【金版学案】2015-2016高中物理 第十七章 波粒二象性章末总结 新人教版选修3-5.doc

‎【金版学案】2015-2016高中物理 第十七章 波粒二象性章末总结 新人教版选修3-5‎ ‎1．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；‎ 光子频率高→光子能量大→光电子的最大初动能大．‎ 6‎ ‎2．对光电效应规律的解释.‎ 对应规律 对规律的产生的解释 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，只有直接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的频率增大而增大 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 光较强时饱和电流大 光较强时，包含的光子数较多，照射金属时产生的光电子较多，因而饱和电流较大 ‎ (多选)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．相同频率的光照射不同金属，则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 ‎【思路点拨】解答本题时应注意以下三个方面：‎ ‎(1)光电效应的瞬时性(s)及产生条件．‎ ‎(2)逸出功的计算方法及决定因素．‎ ‎(3)光电子数目的决定因素．‎ 解析：由W0＝hν0可知A正确．照射光的频率大于极限频率时才能发生光电效应，即B错．由Ek＝hν－W0可知C对．光强一定时，频率越高，则光子的能量越大，单位时间内射向金属的光子数目少，逸出的光电子数少，故D错．‎ 答案：AC ‎【小结】光电效应实质及发生条件 ‎(1)光电效应的实质是金属中的电子获得能量后逸出金属表面，从而使金属带上正电．‎ ‎(2)能否发生光电效应，不取决于光的强度，而是取决于光的频率．只要照射光的频率大于该金属的极限频率，无论照射光强弱，均能发生光电效应．‎ ‎►针对训练 ‎1．(多选)光电效应实验中，下列表述正确的是(CD)‎ A．光照时间越长光电流越大 B．入射光足够强就可以有光电流 C．遏止电压与入射光的频率有关 D．入射光频率大于极限频率才能产生光电子 解析：在光电效应中，若照射光的频率小于极限频率，无论光照时间多长，光照强度多大，都无光电流，当照射光的频率大于极限频率时，立刻有光电子产生，时间间隔很小．故A、B错误，D正确．由－eU＝0－Ek，Ek＝hν－W，可知U＝(hν－W)/e，即遏止电压与入射光频率ν有关．‎ 6‎ ‎1．Ek－ν曲线．‎ 如图甲所示的是光电子最大初动能Ek随入射光频率ν的变化曲线．由Ek＝hν－W0可知，横轴上的截距是金属的截止频率或极限频率，纵轴上的截距是金属的逸出功的负值，斜率为普朗克常量．‎ ‎2．I－U曲线．‎ 如图乙所示的是光电流强度I随光电管两极板间电压U的变化曲线，图中Im为饱和光电流，U0为遏止电压．‎ ‎3．利用光电效应分析问题，应把握的三个关系．‎ ‎(1) 爱因斯坦光电效应方程Ek＝hν－W0.‎ ‎(2) 光电子的最大初动能Ek可以利用光电管用实验的方法测得，即Ek＝eU0，其中U0是遏止电压．‎ ‎(3) 光电效应方程中的W0为逸出功，它与极限频率ν0的关系是W0＝hν0.‎ ‎ (1)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的关系图象中，正确的是(　　)‎ 6‎ ‎ (2) 钠金属中的电子吸收光子的能量，从金属表面逸出，这就是光电子．光电子从金属表面逸出的过程中，其动量的大小________(选填“增大”“减小”或“不变”)，原因是________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________.