第15章 第2讲 波粒二象性-【优化探究】2024高考物理一轮复习高考总复习配套教参（教科版 新教材 新高考）

第2讲　波粒二象性 授课提示：对应学生用书第373页 一、量子论初步 1．黑体辐射 (1)定义：加热腔体，黑体表面就向外辐射电磁波，这就是黑体辐射。 (2)黑体辐射特点：黑体辐射能量按波长分布的情况只与黑体的温度有关。 2．量子论的诞生 (1)能量子 普朗克把腔壁看作是由各种频率振动的带电谐振子组成的，黑体的辐射就是这些谐振子向外辐射的各种电磁波。谐振子具有的能量是不连续的，只能取一些分立的值，即En＝nhν(n＝1,2,3，…)，也就是说能量E只能取hν的整数倍，最小的一份能量为 ε＝hν，称为能量子。 (2)表达式 ε＝hν。其中ν是谐振动的频率，h是一个常量，称为普朗克常量。为了计算的简便，通常取h＝6.63×10－34 J·s。 二、光电效应 1．光电效应现象：在光的照射下，金属中的电子因吸收光子能量而逸出金属表面的现象，称为光电效应，发射出来的电子称为光电子。 2．光电效应的四个规律 (1)每种金属都有一个极限频率。 (2)光照射到金属表面时，光电子的发射几乎是瞬时的。 (3)光电子的最大初动能与入射光的强度无关，只随入射光的频率增大而增大。 (4)光电流的强度与入射光的强度成正比。 3．遏止电压与截止频率 (1)遏止电压：使光电流减小到零的反向电压Uc。 (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)。不同的金属对应着不同的极限频率。 三、爱因斯坦光电效应 1．光子说 爱因斯坦认为：光本身就是不连续的，而是由单个的能量子组成的，这些能量子称为光量子，简称光子。每一个光子的能量为ε＝hν，其中h为普朗克常量，ν为光的频率。因此，不同频率的光子具有不同的能量。 2．逸出功 金属板内的电子从入射光中吸收了一个光子的能量hν之后，一部分消耗于电子由金属内逸出表面时所需做的功W，叫作逸出功。 3．爱因斯坦光电效应方程 (1)表达式：hν＝mvm2＋W。 (2)截止频率与逸出功：光电效应方程表明光电子的最大初动能和入射光的频率呈线性关系，当最大初动能等于零时，金属表面不再有光电子逸出，这时入射光的频率就是截止频率ν0，即ν0＝。 四、波粒二象性 1．光的波粒二象性 光具有波粒二象性，是波动性和粒子性的统一。 2．德布罗意物质波假说 德布罗意提出假设，实物粒子像光子一样，也具有波粒二象性，可以引入波长、频率的概念，并且像光子一样，有关 系式：λ＝，ν＝，称为德布罗意关系式，与实物粒子相联系的波称为德布罗意波，也叫物质波。 3．实物粒子波动性的实验证实 (1)实验探究思路：干涉、衍射是波特有的现象，如果实物粒子具有波动性，则在一定条件下，也应该发生干涉或衍射现象。 (2)实验验证：戴维森做了电子束在晶体表面上散射的实验，观察到了电子衍射现象，证实了电子的波动性，汤姆孙做了电子束穿过多晶薄膜的衍射实验，得到了电子的衍射图样。 (3)说明：人们陆续证实了原子、分子和中子等微观粒子的波动性，德布罗意关系式仍然成立。 4．概率波与经典波的差异 物质波既不是机械波，也不是电磁波，它是一种概率波。 授课提示：对应学生用书第374页 考点一　对光电效应规律的理解及其应用　 基础考点 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和金属材料的逸出功。 (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．光电效应的研究思路 (1)两条线索 (2)两条对应关系 入射光强度大→单位时间内发射的光子数目多→单位时间内发射光电子数目多→光电流大； 光子频率高→光子能量大→光电子的最大初动能大。 3．三个关系式 (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＝hνc。 典例1　(多选)在用如图所示的光电管研究光电效应的实验中，用某种频率的单色光a照射光电管阴极K，电流计G的指针发生偏转，而用另一频率的单色光b照射光电管阴极K时，电流计G的指针不发生偏转，那么(　　) A．a光的频率一定大于b光的频率 B．只增加a光的强度可使通过电流计G的电流增大 C．增加b光的强度可能使电流计G的指针发生偏转 D．用a光照射光电管阴极K时通过电流计G的电流是由d到c [解析]　由于用单色光a照射光电管阴极K，电流计G的指针发生偏转，说明发生了光电效应，而用另一频率的单色光b照射光电管阴极K时，电流计G的指针不发生偏转，说明b光不能使阴极K发生光电效应，即a光的频率一定大于b光的频率；增加a光的强度可使单位时间内逸出光电子的数量增加，则通过电流计G的电流增大；因为b光不能使阴极K发生光电效应，所以即使增加b光的强度也不