第13章 第1讲 光电效应 波粒2象性（word教参）-【正禾一本通】2024高考物理高三一轮总复习高效讲义（老教材老高考）

第1讲 光电效应　波粒二象性　►对应学生用书P291 【课标解读】 　1.通过实验，了解光电效应现象。知道爱因斯坦光电效应方程及其意义。能根据实验结论说明光的波粒二象性。2.知道实物粒子具有波动性，了解微观世界的量子化特征。体会量子论的建立对人们认识物质世界的影响。 　备考第1步——梳理教材基础，落实必备知识 一、光电效应及其规律 1．光电效应现象[1] 照射到金属表面的光，能使金属中的电子从表面逸出的现象，发射出来的电子叫光电子。 2．光电效应的产生条件：入射光的频率大于或等于金属的截止频率。 3．光电效应规律[2] (1)每种金属都有一个截止频率νc，入射光的频率必须大于或等于这个截止频率才能产生光电效应。 (2)当入射光的频率大于截止频率时，入射光越强，饱和电流越大，饱和电流的大小与入射光的强度成正比。 (3)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。 (4)光电效应的发生几乎是瞬时的，一般不超过10－9 s。 注解[1] 光电效应中的“光”不是特指可见光，也包括不可见光。光电子本质就是电子，而不是光子。 注解[2] 光照强度决定着每秒钟光源发射的光子数，频率决定着每个光子的能量。 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，每一份叫作一个光的能量子，简称光子，光子的能量ε＝hν。其中h＝6.63×10－34 J·s，称为普朗克常量。 2．逸出功[3]：使电子脱离某种金属所做功的最小值。用W0表示。 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．光电效应方程 (1)表达式：hν＝Ek＋W0或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＝mev。 注解[3] 逸出功的大小由金属本身决定，与入射光无关。金属越活跃，逸出功越小，越容易发生光电效应。 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，即光具有波粒二象性。 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，其波长λ＝，p为运动物体的动量，h为普朗克常量。 【 基础小题自测 】 1．判断下列说法的正误。 (1)只要入射光的强度足够大，就可以使金属发生光电效应。(　　) (2)要使某金属发生光电效应，入射光子的能量必须大于或等于金属的逸出功。(　　) (3)光电子的最大初动能与入射光子的频率成正比。(　　) (4)光的频率越高，光的粒子性越明显，但仍具有波动性。(　　) (5)法国物理学家德布罗意大胆预言了实物粒子在一定条件下会表现为波动性。(　　) 答案：(1)×　(2)√　(3)×　(4)√　(5)√ 2．用光电管进行光电效应实验中，分别用频率不同的单色光照射到同种金属上。下列说法正确的是(　　) A．频率较小的入射光，需要经过足够长的时间照射才能发生光电效应 B．入射光的频率越大，截止频率就越大 C．入射光的频率越大，遏止电压就越大 D．入射光的强度越大，光电子的最大初动能就越大 解析：选C。若入射光的频率小于金属的截止频率，时间再长也不可能发生光电效应，A错误；同种金属的截止频率为一定值，B错误；由eU＝hν－W0可知射光的频率越大，遏止电压就越大，C正确；最大初动能Ek＝hν－W0，与光强无关，则D错误。 3．(2022·首都师范大学附属中学三模)研究光电效应的电路如图所示，用蓝光、较强的黄光和较弱的黄光分别照射密封真空管中的金属极板K，极板发射出的光电子在电路中形成的光电流I与AK之间的电压U的关系图像如图乙所示。关于1、2、3三条曲线，下列说法正确的是(　　) A．2、3为用黄光照射时得到的曲线，曲线2对应的黄光较强 B．1、3为用黄光照射时得到的曲线，曲线1对应的黄光较强 C．当滑动变阻器的滑片在最左端时，电流表示数一定为零 D．电压表示数越大，则光电流越大，截止频率越小 解析：选B。蓝光较黄光频率高，根据光电效应方程Ek＝hν－We，对溢出的光电子，再根据动能定理可知Ek＝eUc，解得Uc＝－，因此蓝光的截止电压更高，2号曲线对应蓝光，1、3曲线对应黄光，而曲线1饱和电流较大，因此对应较强的黄光，曲线2对应较弱的黄光，故A错误，B正确；当滑动变阻器在最左端时，外接电压为零，此时光电效应产生的光电流不为零，故电流表示数不为零，故C错误；当光电流达到饱和时，光电流的大小和光的强度有关，与外接电压无关，外接电压再增大时，电流大小不变，故D错误。 　备考第2步——突破核心考