段的光子的能量约为E ＝h ν＝h cλ≈2×10－18J ，由题可知，光子的能量应比电离一个分子的能量稍大，因此数量级应相同，故选B.答案：B3. 三束单色光1、2和3的波长分别为λ1、λ2和λ3(λ1>λ2>λ3)．分别用这三束光照射同一种金属. 已知用光束2照射时，恰能产生光电子. 下列说法正确的是( )A ．用光束3照射时，一定不能产生光电子B ．用光束1照射时，一定不能产生光电子C ．用光束2照射时，光越强，产生的光电子的最大初动能越大D ．用光束1照射时，光越强，单位时间内产生的光电子数目越多解析：依据波长与频率的关系：λ＝cν，因λ1＞λ2＞λ3，那么ν1<ν2<ν3；由于用光束2照射时，恰能产生光电子，因此用光束1照射时，不能产生光电子，而光束3照射时，一定能产生光电子，故A 错误，B 正确；用光束2照射时，光越强，单位时间内产生的光电子数目越多，而由光电效应方程：E km ＝h ν－W 0，可知，光电子的最大初动能与光的强弱无关，故C 错误；用光束1照射时，不能产生光电效应，故D 错误．答案：B4．(2017·江苏卷)质子(11H)和α粒子(42H)被加速到相同动能时，质子的动量______(选填“大于”、“小于”或“等于”)α粒子的动量，质子和α粒子的德布罗意波波长之比为______．解析：动量与动能的关系： p 2＝2mE k ，又质子的质量小于α粒子的质量，所以质子的动量小于α粒子的动量，且p 1p 2＝m 1m 2＝12；根据λ＝hp，可得质子和α粒子的德布罗意波波长之比为2∶1. 答案：小于 2∶15．(2016·江苏卷)已知光速为c ，普朗克常数为h ，则频率为ν的光子的动量为________．用该频率的光垂直照射平面镜，光被镜面全部垂直反射回去，则光子在反射前后动量改变量的大小为________．解析：根据德布罗意波长公式，则光子的动量p ＝h λ＝h c ν＝h νc.取入射方向为正方向，则光子动量的变化量Δp ＝p 末－p 初＝－p －p ＝－2h νc，因此当光被镜面全部垂直反射回去，光子的速度方向与开始时相反，所以光子在反射前后动量改变量的大小为2h νc.hνc 2hνc答案：。

第四节光的波粒二象性对应学生用书页码1．光的干涉和衍射实验表明，光是一种电磁波，具有波动性；光电效应和康普顿效应则表明，光在与物体相互作用时，必须看成是一颗颗光子的形式出现的，具有粒子性。

2．在光的双缝干涉实验中，将光源S的强度降低，使前一个光子已经消失在感光片上，后一个入射光子才从光源出发。

记录很短一段时间，即把感光片冲洗出来，在感光片上呈现杂乱分布的几个亮点。

每个亮点都是一个光子在感光片上留下的记录。

这显示了光的粒子性。

然后换另一感光片记录光子，适当增加记录时间，我们会惊奇地发现，亮点在感光片上形成模糊的亮纹。

光子主要落在感光片的亮纹处，这就是干涉条纹。

记录时间越长，干涉条纹越明显。

干涉条纹再次显示出光的波动性。

3．双缝干涉中每次穿过双缝的只有一个光子，它不可能跟其他光子产生干涉。

但光的干涉还是发生了。

可见，波动性是每一个光子的属性。

光既有粒子性，又有波动性，单独使用波或粒子都无法完整地描述光的所有性质。

4．光既有波动性，又有粒子性，我们把光的这种性质叫做光的波粒二象性。

5．干涉条纹是光子在感光片上各点的概率分布的反映。

这种概率分布就好像波的强度的分布，称光波是一种概率波。

6．在双缝干涉实验中，光子通过双缝后，对某一个光子而言，其运动是不可控制的。

但对大量光子而言，它们落在光屏上的位置又有规律性，即某些区域光子落点多，另一些区域光子落点少，落点多的区域就是亮条纹，落点少的区域就是暗条纹。

对应学生用书页码1.2．对光的波粒二象性的理解(1)光的波动性：①实验基础：光的干涉和衍射现象②具体表现：a ：光经过狭缝后能产生干涉、衍射现象说明光具有波动性。

