专题60 光电效应 波粒二象性（讲）
（命题规律
（1）动量和动量守恒等基本概念、规律的理解，一般结合碰撞等实际过程考查；
（2）综合运用动量和机械能的知识分析较复杂的运动过程；
（3）光电效应、波粒二象性的考查；
（4）氢原子光谱、能级的考查；
（5）放射性元素的衰变、核反应的考查；
（6）质能方程、核反应方程的计算；
（7）与动量守恒定律相结合的计算。
复习策略
（1）深刻理解动量守恒定律，注意动量的矢量性、瞬时性、同一性和同时性；
（2）培养建模能力，将物理问题经过分析、推理转化为动力学问题；
（3）深刻理解基本概念和基本规律；
（4）关注科技热点和科技进步；
（5）体会微观领域的研究方法，从实际出发，经分析总结、提出假设、建立模型，再经过实验验证，发现新的问题，从而对假设进行修正。
1．知道什么是光电效应，理解光电效应的实验规律．
2．会利用光电效应方程计算逸出功、极限频率、最大初动能等物理量．
3．知道光的波粒二象性，知道物质波的概念．
一、黑体辐射与能量子
1．黑体与黑体辐射
（1）黑体：是指能够完全吸收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
①一般材料的物体，辐射的电磁波除与温度有关外，还与材料的种类及表面状况有关．
②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．
a．随着温度的升高，各种波长的辐射强度都增加．
b．随着温度的升高，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动．
2．能量子
（1）定义：普朗克认为，带电微粒辐射或者吸收能量时，只能辐射或吸收某个最小能量值的整数倍．即能量的辐射或者吸收只能是一份一份的．这个不可再分的最小能量值ε叫做能量子．
（2）能量子的大小：ε＝hν，其中ν是电磁波的频率，h称为普朗克常量．h＝6．63×10－34 J·s．
二、光电效应
1．光电效应现象
光电效应：在光的照射下金属中的电子从金属表面逸出的现象，叫做光电效应，发射出来的电子叫做光电子．
1 1 波粒二象性
一、选择题(1～8题为单项选择题，9～14题为多项选择题)
1．如图1所示，当弧光灯发出的光经一狭缝后，在锌板上形成明暗相间的条纹，同时与锌板相连的验电器铝箔有张角，则该实验(
)
图1
A．只能证明光具有波动性
B．只能证明光具有粒子性
C．只能证明光能够发生衍射
D．证明光具有波粒二象性
解析 弧光灯发出的光经一狭缝后，在锌板上形成明暗相间的条纹，这是光的衍射，证明了光具有波动性，验电器铝箔有张角，说明锌板发生了光电效应，则证明了光具有粒子性，所以该实验证明了光具有波粒二象性，D正确。
答案 D
2．频率为ν的光照射某金属时，产生光电子的最大初动能为Ekm。改为频率为2ν的光照射同一金属，所产生光电子的最大初动能为(h为普朗克常量)( )
A．Ekm－hν B．2Ekm C．Ekm＋hν D．Ekm＋2hν
解析 根据爱因斯坦光电效应方程得：Ekm＝hν－W0，若入射光频率变为2ν，则Ekm′＝h·2ν－W0＝2hν－(hν－Ekm)＝hν＋Ekm，故选C。
答案 C
3．在光电效应实验中，用同一种单色光，先后照射锌和银的表面，都能发生光电效应。对于这两个过程，下列四个物理过程中，一定相同的是( )
A．遏止电压 B．饱和光电流
C．光电子的最大初动能 D．逸出功
解析 同一种单色光照射不同的金属，入射光的频率和光子能量一定相同，金属逸出功 2 不同，根据光电效应方程Ekm＝hν－W0知，最大初动能不同，则遏止电压不同；同一种单色光照射，入射光的强度相同，所以饱和光电流相同。故选B。
答案 B
4．当具有5.0 eV的光子射到一金属表面时，从金属表面逸出的电子具有的最大初动能为1.5 eV，为了使这种金属产生光电效应，入射光子的能量必须不小于( )
A．1.5 eV B．2.5 eV C．3.5 eV D．5.0 eV
第2节波粒二象性
(1)光子和光电子都是实物粒子。(×)
(2)只要入射光的强度足够强，就可以使金属发生光电效应。(×)
(3)要使某金属发生光电效应，入射光子的能量必须大于金属的逸出功。(√)
(4)光电子的最大初动能与入射光子的频率成正比。(×)
(5)光的频率越高，光的粒子性越明显，但仍具有波动性。(√)
(6)德国物理学家普朗克提出了量子假说，成功地解释了光电效应规律。(×)
(7)美国物理学家康普顿发现了康普顿效应，证实了光的粒子性。(√)
(8)法国物理学家德布罗意大胆预言了实物粒子在一定条件下会表现为波动性。(√)
突破点(一) 对光电效应的理解
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或等于光电子的最大初动能。 (3)光电流与饱和光电流：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
光电效应 波粒二象性
考纲解读
1.知道什么是光电效应，理解光电效应的实验规律.2.会利用光电效应方程计算逸出功、截止频率、最大初动能等物理量.3.知道光的波粒二象性，知道物质波的概念．
考点一 光电效应的实验规律
1．光电效应
在光的照射下金属中的电子从金属表面逸出的现象，叫做光电效应，发射出来的电子叫做_______
2．实验规律
(1)每种金属都有一个_____
(2)光子的最大初动能与入射光的___无关，只随入射光的___增大而增大．
(3)光照射到金属表面时，光电子的发射几乎是____的．
(4)光电流的强度与入射光的____成正比．
3．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___频率叫做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．
(3)逸出功：电子从金属中逸出所需做功的_____，叫做该金属的逸出功．
例1 用一束紫外线照射某金属时不能产生光电效应，可能使该金属发生光电效应的措施是( )
A．改用频率更小的紫外线照射
B．改用X射线照射
C．改用强度更大的原紫外线照射 D．延长原紫外线的照射时间
变式题组1．[光电效应规律]用光照射某种金属，有光电子从金属表面逸出，如果光的频率不变，而减弱光的强度，则( )
A．逸出的光电子数减少，光电子的最大初动能不变
B．逸出的光电子数减少，光电子的最大初动能减小
C．逸出的光电子数不变，光电子的最大初动能减小
D．光的强度减弱到某一数值，就没有光电子逸出了
2．[光电效应原理应用]当用一束紫外线照射锌板时，产生了光电效应，这时( )
A．锌板带负电 B．有正离子从锌板逸出
C．有电子从锌板逸出
D．锌板会吸附空气中的正离子
3．[光电效应条件]在光电效应实验中，用单色光照射某种金属表面，有光电子逸出，则光电子的最大初动能取决于入射光的( )
