第4章 2 光电效应(课件PPT)-【精讲精练】2024-2025学年高中物理选择性必修第三册（人教版2019）

第四章　原子结构和波粒二象性 2　光电效应 栏目导航 第四章　原子结构和波粒二象性 1 栏目导航 预习案 必备知识·问题导学 01 探究案 关键能力·互动探究 02 知能达标训练 04 提升案 随堂演练·基础落实 03 栏目导航 第四章　原子结构和波粒二象性 1 栏目导航 第四章　原子结构和波粒二象性 1 01 预习案 必备知识·问题导学 栏目导航 栏目导航 第四章　原子结构和波粒二象性 1 栏目导航 第四章　原子结构和波粒二象性 1 栏目导航 第四章　原子结构和波粒二象性 1 栏目导航 第四章　原子结构和波粒二象性 1 电子 电子 栏目导航 第四章　原子结构和波粒二象性 1 饱和 栏目导航 第四章　原子结构和波粒二象性 1 瞬时性 最小值 栏目导航 第四章　原子结构和波粒二象性 1 栏目导航 第四章　原子结构和波粒二象性 1 栏目导航 第四章　原子结构和波粒二象性 1 光子 栏目导航 第四章　原子结构和波粒二象性 1 逸出功 栏目导航 第四章　原子结构和波粒二象性 1 方向 动量 粒子性 栏目导航 第四章　原子结构和波粒二象性 1 波动性 粒子性 波粒二象性 栏目导航 第四章　原子结构和波粒二象性 1 栏目导航 第四章　原子结构和波粒二象性 1 栏目导航 第四章　原子结构和波粒二象性 1 栏目导航 02 探究案 关键能力·互动探究 栏目导航 第四章　原子结构和波粒二象性 1 栏目导航 第四章　原子结构和波粒二象性 1 栏目导航 第四章　原子结构和波粒二象性 1 栏目导航 第四章　原子结构和波粒二象性 1 栏目导航 第四章　原子结构和波粒二象性 1 栏目导航 第四章　原子结构和波粒二象性 1 栏目导航 第四章　原子结构和波粒二象性 1 栏目导航 第四章　原子结构和波粒二象性 1 栏目导航 第四章　原子结构和波粒二象性 1 栏目导航 第四章　原子结构和波粒二象性 1 栏目导航 第四章　原子结构和波粒二象性 1 栏目导航 第四章　原子结构和波粒二象性 1 栏目导航 第四章　原子结构和波粒二象性 1 栏目导航 第四章　原子结构和波粒二象性 1 栏目导航 第四章　原子结构和波粒二象性 1 栏目导航 第四章　原子结构和波粒二象性 1 栏目导航 第四章　原子结构和波粒二象性 1 栏目导航 第四章　原子结构和波粒二象性 1 栏目导航 第四章　原子结构和波粒二象性 1 栏目导航 第四章　原子结构和波粒二象性 1 栏目导航 第四章　原子结构和波粒二象性 1 栏目导航 第四章　原子结构和波粒二象性 1 栏目导航 第四章　原子结构和波粒二象性 1 栏目导航 第四章　原子结构和波粒二象性 1 栏目导航 第四章　原子结构和波粒二象性 1 栏目导航 第四章　原子结构和波粒二象性 1 栏目导航 第四章　原子结构和波粒二象性 1 栏目导航 第四章　原子结构和波粒二象性 1 栏目导航 第四章　原子结构和波粒二象性 1 栏目导航 第四章　原子结构和波粒二象性 1 栏目导航 第四章　原子结构和波粒二象性 1 栏目导航 第四章　原子结构和波粒二象性 1 栏目导航 第四章　原子结构和波粒二象性 1 栏目导航 第四章　原子结构和波粒二象性 1 栏目导航 第四章　原子结构和波粒二象性 1 栏目导航 第四章　原子结构和波粒二象性 1 栏目导航 第四章　原子结构和波粒二象性 1 栏目导航 第四章　原子结构和波粒二象性 1 栏目导航 第四章　原子结构和波粒二象性 1 栏目导航 第四章　原子结构和波粒二象性 1 栏目导航 第四章　原子结构和波粒二象性 1 栏目导航 第四章　原子结构和波粒二象性 1 栏目导航 第四章　