b ：足够能量的光(大量光子)在传播时，表现出波的性质。

c ：频率低，波长长的光，波动性特征显著。

(2)光的粒子性：①实验基础：光电效应，康普顿效应②具体表现：a ：当光同物质发生作用时，作用是“一份一份”进行的，表现出粒子性。

b ：少量或个别光子易表现出光的粒子性。

章末检测(时间：90分钟满分：100分)一、单项选择题(本题共6小题，每小题5分，共30分)1．用单色光做双缝干涉实验，P处为亮纹，Q处为暗纹，现在调整光源和双缝，使光子一个一个通过双缝，则通过的某一光子()．A．一定到达P处B．不能到达Q处C．可能到达Q处D．都不正确解析单个光子的运动路径是不可预测的，只知道落在P处的概率大，落在Q处的概率小，因此，一个光子从狭缝通过后可能落在P处，也可能落在Q 处．答案 C2．关于光电效应，下列说法正确的是()．A．极限频率越大的金属材料逸出功越大B．只要光照射的时间足够长，任何金属都能产生光电效应C．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D．入射光的光强一定时，频率越高，单位时间内逸出的光电子数就越多解析由爱因斯坦光电效应方程12m v2＝hν－hν可知，极限频率越大，逸出功越大，A正确．低于极限频率的光，无论强度多大，照射时间多长，都不可能产生光电效应，B错误．光电子的最大初动能还与照射光光子的频率有关，C错误．光强E＝nhν，光强一定时，当频率变大时，光子数反而变少，光电子数变少，D错误．答案 A3．在做光电效应的实验时，某金属被光照射发生了光电效应，实验测得光电子的最大初动能E k与入射光的频率ν的关系如图1所示，由实验图象不能求出()．A ．该金属的极限频率和极限波长B ．普朗克常量C ．该金属的逸出功D ．单位时间内逸出的光电子数解析 金属中电子吸收光子的能量为hν，根据爱因斯坦光电效应方程有E k ＝hν－W 0.任何一种金属的逸出功W 0一定，说明E k 随ν的变化而变化，且是线性关系，所以直线的斜率等于普朗克常量，直线与横轴的截距OA 表示E k ＝0时频率ν0，即金属的极限频率．根据hν0－W 0＝0，求得逸出功W 0＝hν0，也可求出极限波长λ0＝c ν0＝hc W 0.由图象不能知道单位时间内逸出的光子数，A 、B 、C 对，D 错．答案 D4.在演示光电效应的实验中，原来不带电的一块锌板与灵敏验电器相连．用弧光灯照射锌板时，验电器的指针就张开一个角度，如图2所示．这时( )．A ．锌板带正电，指针带负电B ．锌板带正电，指针带正电C ．锌板带负电，指针带正电D ．锌板带负电，指针带负电解析 锌板原来不带电，验电器的指针发生了偏转，说明锌板在弧光灯的照射下发生了光电效应，发生光电效应时，锌板向空气中发射电子，所以锌板带正电，验电器的指针亦带正电．故选B 项．答案 B5．下列说法中正确的是 ( )． A ．光电效应说明光具有波动性，光的干涉现象说明光具有粒子性B ．光电效应说明光具有波动性，光的干涉现象说明光具有波动性图1图2C．光电效应说明光具有粒子性，光的干涉现象说明光具有波动性D．光电效应说明光具有粒子性，光的干涉现象说明光具有粒子性解析光具有波粒二象性，其中证明光的波动性的典型论据是光的干涉和衍射；证明光的粒子性的典型实验是光电效应，C正确．答案 C6．关于物质波，下列说法正确的是()．A．速度相等的电子和质子，电子的波长长B．动能相等的电子和质子，电子的波长短C．动量相等的电子和中子，中子的波长短D．甲电子速度是乙电子的3倍，甲电子的波长也是乙电子的3倍解析由λ＝hp可知，动量大的波长短．电子与质子的速度相等时，电子动量小，波长长．电子与质子动能相等时，由动量与动能的关系式：p＝2mE k可知，电子的动量小，波长长．动量相等的电子和中子，其波长应相等．如果甲、乙两电子的速度远小于光速，甲的速度是乙的三倍，甲的动量也是乙的三倍，则甲的波长应是乙的1 3.答案 A二、双项选择题(本题共5小题，每小题7分，共35分)7．有关经典物理学中的粒子，下列说法正确的是()．A．有一定的大小，但没有一定的质量B．有一定的质量，但没有一定的大小C．既有一定的大小，又有一定的质量D．有的粒子还有一定量的电荷解析根据经典物理学关于粒子的理论定义得C、D正确．答案CD8．已知使某金属产生光电效应的极限频率为νc，则()．A．当用频率为2νc的单色光照射该金属时，一定能产生光电子B．当用频率为2νc的单色光照射该金属时，所产生的光电子的最大初动能为hνcC．当照射光的频率ν大于νc时，若ν增大，则逸出功增大D．当照射光的频率ν大于νc时，若ν增大一倍，则光电子的最大初动能也增大一倍解析当用频率为2νc的单色光照射该金属时，由于2νc大于该金属的极限频率，所以一定能发生光电效应，产生光电子，选项A正确；根据爱因斯坦光电效应方程12m ev2＝hν－W0，当入射光的频率为2νc时，发射的光电子的最大初动能为2hνc－hνc＝hνc，选项B正确；当入射光的频率由2νc增大一倍变为4νc时，发射的光电子的最大初动能为4hνc－hνc＝3hνc，显然不是随着增大一倍，选项D错误；逸出功是金属本身对金属内电子的一种束缚本领的体现，与入射光的频率无关，选项C错误．答案AB9．用两束频率相同，强度不同的紫外线分别照射两种相同金属的表面，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解析由E＝hν和E k＝hν－W知两束光的光子能量相同，照射金属得到的光电子最大初动能相同，故A、C对，D错；由于两束光强度不同，逸出光电子个数不同，故B错．答案AC10．下列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，就能逸出金属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，便不能发生光电效应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解析按照爱因斯坦光子说，光子的能量是由光的频率决定的，与光强无关，入射光的频率越大，发生光电效应时产生的光电子的最大初动能越大．但要使电子离开金属，需使电子具有足够的动能，而电子增加的动能只能来源于照射光的光子能量，但电子只能吸收一个光子，不能吸收多个光子，因此只要光的频率低，即使照射时间足够长，也不会发生光电效应．从金属中逸出时，只有在从金属表面向外逸出的电子克服原子核的引力所做的功才最小，这个功称为逸出功，不同金属逸出功不同．故以上选项正确的有B、D.答案BD11．电子的运动受波动性的支配，对于氢原子的核外电子，下列说法不正确的是()．A．氢原子的核外电子可以用确定的坐标描述它们在原子中的位置B．电子绕核运动时，可以运用牛顿运动定律确定它的轨道C．电子绕核运动的“轨道”其实是没有意义的D．电子轨道只不过是电子出现的概率比较大的位置解析微观粒子的波动性是一种概率波，对应微观粒子的运动，牛顿运动定律已经不适用了，所以氢原子的核外电子不能用确定的坐标描述它们在原子中的位置，电子的“轨道”其实是没有意义的，电子轨道只不过是电子出现的概率比较大的位置，综上所述C、D正确．答案AB三、非选择题(本题共5小题，共35分)12．(4分)1924年，法国物理学家德布罗意提出，任何一个运动着的物体都有一种波与它对应.1927年，两位美国物理学家在实验中得到了电子束通过铝箔时的衍射图案，如图3所示．图中，“亮圆”表示电子落在其上的________大，“暗圆”表示电子落在其上的________小．答案概率概率13．(4分)已知运动的微小灰尘质量为m＝10－10 kg，假设我们能够测定它的位置准确到10－6 m，则它的速度的不准确量为________m/s.解析由不确定性关系ΔpΔx≥h4π，得Δv≥h4πm·Δx，代入数据得Δv≥5×10－19 m/s.答案5×10－19 m/s14．(4分)X射线管中阳极与阴极间所加电压为3×104 V，电子加速后撞击X射线管阴极产生X射线，则X射线的最短波长为________．(电子电荷量e＝1.6×10－19 C，电子初速度为零)解析X射线光子最大能量hν＝eU，即h cλ＝eU，λ＝hceU＝4.1×10－11 m.答案 4.1×10－11 m15．(12分)质量为10 g的子弹与电子的速率相同均为500 m/s，测量准确度为0.01%，若位置和速率在同一实验中同时测量，试问它们位置的最小不确定量各为多少？电子质量m＝9.1×10－31 kg.解析测量准确度也就是速度的不确定性，故子弹、电子的速度不确定量为Δv＝0.05 m/s，子弹动量的不确定量为Δp1＝5×10－4 kg·m/s，电子动量的不确定量为Δp2＝4.6×10－32 kg·m/s，由Δx≥h4πΔp，子弹位置的最小不确定量Δ图3x 1＝ 6.63×10－344×3.14×5×10－4m ＝1.06×10－31 m ，电子位置的最小不确定量Δx 2＝6.63×10－344×3.14×4.6×10－32m ＝1.15×10－3 m. 答案 1.06×10－31 m 1.15×10－3 m16．(11分)一颗地面附近的质量为m 的人造地球卫星，其德布罗意波长为多少？一个处于基态的氢原子核外电子的德布罗意波长为多少？(地球半径为R ，重力加速度为g ，基态时电子轨道半径为r ，电子质量为m e )．解析 近地卫星的速度v ＝Rg ，由德布罗意波波长公式得λ＝h m v ＝h m Rg 电子绕核运动所需向心力为库仑力，即k e 2r2＝m e v 2r ，所以v ＝e k m e r 由德布罗意波波长公式得λ′＝h m v ＝h e km e r . 答案h m Rg h e km e r。

