光的波粒二象性

针对训练 1. 对黑体辐射电磁波的波长分布的影响因素是
A．温度
B．材料
C．表面状况 D．以上都正确
二、 光电效应实验现象与解释
知识要点
(1) 光电效应
(1) 定义：在
(包括不可见光)的照射下从物体发射出 的现象叫光电效应，发射
出来的电子叫
子.
(2) 光电效应的规律：
1 每种金属都有一个
频率，入射光的频率必须 于这个极限频率才能产生
(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，
如图所示．
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．
层 受激
1
5. 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＝6.626×10－ 34 J·s(一般取 h＝6.63×10－34 J·s)． 特别提醒 在微观世界中能量是量子化的，或者说微观粒子的能量是分立的．
4
8.光电效应的实验结论是：对于某种金属 ( ) A．无论光强多强，只要光的频率小于极限频率就不能产生光电效应 B．无论光的频率多低，只要光照时间足够长就能产生光电效应 C．超过极限频率的入射光强度越弱，所产生的光电子的最大初动能就越小 D．超过极限频率的入射光频率越高，所产生的光电子的最大初动能就越大
光电效应.
2 光电子的最大初动能与入射光的强度 关，只随入射光频率的增大而
.
3 单位时间内打出来的光电子数与入射光的强度
。
4 光电效应的发生几乎是
的，一般不超过 l0-9 s.
(2) 光电效应方程
(1) 光子说：光是一份一份的不连续传播的，每一份叫做一个 子，光子的能量跟它的
频率成 比，即 E=
(h 为普朗克常量，h=6.63x10-34JS).
(5) 光子说对光电效应实验的解释 (1) 实验现象 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． (2) 解释：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→遏止电 压高． eUC=Ek=hν − W0 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→饱和光电流大．
都有一种波和它对应，波长是：λ = ph.式中 P 是运动物体的动量，h 是普朗克常量.人们
把这种波叫做物质波，也叫德布罗意波. (3) 理解：物质波是一种概率波，在一般情况下，对于电子和其他微观粒子，不能用确定的
坐标来描述它们的位置，也无法用轨道描述它们的运动，但是它们在空问各处出现的概 率是受波动规律支配的.故物质波是一种概率波.
(4) 由 Ek—ν图象可以得到的物理量(如图所示) (1)极限频率：图线与ν轴交点的横坐标νc. (2)逸出功：图线与 Ek 轴交点的纵坐标的值 W0＝E. (3)普朗克常量：图线的斜率 k＝h.
例 2 (2011·福建理综)爱因斯坦因提出了光量子概念并成功地解释光电效应的规律而获得了 1921 年诺贝尔物理学奖．某种金属逸出光电子的最大初动能 Ekm 与入射光频率ν的关系如 图所示，其中ν0 为极限频率．从图中可以确定的是 ( ) A．逸出功与ν有关 B．Ekm 与入射光强度成正比 C．当ν<ν0 时，会逸出光电子 D．图中直线的斜率与普朗克常量有关
例 3如图是利用光电管研究光电效应的实验原理示意图，用可见光照射光电管的阴极 K，电流 表中有电流通过，则 ( ) A．滑动变阻器的滑动触头由 a 端向 b 端滑动的过程中，电流表中一定无 电流通过 B．滑动变阻器的滑动触头由 a 端向 b 端滑动的过程中，电流表的示数一 定会持续增大 C．将滑动变阻器的滑动触头置于 b 端，改用紫外线照射阴极 K，电流表 中一定有电流通过 D．将滑动变阻器的滑动触头置于 b 端，改用红外线照射阴极 K，电流表中一定有电流通 过
(3) 光子说对光电效应规律的解释
存在极限频率νc
电子从金属表面逸出，首先需克服金属原子核的引力做功 W0，要 使入射光子能量不小于 W0，对应的频率νc＝Wh0，即极限频率
光电子的最大初动能随着 入射光频率的增大而增大， 与入射光的强度无关
电子吸收光子能量后，一部分克服阻碍作用做功，剩余部分转化为 光电子的初动能，只有从金属表面飞出的光电子才具有最大初动 能，对于确定的金属，W0 是一定的，故光电子的最大初动能只随 入射光频率的增大而增大
7.如图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
A．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的电流方向是 b 流向 a
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例 6如图所示，用单色光做双缝干涉实验，P 处为亮条纹，Q 处为暗条纹．不改变单色光的频
率，而调整光源使其极微弱，并把单缝调至只能使光子一个一个地过去，
那么过去的某一光子 ( )
A．一定到达 P 处 C．可能到达 Q 处
B．一定到达 Q 处 D．都不正确
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 ____的地方，暗条纹是光子到达概率____的地方，因此光波又叫概率波． (2) 物质波：德布罗意认为，任何一个运动着的物体，小到电子、质子，大到行星，太阳，
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 UAK 的关系图象中，正确的是_．
5. (2011·课标·35(1))在光电效应实验中，某金属的截止频率相应的波长为λ0，该金属的逸出功
为
．若用波长为λ(λ<λ0)的单色光做该实验，则其遏止电压为
9.用不同频率的紫外线分别照射钨板和锌板而产生光电效应，可得到光电子的最大初动能 Ek 随入射光的频率ν变化的 Ek－ν图，已知钨元素的逸出功为 3.28 eV，锌元素的逸出功为 3.34 eV， 若将两者的图象分别用实线与虚线画在同一个 Ek－ν，图上．则下图中正确的是
10.对光电效应的理解正确的是 ( ) A．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相同的，因此使不同金属产生光电效应，入射光的最低频 率也不同
波、 线、 光、 线、 射
(2)产生机理：无线电波是自由电子
产生，红外线、可见光、紫外线是原子的
电子受
后产生，伦琴射线是原子 层电子受激发产生，γ射线是
发产生。
（3）射线的主要作用：
3. 物体与光
(1) 吸收与反射（物体的颜色）
(2) 透射
(3) 发射
4. 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．
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例 4研究光电效应的电路如图所示．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 UAK 的关系图像中，正确的是( )．
针对训练
2. 某单色光照射某金属时不能产生光电效应，下述措施中可能使该金属产生光电效应的
针对训练 7. 关于光的波动性与粒子性,正确的是：
A．大量光子Biblioteka 行为能明显地表现出波动性，而个别光子的行为往往表现出粒子性 B．频率越低、波长越长的光子波动性明显，而频率越高波长越短光子的粒子性明显 C．光在传播时往往表现出波动性，而光在与物质相互作用时往往显示粒子性 D．据光子说，光子的能量是与频率成正比的，这说明了光的波动性与光的粒子性是统一 的产物，
光电效应具有瞬时性
光照射金属时，电子吸收一个光子的能量后，动能立即增大，不需 要能量积累的过程
入射光越强，饱和电流越大 入射光越强，单位时间内发射的光电子数越多，因而饱和电流越大
2
例 1入射光照射到某金属表面上发生光电效应，若入射光的强度减弱，而频率保持不变，那么 () A．从光照至金属表面上到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将减小 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
三、 光的波粒二象性 物质波 知识要点 1. 光的波粒二象性：
(1) 光的干涉、衍射、偏振现象证明光具有________性． (2) 光电效应说明光具有________性． (3) 光既具有波动性，又具有粒子性，称为光的___________性． (4) 光既有波动性，又有粒子性，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，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． 例 5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