原子结构和波粒二象性 1 栏目导航 第四章　原子结构和波粒二象性 1 栏目导航 第四章　原子结构和波粒二象性 1 栏目导航 03 提升案 随堂演练·基础落实 栏目导航 第四章　原子结构和波粒二象性 1 栏目导航 第四章　原子结构和波粒二象性 1 栏目导航 第四章　原子结构和波粒二象性 1 栏目导航 第四章　原子结构和波粒二象性 1 栏目导航 第四章　原子结构和波粒二象性 1 栏目导航 第四章　原子结构和波粒二象性 1 栏目导航 第四章　原子结构和波粒二象性 1 栏目导航 第四章　原子结构和波粒二象性 1 栏目导航 第四章　原子结构和波粒二象性 1 栏目导航 第四章　原子结构和波粒二象性 1 栏目导航 第四章　原子结构和波粒二象性 1 栏目导航 第四章　原子结构和波粒二象性 1 栏目导航 第四章　原子结构和波粒二象性 1 04 知能达标训练 栏目导航 栏目导航 第四章　原子结构和波粒二象性 1 谢谢观看 栏目导航 第四章　原子结构和波粒二象性 1 [学业要求] 1．知道光电效应现象，了解光电效应的实验规律。 2．理解爱因斯坦的光子说及对光电效应的解释，会用光电效应方程解决一些简单问题。 3．了解光的波粒二象性。 一、光电效应的实验规律 阅读教材，并回答： 1．教材节首“问题”实验中验电器指针张开 (1)这个现象说明了什么？ (2)这是一种什么现象呢？如何描述？ 答案：(1)(2)略 2．教材图4.2­1实验中 (1)按图连接的电路，A、K两端的电压成为正向电压，起到什么作用的呢？不加正向电压电路中有电流吗？ (2)保持光照条件不变，调节滑动变阻器逐渐加大两极之间的电压，电流会怎样变化？ (3)若当A接负极，K接正极时，保持光照条件不变，逐渐加大两极之间的电压，电流会怎样变化？ 答案：(1)使电子向A极加速　有 (2)电流增大到一定值不再增大 (3)电流可减小到0 [概念·规律] 1．光电效应：照射到金属表面的光，能使金属中的________从表面逸出的现象。 2．光电子：光电效应中发射出来的________。 3．光电效应的实验规律 (1)每种金属都有一个截止频率：当入射光的频率减小到某一数值νc时，光电流消失，νc称为截止频率。 (2)存在________电流：在光的频率不变的情况下，入射光越强，饱和电流就越大。这表明对于一定频率(颜色)的光，入射光越强，单位时间内发射的光电子数越多。 (3)存在遏止电压：使光电流减小到0的反向电压Uc称为遏止电压。 (4)光电效应具有__________：光电效应几乎是瞬间发生的，从光照射到产生光电流的时间不超过10－9s。 4．逸出功：使电子脱离某种金属所做功的__________。不同金属的逸出功不同。 二、爱因斯坦的光子说与光电效应方程 阅读教材，并回答： 1．本节教材“思考与讨论”，怎样解释？ 答案：温度不很高时，电子不能大量逸出，是因为受到原子核的引力作用，电子要从金属中挣脱出来，必须克服这个引力做功。 2．发生光电效应时电子从金属中挣脱出来，具有的动能相同吗？ 答案：光照射到金属表面时，光子的能量全部被电子吸收，电子吸收了光子的能量，可能向各个方向运动，需克服原子核和其他原子的阻碍而损失一部分能量，剩余部分为光电子的初动能；只有金属表面的电子直接向外飞出时，只需克服原子核的引力做功，才具有最大初动能。光电子的初动能小于或等于光电子的最大初动能。 [概念·规律] 1．光子说：光不仅在发射和吸收时能量是一份一份的，而且光本身就是由一个个不可分割的能量子组成的，频率为ν的光的能量子为hν，这些能量子被称为________。 2．爱因斯坦的光电效应方程 (1)表达式：______＝Ek＋W0或Ek＝______－W0。 (2)物理意义：金属中电子吸收一个光子获得的能量是hν，这些能量一部分用于克服金属的__________，剩下的表现为逸出后电子的初动能Ek。 hν hν 三、康普顿效应 1．光在介质中与物质微粒相互作用，因而传播________发生改变，这种现象叫作光的散射。 2．在研究石墨对X射线的散射时发现：有些散射波的波长比入射波的波长略大。康普顿认为这是因为光子不仅具有能量，而且具有________。因此康普顿效应也证明了光具有__________。 3．光子的动量可以表示为p＝_______。 eq \f(h,λ) 四、光的波粒二象性 1．光的干涉、衍射、偏振现象证明光具有__________。 2．光电效应和康普顿效应说明光具有__________。 3．光既具有波动性，又具有粒子性，称为光的______________。 1．下列说法正确的是(　　) A．任何频率的光照射到金属表面都可以发生光电效应 B．金属表面是否发生光电效应与入射光的强弱有关 C．逸出功的大小与入射光无关 D．光电子的最大初动能与入射光的频率成正比 答案　C 2．某金属的逸出功为W0，则这种金属的截止频率νc＝_______，用波长为λ的光照射金属的表面，光电子的最大初动能Ek＝___________。(已知普朗克常量为h，光速为c) eq \f(W0,h) heq \f(c,λ)－W0 探究点一　光电效应现象及其实验规律 [交流讨论] 1．光电流为什么会饱和呢？结合图示解释。 答案：在一定的光照情况下，产生的光电子数量是一定的。电压比较小时，光电子往任何方向运动的都有，只有一部分会打到A板；电压增大之后，如果所有从K极逸出的光电子都打到了A板，光电流就饱和。 2．教材图4.2­1实验中，保持光照条件不变，对调电源的正负极，电压为0时电流为0吗？逐渐加大两极之间的电压，到达某一临界数值后，电流表读数为什么为零？结合图示解释。 答案：U＝0时，I≠0，因为电子有初速度；加反向电压，如图所示：光电子所受电场力方向与光电子速度方向相反，光电子做减速运动。若eq \f(1,2)mevc2＝eUc，则I＝0，式中Uc为遏止电压。 3．加了遏止电压后，如果再增大入射光的强度，电路中会有光电流吗？减弱光的强度，遏止电压会减小吗？ 答案：实验表明：对于一定颜色(频率)的光，无论光的强弱如何，遏止电压是一样的，光的频率 ν改变时，遏止电压也会改变。光电子的能量只与入射光的频率有关，与入射光的强弱无关。 [归纳总结] 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，光照射金属是因，产生光电子是果。 2．光子的能量与入射光的强度：光子的能量即每个光子的能量，其值为ε＝hν(ν为光子的频率)，其大小由光的频率决定。入射光的强度指单位时间内照射到金属表面单位面积上的总能量，入射光的强度等于单位时间内光子能量hν与入射光子数n的乘积，即光强等于nhν。 3．光电流和饱和光电流：金属板飞出的光电子到达阳极，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，这个饱和值是饱和光电流。在一定的光照条件下，饱和光电流与所加电压大小无关。 4．截止频率与遏止电压 (1)截止频率：能使某种金属发生光电效应的最小频率叫做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。 (2)遏止电压：使光电流减小到零的反向电压Uc。 (3)逸出功：电子从金属中逸出所需做功的最小值，叫做该金属的逸出功。 5．