第二节光子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hν＝错误!mv错误!＋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＝错误!就是光电效应的极限频率.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＝错误!mv错误!＋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。

粤教版高中物理选修3-5第二章波粒二象性单元检测学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________一、单选题1．下列五幅图的有关说法中正确的是（）①②③④⑤m的速度一定为vA．若两球质量相等，碰后2B．射线甲是α粒子流，具有很强的穿透能力C．在光的颜色保持不变的情况下，入射光越强，饱和光电流越小D．链式反应属于重核的聚变E.中央亮条的宽度代表粒子动量的不确定范围2．对于光电效应的研究结果，下列叙述中不正确的是（）A．光电子的发射几乎是瞬时的B．入射光的频率必须大于极限频率时才能产生光电效应C．发生光电效应时，单位时间里照射到金属表面的光子数目越多，则单位时间内从金属表面逸出的光电子数会越多D．发生光电效应时，从金属表面逸出的光电子的速度大小均相等3．如图所示为一光电管电路图，滑动变阻器滑动触头P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．加大照射光强度B．换用波长短的光照射C．将P向B滑动D．将电源正负极对调4．下列说法正确的是（）A．太阳辐射的能量主要来自太阳内部的核裂变反应B．天然放射现象的发现揭示了原子核有复杂的结构C．一束单色光照射到某种金属表面不能发生光电效应，是因为该束光的波长太短D．大量的氢原子从n=3的能级向低能级跃迁时只会辐射两种不同频率的光5．下列说法正确的是（）A．光和电子、质子等实物粒子都具有波粒二象性B．微观粒子的动量和位置的不确定量同时变大，同时变小C．爱因斯坦在对黑体辐射的研究中提出了能量子的观点D．康普顿在研究石墨对X射线的散射中发现光具有波动性6．下表给出了一些金属材料的逸出功．现用波长为400nm的单色光照射上述材料，能产生光电效应的材料最多有几种？（普朗克常量h=6.6×10﹣34J•s，光速c=3.0×108m/s）（）A．2种B．3种C．4种D．5种7．用某种频率的光照射锌板，使其发射出光电子．为了增大光电子的最大初动能，下列措施可行的是（）A．增大入射光的强度B．增加入射光的照射时间C．换用频率更高的入射光照射锌板D．换用波长更长的入射光照射锌板8．下列表述正确的是（）A．天然放射现象说明原子具有核式结构B．β衰变的实质是原子核内某个中子转化成了质子和电子C．一束光照射到某种金属上不能发生光电效应，改用波长更长的其他光来照射该金属就可能发生光电效应D．氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径更大的轨道时，电子的动能增大，电势能增大，总能量增大9．下列说法中正确的是A．光电效应说明光具有波动性B．光纤通信利用了光的折射现象C．泊松亮斑说明了光沿直线传播D．光的干涉和衍射现象说明光具有波动性10．下列关于近代物理知识说法，你认为正确的是（）A．汤姆生发现了电子，表明原子核有复杂结构B．太阳辐射的能量主要来自太阳内部的核裂变反应C．一束光照射到某种金属上不能发生光电效应，是因为该束光的波长太长D．按照波尔理论，氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，电子的动能减小，原子总能量减小11．如图所示，当一束一定强度某一频率的黄光照射到光电管阴极K上时，此时滑片P 处于A、B中点，电流表中有电流通过，则（）A．若将滑动触头P向B端移动时，电流表读数有可能不变B．若将滑动触头P向A端移动时，电流表读数一定增大C．若用红外线照射阴极K时，电流表中一定没有电流通过D．若用一束强度相同的紫外线照射阴极K时，电流表读数不变12．如图所示，下列说法正确的是（）A．由n=4能级跃迁到n=1能级产生的光子波长最长B．由n=2能级跃迁到n=1能级产生的光子频率最小C ．这些氢原子总共可辐射出3种不同频率的光D ．用n=2能级跃迁到n=1能级辐射出的光照射逸出功为6.34 eV 的金属铂能发生光电效应13．关于光的波粒二象性，错误的说法是( )A ．光的频率愈高，光子的能量愈大，粒子性愈显著B ．光的波长愈长，光子的能量愈小，波动性愈明显C ．频率高的光子不具有波动性，波长较长的光子不具有粒子性D ．光的干涉、衍射现象说明光具有波动性，光电效应说明光具有粒子性二、多选题14．如图是某金属在光的照射下，光电子的最大初动能E k 与入射光频率ν的关系图象，由图象可知（ ）A ．该金属的逸出功等于EB ．该金属的逸出功等于hν0C ．入射光的频率为2ν0时，产生的光电子的最大初动能为2ED ．该图线的斜率表示普朗克常量15．关于近代物理，下列说法正确的是（ ）A ．用光照射金属不能发生光电效应是因为该入射光的频率小于金属的截止频率B ．核聚变反应方程13411120H H He n +→+，10n 表示质子C ．α射线是高速运动的氦原子D ．由玻尔的原子模型可推知，处于激发态的氢原子，量子数越大，核外电子动能越小16．如图为氢原子的能级示意图，锌的逸出功是3.34eV ，那么对氢原子在能级跃迁过程中发射或吸收光子的特征认识正确的是( )A ．一群处于n =3能级的氢原子向基态跃迁时，能放出3种不同频率的光B ．一群处于n =3能级的氢原子向基态跃迁时，发出的光照射锌板，锌板表面所发出的光电子的最大初动能为8.75eVC．用能量为10.3eV的光子照射，可使处于基态的氢原子跃迁到激发态D．用能量为14.0eV的光子照射，可使处于基态的氢原子电离17．已知能使某金属产生光电效应的极限频率为v0，则下列说法正确的是（）A．当用频率为v＜v0的单色光照射该金属时，只要照射时间足够长，就能产生光电子B．当用频率为2v0的单色光照射该金属时，所产生光电子的最大初动能为hv0C．当照射光的频率v＞v0时，虽然v增大，但逸出功不变D．当照射光的频率v＞v0时，如果v增大一倍，光电子的最大初动能也增大一倍18．原子核的比结合能曲线如图所示，根据该曲线，下列判断中正确的有A．42He核的结合能约为14 MeVB．42He核比63Li核更稳定C．两个21H核结合成42He核时释放能量D．23592U核中核子的平均结合能比8936Kr核中的大三、填空题19．宏观物体的物质波波长非常小，极不易观察到它的________.20．在如图所示的光电效应现象中，光电管阴极K的极限频率为ν0．现用频率为2ν0的光照射在阴极上，已知普朗克常量为h，则光电子的最大初动能为________；若此时电路中的电流为I，则单位时间内到达阳极的电子数为________（电子的电荷量用e表示）；若增大照射光的强度，则电路中的光电流将________（填“增大”“减小”或“不变”）．21．用图甲所示的装置研究光电效应现象，当用光子能量为5eV的光照射到光电管上时，测得电流计的示数随电压变化的图像如图乙所示.则光电子的最大初动能为__________J ，金属的逸出功为________J.四、解答题22．真空中放置的平行金属板可以用作光电转换装置，如图所示，光照前两板都不带电，以光照射A 板，则板中的电子可能吸收光的能量而逸出．假设所有逸出的电子都垂直于A 板向B 板运动，忽略电子之间的相互作用，保持光照条件不变，a 和b 为接线柱．已知单位时间内从A 板逸出的电子数为N ，电子逸出时的最大动能为,元电荷为e ．（1）求A 板和B 板之间的最大电势差m U ，以及将a,b 短接时回路中的电流m I ． （2）图示装置可看作直流电源，求其电动势E 和内阻r .（3）在a 和b 之间连接一个外电阻时，该电阻两端的电压为U ，外电阻上消耗的电功率设为P ;单位时间内到达B 板的电子，在从A 板运动到B 板的过程中损失的动能之和设为k E ∆，请推导证明：k P E =∆．（注意：解题过程中需要用到、但题目没有给出的物理量，要在解题中做必要的说明）23．在某次光电效应实验中，用波长为λ1的单色光照射金属板，能使金属板发出光电子，测得光电子的最大初动能为E 1， 改用波长为λ2的单色光照射金属板，也能使金属板发出光电子，测得光电子的最大初动能为E 2， 求该金属板的逸出功W o 和普朗克常量h ．（已知真空中的光速为c ）24．某种金属光电效应过程中的极限频率8×1014Hz ，已知h=6.63×10﹣34Js ，求：（1）该金属的逸出功多大？（2）当照射光的频率1×1015Hz 时，从该金属表面逸出的光电子的最大初动能多大？五、实验题25．如下图所示，静电计与锌板相连，现用紫外灯照射锌板，关灯后，指针保持一定的偏角．（1）现用一带负电的金属小球与锌板接触，则静电计指计偏角将_____（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灯照射锌板，可观察到静电计指针_____（填“有”或“无”）偏转．参考答案1．E【解析】【详解】A.若两球质量相等，且碰撞为弹性碰撞，则碰撞前后两球会交换速度，碰后2m 的速度和碰前1m 的速度相等，否则，机械能会有损失，速度会小于v ，故A 错误；B.甲粒子在磁场中向左偏转，根据左手定则，该粒子带负电，故甲为β粒子流，故B 错误；C.饱和光电流与入射光的强度有关，入射光强度越大，饱和光电流越大，故C 错误；D.链式反映属于重核的裂变，不是核聚变，故D 错误；E.根据不确定关系，4h x p π∆⋅∆≥，光子的位置和动量不能同时确定，中央亮纹的宽度x ∆是确定的，故可根据亮纹宽度x ∆来计算动量的不确定范围，故E 正确．故选E ．2．D【解析】【详解】A.电子一次性吸收光子的全部能量，不需要积累的能量的时间，电子是瞬间逸出的，不超过910-秒，故A 不符合题意；B.当入射光的频率大于金属的截止频率（极限频率），无论光照强度多么弱，一定会发生光电效应，但当入射光的频率小于极限频率时，无论光照强度多么强，都不会发生光电效应，故B 不符合题意；C.发生光电效应时，一个电子吸收一个光子的能量，单位时间内照射到金属表面的光子数目越多，但单位时间内从金属表面逸出的光电子数目就会越多，故C 不符合题意；D.发生光电效应时，由于电子逸出金属克服束缚力做功不同，则电子逸出金属时的初动能不同，速度大小不同，故D 符合题意．故选D ．【点睛】当入射光的频率大于金属的极限频率，会发生光电效应，光强越强，单位时间内发出的光子数目越多，则单位时间内从金属表面逸出的光电子数目越多．金属中的各个电子逸出金属时克服束缚力做功不同，则初动能不同．3．B【详解】由光电管电路图可知阴极K电势低，阳极A电势高，如果K极有电子飞出，则电子受到的电场力必向左，即将向左加速，然而现在G中电表指针无偏转，说明没有发生光电效应，这仅能说明照射光频率太低，这与光强、外加电压的大小及方向均无关，可见要使指针发生偏转需增大照射光频率，即缩短照射光的波长，故B正确，ACD错误。

