8.光电效应 粒子的波动性-2023-2024学年高二物理下学期同步培优练（人教版2019选择性必修第三册）

第8讲　 光电效应　波粒二象性 8.1基础巩固 一、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 ，这种辐射与物体的 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 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 全部外来的电磁波而不发生反射的物体。 (2)黑体辐射的实验：黑体辐射能量按波长分布的情况只与黑体的 有关。随着温度的升高，一方面，各种波长的辐射能谱密度都 ，另一方面，辐射能谱密度的极大值向波长较短的方向移动，如图所示。 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 ，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＝ ，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)。 二、光电效应及其规律 1.光电效应现象 照射到金属表面的光，能使金属中的 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 金属的截止频率。 3.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截止频率时，饱和光电流的大小与入射光的强度成 。 三、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W：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：hν＝Ekm＋W或Ekm＝ 。 四、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，即光具有 性。 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。 8.2考点精析 考点一　黑体辐射　能量子 1.黑体辐射的实验规律 (1)温度一定时，黑体辐射强度随波长的分布有一个极大值。 (2)随着温度的升高各种波长的辐射强度都有增加，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动。 2.能量子的理解 (1)物体热辐射所发出的电磁波的能量是不连续的，只能是hν的整数倍。 (2)微观世界中的物理系统，如原子、分子和离子等，其能量正如普朗克所假设的那样，只能取某些特定的值，即能量是量子化的。 跟踪训练 1.(多选)关于黑体辐射的实验规律如图1所示，下列说法正确的是(　　) 图1 A.黑体能够完全吸收照射到它上面的光波 B.随着温度的降低，各种波长的光辐射强度都有所增加 C.随着温度的升高，辐射强度极大值向波长较长的方向移动 D.黑体辐射的强度只与它的温度有关，与形状和黑体材料无关 2.一点光源以113 W的功率向周围所有方向均匀地辐射波长约为6×10－7 m的光，在离点光源距离为R处每秒垂直通过每平方米的光子数为3×1014个。普朗克常量为h＝6.63×10－34 J·s。R约为(　　) A.1×102 m B.3×102 m C.6×102 m D.9×102 m 考点二　光电效应规律的理解和应用 1.“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”关系 (1)光的强度大→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→产生光电子的最大初动能大→截止电压大。 3.“三个”关系式 (1)爱因斯坦光电效应方程：Ekm＝hν－W。 (2)最大初动能与遏止电压的关系：mev＝eUc。 (3)逸出功与极限频率的关系：W＝hν0。 例1 如图2所示为研究光电效应的电路图。开关闭合后，当用波长为λ0的单色光照射光电管的阴极K时，电流表有示数。下列说法正确的是(　　) 图2 A.若只让滑片P向D端移动，则电流表的示数一定增大 B.若只增加该单色光的强度，则电流表示数一定增大 C.若改用波长小于λ0的单色光照射光电管的阴极K，则阴极K的逸出功变大 D