第4章 波粒二象性 章末小结与质量评价（课件PPT）-【新课程学案】新教材2023-2024学年高中物理选择性必修第三册（粤教版）

一、知识体系建构——理清物理观念 二、综合考法融会——强化科学思维 [典例]　小明用阴极为金属铷的光电管，观测光电效应现象，实验装置示意图如图甲所示。已知普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s(计算结果保留3位有效数字)。 光电效应规律及其应用 (1)图甲中电极A为光电管的什么极？ (2)实验中测得铷的遏止电压Uc与入射光频率ν之间的关系如图乙所示，则铷的截止频率νc和逸出功W0分别是多少？ (3)如果实验中入射光的频率ν＝7.00×1014 Hz，则产生的光电子的最大初动能Ek是多少？ [解析]　(1)由光电管的结构知，A为阳极。 (2)Uc- ν图像中横轴的截距表示截止频率， 则νc＝5.20×1014 Hz，逸出功W0＝hνc≈3.45×10－19 J。 (3)由爱因斯坦的光电效应方程得Ek＝hν－W0≈1.19×10－19 J。 [答案]　(1)阳极　(2)5.20×1014 Hz　3.45×10－19 J　(3)1.19×10－19 J [融会贯通] 1．概念对比 (1)光子与光电子：光子指光在空间传播时的每一份能量，光子不带电，光电子是金属表面受到光照射时发射出来的电子，其本质是电子，光子是光电效应的因，光电子是果。 (2)光电流与饱和光电流：金属板飞出的光电子到达阳极，在回路中便产生光电流，随着所加正向电压的增大，光电流趋于一个饱和值，这个饱和值叫饱和光电流。在一定的光照条件下，饱和光电流与所加电压大小无关，饱和光电流随入射光强度的增大而增大，这一规律是对频率相同的光照射金属产生光电效应而言的。 3．光电效应的图像问题 [对点训练] (多选)如图甲所示为光电效应实验的电路图，用一定强度的单色光a、b分别照射阴极K，用电流表测量流过光电管的电流I，用电压表测量光电管两极间的电压U，调节滑动变阻器的滑片，得到图乙所示的光电流I与电压U的关系图像。下列说法正确的是 (　 ) A．将a、b两种光由空气射入水中，水对a光的折射率大于对b光的折射率 B．a、b两种光在水中的传播速度a光更小 C．用a光照射时光电管的极限频率高于用b光照射时光电管的极限频率 D．当滑动变阻器的滑片滑到最左端时，光电流I为零 光的波粒二象性与物质波 [融会贯通] 1．光的波粒二象性 光的干涉和衍射现象表明光具有波动性，光电效应和康普顿效应表明，光具有粒子性，理论和实验表明，光既具有波动性，又具有粒子性，即光具有波粒二象性。 2．光的波粒二象性的理解 (1)光的波动性和粒子性是光在不同条件下的不同表现。 (2)大量的光子产生的效果波动性比较明显；个别光子产生的效果粒子性比较明显。 (3)波长短的光粒子性显著，波长长的光波动性显著。 (4)当光和其他物质发生相互作用时表现为粒子性。当光在传播时表现为波动性。 (5)光波不同于宏观观念中那种连续的波，它是表示大量光子运动规律的一种概率波。 [对点训练] 用能量为50 eV的光子照射到光电管阴极后，测得光电流与电压的关系如图所示。已知电子的质量m＝9.0×10－31 kg、元电荷e＝1.6×10－19 C，普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s。试求： (1)光电管阴极金属的逸出功W0； (2)光电子的最大动量和对应物质波的波长λ。(保留2位有效数字) 三、价值好题精练——培树科学态度和责任 1．我国研制的“大连光源”——极紫外自由电子激光装置，发出了波长在 100 nm(1 nm＝10－9 m)附近连续可调的世界上最强的极紫外激光脉冲。大连光源因其光子的能量大、密度高，可在能源利用、光刻技术、雾霾治理等领域的研究中发挥重要作用。一个处于极紫外波段的光子所具有的能量可以电离一个分子，但又不会把分子打碎。据此判断，能够电离一个分子的能量约为(取普朗克常量h＝6.6×10－34 J·s，真空光速c＝3×108 m/s) (　 ) A．10－21 J B．10－18 J　 C．10－15 J　 D．10－12 J 解析：光子的能量E＝hν，c＝λν，联立解得E≈2×10－18 J，B项正确。 答案：B　 2．真空中有一如图所示的装置，可绕通过轻杆中点的光滑竖直轴OO′在水平面内自由灵活地转动，其中左边是黑色圆形薄片，右边是和左边大小、质量都相同的白色圆形薄片。当用平行白光垂直纸面向里照射这两个薄片时，关于装置的转动情况(俯视)，下列说法正确的是 (　 ) A．顺时针方向转动　　　 B．逆时针方向转动 C．都有可能 D．不会转动 解析：白色薄片反射光子，光子的动量变化大，黑色薄片吸收光子，光子的动量变化小，由动量定理知，光子对白色薄片的冲击力大，故B正确。 答案：B　 3．一铜板暴露在波长为λ＝200 nm的紫外光中，观测到有电子从铜板表面逸出。当在铜板所在空间加一方向垂直于板面、大小为15