选修3-5 第二章《波粒二象性》第三节康普顿效应及其解释第四节光的波粒二象性班级姓名学号评价【自主学习】一、学习目标1.了解康普顿效应及其解释.2.知道光的波粒二象性，理解其对立统一的关系.3.了解光是一种概率波．二、重点难点1.康普顿效应2.光的波粒二象性的理解三、问题导学1．在人类认识光的本性的历程中有哪两种代表性学说？2．哪些现象说明光具有波动性？哪些现象说明光具有粒子性？3．单个粒子运动具有什么特征？大量粒子运动遵循什么规律？四、自主学习（阅读课本P36-40页，《金版学案》P38-40知识点1、2、3）1．用X射线照射物体时，一部分散射出来的X射线的波长会____ __，这个现象后来称为___ ___．2．光电效应揭示出光的___ __性，每个光子携带的能量为ε＝hν，爱因斯坦进一步提出光子的动量应为p＝_ __，式中λ为光波的_ _．3．康普顿效应再次证明了爱因斯坦_ _的正确性．它不仅证明了光子具有能量，同时还证明了光子具有动量．4．光的__ __实验表明光是一种电磁波，具有波动性；__ __和___ __ _，则表明光在与物体相互作用时，是以一个个光子的形式出现的，具有粒子性．光既有波动性，又有粒子性，单独用波或粒子的解释都__ __完整地描述光的所有性质，人们就把这种性质称为__ _______．5．在光的双缝干涉实验中，每个光子按照一定的概率落在感光片的某一点上．概率大的地方落下的光子__ __，形成亮纹；概率小的地方落下的光子__ _，形成暗纹．这种概率分布就好像波干涉时强度的分布，从这个意义上讲，有人把对光的描述说成是__ ___波．五、要点透析对光的波粒二象性的理解1．人类对光的本性认识发展史2.对光的波粒二象性的理解【预习自测】1．(单选)一个沿着一定方向运动的光子和一个原来静止的自由电子相互碰撞，碰撞之后电子向某一方向运动，而光子沿着另一方向散射出去，则这个散射光子跟原来入射时相比( ) A．散射光子的能量减少B．光子的能量增加，频率也增大C．速度减小D．波长减小2．(单选)下列实验中，能证实光具有粒子性的是( )A．光电效应实验B．光的双缝干涉实验C．光的圆孔衍射实验D．泊松亮斑实验第三节康普顿效应及其解释第四节光的波粒二象性【巩固拓展】课本作业P37讨论交流1、2；课本作业P40练习21．(双选)在下列现象中说明光具有波动性的是( )A．光的直线传播 B．光的衍射C．光的干涉D．光电效应2．在双缝干涉实验中，若在光屏处放上感光片，并使光子流减弱到使光子只能一个一个地通过狭缝．实验结果表明，如果曝光时间不太长，感光片上出现_ _；如果曝光时间足够长，感光片上出现__ ____．第三节康普顿效应及其解释第四节光的波粒二象性班级姓名学号评价【课堂检测】一、对康普顿效应的理解1．(单选)科学研究证明，光子有能量也有动量，当光子与电子碰撞时，光子的一些能量转移给了电子．假设光子与电子碰撞前的波长为λ，碰撞后的波长为λ′，则碰撞过程中 ( ) A．能量守恒，动量不守恒，且λ＝λ′ B．能量不守恒，动量不守恒，且λ＝λ′C．能量守恒，动量守恒，且λ＜λ′ D．能量守恒，动量守恒，且λ＞λ′二、对光的波粒二象性的理解2．(单选)对光的认识，以下说法中错误的是 ( )A．个别光子的行为表现出粒子性，大量光子的行为表现出波动性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；光表现出粒子性时，就不再具有波动性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得明显，在另外某种场合下，光的粒子性表现明显三、对光是概率波的理解3．双缝干涉实验中(如图甲所示)，在光屏处放置感光片，并设法减弱光的强度，使光子只能是一个一个地通过狭缝．曝光时间短时，可看到感光片上出现一些无规则分布的亮点，如图乙所示．曝光时间足够长，有大量光子通过狭缝，感光片上出现了规则的干涉条纹，如图丁所示．如何解释曝光时间较短时的亮点和曝光时间较长时的干涉图样呢？● 【互动研讨】1．康普顿效应不仅有力地验证了光子理论，而且证实了微观领域的现象也严格遵循能量守恒和 ___守恒．康普顿效应揭示出光具有__ _的一面．2. 光子的能量ε＝h ν和动量p ＝hλ，生动说明了光具有波粒二象性．普朗克常量h 把描述粒子性的_______ _和__ __，与描述波动性的__ ____、_ _ _ ____紧密联系在一起． 3．大量粒子运动的统计规律：光在传播过程中，光子在空间出现的__ __可以通过波动规律确定，所以光波是一种 波．第三节 康普顿效应及其解释 第四节 光的波粒二象性班级 姓名 学号 评价 ● 【当堂训练】1．(单选)在康普顿效应实验中，X 射线光子的动量为h νc，一个静止的C 原子吸收了一个X 射线光子后将 ( )A ．仍然静止B ．沿着光子原来运动的方向运动C ．沿光子运动的相反方向运动D ．可能向任何方向运动 2．下列有关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 ．大量光子的行为往往表现出粒子性3． (双选)在单缝衍射实验中，中央亮纹的光强占从单缝射入的整个光强的95%以上，假设现在只让一个光子通过单缝，那么该光子 ( )A．一定落在中央亮纹处 B．可能落在其他亮纹处C．不可能落在暗纹处 D．落在中央亮纹处的可能性最大学习心得：。

