军校考试最新版物理考试考点：光电效应与波粒二象性

光电效应与波粒二象性实验光电效应和波粒二象性实验是量子力学领域中最重要的实验现象之一，对于我们理解光与物质的性质具有重要的意义。

本文将对光电效应和波粒二象性实验进行详细讨论，并探讨其在科学研究和现实生活中的应用。

一、光电效应光电效应是指当光照射到金属上时，金属表面会发生电子的发射现象。

早在19世纪末，科学家们就观察到了光电效应，但直到1905年，爱因斯坦提出了光电效应的解释，才真正揭示了其背后的机理。

光电效应的原理可以用波动理论和粒子理论来解释。

根据波动理论，光是一种波动，当光照射到金属上时，金属表面的电子受到能量的输入，最终会被激发到足够的能级跃迁到导带，从而产生电子的流动。

而根据粒子理论，光被看作是一种由光子组成的粒子流，当光子遇到金属表面的电子时，其能量被传递给电子，使其获得足够的动能逃离金属表面。

光电效应的实验装置主要包括光源、金属样品和电流计。

通过改变光源的强度、波长和金属样品的材料以及外加的电势差，可以研究光电效应的特性。

实验结果表明，当光源的频率低于某个临界频率时，无论光源的强度如何增加，金属表面都不会有电子发射。

而当光源的频率高于临界频率时，电子发射的强度随光源强度的增加而增加。

光电效应具有许多重要的应用。

其中，最常见的应用就是太阳能电池。

太阳能电池正是利用了光电效应将太阳光能转化为电能。

此外，光电效应还在光电传感器、光电倍增管和光电管等电子仪器中得到广泛应用，极大地推动了现代电子技术的发展。

二、波粒二象性实验波粒二象性实验是指对于微观粒子，如光子或电子，同时具有波动性和粒子性的现象。

这一实验现象首先是由德布罗意在1924年提出的。

波粒二象性实验最典型的例子是双缝干涉实验。

实验装置包括一个具有两个狭缝的隔板、光源和屏幕。

当单色光照射到隔板上时，光通过两个狭缝后，会在屏幕上形成干涉条纹。

这表明光具有波动性质。

然而，当我们将光源的强度减弱到一定程度，仅剩下一个光子穿过隔板时，其在屏幕上也会形成干涉条纹。

光电效应波粒二象性目标要求 1.了解黑体辐射的实验规律。

2.知道什么是光电效应，理解光电效应的实验规律，会利用光电效应方程计算逸出功、最大初动能、截止频率等物理量。

3.会分析光电效应的图像问题。

4.理解物质波的概念，理解光的波粒二象性。

考点一黑体辐射能量子1.热辐射(1)定义：一切物体都在以□1电磁波的形式向外辐射能量，而且辐射强度随波长的分布与物体的□2温度有关，这种辐射称为热辐射。

(2)特点：热辐射强度按波长的分布情况随物体□3温度的不同而有所不同。

2.黑体与黑体辐射(1)黑体：如果某种物体能够全部吸收外来的□4电磁波而不发生反射，这种物体就称为□5绝对黑体，简称黑体。

(2)黑体辐射：加热腔体，黑体向外辐射电磁波。

(3)黑体辐射的实验规律黑体辐射能量按波长分布的情况只与黑体的□6温度有关，如图所示。

①随着温度的升高，各种波长的辐射能谱密度都□7增加；②随着温度的升高，辐射能谱密度的极大值向波长□8较短的方向移动。

3.能量子(1)定义：普朗克认为，带电谐振子的能量E只能是某一最小能量值ε的□9整数倍，这个不可再分的最小能量值ε叫作能量子。

(2)能量子大小：ε＝□10hν，其中ν是谐振动的频率，h称为普朗克常量。

h＝6.626×10－34J·s(一般取h＝6.63×10－34J·s)。

【判断正误】1.黑体能够反射各种波长的电磁波，但不会辐射电磁波。

(×)2.黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与温度有关，随着温度的升高，各种波长的辐射强度都增加，辐射强度极大值向波长较短的方向移动。

(√)3.玻尔为得出黑体辐射的强度按波长分布的公式，提出了能量子的假说。

(×)1.黑体辐射的实验规律(1)温度一定时，黑体辐射强度随波长的分布有一个极大值。

(2)随着温度的升高各种波长的辐射强度都有增加，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动。

2.能量子的理解(1)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。

初动能 .
自测2 (多选)如图1是某金属在光的照射下产生的光电子的最大初动能
Ek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E √B.该金属的逸出功等于hν0
√C.入射光的频率为2ν0时，产生的电子的最大初动能为E
D.入射光的频率为ν20 时，产生的电子的最大初动能为E2
图1
答案
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.
例1 (多选)现用某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，入射光的光强度变大，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.保持入射光的光强度不变，不断减小入射光的频率，始终有光电流产生
h 都有一种波与它对应，其波长λ＝ p ，p为运动物体的动量，h为普朗克
常量.
自测3 (多选)下列说法中正确的是 A.光的波粒二象性学说彻底推翻了麦克斯韦的光的电磁说 B.在光的双缝干涉实验中，暗条纹的地方是光子永远不能到达的地方
√C.光的双缝干涉实验中，大量光子打在光屏上的落点是有规律的，暗纹
处落下光子的概率小
3.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 大于等于 这个极限 频率才能产生光电效应. (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 增大 . (3)光电效应的发生几乎是瞬时的，一般不超过10－9 s. (4)当入射光的频率大于极限频率时，饱和光电流的大小与入射光的强 度成正比 .

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， h
其波长 λ＝ p ，p 为运动物体的动量，h 为普朗克常量。
微点判断
(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)要想在光电效应实验中测到光电流，入射光子的能量必须大于金属
1．[粒子性与波动性的理解]
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
图像名称
图线形状
读取信息
最大初动能Ek 与入射光频率 ν的关系图线
①截止频率(极限频率)：横轴截距 ②逸出功：纵轴截距的绝对值W0＝|－ E|＝E ③普朗克常量：图线的斜率k＝h
遏止电压Uc与 入射光频率ν
①截止频率νc：横轴截距 ②遏止电压Uc：随入射光频率的增大 而增大
[题点全训]
1．[光电效应现象的理解]
现用某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，改变入射光的强度，饱和光电流不变
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．保持入射光的强度不变，不断减小入射光的频率，始终有光电流产生
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