第6章 波粒二象性 章末素养提升 （课件）-【步步高】2023-2024学年高二物理选择性必修第三册（教科版2019）

DILIUZHANG 第六章 章末素养提升 再现素养 知识 物理 观念 量子论初步 黑体辐射理论： (1)随着温度增加各种波长的辐射能谱密度都_____；辐射能谱密度的极大值向波长较____的方向移动 (2)能量子ε＝_____(ν是谐振动的频率，h是普朗克常量，h＝6.63×10－34 J·s) 增加 短 hν 物理 观念 光电 效应 光电 效应 本质：电子 光电子 实验规律： (1)存在截止频率(或极限频率)：入射光的频率只有_____某一材料的截止频率，才能引起光电效应。 (2)存在饱和电流：在入射光的频率保持不变的条件下，光的强度越大，饱和光电流_____。 (3)光电子的最大初动能与入射光的频率成_____关系，与光的强度_____。 (4)瞬时性：只要光的频率大于截止频率，光电子能立刻 (约10－9 s)发射出 爱因斯坦光电效应方程：hν＝___________ 逸出功W只取决于_________ 光量子 爱因斯坦提出光量子概念，光子的能量ε＝____ 超过 越大 线性 无关 金属本身 hν   波粒二 象性 光的波粒二象性 粒子的波动性：德布罗意物质波假说 物质波的频率和波长：ν＝____，λ＝___ 科学思维 1.能用爱因斯坦光电效应方程解释光电效应现象 2.能用爱因斯坦光电效应方程、波粒二象性解释与解决有关问题 科学态度与责任 领会量子力学的建立对人们认识物质世界的影响 例1 提能综合 训练 　(多选)关于光电效应及波粒二象性，下列说法正确的是 A.速度相同的质子和电子相比，电子的波动性更为明显 B.用E和p分别表示X射线每个光子的能量和动量，则E＝ ，p＝ C.由爱因斯坦的光电效应方程Ek＝hν－W可知，光电子的最大初动能与 入射光的频率成正比 D.康普顿效应表明光子除了具有能量之外还有动量 √ √ √ 由爱因斯坦的光电效应方程Ek＝hν－W可知，光电子的最大初动能Ek与入射光的频率ν成线性关系，但不成正比，故C错误； 康普顿效应表明光子除了具有能量之外还有动量，揭示了光的粒子性，故D正确。 例2 √ 例3 　(2022·宿迁市高二期末)用如图所示的装置研究光电效应现象，闭合S，当用能量为2.5 eV的光子照射到光电管上时，电流表示数不为零。移动滑动变阻器的滑片c，当电压表的示数大于或等于0.7 V时，电流表示数为0，则 A.光电管阴极的逸出功为1.8 eV B.S断开后，没有电流流过电流表 C.光电子的最大初动能为1.8 eV D.用能量为1.7 eV的光子照射，电流表有电流 √ S断开后，用能量为2.5 eV的光子照射到光电管上时发生了光电效应，有光电子逸出，则有电流流过电流表，故选项B错误； 改用能量为1.7 eV的光子照射，由于光电子的能量小于逸出功，不能发生光电效应，无光电流，故选项D错误。 该装置所加的电压为反向电压，当电压表的示数大于或等于0.7 V时，电流表示数为0，知光电子的最大初动能为0.7 eV，根据光电效应方程有Ekm＝hν－W0，W0＝1.8 eV，故选项A正确，C错误。 　(多选)(2022·成都市高二期末)如图甲是用于研究光电效应的实验装置，图乙是氢原子的能级结构图。实验发现n＝4跃迁到n＝2时发出的某种光照射图甲光电管的阴极时，电流表示数不为零，慢慢移动滑动变阻器触点c，发现电压表读数大于等于0.8 V时，电流表示数为零，下列说法正确的是 A.n＝4跃迁到n＝2的光电子最大初动能为 2.55 eV B.滑动变阻器触点c应该向a侧慢慢移动， 直到电流表读数为零 C.其他条件不变，一群氢原子从n＝4能 级向低能级跃迁发出的光，总共有3种光可以使图甲装置发生光电效应 D.用不同频率的光子照射图甲实验装置，记录电流表恰好读数为零的电压表读 数，根据以上频率和电压可以精确测量普朗克常量 例4 √ √ n＝4跃迁到n＝2时释放的最大光子能量为2.55 eV，当电压大于等于0.8 V时，电流表示数为零，说明光电子最大初动能为0.8 eV。