高中物理第二章波粒二象性章末盘点教学案粤教版选修3_5有关规律的判断，另一方面是应用光电效应方程进行简单的计算，处理该类问题关键是掌握光电效应的规律，明确各概念之间的决定关系。

1．光电效应的规律(1)极限频率ν0是能使金属发生光电效应的最低频率，这也是判断能否发生光电效应的依据。

若ν≤ν0，无论多强的光照射时，都不能发生光电效应；(2)最大初动能Ek，与入射光的频率和金属的逸出功有关，与光强无关；(3)饱和光电流与光的强度有关，光强正比于单位时间内照射到金属表面单位面积上的光子数。

2．光电子的最大初动能光电子的最大初动能跟入射光的能量hν、金属逸出功W0的关系为光电效应方程，表达式为mv＝hν0－W0，反映了光电效应现象中的能量转化和守恒定律。

[例1] (广东高考)(双选)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[解析] 根据光电效应规律可知，增大入射光的强度，光电流增大，A项正确；减小入射光的强度，光电流减小，光电效应现象并不消失，B项错误；改用小于ν的入射光照射，如果入射光的频率仍然大于光电管阴极材料的极限频率，仍能发生光电效应，C项错误；由爱因斯坦光电效应方程可知，增大入射光的频率，光电子的最大初动能增大，D项正确。

[答案] AD(1)象、康普顿效应则证明光具有粒子性，因此，光具有波粒二象性，对于光子这样的微观粒子只有从波粒二象性出发，才能统一说明光的各种行为。

(2)在光的干涉现象中，若曝光时间不长，在底片上只出现一些不规则的点，这些点表示光子的运动跟宏观的质点不同。

但曝光时间足够长时，底片上出现了有规律的干涉条纹。

可见，光的波动性是大量光子表现出来的现象。

(3)在干涉条纹中，光强大的地方，光子到达的机会多，或者说光子出现的概率大。

光的波粒二象性-粤教版选修3-5教案一、教学目标1.了解波动性和粒子性，2.了解光的波粒二象性，3.学会运用波动性和粒子性理解光现象，4.掌握波粒二象性的实验证据和结论，5.能够分析波粒二象性的实际应用。

