第12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(老高考)人教版

[教师备选资源] 命题分析 核心素养 1．高考命题以选择题为主，难度较小。命题热点为光电效应规律、原子跃迁、原子核的衰变规律、核反应方程及核能的计算。 2．高考命题由过去的相对简单的单一知识点的考查向综合性小题过渡，主要考查学生对基本概念的掌握。 物理观念：光电效应、氢原子光谱、原子跃迁、核能、质能方程。 科学思维：光电管、核能的计算方法。 科学探究：探究光电效应的规律、α粒子散射实验。 科学态度与责任：光谱分析、射线的应用、核电站。 　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．(教科版选修3－5P75T1改编)某单色光照射某金属时不能产生光电效应，则下述措施中可能使该金属产生光电效应的是(　　) A．延长光照时间 B．增大光的强度 C．换用波长较短的光照射 D．换用频率较低的光照射 C　[光照射金属时能否产生光电效应，取决于入射光的频率是否大于金属的截止频率，与入射光的强度和照射时间无关，故选项A、B、D均错误；又因ν＝，所以选项C正确。] 2．(教科版选修3－5P71实验改编)如图所示，当电键K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，电流表读数仍不为零。当电压表读数大于或等于0.60 V时，电流表读数为零。由此可知阴极材料的逸出功为(　　) A．1.9 eV　　　 B．0.6 eV C．2.5 eV D．3.1 eV A　[由题意知光电子的最大初动能为Ek＝eUc＝0.60 eV，所以根据光电效应方程Ek＝hν－W0可得W0＝hν－Ek＝(2.5－0.6) eV＝1.9 eV。] 3．(教科版选修3－5P72图象改编)(多选)如图所示是某金属在光的照射下，光电子最大初动能Ek与入射光频率ν的关系图象，由图象可知(　　) 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E D．入射光的频率为2ν0时，产生的光电子的最大初动能为2E AB　[题中图象反映了光电子的最大初动能Ek与入射光频率ν的关系，根据爱因斯坦光电效应方程Ek＝hν－W0知，当入射光的频率恰为该金属的截止频率ν0时，光电子的最大初动能Ek＝0，此时有hν0＝W0，即该金属的逸