光电效应几种图像的对比 图像名称 图线形状 由图线直接(间接)得到的物理量 最大初动能Ek与入射光频率ν的关系图线，方程Ek＝hν－W0 ①极限频率：图线与ν轴交点的横坐标νc； ②逸出功：图线与Ek轴交点的纵坐标的值W0＝E； ③普朗克常量：图线的斜率k＝h 颜色不同即入射光的频率ν不同时，光电流与电压的关系 ①遏止电压Uc：图线与横轴的交点； ②饱和光电流Im：电流的最大值； ③最大初动能： Ekm＝eUc 截止电压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； 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) (多选)如图所示，甲、乙、丙、丁是关于光电效应的四个图像，以下说法正确的是(　　) A．图甲是遏止电压Uc与入射光频率ν的关系图像，由图像可求得普朗克常量h＝eq \f(be,2a) B．图乙是光电子最大初动能与入射光频率关系图像，由图像可知实线对应金属的逸出功比虚线的小 C．图丙是光电流与电压的关系图像，由图像可知在光的颜色不变的情况下，入射光越强，饱和光电流越大 D．图丁是光电流与电压的关系图像，由图像可知电压越高则光电流越大 [解析]　根据光电效应方程结合动能定理可知 eUc＝Ek＝hν－W＝hν－hνc 则Uc＝eq \f(h,e)ν－eq \f(h,e)νc，斜率k＝eq \f(b,2a)＝eq \f(h,e)，解得普朗克常量h＝eq \f(be,2a)，故A正确；根据爱因斯坦光电效应方程可知Ek＝hν－W，纵轴截距的绝对值表示逸出功，则实线对应金属的逸出功比虚线大，故B错误；饱和光电流由入射光的强度决定，同一束光，即光的颜色不变的情况下，入射光越强，光子数越多，饱和光电流越大，故C正确；分析图丁可知，当达到饱和光电流以后，增加光电管两端的电压，光电流不变，故D错误。 [答案]　AC 　(多选)关于光电效应的实验规律，下列说法正确的是(　　) A．当某种色光照射金属表面时，能产生光电效应，则入射光的频率越高，产生的光电子的最大初动能越大 B．当某种色光照射金属表面时，能产生光电效应，则入射光的强度越大，产生的光电子数越多 C．同一频率的光照射不同金属，如果都能产生光电效应，则逸出功大的金属产生的光电子的最大初动能也越大 D．对于某种金属，入射光的波长必须小于某一极限波长，才能产生光电效应 [解析]　由光电效应实验规律知，对于某种金属，其逸出功是一个定值，当照射光的频率一定时，光子的能量是一定的，产生的光电子的最大初动能也是一定的，若提高照射光的频率，则产生的光电子最大初动能也将增大，要想使某种金属发生光电效应，必须使照射光的频率大于其截止频率ν0，因刚好发生光电效应时，光电子的初动能为零，有hν0＝W，所以ν0＝eq \f(W,h)，又ν0＝eq \f(c,λ0)，若照射光频率ν≥ν0，即λ≤λ0＝eq \f(hc,W)时能发生光电效应，同一频率的光照射到不同金属上时，因各种金属的逸出功不相同，产生的光电 子的最大初动能也不相同，逸出功越小，电子摆脱金属的束缚也越容易，电子脱离金属表面时的初动能越大，若照射光的频率不变，对于特定的金属，增加光强，不会增加光电子的最大初动能，因频率不变时，入射光的光子能量不变，但由于光强的增加，入射光的光子数目增加，因而产生的光电子数目也随之增加。故选ABD。 [答案]　ABD ●核心素养·思维升华 　　在学习光电效应时，应明白当光子照射到金属表面时，它的能量可以被金属中的某个电子全部吸收。电子吸收光子的能量后，动能立刻增加。入射光频率越高，光子能量越大，电子获得的动能也越大。若电子获得的动能足够大，就可以克服金属内部原子核对它的引力，从金属表面逃逸出来，成为光电子。 1．图甲是“探究光电效应”的实验电路图，光电管遏止电压U0随入射光频率ν的变化规律如图乙所示。