‎ ‎ 【思路点拨】(1)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)，根据光电效应方程，知产生的光电子的最大初动能相等，根据动能定理比较出遏制电压的大小，光强影响单位时间发出光电子的数目，从而影响光电流．‎ ‎(2)光电子吸收能量后，克服金属束缚向外逸出，速度减小，动量减小．‎ 解析：(1) 设钠的遏止电压为U0，对光电子由动能定理得－eU0＝0－，又由＝hν－W0得U0＝，同种金属的逸出功W0是相同的，因此入射光频率相同时其遏止电压U0亦相同，A、B错误．光电效应现象中，‎ 6‎ 光电流的大小与入射光的强度成正比，C正确，D错误．‎ ‎(2) 钠金属中的电子吸收光子的能量，从金属表面逸出，由于光电子在从金属表面逸出的过程中，要受到金属表面层中力的阻碍作用(或需要克服逸出功)．所以在光电子从金属表面逸出的过程中，其动量的大小减小．‎ ‎ 答案：(1)C　(2) 减小、光电子从金属表面逸出的过程中要受到金属表面层中力的阻碍作用(或需要克服逸出功)‎ ‎【小结】入射光两要素影响光电效应 ‎(1) 入射光的频率决定着能否产生光电效应，以及发生光电效应时光电子的最大初动能和遏止电压的大小．‎ ‎(2) 入射光的强度决定着单位时间内发射出来的光电子数，也即为光电流的强度．‎ ‎►针对训练 ‎ 2.如图所示，当电键S断开时，用光子能量为2.5 eV的一束光照射阴极P，发现电流表读数不为零．合上电键，调节滑动变阻器，发现当电压表读数小于0.60 V时，电流表的读数仍不为零；当电压表的读数大于或等于0.60 V时，电流表读数为零．‎ ‎(1)求此时光电子的最大初动能的大小；‎ ‎(2)求该阴极材料的逸出功．‎ 解析：设用光子能量为2.5 eV的光照射时，光电子的最大初动能为Ekm，阴极材料逸出功为W0，当反向电压达到U＝0.60 V以后，具有最大初动能的光电子也达不到阳极，因此eU＝Ekm，‎ 由光电效应方程：Ekm＝hν－W0，‎ 由以上二式得：Ekm＝0.6 eV，W0＝1.9 eV.‎ 答案：(1)0.6 eV　(2)1.9 eV ‎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．‎ ‎4. 由光子的能量ε＝hν，光子的动量p＝ 表达式也可以看出，光的波动性和粒子性并不矛盾：表示粒子性的粒子能量和动量的计算式中都含有表示波的特征的物理量——频率ν和波长λ.由以上两式和波速公式c＝λν还可以得出：ε＝pc.‎ 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．‎ 6‎ 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 ‎【思路点拨】 光具有波粒二象性，光子表现为波动性，并不否认光具有粒子性．‎ 解析：少量光子落在胶片上，落点位置不确定，说明少量光子的运动显示粒子性，大量光子落在胶片上，出现了干涉条纹，呈现出波动性规律，说明大量光子的运动显示波动性，但不能说光只具有粒子性或只具有波动性，故只有D正确．‎ 答案：D ‎【小结】 (1) 我们平时所看到的宏观物体，其运动时，我们看不出它们的波动性来，但也有一个波长与之对应．例如飞行子弹的波长约为10－34 m.‎ ‎(2) 波粒二象性是微观粒子的特殊规律，一切微观粒子都存在波动性；宏观物体也存在波动性，只是波长太小，难以观测．‎ ‎(3) 德布罗意波也是概率波，衍射图样中的亮圆是电子落点概率大的地方，但概率的大小受波动规律的支配．‎ ‎►针对训练 ‎3．从光的波粒二象性出发，下列说法正确的是(BD)‎ A．光是高速运动的微观粒子，每个光子都具有波粒二象性 B．光的频率越高，光子的能量越大 C．在光的干涉中，暗条纹处是光子不会到达的地方 D．在光的干涉中，亮条纹处是光子到达概率大的地方 解析：光不是实物粒子，光具有波粒二象性，个别光子表现出粒子性，A错．光的频率越高，光子的能量越大，B正确．在干涉条纹中亮纹是光子到达概率大的地方，暗纹是光子到达概率小的地方，C错，D正确．‎ 6‎