第15章 第1节 光电效应 波粒二象性(教参)-【名师导航】2024年高考物理一轮总复习(新教材新高考)广东专版

[教师备选资源] 真题 索引 　 2022·6月浙江卷·T7 　 2022·广东卷·T5　　2022·1月浙江卷·T14 　　　　　　 2021·全国乙卷·T17　　2021·全国甲卷·T17 考情 分析 本章内容属于高考考查的热点，题型一般为选择题，可能与其他知识结合命制计算题。考查的具体内容主要包括以下几点：①原子的能级跃迁；②原子核的衰变规律；③核反应方程的书写；④质量亏损和核能的计算；⑤三种射线的特点及应用；⑥光电效应的规律及应用等。还要注意学科内的综合问题，比如光电效应与带电粒子在电场和磁场中运动的综合，核反应与动量的综合等。 课程 标准 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现象。体会量子论的建立对人们认识物质世界的影响。 3．了解人类探索原子结构的历史。知道原子核式结构模型。通过对氢原子光谱的分析，了解原子的能级结构。 4．了解原子核的组成和核力的性质。知道四种基本相互作用。能根据质量数守恒和电荷数守恒写出核反应方程。 5．了解放射性和原子核衰变。知道半衰期及其统计意义。了解放射性同位素的应用，知道射线的危害与防护。 6．认识原子核的结合能，了解核裂变反应和核聚变反应。关注核技术应用对人类生活和社会发展的影响。 　光电效应　波粒二象性 一、光电效应 1．光电效应现象 (1)定义：在光的照射下金属中的电子从表面逸出的现象，叫作光电效应，发射出来的电子叫作光电子。 (2)几个名词解释 ①遏止电压：使光电流减小到0的反向电压，用Uc表示。 ②截止频率：能使某种金属发生光电效应的最小频率叫作该种金属的截止频率(又叫极限频率)，用νc表示，不同的金属对应着不同的截止频率。 ③最大初动能：发生光电效应时，金属表面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。 2．光电效应规律 (1)每种金属都有一个截止频率，入射光的频率低于截止频率时不发生光电效应。 (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)只要入射光的频率大于金属的截止频率，照到金属表面时，光电子的发射几乎是瞬时的，一般不超过10－9 s，与光的强度无关。 (4)当入射光的频率大于金属的截止频率时，饱和光电流的强度与入射光的强度成正比。 二、爱因斯坦光电效应方程 1．光子说：在空间传播的光不是连续的，而是一份一份的，每一份叫作一个光子，光子的能量ε＝hν。 2．逸出功W0：电子从金属中逸出所需做功的最小值。 3．爱因斯坦光电效应方程 (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电子的最大初动能。 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。 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大的地方，暗条纹是光子到达概率小的地方，因此光波又叫概率波。 (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。 一、易错易误辨析(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)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的逸出功。 (√) (2)光子和光电子都是实物粒子。 (×) (3)只要入射光的强度足够强，就可以使金属发生光电效应。 (×) (4)光的频率越高，光的粒子性越明显，但仍具有波动性。 (√) (5)光电子的最大初动能与入射光子的频率成正比。 (×) 二、教材习题衍生 1．(鲁科版选择性必修第三册改编)(多选)关于物质的波粒二象性，下列说法正确的是(　　) 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．实物粒子的运动有特定的轨道，所以实物粒子不具有波粒二象性 ABC　[德布罗意在爱因斯坦光子说的基础上提出物质波的概念，认为一切运动的物体都具有波粒二象性，故A正确、D错误；运动的微观粒子与光子一样，当它们通过一个小孔时，没有特定的运动轨道，故B正确；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，故C正确。故选ABC。] 2．(人教版选择性必修第三册改编)光电管的原理图如图所示，已知当有波长为λ0