下列判断正确的是(　　) A．入射光的频率ν不同时，遏止电压Uc不同 B．入射光的频率ν不同时，Uc­ν图像的斜率不同 C．图甲所示电路中，当电压增大到一定数值时，电流表的示数将达到饱和电流 D．只要入射光的光照强度相同，光电子的最大初动能就一定相同 解析　根据Ekm＝hν－W0，可知入射光的频率不同时，电子的最大初动能不同，又eUc＝Ekm，得Uc＝eq \f(h,e)ν－eq \f(W0,e)，可见入射光的频率ν不同时，遏止电压Uc不同，A项正确；由Uc＝eq \f(h,e)ν－eq \f(W0,e)知Uc­ν图像的斜率k＝eq \f(h,e)，与入射光的频率ν无关，B项错误；题图甲所示电路中，必须把电源正负极反接，才能用来验证光电流与电压的关系，即当电压增大到一定数值时，电流表的示数变为零，C项错误；根据Ekm＝hν－W0可知，光电子的最大初动能与入射光的光照强度无关，D项错误。 答案　A 探究点二　光电效应方程的理解和应用 [交流讨论] 1．发生光电效应一定要用不可见光吗？ 答案：不一定。发生光电效应的照射光，可以是可见光，也可以是不可见光，只要入射光的频率大于极限频率就可以了。 2．在光电效应中，只要光强足够大，就能发生光电效应吗？ 答案：不能。能不能发生光电效应由入射光的频率决定，与入射光的强度无关。 3．不同频率的光照射到同一金属表面发生光电效应时，光电子的初动能是否相同？ 答案：由于同一金属的逸出功相同，而不同频率的光的光子能量不同，由光电效应方程可知，发生光电效应时，逸出的光电子的初动能是不同的。 4．光电子的最大初动能与入射光的频率成正比吗？ 答案：不成正比。光电子的最大初动能随入射光频率的增大而增大，但不是正比关系。 [归纳总结] 1．光电效应方程Ek＝hν－W0的四点理解 (1)式中的Ek是光电子的最大初动能，就某个光电子而言，其离开金属时剩余动能大小可以是0～Ek范围内的任何数值。 (2)光电效应方程实质上是能量守恒方程。 ①能量为ε＝hν的光子被电子吸收，电子把这些能量的一部分用来克服金属表面对它的吸引，另一部分就是电子离开金属表面时的动能。 ②如果克服吸引力做功最少为W0，则电子离开金属表面时动能最大为Ek，根据能量守恒定律可知：Ek＝hν－W0。 (3)光电效应方程包含了产生光电效应的条件。 若发生光电效应，则光电子的最大初动能必须大于零，即Ek＝hν－W0>0，亦即hν>W0，ν>eq \f(W0,h)＝νc，而νc＝eq \f(W0,h)恰好是光电效应的截止频率。 (4)Ek­ν曲线。如图所示是光电子最大初动能Ek随入射光频率ν变化的曲线。这里，横轴上的截距是截止频率或极限频率，纵轴上的截距是逸出功的负值，斜率为普朗克常量。 2．光电效应规律中的两条线索、两个关系 (1)两条线索 (2)两个关系：光强→光子数目多→发射光电子多→光电流大。 光子频率高→光子能量大→产生光电子的最大初动能大。 　(多选)(2024·辽宁卷)X射线光电子能谱仪是利用X光照射材料表面激发出光电子，并对光电子进行分析的科研仪器，用某一频率的X光照射某种金属表面，逸出了光电子，若增加此X光的强度，则(　　) A．该金属逸出功增大 B．X光的光子能量不变 C．逸出的光电子最大初动能增大 D．单位时间逸出的光电子数增多 [解析]　金属的逸出功是金属的自身固有属性，仅与金属自身有关，增加此X光的强度，该金属逸出功不变，故A错误；根据光子能量公式ε＝hν可知增加此X光的强度，X光的光子能量不变，故B正确；根据爱因斯坦光电方程Ekm＝hν－W0，可知逸出的光电子最大初动能不变，故C错误；增加此X光的强度，单位时间照射到金属表面的光子变多，则单位时间逸出的光电子数增多，故D正确。 [答案]　BD (多选)现用某一频率为ν的光照射在阴极K上，阴极材料极限频率为ν0，如图所示，调节滑动变阻器滑片的位置，当电压表示数为U时，电流表示数恰好为零。电子电荷量的大小为e，普朗克常量为h，下列说法正确的是(　　) A．若入射光频率变为原来的2倍，则遏止电压为2U＋eq \f(hν0,e) B．若入射光频率变为原来的3倍，则光电子的最大初动能为2hν C．保持滑动变阻器滑片位置不变，若入射光频率变为原来的3倍，则电子到达A极的最大动能为2hν D．入射光频率为ν，若改变电路，加大小为U的正向电压，电子到达A极的最大动能为2eU [解析]　根据光电效应方程可得Ekm＝hν－hν0，当电压表示数为U时，电流表示数恰好为零，根据动能定理可得eU＝Ekm，若入射光频率变为原来的2倍，则有Ekm′＝2hν－hν0。设遏止电压变为U′，则有eU′＝Ekm′，联立解得U′＝2U＋eq \f(hν0,e)，故A正确；若入射光频率变为原来的3倍，则有Ekm″＝3hν－hν0＝2hν＋eU，故B错误；保持滑动变阻器滑片位置不变，若入射光频率变为原来的3倍，则电子到达A极的最大动能为Ek＝Ekm″－eU＝2hν＋eU－eU＝2hν，故C正确；入射光频率为ν，若改变电路，加大小为U的正向电压，电子到达A极的最大动能为Ek′＝Ekm＋eU＝2eU，故D正确。 [答案]　ACD 1．在例题中，若加正向电压，闭合开关，滑片处于滑动变阻器中央位置，当一束单色光照到此装置的金属表面K时，电流表有示数，下列说法正确的是(　　) A．若仅增大该单色光入射的强度，则光电子的最大初动能增大，电流表示数也增大 B．增大入射光的频率，金属的逸出功变大 C．保持频率不变，当光强减弱时，发射光电子的时间将明显增加 D．若滑动变阻器滑片左移，则电压表示数减小，电流表示数增大 解析　若仅增大该单色光入射的强度，则光电子的最大初动能不变，但单位时间内溢出的光电子数增多，所以光电流增大，电流表示数增大，故A错误；金属的逸出功是金属本身的性质，与入射光的频率、入射光的强度无关，故无论增大入射光的频率还是增加入射光的强度，该金属的逸出功都不变，故B错误；发生光电效应不需要时间积累，只要入射光的频率大于极限频率即可，故C错误；若滑动变阻器滑片左移，则光电管上的反向电压减小，电压表示数减小，光电流增大，电流表示数增大，故D正确。 答案　D 2．在例题中若加正向电压，当用波长为λ0的光照射到阴极K上时，电流表中有电流通过，则(　　) A．若将该入射光强度减小一半，电流表中的电流可能为零 B．若增加光电管两端电压，电流表中的电流可能先增大后不变 C．若将电源极性反接，电流表中的电流一定为零 D．若换用波长为λ1(λ1>λ0)的光照射阴极K，电流表中的电流一定为零 答案　B 2．(多选)如图所示，用频率为ν1和ν2的甲、乙两种单色光分别照射同一光电管，对应的遏止电压分别为U1和U2。已知ν1<ν2，则(　　) A．遏止电压U1<U2 B．用甲、乙光分别照射时，金属的 极限频率不同 C．增加乙光的强度，遏止电压U2不变 D．滑动变阻器滑片P移至最左端，电流 表仍然有示数 解析　根据eUc＝hν－hν0，结合ν1<ν2可知，遏止电压U1<U2，且与光照强度无关，故A、C正确；金属的极限频率由金属本身的性质决定，与照射光无关，故B错误；滑动变阻器滑片P移至最左端，反向电压为零，电流表示数不为零，故D正确。 答案　ACD 探究点三　光的波粒二象性 1．