二、教学内容2.1 光的波动性和粒子性1.珂萨基因对电子的散射实验；2.康普顿效应的发现及其实验；3.波动性和粒子性。

2.2 光的波粒二象性实验证据1.光电效应实验（光电子的解说）；2.康普顿效应实验；3.杨氏干涉实验。

2.3 光的波粒二象性的实际应用1.波粒二象性在微观领域中的应用；2.波粒二象性在光学仪器中的应用；3.波粒二象性在电子学仪器中的应用。

三、教学方法1.讲授法和板书法相结合；2.实验演示法；3.讨论法；4.归纳法。

四、教学重点难点1.重点：光的波粒二象性。

2.难点：粒子性与波动性的结合。

五、教学过程设计5.1 教师引入1.教师可以通过引入能量守恒定理，然后向学生是否想过光是粒子这个问题逐步引入波粒二象性这个知识。

5.2 学习内容1.教师介绍光的波粒二象性的相关实验证据，例如光电效应、康普顿效应、杨氏干涉实验等。

2.教师讲解光的波粒二象性的实际应用，例如在微观领域中、在光学仪器中、在电子学仪器中的应用等。

3.学生展开讨论，分析和总结波粒二象性。

5.3 实验演示1.教师可以通过实验演示的方式让学生更加深入地了解光的波粒二象性，例如光电效应实验、康普顿效应实验和杨氏干涉实验等。

5.4 归纳总结1.教师结合板书法进行总结，概括了解光的波粒二象性的所有知识点。

六、教学评价1.进行随堂测试，测试学生的掌握情况。

2.对学生的参与和思维能力进行评价。

七、教学资源1.多媒体课件；2.黑板、白板、彩笔等教学工具；3.实验器材和实验设备；4.学生教材和其他参考资料。

八、教学反思在教学过程中，应该注重提高学生的自主学习能力，重视互动和讨论，独立思考。

通过实验演示等方式巩固学生的知识，激发学生对光学的兴趣和热情，让他们从中受益，让知识更加生动易懂，更有利于学生成果的巩固和知识技能的提高。

2.4 光的波粒二象性 学案【学习目标】（1）知道光既具有波动性又有粒子性。

（2）了解光是一种概率波。

【学习重点】量子化、二象性、概率波等概念【知识要点】1、光的波粒二象性（1）我们所学的大量事实说明：光是一种波，同时也是一种粒子，光具有波粒二象性。

光的分立性和连续性是相对的，是不同条件下的表现，光子的行为服从统计规律（2）光子在空间各点出现的概率遵从波动规律，物理学中把光波叫做概率波。

2、光子的能量与频率以及动量与波长的关系。

hv =ε λ/h p =λ/h p =＝c v hv //ελ= 3、概率波分析图片：结论：（1）左侧图片清晰的显示了光的粒子性． （2）光子落在某些条形区域内的可能性较大（对于波的干涉即为干涉加强区），说明光子在空间各点出现的可能性的大小可以用波动规律进行解释．得出：光波是一种概率波，概率表征某一事物出现的可能性生活中，涉及概率统计的事件很多，例如：在研究分子热运动时，研究单个分子的运动是毫无意义的，需要研究的是大量分子整体表现出来的规律，这叫做统计规律．【问题探究】问题1.谁大胆地将光的波粒二象性推广到实物粒子？只是因为他大胆吗？（法国科学家德布罗意考虑到普朗克能量子和爱因斯坦光子理论的成功，大胆地把光的波粒二象性推广到实物粒子。

）问题2.怎样理解光的波粒二象性？解答：大量光子的运动规律显示波动性，个别光子的行为显示出粒子性，频率越低（波长越长），光的波动性就越明显；频率越高（波长越短），粒子性就越显著。

利用爱因斯坦对光电效应的解释可理解光的粒子性，通过把暴光量很大的胶片同某种波的双缝干涉图样比较，可理解光是一种概率波，光子说并未否定光的波动性，光的波粒二象性是光的客观属性，但它不同于牛顿定律中所说的微观和宏观现象的波【典型例题】例1、光的_________和___________现象说明光具有波动性，__________现象说明光具有粒子性．我们无法只用其中一种观点说明光的一切行为，因而认为光具有__________性．答案：干涉，衍射，光电效应，波粒二象例2、根据光与水波的类比，试解释在浅海滩边，不论海中波浪向什么方向传播，当到达岸边时为什么总是沿着大约垂直于岸的方向传来？提示：波在浅水中传播时，水越浅，波速越小．分析：因为光从光疏介质向光密介质传播时，光的传播速度减小，折射角小于入射角，折射线向法线靠拢．如果光在折射率逐渐递增的连续介质中传播，可以设想把连续介质分成许多薄层，光从折射率较小的薄层逐渐进入折射率较大的薄层时，折射线会越来越向法线靠拢，最终趋向于接近法线的方向．从深处向海滩边传播的水波，波速也逐渐减小，根据与光的类比，仿佛进入折射率逐渐增大的介质，所以它的传播方向跟垂直海岸的方向线之间的夹角也逐渐减小，最终必将沿着大约垂直海岸的方向传来，并且，这个结果与海浪向什么方向传播无关水波与光波的类比可用图表示．讨论：惠更斯通过光波与水波等类比提出光的波动说时，由于当时还无法深刻认识到光的本性，从类比得一个错误的结论，认为光跟声波一样是纵波．这样，也就无法用波动说解释横波所特有的偏振等光现象．因此，在当年关于光的本性的论战中显得被动，再加上牛顿在科学界的崇高威望，很长一段时期中微粒说处于主导地位．例3、光既具有波动性，又具有粒子性。

