15.1光电效应　波粒二象性-【桂冠物理】2024高三物理一轮复习题型归纳技巧点拨（新高考专用）

第十五章 近代物理 15.1光电效应 波粒二象性 【考点预测】 1. 光电效应的规律 2. 用光电管研究光电效应 3.黑体辐射及其规律 4. 光的波粒二象性与物质波 【方法技巧与总结】 一、光电效应及其规律 1．光电效应现象 在光的照射下，金属中的 从表面逸出的现象，发射出来的电子叫 ． 2．光电效应的产生条件 入射光的频率 金属的极限频率． 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 这个极限频率才能产生光电效应． (2)光电子的最大初动能与入射光的 无关，只随入射光频率的增大而 ． (3)光电效应的发生几乎是瞬时的，一般不超过10－9 s. (4)当入射光的频率大于极限频率时，饱和光电流的大小与入射光的强度成 ． 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，每一份叫做一个光子，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 ． 3．最大初动能：发生光电效应时，金属表面上的 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＝ . (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 ． 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 性． (2)光电效应说明光具有 性． (3)光既具有波动性，又具有粒子性，称为光的 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——的地方，暗条纹是光子到达概率 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． 【题型归纳目录】 题型一：黑体辐射及实验规律 题型二：光电效应 题型三：光的波粒二象性及物质波 题型四：光的效应与氢原子能级图的结合 【题型一】黑体辐射及实验规律 【典型例题】 例1．如图所示是黑体的辐射强度与其辐射波长的关系图像，下列说法正确的是（   ）    A．温度越高，黑体辐射的电磁波的波长越大 B．温度越高，辐射强度的极大值向波长较长的方向移动 C．黑体的辐射强度按波长的分布与材料的表面状况有关 D．普朗克通过对黑体辐射的研究，提出了能量子的概念 【方法技巧与总结】 黑体辐射及实验规律 1．热辐射 (1)定义：周围的一切物体都在辐射电磁波，这种辐射与物体的温度有关，所以叫热辐射． (2)特点：热辐射强度按波长的分布情况随物体温度的不同而有所不同． 2．黑体、黑体辐射的实验规律 (1)黑体：能够完全吸收入射的各种波长的电磁波而不发生反射的物体． (2)黑体辐射的实验规律 ①对于一般材料的物体，辐射电磁波的情况除与温度有关外，还与材料的种类及表面状况有关． ②黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关．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，如图． 3．能量子 (1)定义：普朗克认为，当带电微粒辐射或吸收能量时，只能辐射或吸收某个最小能量值ε的整数倍，这个不可再分的最小能量值ε叫作能量子． (2)能量子大小：ε＝hν，其中ν是带电微粒吸收或辐射电磁波的频率，h称为普朗克常量．h＝6.626×10－34 J·s(一般取h＝6.63×10－34 J·s)． 【题型二】光电效应 【典型例题】 例2．在如图所示的光电管的实验中（电源正负极可以对调），用同一光电管得到了三条可见光的光电流与电压之间的关系曲线（图二中的甲光、乙光、丙光）。下列说法中正确的有（　　） A．同一光电管对不同颜色的单色光有各自不同的截止频率 B．图二中如果乙光是黄光，则丙光可能是红光 C．由图二可判断，丙光激发的光电子的最大初动能最大 D．在图一中电流表G的电流方向可以是b流向a 【方法技巧与总结】 光电效应 1．光电效应的分析思路 2．光电效应图像 图像名称 图线形状 获取信息 最大初动能Ek与入射光频率ν的关系图线 ①截止频率(极限频率)νc：图线与ν轴交点的横坐标 ②逸出功W0：图线与Ek轴交点的纵坐标的绝对值W0＝|－E|＝E ③普朗克常量h：图线的斜率k＝h 遏止电压Uc与入射光频率ν的关系图线 ①截止频率νc：图线与横轴的交点的横坐标 ②遏止电压Uc：随入射光频率的增大而增大 ③普朗克常量h：等于图线的斜率与电子电荷量的乘积，即h＝ke(注：此时两极之间接反向电压) 颜色相同、强度