光的波粒二象性的理解 实验基础 表现 说明 光的波 动性 干涉和 衍射 (1)光子在空间各点出现的可能性大小可用波动规律来描述； (2)足够能量的光(大量光子)在传播时，表现出波的性质； (3)波长长的光容易表现出波动性 (1)光的波动性是光子本身的一种属性，不是光子之间相互作用产生的； (2)光的波动性不同于宏观观念的波 光的粒 子性 光电效应、康普顿效应 (1)当光同物质发生作用时，这种作用是“一份一份”进行的，表现出粒子的性质； (2)少量或个别光子容易显示出光的粒子性； (3)波长短的光，粒子性显著 (1)粒子的含义是“不连续”“一份一份”的； (2)光子不同于宏观观念的粒子 2．光的波粒二象性 (1)大量光子产生的效果显示出波动性，比如在干涉、衍射现象中，如果用强光照射，在光屏上立刻出现了干涉、衍射条纹，波动性体现了出来；个别光子产生的效果显示出粒子性，如果用微弱的光照射，在屏上就只能观察到一些分布毫无规律的光点，粒子性得到充分体现；但是如果微弱的光在照射时间加长的情况下，在感光底片上的光点分布又会出现一定的规律性，倾向于干涉、衍射的分布规律。这些实验，为人们认识光的波粒二象性提供了良好的依据。 (2)光子和电子、质子等实物粒子一样具有能量和动量，个别光子产生的效果往往显示出粒子性，如光子与电子的作用是一份一份进行的，这些都体现了光的粒子性。 (3)对不同频率的光，频率低、波长长的光，波动性特征显著；而频率高、波长短的光，粒子性特征显著。 (4)光子的能量ε＝hν，动量p＝eq \f(h,λ)，能量ε和动量p是描述物质的粒子性的重要物理量，波长λ或频率ν是描述物质的波动性的典型物理量，它们通过普朗克常量h联系在一起，揭示了光的粒子性和波动性之间的密切联系，说明了光的波动性和粒子性组成一个有机的整体，相互间并不是独立存在的。 　下列有关光的波粒二象性的说法，正确的是(　　) A．有的光是波，有的光是粒子 B．光子与电子是同样的一种粒子 C．光的波长越长，其波动性越显著；波长越短，其粒子性越显著 D．大量光子的行为往往显示出粒子性 [解析]　一切光都具有波粒二象性，有些行为(如干涉、衍射)表现出波动性，有些行为(如光电效应)表现出粒子性，所以，不能说有的光是波，有的光是粒子。 光子与电子都是微观粒子，都具有波粒二象性，但电子是实物粒子，有静止质量，光子不是实物粒子，没有静止质量；电子是以实物形式存在的物质，光子是以场形式存在的物质，所以不能说光子与电子是同样的一种粒子。光的波粒二象性的理论和实验表明，大量光子的行为表现出波动性，个别光子的行为表现出粒子性。光的波长越长，衍射性越好，即波动性越显著；光的波长越短，其光子的能量越大，个别或少数光子的作用就足以引起光接收装置的反应，所以其粒子性就很显著，故选项C正确，A、B、D错误。 [答案]　C 3．有关光的本性，下列说法正确的是(　　) A．光既具有波动性，又具有粒子性，两种性质是不相容的 B．光的波动性类似于机械波，光的粒子性类似于质点 C．大量光子只具有波动性，个别光子只具有粒子性 D．由于光既具有波动性，又具有粒子性，无法只用其中一种去说明光的一切行为，只能认为光具有波粒二象性 解析　光既具有波动性，又具有粒子性，但它又不同于宏观观念中的机械波和粒子。波动性和粒子性是光在不同情况下的不同表现，是同一客体的两个不同侧面、不同属性，我们无法用其中的一种去说明光的一切行为，只能认为光具有波粒二象性。故正确答案为D。 答案　D 1．利用光电管研究光电效应实验如图所示，用频率为ν的可见光照射阴极K，电流表中有电流通过，则(　　) A．用紫外线照射，电流表不一定有电流通过 B．用红光照射，电流表一定无电流通过 C．用频率为ν的可见光照射K，当滑动变阻器的滑片移到A端时，电流表中一定无电流通过 D．