根据光电效应方程hν－W＝Ekm，可知，该材料的逸 出功W＝1.75 eV，A错误； 滑动变阻器触点c慢慢向a端移动，增加反向电压，有可能出现电流表读数为零，B正确； 根据光电效应方程hν－W＝Ekm＝eU，可知，只要记录光子频率、截止电压就能精确测量普朗克常量，D正确。 　(2022·济南市高二期中)某兴趣小组用如图甲所示的电路探究光电效应的规律。根据实验数据，小刚同学作出了光电子的最大初动能与入射光频率的关系图线如图乙所示，小明同学作出了截止电压与入射光频率的关系图线如图丙所示。已知光电子的电荷量为e，则下列说法正确的是 例5 B.如果研究不同金属光电效应的规律， 在图乙中将得到经过(b，0)点的一系 列直线 C.如果研究不同金属光电效应的规律， 在图丙中将得到不平行的倾斜直线 √ 如果题图乙、题图丙中研究的是同一金属的光电效应规律，则由题图乙可得该金属的逸出功W0＝a，由题图丙可得该金属的逸出功W0＝ec，故有a＝ec，故A错误； 如果研究不同金属光电效应的规律，则根据Ek＝hν－W0，可判断不同金属的逸出功不同，故当Ek＝0时，对应的ν不同，故在题图乙中得不到经过(b，0)点的一系列直线，故B错误； 　(多选)(2022·宁波市高二月考)氢原子能级如图甲所示，一群处于n＝5能级的氢原子，向低能级跃迁时发出多种光，分别用这些光照射图乙电路的阴极K，其中3条光电流I随电压U变化的图线如图丙所示，已知可见光的光子能量范围约为1.62 eV到3.11 eV之间。则 A.大量氢原子从n＝5能级向低能级跃迁时能 辐射出10种频率的可见光 B.图乙中当滑片P从a端移向b端过程中，光电 流I有可能先增大后不变 C.在b光和c光强度相同的情况下，电路中饱和 电流值一定相同 D.若图丙中3条图线均为可见光照射阴极得到，则a光是氢原子从n＝5的能级向 n＝2的能级跃迁时辐射出的 例6 √ √ E4－E2＝－0.85 eV－(－3.4 eV)＝2.55 eV E3－E2＝－1.51 eV－(－3.4 eV)＝1.89 eV 这3种光子的能量在1.62～3.11 eV之间，其他7种频率的光子能量不在1.62～3.11 eV之间，所以只能辐射出3种频率的可见光，A错误； 大量氢原子从n＝5能级向低能级跃迁时，能发出C＝10种频率的光子，从n＝5、n＝4、n＝3能级跃迁到n＝2能级的原子，发出的光子能量分别为E5－E2＝－0.54 eV－(－3.4 eV)＝2.86 eV 由题图乙可知，当滑片P从a端移向b端过程中，从a到c为负向电压，电压减小，从c到b为正向电压，电压增大，所以光电流I增大，当所有的光电子都能到达A极板时，滑片移动光电流不再增大，故当滑片P从a端移向b端过程中，光电流I可能先增大后不变，B正确； 由题图丙可知，b光的饱和光电流小于c光的饱和光电流，故在b光和c光强度相同的情况下，电路中饱和电流值不一定相同，C错误； 由题图丙可知a光的截止电压最大，由eU＝Ek，Ek＝hν－W0，联立可知a光的光子能量最大，在一群处于n＝5能级的氢原子，向低能级跃迁时发出的可见光中从n＝5能级向n＝2能级跃迁时辐射的光子能量最大，D正确。 mvm2＋W   根据德布罗意波长公式λ＝，速度相同的质子和电子相比，电子的动 量小，波长长，波动性明显，故A正确； 根据E＝hν，且λ＝，c＝λν，可得X射线每个光子的能量为E＝，每个光子的动量为p＝，故B正确； 　现用电子显微镜观测线度为d的某生物大分子的结构。为满足测量要求， 将显微镜工作时电子的德布罗意波长设定为，其中n>1。已知普朗克常量 h、电子质量m和电子电荷量e，电子的初速度不计，则显微镜工作时电子的加速电压应为 A. B. C. D. 物质波的波长λ＝，则＝，得v＝， 由动能定理可得Ue＝mv2，解得U＝，故选D。 一群氢原子从n＝4能级向低能级跃迁，一共可以发射出C＝6种光，其中n＝4跃迁到n＝3的光子能量小于阴极逸出功，所以总共5种光可以使图甲装置发生光电效应，C错误； A.如果图乙、图丙中研究的是同一金属的光电效应规律，则a＝ D.普朗克常量h＝ ＝ 如果研究不同金属光电效应的规律，则根据eUKA＝hν－W0，可判断直线的斜率为k＝，故在题图丙中将得到一系列平行的倾斜直线，故C错误； 由题图乙可得普朗克常量h＝k＝，由题图丙可得，直线斜率为k＝＝，得h＝，故D正确。 $$