17.1光电效应与波粒二象性-2024年高考物理一轮复习100考点100讲

2024年高考一轮复习100考点100讲 第17章 原子物理 第17.1 讲 光电效应和波粒二象性 【知识点精讲】 1. 黑体的辐射规律 黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度①有关。随着温度的升高，一方面，各种波长的辐射强度都有增加；另一方面，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动。 为解释黑体辐射规律，普朗克提出能量子假设：组成黑体的振动着的带电微粒的能量只能是某一最小能量值ε的整数倍。例如，可能是或、 ……把这个不可再分的最小能量值叫作能量子。 能量子大小：ε＝hν，其中ν是电磁波的频率，h是普朗克常量，数值h＝6.626×10－34__J·s(一般h取6.63×10－34 J·s)。21*cnjy*com 2．光电效应 (1)定义：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。 (2)光电子：光电效应中发射出来的电子。 (3)光电效应规律 ①每种金属都有一个极限频率，入射光的频率必须大于这个极限频率才能产生光电效应。低于这个频率的光不能产生光电效应。 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光电效应的发生几乎瞬时的，一般不超过10－9s。 ④当入射光的频率大于极限频率时，饱和光电流的强度与入射光的强度成正比。 3．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，每一份叫做一个光的能量子，简称光子，光子的能量ε＝hν。其中h＝6.63×10－34J·s。(称为普朗克常量) (2)逸出功W0：使电子脱离某种金属所做功的最小值。 (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)爱因斯坦光电效应方程 ①表达式：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＝mev2。 4．光的波粒二象性 (1)光既具有波动性又具有粒子性，即光具有波粒二象性。 (2)光子的能量ε＝hν和动量p＝。两式左侧的物理量ε和p描述光的粒子性，右侧的物理量ν和λ描述光的波动性，普朗克常量h架起了粒子性与波动性之间的桥梁。 5．粒子的波动性 (1)每一个运动的粒子都与一个对应的波相联系，这种与实物粒子相联系的波称为德布罗意波，也叫做物质波。 (2)物质波的波长、频率关系式 波长：λ＝，频率：ν＝。 6．概率波 (1)光波是一种概率波 光的波动性不是光子之间相互作用的结果而是光子自身固有的性质，光子在空间出现的概率可以通过波动规律确定，所以，光波是一种概率波。 (2)物质波也是一种概率波 对于电子和其他微观粒子，单个粒子的位置是不确定的，但在某点出现的概率的大小可以由波动规律确定，而且对于大量粒子，这种概率分布导致确定的宏观结果，所以物质波也是概率波。www.21-cn-jy.com 7．不确定性关系 (1)定义：在经典物理学中，一个质点的位置和动量是可以同时测定的，在微观物理学中，要同时测出微观粒子的位置和动量是不太可能的，这种关系叫不确定性关系。 (2)表达式：ΔxΔp≥。其中以Δx表示粒子位置的不确定量，以Δp表示粒子在x方向上的动量的不确定量，h是普朗克常量。 【方法归纳】 一　对光电效应规律理解 1．对光电效应的四点提醒 (1)能否发生光电效应，不取决于光的强度而取决于光的频率。 (2)光电效应中的“光”不是特指可见光，也包括不可见光。 (3)逸出功的大小由金属本身决定，与入射光无关。 (4)光电子不是光子，而是电子。 2．两条对应关系 (1)光强大→光子数目多→发射光电子多→光电流大。 (2)光子频率高→光子能量大→光电子的最大初动能大。 3．定量分析时应抓住三个关系式 (1)爱因斯坦光电效应方程：Ek＝hν－W0。 (2)最大初动能与遏止电压的关系：Ek＝eUc。 (3)逸出功与极限频率的关系：W0＝hν0。 二　用图象表示光电效应方程 (1)最大初动能Ek与入射光频率ν的关系图线如图。 (2)由曲线可以得到的物理量： ①极限频率：图线与ν轴交点的横坐标νc。 ②逸出功：图线与Ek轴交点的纵坐标的值W0＝E。 ③普朗克常量：图线的斜率k＝h。 三、对波粒二象性的理解 光既有波动性，又有粒子性，两者不是孤立的，而是有机的统一体，其表现规律为： (1)从数量上看：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)从频率上看：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)从传播与作用上看：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)波动性与粒子性的