高考物理复习：光电效应 波粒二象性

1 第3课时 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、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．

1．[黑体辐射和能量子的理解]下列说法正确的是 ( )

A．一般物体辐射电磁波的情况与温度无关，只与材料的种类及表面情况有关

B．黑体能完全吸收入射的各种波长的电磁波，不反射

C．带电微粒辐射和吸收的能量，只能是某一最小能量值的整数倍

D．普朗克最先提出了能量子的概念

答案 BCD

2．[光电效应规律的理解]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10－7 s

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

答案 D

解析 由ε＝hν＝hcλ知，当入射光波长小于金属的极限波长时，发生光电效应，故A错．由Ek＝hν－W知，最大初动能由入射光频率决定，与入射光强度无关，故B错．发生光电效应的时间一般不超过10－9 s，故C错．

3．[光的波粒二象性的理解]下列说法正确的是 ( )

A．光电效应反映了光的粒子性

B．大量光子产生的效果往往显示出粒子性，个别光子产生的效果往往显示出波动性

C．光的干涉、衍射、偏振现象证明了光具有波动性

D．只有运动着的小物体才有一种波和它相对应，大的物体运动是没有波和它对应的

答案 AC

考点梳理

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

2 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．

沂源一中2017届高三第一轮复习导学案

课题：光电效应、波粒二象性 制作：靳仕强

知识点一、光电效应

1.定义

照射到金属表面的光，能使金属中的 从表面逸出的现象。

2.光电子

光电效应中发射出来的电子。

3.研究光电效应的电路图

其中A是阳极。K是阴极。

4.光电效应规律

(1)每种金属都有一个极限频率，入射光的频率必须 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，只随入射光频率的增大而 。

(3)光电效应的发生几乎瞬时的，一般不超过10－9s。

(4)当入射光的频率大于极限频率时，饱和光电流的强度与入射光的强度成正比

知识点二、爱因斯坦光电效应方程

1.光子说

在空间传播的光是不连续的，而是一份一份的，每一份叫做一个光的能量子，简称光子，光子的能量ε＝hν。其中h＝6.63×10－34J·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 。

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。

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＝12mev2。

知识点三、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。

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高中精品试题

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光电效应与光的波粒二象性

说明：本试卷分为第Ⅰ、Ⅱ卷两部分，请将第Ⅰ卷选择题的答案填入题后括号内，第Ⅱ卷可在各题后直接作答.共100分，考试时间90分钟.

第Ⅰ卷（选择题共40分）

一、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，有的小题只有一个选项正确，有的小题有多个选项正确.全部选对的得4分，选不全的得2分，有选错或不答的得0分.

1.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hWv0

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

解析：由光电效应方程kE=hv-W知，B、C错误，D正确.若kE=0，得极限频率0v=hW,故A正确.

答案AD

2.在下列各组所说的两个现象中，都表现出光具有粒子性的是 （ ）

A.光的折射现象、偏振现象

B.光的反射现象、干涉现象

C.光的衍射现象、色散现象

D.光电效应现象、康普顿效应

解析：本题考查光的性质.

干涉、衍射、偏振都是光的波动性的表现，只有光电效应现象和康普顿效应都是光的粒子性的表现，D正确.

答案D

3.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

解析：根据光的波粒二象性知，A、D正确，B、C错误.

答案AD

4.当具有5.0 eV能量的光子照射到某金属表面后，从金属表面逸出的电子具有最大的初动能是1.5 eV.为了使这种金属产生光电效应，入射光的最低能量为 （ ）

光电效应 波粒二象性

【基础回顾】

考点一 光电效应现象和光电效应方程的应用

1．对光电效应的四点提醒

(1)能否发生光电效应，不取决于光的强度而取决于光的频率。

(2)光电效应中的“光”不是特指可见光，也包括不可见光。

(3)逸出功的大小由金属本身决定，与入射光无关。

(4)光电子不是光子，而是电子。

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。

3．定量分析时应抓住三个关系式

(1)爱因斯坦光电效应方程：Ek＝hν－W0。

(2)最大初动能与遏止电压的关系：Ek＝eUc。 (3)逸出功与极限频率的关系：W0＝hν0。

考点二 对光的波粒二象性、物质波的考查

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)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)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，而贯穿本领越强。

(3)光在传播过程中往往表现出波动性；在与物质发生作用时，往往表现

为粒子性。

【技能方法】

1.光电效应的图象分析

两条线索

(1)通过频率分析：光子频率高→光子能量大→产生光电子的最大初动能大．

(2)通过光的强度分析：入射光强度大→光子数目多→产生的光电子多→光电流大

【基础达标】

1．关于光电效应，下列说法正确的是：（ ）

A．光照时间越长光电流越大

B．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

C．金属钠的每个电子可以吸收一个或一个以上的光子，当它积累的动能最够大时，就能逸出金属

D．不同频率的光照射同一种金属时，频率越高，光电子的最大初动能越大

【答案】D

【解析】

在发生光电效应的情况下，入射光的强度越高，单位时间内发出光电子的数目越多，光电流才越大，与光照时间长短无关，故A错误．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少．故B错误．每个电子可以吸收一个光子，当它入射光的能量大于逸出功，就能逸出金属．故C错误．根据光电效应方程得Ekm=hv-W0当频率越高，光电子的最大初动能越大，故D正确.故选D．