用频率为ν的可见光照射K，当滑动变阻器的滑片向B端滑动时，电流表示数可能不变 解析　因紫外线的频率比可见光的频率高，所以用紫外线照射时，电流表中一定有电流通过，选项A错误；因不知阴极K的截止频率，所以用红光照射时，不一定发生光电效应，所以选项B错误；即使UAK＝0，电流表中也可能有电流通过，所以选项C错误；当滑片向B端滑动时，UAK增大，阳极A吸收光电子的能力增强，光电流会增大，直至达到饱和电流。若在滑动前，电流已经达到饱和电流，那么即使增大UAK，光电流也不会增大，所以选项D正确。 答案　D 2．图甲是研究光电效应规律的实验装置图，用绿光照射阴极K，实验测得电流I与电势差UAK满足图乙所示规律，电子的电荷量约为1.6× 10－19 C，关于该实验说法正确的是(　　) A．如果用红光照射该光电管，一定会发生光电效应 B．每秒钟阴极逸出的光电子数约为4×1012个 C．光电子的最大初动能为0.64 eV D．如果增大绿光的光照强度，饱和电流不会改变 解析　绿光的频率超过了极限频率，但红光频率低于绿光，不一定能发生光电效应，A错误；由题图乙知，饱和电流为0.64 μA，则一秒内逸出的光电子数约为n＝eq \f(0.64×10－6,1.6×10－19)个＝4×1012个，B正确；由题图乙知，遏止电压为0.6 V，则最大初动能为0.6 eV，C错误；增大光照强度，单位时间逸出的光电子数增加，饱和电流也会增大，D错误。 答案　B 3．(2024·九省联考)用频率分别为ν1和ν2的单色光A和B照射两种金属C和D的表面。单色光A照射两种金属时都能产生光电效应现象；单色光B照射时，只能使金属C产生光电效应现象，不能使金属D产生光电效应现象。设两种金属的逸出功分别为WC和WD，则下列选项正确的是(　　) A．ν1>ν2，WC>WD B．ν1>ν2，WC<WD C．ν1<ν2，WC>WD D．ν1<ν2，WC<WD 解析　单色光A照射两种金属时都能产生光电效应现象，单色光B照射时，只能使金属C产生光电效应现象，根据光电效应条件知，单色光A的频率大于单色光B的频率ν1>ν2，单色光B照射时，只能使金属C产生光电效应现象，不能使金属D产生光电效应现象，可知金属C的逸出功小于金属D的逸出功WC<WD，故选B。 答案　B 4．某种复色光由红、蓝两种颜色的光组成，其光强度与波长的关系如图甲所示，红光范围的光强度比蓝光范围的光强度大很多。某学生以此光照射某一金属，进行光电效应实验，发现皆可产生光电子，如图乙所示。设可变直流电源的电压为U时测得的光电流为I，测得多组数据，则下列图像中该实验所测得的I­U关系可能正确的是(　　) INCLUDEPICTURE"A28A.TIF" 解析　蓝光的频率高，由eU＝hν－W可知，蓝光的遏止电压比较大，所以在反向电压减小到红光的遏止电压前，只有蓝光的光电子辐射出，所以光电流较小，当反向电压达到红光的遏止电压之后，既有红光的光电子发出，又有蓝光的光电子发出，光电流变大，故A正确，B、C、D错误。 答案　A 5．通过某光电管的光电流与两极间电压的关系如图所示，当用光子能量为 4.5 eV的蓝光照射光电管的阴极K时，对应图线与横轴交点 U1＝－2.37 V。(普朗克常量 h＝6.63×10－34 J·s，电子电荷量e＝1.6×10－19C。以下计算结果保留2位有效数字) (1)求出阴极 K 发生光电效应的极限频率； (2)当用光子能量为 7.0 eV 的紫外线持续照射光电管的阴极 K 时，测得饱和电流为 0.32 μA，求阴极 K 单位时间发射的光电子数。 解析　(1)由题图可得 eU1＝Ek 又根据光电效应方程Ek＝hν－W0 联立得ν＝5.1×1014Hz。 (2)根据I＝eq \f(q,t)，n＝eq \f(q,e)，得 n＝2.0×1012个。 答案　(1)5.1×1014Hz　(2)2.0×1012个 $$