章末质量评估(二)(时间：90分钟总分为：100分)一、单项选择题(本大题共10小题，每一小题3分，共30分．在每一小题给出的四个选项中，只有一个选项符合题目要求，选对的得3分，选错或不答的得0分) 1．利用光子说对光电效应的解释，如下说法正确的答案是()A．金属外表的一个电子只能吸收一个光子B．电子吸收光子后一定能从金属外表逸出，成为光电子C．金属外表的一个电子吸收假设干个光子，积累了足够的能量才能从金属外表逸出D．无论光子能量大小如何，电子吸收光子并积累了能量后，总能逸出成为光电子解析：根据光子说，金属中的一个电子一次只能吸收一个光子，假设所吸收的光子频率大于金属的极限频率，电子才能逃离金属外表，成为光电子，且光子的吸收是瞬时的，不需时间的积累，应当选项A正确．答案：A2．用单色光做双缝干预实验，P处为亮纹，Q处为暗纹，现在调整光源和双缝，使光子一个一个通过双缝，如此通过的某一光子( )A．一定到达P处B．不能到达Q处C．可能到达Q处 D．都不正确解析：单个光子的运动路径是不可预测的，只知道落在P处的概率大，落在Q处的概率小，因此，一个光子从狭缝通过后可能落在P处也可能落在Q处．答案：C3．如下实验现象中，哪一个实验现象的解释使得光的波动说遇到了巨大的困难( ) A．光电效应B．光的衍射C．多普勒效应D．光的干预解析：光的干预、衍射以与多普勒效应说明光具有波动性，支持了光的波动说．光电效应现象说明光具有粒子性，使得光的波动说遇到了巨大困难．故A正确，B、C、D错误．答案：A4．关于光电效应现象，如下说法中正确的答案是()A．在光电效应现象中，入射光的强度越大，光电子的最大初动能越大B．在光电效应现象中，光电子的最大初动能与照射光的频率成正比C．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此波长，才能产生光电效应D．对于某种金属，只要入射光的强度足够大，就会发生光电效应解析：由光电效应方程E km＝hν－W0知，入射光的频率越大，光电子的最大初动能越大，光电子的最大初动能与照射光的频率成一次函数关系，不是成正比，A、B错误；根据光电效应方程E km＝hν－W0＝h Cλ－hCλ0，入射光的波长必须小于极限波长，才能发生光电效应，能否发生光电效应与入射光的强度无关，C正确，D错误．答案：C5．硅光电池是利用光电效应将光辐射的能量转化为电能．假设有N个频率为ν的光子打在光电池极板上，这些光子的总能量为(h为普朗克常量)( )A．hν B.12NhνC．NhνD．2Nhν解析：据光子说可知，光子能量与频率有关，一个光子能量为ε＝hν(h为普朗克常量)，N个光子的能量为Nhν，所以选项C正确．答案：C6．从衍射的规律可以知道，狭缝越窄，屏上中央亮条纹就越宽，由不确定性关系式ΔxΔp≥h4π判断如下说法正确的答案是( )A．入射的粒子有确定的动量，射到屏上的粒子就有准确的位置B．狭缝的宽度变小了，因此粒子动量的不确定性也变小了C．更窄的狭缝可以更准确地测得粒子的位置，但粒子动量的不确定性却更大了D．更宽的狭缝可以更准确地测得粒子的位置，但粒子动量的不确定性却更大了解析：由ΔxΔp≥h4π，狭缝变小了，即Δx减小了，Δp变大，即动量的不确定性变大了，应当选项C正确，选项A、B、D错误．答案：C7．智能手机大局部带有照相机，用来衡量手机的照相机性能的一个非常重要的指标就是像素.1像素可理解为光子打在光屏上一个亮点，现知300万像素的数码相机拍出的照片比30万像素的数码相机拍出的等大的照片清晰得多，其原因可以理解为( ) A．光是一种粒子，它和物质的作用是一份一份的B ．光的波动性是大量光子之间的相互作用引起的C ．大量光子表现光具有粒子性D ．光具有波粒二象性，大量光子表现出光的波动性解析：由题意知像素越高形成照片的光子数越多，表现的波动性越强，照片越清晰，选项D 正确．答案：D8．实验明确：光子与速度不太大的电子碰撞发生散射时，光的波长会变长或者不变，这种现象叫康普顿散射，该过程遵循能量守恒定律和动量守恒定律．如果电子具有足够大的初速度，以至于在散射过程中有能量从电子转移到光子，如此该散射被称为逆康普顿散射，这一现象已被实验证实．关于上述逆康普顿散射，如下说法中正确的答案是()A ．该过程不遵循能量守恒定律B ．该过程不遵循动量守恒定律C ．散射光中存在波长变长的成分D ．散射光中存在频率变大的成分解析：逆康普顿散射与康普特散射一样也遵守能量守恒定律、动量守恒定律，故AB 错误；由于有能量从电子转移到光子，所以光子的能量增大，频率变大，波长变短，故C 错误、D 正确．答案：D9．分别用波长为λ和3λ4的单色光照射同一金属板，发出的光电子的最大初动能之比为1∶2，以h 表示普朗克常量，c 表示真空中的光速，如此此金属板的逸出功为( )A.hc 2λB.2hc 3λC.3hc 4λD.4hc 5λ 解析：设此金属板的逸出功为W ，根据光电效应方程得如下两式：当用波长为λ的光照射时：E k1＝hc λ－W ，当用波长为34λ的光照射时：E k2＝4hc 3λ－W ，又E k1E k2＝12，解得W ＝2hc 3λ.故正确选项为B.答案：B10．如图甲所示，合上开关，用光子能量为2.5 eV 的一束光照射阴极K ，发现电流表读数不为零．调节滑动变阻器，发现当电压表读数小于0.60 V 时，电流表读数仍不为零；当电压表读数大于或等于0.60 V 时，电流表读数为零．把电路改为图乙，当电压表读数为2 V 时，如此逸出功与电子到达阳极时的最大动能为 ()A ．1.5 eV0.6 eVB ．1.7 eV1.9 eVC ．1.9 eV2.6 eVD ．3.1 eV4.5 eV解析：用光子能量hν＝2.5 eV 的光照射阴极，电流表读数不为零，如此能发生光电效应，当电压表读数大于或等于0.60 V 时，电流表读数为零，如此电子不能到达阳极，由动能定理－eU ＝0－12mv 2m 知，最大初动能E k ＝eU ＝0.6 eV ，由光电效应方程知W 0＝hν－E k ＝1.9 eV ，对题图乙当电压表读数为2 V 时，电子到达阳极的最大动能为E ′k ＝E k ＋eU ′＝0.6 eV ＋2 eV ＝2.6 eV.故C 正确．答案：C二、多项选择题(本大题共4小题，每一小题4分，共16分．在每一小题给出的四个选项中，有多个选项符合题目要求，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错或不答的得0分)11．对光的认识，以下说法正确的答案是()A ．康普顿效应说明了光具有粒子性B ．光子的能量越大波动性越明显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 解析：康普顿效应和光电效应都说明光具有粒子性，A 正确．光子的能量E ＝hv ，能量越大，如此光的频率越大，波长λ＝c v越短，光的粒子性越明显，B 错误．光具有波粒二象性，光表现出波动性时，只是粒子性不明显，并不是就不具有粒子性了，光表现出粒子性时，只是波动性不明显，也并不是就不具有波动性了，C 错误．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，比如光在传播过程发生衍射和干预时，波动性表现明显；在另外某种场合下，与物质作用时，例如光电效应和康普顿效应，这时光的粒子性表现明显，D 正确．答案：AD12．用绿光照射一光电管，能产生光电流，如此如下一定可以使该光电管产生光电效应的有( )A ．红外线B ．黄光C ．蓝光D ．紫外线解析：按频率从小到大的顺序排列：红外、红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫、紫外．光的能量与光的频率成正比，大于绿光频率的光都可以发生光电效应，选项C 、D 正确．答案：CD 13．如下列图，一光电管的阴极用极限波长为λ0的钠制成. 用波长为λ的紫外线照射阴极，光电管阳极A 和阴极K 之间的电势差为U ，饱和光电流的值(当阴极K 发射的电子全部到达阳极A 时，电路中的电流达到最大值，称为饱和光电流)为I ，电子电荷量为e ，如此()A ．假设入射光强度增到原来的三倍，但光子的能量不变，从阴极K 发射的光电子的最大初动能可能增大B ．假设改用同样强度的蓝光照射可能逸出光电子C ．每秒钟内由K 极发射的光电子数目为IeD ．发射的电子到达A 极时的动能最大值为hc ⎝ ⎛⎭⎪⎫1λ－1λ0 解析：从阴极K 发射的光电子的最大初动能E km ＝hν－W 0，与入射光强度无关，入射光强度增到原来的三倍，但光子的能量不变，从阴极K 发射的光电子的最大初动能不变，故A 错误；蓝光的频率比紫外线的频率小，又根据E km ＝hν－W 0可得，用同样强度的蓝光照射可能逸出光电子，也可能不逸出光电子，故B 正确；由K 极发射的光电子数目为n ＝Q e ＝It e ，每秒钟内由K 极发射的光电子数目为Ie，故C 正确；发射的电子到达A 极时的动能最大值为E km ＝hν－W 0＝hc λ－hc λ0＝hc ⎝ ⎛⎭⎪⎫1λ－1λ0，故D 正确． 答案：BCD14．在光电效应实验中，波长是λ1的光恰好能使金属P 发生光电效应，波长是λ2的光恰好能使金属Q发生光电效应，波长λ1>λ2.如下选项A、B是两种金属的光电子最大初动能E k与入射光频率ν的图象；选项C、D是用甲光照射金属P、乙光照射金属Q时光电流I与光电管两端电压U的关系图象，甲、乙两束光的频率ν甲>ν乙，如此如下选项中正确的答案是()解析：根据光电效应方程程E km＝hν－W0＝hν－hν0知，图线的斜率表示普朗克常量，根据图线斜率可得出普朗克常量．横轴截距表示最大初动能为零时的入射光频率，波长λ1>λ2，所以ν1<ν2，因此Q的横轴截距大， A正确，B错误；光电流I与光电管两端电压U的关系图象，与电压轴的交点表示遏制电压，因eU c＝hν0，由于两束光的频率ν甲>ν乙，由P的遏制电压大，故D正确，C错误．答案：AD三、非选择题(此题共4小题，共54分．把答案填在题中的横线上或按题目要求作答．解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤．只写出最后答案的不能得分．答案中必须明确写出数值和单位)15．(12分)小明用金属铷为阴极的光电管，观测光电效应现象，实验装置示意如图甲所示．普朗克常量h＝6.63×10－34 J·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U0与入射光频率ν之间的关系如图乙所示，如此铷的极限频率ν0＝______Hz，逸出功W0＝____________J；(3)如果实验中入射光的频率ν＝7.00×1014 Hz，如此产生的光电子的最大初动能E km ＝____________J.解析：(1)光电子从阴极K 释放出来，如此电极A 为光电管的阳极．(2)由题图乙读出铷的极限频率ν0＝5.15×1014Hz (5.12×1014～5.18×1014Hz 均可)，逸出功W 0＝hν0＝6.63×10－34×5.15×1014 J ≈3.41×10－19 J (3.39×10－19～3.43×10－19 J 均可)．(3)根据光电效应方程E km ＝hν－W 0＝6.63×10－34×7.00×1014J －3.41×10－19J ＝1.23×10－19 J (1.21×10－19～1.25×10－19 J 均可)．答案：(1)阳极(2)(5.12～5.18)×1014 (3.39～3.43)×10－19 (3)(1.21～1.25)×10－1916．(12分)在半径r ＝10 m 的球壳中心有一盏功率为P ＝40 W 的钠光灯(可视为点光源)，发出的钠黄光的波长为λ＝0.59 μm，普朗克常量h ＝6.63×10－34 J·s，真空中光速c ＝3×108 m/s.试求每秒钟穿过S ＝1 cm 2球壳外表的光子数目．解析：钠黄光的频率ν＝c λ＝5.1×1014Hz如此一个光子的能量 E 0＝hν＝3.4×10－19 J ，又钠黄灯在t ＝1 s 内发出光能E ＝Pt ＝40 J ，那么在t ＝1 s 内穿过球壳S ＝1 cm 2的光子能量 E 1＝SE 4πr 2＝3.2×10－6J ， 如此每秒钟穿过该球壳1 cm 2面积的光子数n ＝E 1E 0＝9.4×1012(个)． 答案：9.4×1012个17．(14分)铝的逸出功是4.2 eV ，现在用波长200 nm 的光照射铝的外表．求：(1)光电子的最大初动能；(2)遏止电压；(3)铝的极限频率．解析：(1)根据光电效应方程E km ＝hν－W 0，得E km ＝hc λ－W 0＝6.63×10－34×3.0×108200×10－9J －4.2×1.6×10－19J ＝3.225×10－19 J.(2)由E km ＝eU 0，可得U 0＝E km e ＝3.225×10－191.6×10－19V ≈2.016 V. (3)由hν0＝W 0，知ν0＝W 0h ＝4.2×1.6×10－196.63×10－34Hz ≈1.014×1015 Hz. 答案：(1)3.225×10－19 J(2)2.016 V (3) 1.014×1015 Hz18．(16分)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＝h p ，式中p 是运动着的物体的动量，h 是普朗克常量．某种紫光的波长是440 nm ，假设将电子加速，使它的德布罗意波长是这种紫光波长的10－4倍．(1)求电子的动量的大小；(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 ＝9.1×10－31 kg ，电子电荷量的绝对值e ＝1.6×10－19 C ，普朗克常量h ＝6.63×10－34 J·s，加速电压的计算结果保存一位有效数字)．解析：(1)由λ＝h p，得电子的动量 p ＝h λ＝6.63×10－344.4×10－11 kg·m/s≈1.5×10－23 kg·m/s. (2)电子在电场中加速，根据动能定理有eU ＝12mv 2，得 U ＝mv 22e ＝h 22meλ2. 代入数据得U ≈8×102 V.答案：1.5×10－23kg·m/s(2)U ＝h 22me λ28×102 V。

