09光电效应与波粒二象性-备战2023届高考二轮复习之物理选择性必修

09光电效应与波粒二象性（解析版） —2023届高考物理第二轮复习之选择性必修 光的本性（光既有粒子性,又有波动性,称为光的波粒二象性） 1.两种学说: 微粒说(牛顿) 波动说(惠更斯) 2.光子说,一个光子的能量E=ћν ћ:普朗克常量 ν:光的频率 3.爱因斯坦光电效应方程mVm2=ћν–W mVm2:光电子最大初动能 ћν:光子能量 W:金属的逸出功 4玻尔原子理论的三条假说 原子能量的量子化假说，即原子只能处于一系列不连续的能量状态中，一种能量值对应一种状态，这些状态叫做定态；原子能级的跃迁假说，即原子从一种定态跃迁到另一种定态时，原子辐射或者吸收一定频率的光子，光子的能量差由这两种定态的能量差决定，h=E－E；原子中电子运动轨道量子化假说，即原子的不同能量状态对应于电子的不同运行轨道，电子可能的运动轨道是不连续的。 5.能级 在玻尔模型中，原子的可能状态是不连续的，因此各状态对应的能量也是不连续的，这些能量值叫做能级；各状态的标号1、2、3……叫做量子数，通常用n表示；能量最低的状态叫做基态，其他状态叫做激发态；基态和激发态的能量分别用E、E、E……表示。 6.氢原子能级E=－13.6eV，E=－3.4eV，E=－1.51eV；满足E=E（n=1，2，3，…）。 7.原子跃迁 只发出或吸收特定频率的光；可能直接跃迁或间接跃迁，两种情况辐射或吸收的光子的频率不同；一群处于n=k能级的氢原子向基态或较低激发态跃迁时，可能产生的光谱线条数N=。 8.电离 若想把处于某一定态上的原子的电子电离出去，就需要给原子一定的能量；如氢原子基态电子电离的电离能是13.6eV，只要等于或大于13.6eV的光子都能使基态的氢原子吸收而发生电离，入射光的能量越大，原子电离后产生的自由电子的动能越大。 例题和习题 1.(2021江苏)如图所示，分别用1、2两种材料作K极进行光电效应探究，其截止频率ν1<ν2,保持入射光不变，则光电子到达A极时的最大动能Ek随电压U变化关系的图像是 【答案】C 【解析】逸出电子的初动能Ekm=hν-w0①,逸出功W。=hν0.②;电子由K板至A板电场力做正功，为eU=Ekm-Ek0,③,联立方程得出Ekm =eU+hν-hν。，由公式可知Ekm- U图线的斜率表示e,因为ν1<ν2,所以纵轴截距hν-hν1>hν-hν2，所以选C。 2(2022届镇江一中月考)新冠疫情期间,常用测温枪测量体温。测温枪通过红外线照射温度传感器，发生光电效应，将光信号转化为电信号，计算出温度数据。已知人的体温正常时能辐射波长为10 μm的红外线，如图甲所示. 用该红外线照射光电管的阴极K时，电路中有光电流产生，得到电流随电压变化的关系图像如图乙所示，普朗克常量h=6.63x10-34Js.电子的电量e=1.6x10-19C，光速c=3x108 m/s,则下列说法正确的是（ ） A.将图甲中的电源反接， 一定不会产生光电流 B.波长为10μm的红外线在真空中的频率为 C.光电子的最大初动能为2eV D.若人体温度升高，则辐射红外线的强度增强，光电管转换成的光电流减小 【答案】B 【解析】根据图乙可知， 遏止电压为0.02 V,如果电源反接，但电源电压小于0.02 V，则会产生电信号,故A错误; 波长10μm的红外光在真空中的频率为v=Hz=3x1013Hz,故B正确; 根据爱因斯坦光电效应方程和可得,C错误。 若人体温度升高，则辐射红外线的强度增强，光电管转换成的光电流增大，D错误。 故选B。 3.（2021扬州中学调研)如图所示是某金属在光的照时下，光电子最大初动能EK与入射光的颇率的关系图像，根据图像、下列说法错误的是( ) 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ν0时，产生的光电子的最大初动能为Ek D.入射光的频率为2ν0时，产生的光电子的最大初动能为Ek 【答案】C 【解析】根据爱因斯坦光电效应方程Ek=hν-W知，当入射光的频率恰为截止频率ν0时，光电子的最大初动能为Ek=0，此时有hν0=W0，即该金属的逸出功等于hν0，选项B正确，C错误。 根据题图中图线的物理意义，有W=Ek,选项A正确;当ν=2ν0时,Ek=2ν0-W0=W。=E,选项D正确。 4.(2021北京，14.3分)北京高能光源是我国首个第四代同步福射的光源，计划于2025 年建成。同步福时光具有光谱范围宽(从远红外到X光波段，波长范围约为10-5m 到10-11m）,对应能量范围约为10-1eV-105 eV)、光源亮度高、偏振性好等诸多特点，在基础科学研究、应用科学和工艺学等领域已得到广区成广泛应用。 速度接近光速的电子在磁场中偏转时，会沿圆弧轨道沿切线发出电磁辐射，这