2.1 光电效应课堂互动三点剖析一、光电效应实验与规律1.光电效应实验研究光电效应规律的实验装置如图2-1-2所示，其中S 是抽成真空的容器，C 是石英窗口，紫外光和可见光都可以通过它射到容器里的金属板K 上，在K 的对面有另一金属板A ，K 和A 组成一对电极，把K 跟电池组的负极相连，A 跟正极相连.图2-1-2（1）在没有光照射K 时，电压表有示数，电流表没有示数.（2）保持A 、K 间电压一定，灯泡亮度一定，在窗口C 前依次放上红色、橙色、绿色滤光片，观察到红光照射金属板K 时没有光电流，橙光和绿光照射时，有光电流.（3）逐渐减小K 、A 间的正向电压，直到电压为零时，电流表仍有示数，说明光电流依然存在，如果在K 、A 间加一反向电压，则光电流变小，反向电压增大到某一值时，使光电流刚好为零。

（4）给光电管电极K 、A 间加正向电场，以高于极限频率的光入射，保持电压不变，增加入射光的强度，发现光电流的强度增大.二、正确理解光电效应的两个关系及光电效应与经典理论的矛盾1.光电效应规律中的两个关系在光电效应实验规律中，有两个关系：（1）光电子的最大初动能21mv m 2,随入射光频率ν的增大而增大. （2）光电流的强度跟入射光的强度成正比.注意第一个关系中并不是成正比,而第二个关系是成正比,根据爱因斯坦光电效应方程21mv 2=h ν-W.对于某一金属而言，逸出功W 是一定值，普朗克常量h 是一常数，故从上式可以看出，最大初动能21mv m 2与入射光频率ν是成一次函数关系，而不是成正比的.光电流的强度是由从金属表面逸出的光电子数目决定的，而从金属表面逸出的光电子数目是由入射光子的数目决定的，入射光子数目的多少又是由入射光的强度决定的，所以，我们容易推得，光电流的强度跟入射光的强度成正比.2.经典理论与光电效应的矛盾经典波动理论认为，光是一种电磁波，光的强度取决于振幅大小，振幅越大，光就越强.金属在光的照射下，其中的自由电子就会由于光的变化着的电磁场作用而做受迫振动，无论照射光的频率如何，只要光足够强，自由电子受迫振动的幅度就会足够大，这样就可以产生光电效应，而这与实验事实恰恰相反，关于照射时间的问题，波动观点更是陷入了困境，如果光强很微弱，则在从光开始照射到光电子的发射之间应该有一个可测的滞后时间，在这段时间内电子应从光束中不断吸收能量，一直到所积累的能量能够使它逸出金属表面为止，这与光电效应的瞬时性存在严重的矛盾，既然光电效应与传统的波动理论存在如此巨大的矛盾，因此，这个理论不适用于解释微观粒子的运动.各个击破【例1】在演示光电效应的实验中，原来不带电的一块锌板与灵敏验电器相连.用弧光灯照射锌板时，验电器的指针就张开一个角度，如图2-1-3所示，这时（）图2-1-3A.锌板带正电，指针带负电B.锌板带正电，指针带正电C.锌板带负电，指针带正电D.锌板带负电，指针带负电解析：本题应从光电效应，验电器原理来考虑解答。