第1节 光电效应及其解释-【金版新学案】2025-2026学年高中物理选择性必修第三册同步课堂高效讲义配套课件（鲁科版）

该高中物理课件聚焦光电效应现象、实验规律、爱因斯坦光电效应方程及光的波粒二象性，通过锌板与验电器的紫外线照射实验导入，从光的波动性过渡到粒子性，以“新知导学-合作探究-课堂演练”为支架衔接前后知识。 其亮点在于以科学探究为主线，结合光电管电路实验分析饱和光电流、遏止电压，通过科学推理推导光电效应方程，落实物理观念和科学思维。分层练习帮助学生构建认知，教师可直接用于教学，提升学生分析与解决问题能力。

第1节　光电效应及其解释 　　　　 第6章　波粒二象性 核心素养目标 物理观念 能了解光电效应现象和爱因斯坦光电效应方程的内涵，能解释光电效应在生产生活中的应用。 科学思维 知道描述微观世界需要不断建构物理模型；能根据实验结论分析光的波粒二象性。 科学探究 能根据光电效应实验现象提出问题；能观察光电效应实验，收集数据；能分析数据，发现规律，形成合理的结论；能完成与波粒二象性有关的科技论文，有提交给有关科技杂志的意识。 科学态度与责任 能体会量子论的建立对人们认识物质世界的影响，了解人类认识自然的局限性与不断探索自然的必要性。 新知导学　夯实基础 1 合作探究　素能提升 2 随堂演练　对点落实 3 内容索引 课时测评 4 2 3 4 5 6 7 8 9 1 10 11 12 13 新知导学　夯实基础 返回 知识梳理 一、光电效应现象及实验规律 1．光电效应现象：在光的照射下_____从物体表面逸出的现象。逸出的电子称为_______。 2．光电效应的实验规律 (1)发生的条件：每一种金属对应一种光的__________，又称极限频率。只有当光的频率___________这个最小频率时，才会产生光电效应。当光的频率小于这个最小频率时，即使增加__________或__________，也不能产生光电效应。 (2)从光照射到金属表面至产生光电效应的时间间隔很短，通常可在_____内发生光电效应。 电子 光电子 最小频率 大于或等于 光的强度 照射时间 10-9 s (3)产生光电效应时，在光照强度不变的情况下，光电流随电压的增大而_____，当电流增大到一定值后，即使电压再增大，电流也__________，达到一个饱和值，即为__________。如果施加_____电压，在电压较低时也还有光电流，只有当反向电压大于某一值时，光电流才为零，这一电压值称为__________ 。 (4)在光频率不变的情况下，入射光_____，单位时间内逸出的电子数_____，饱和电流_____；遏止电压Uc与光电子的___________有关。 增大 不再增加 饱和电流 反向 遏止电压 越强 越多 越大 最大初动能 二、光电效应的解释及应用 1．光子说：看似连续的光实际上是由数量有限的、分立的_____组成的，每一个光子的能量为_____(h是普朗克常量，h＝6.63×10-34 J·s，ν是光的频率)。光在发射和吸收时能量是一份一份的。 2．光电效应方程 (1)表达式：_______________。 (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_______，剩下的表现为电子逸出后的___________。 3．光电现象的应用：光电_____、光电_____。 光子 hν hν＝W＋mv2 逸出功 最大初动能 开关 成像 三、光的波粒二象性 1．光具有波粒二象性：光子既有___________，又有__________。 2．光波是一种_______。 3．光的波动性和粒子性不是均衡表现的，有时_______表现得比较明显，有时_______表现得比较明显。 粒子的特征 波的特征 概率波 波动性 粒子性 自主检测 1．判断正误 (1)光电效应实验中光照时间越长光电流越大。 (　) (2)光电子的最大初动能与入射光的强度无关。 (　) (3)遏止电压与光电子最大初动能满足eUc＝mvm2的关系式。 (　) (4)爱因斯坦发展了普朗克的能量不连续思想，提出了光量子的概念。 (　) (5)光子通过狭缝后落在亮纹处的概率较小。 (　) (6)光的波动性和粒子性是统一的，光具有波粒二象性。 (　) √ × √ √ √ × 返回 2．链接实景 如图所示，把一块锌板连接在验电器上，用紫 外线灯照射锌板，观察到验电器的指针发生了 变化，这说明锌板带了电。你知道锌板是怎样 带上电的吗？ 提示：锌板在紫外线灯的照射下发生了光电效 应，发射出光电子，因此锌板会显示正电性，验电器会因带正电荷而使金属箔片张开一定角度。 合作探究　素能提升 返回 师生互动 知识点一　光电效应的规律与解释 如图是研究光电效应的实验电路。 (1)某单色光照射到金属表面上结果没有光电子逸出， 请思考：我们应如何操作才能使该金属发生光电效应 呢？增大入射光频率还是增大入射光强度？ 提示：增大入射光频率，使其高于该金属的极限频率。 (2)光电流的强度与入射光的强度一定成正比吗？ 提示：不一定。光电流未达到饱和值之前其大小不仅与入射光的强度有 关，还与光电管两极间的电压有关，只有用相同频率的光产生的饱和光电流才与入射光的强度成正比。 要点归纳 1．爱因斯坦光子理论对光电效应的几个解释 (1)解释极限频率的存在： (2)解释光电效应的瞬时性：电子吸收光子的能量时间很短，几乎是瞬时的。如果入射光频率低于极限频率，即使增加照射时间，也不能使电子逸出。因为一个电子吸收一个光子后，立即获得了光子的能量(hν)，所以电子不需要通过能量积累逸出金属表面。 (3)解释最大初动能与频率的关系：由爱因斯坦光电效应方程hν＝W＋mv2可知，电子从金属中逸出所需消耗的能量的最小值为逸出功，从金属表面逸出的电子消耗的能量最少，逸出时的动能值最大，称为最大初动能。就其他逸出的电子而言，离开金属时的动能小于最大初动能。最大初动能的大小与光的强度无关，与光的频率有关。 (4)由c＝λν知，波长与频率成反比，故存在极限波长，发生光电效应时，频率要大于或等于极限频率，故波长要小于或等于极限波长。 2．光电效应的四点提醒 (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。 3．饱和光电流及遏止电压 实验装置如图所示： 发生光电效应时，从金属表面逸出的光电子向四面八方 运动，部分光电子能够到达阳极A形成光电流。 (1)饱和光电流：若电源右侧为正极，即将阴极K接电源 负极，阳极A接电源正极，在K与A之间就形成了向左的电场。电场力迫使原来未到达阳极A的光电子向阳极A聚集，电压逐渐增大，电场力增大；迫使作用更加强烈，到达阳极A的光电子数增多，光电流增大。当电压达到一定值时，电场力迫使所有的光电子都到达阳极，这时若继续增大电 压，到达阳极A的光电子数也不会增加，即光电流不再增加，达到饱和光电流。此时若想增大光电流只能增加出来的光子数，即增大光照强度。 (2)遏止电压：若电源左侧为正极，即将阴极K接电源正极，阳极A接电源负极，在K与A之间就形成了使光电子减速的向右的电场。电场阻碍光电子到达阳极A，逐渐增大U，电场力增大，阻碍作用更加强烈，到达阳极A的光电子数减少，光电流逐渐减小；当电压达到一定值时，电场力的阻碍作用使最易到达阳极A的光电子(具有最大初动能且朝向阳极A运动)不能到达阳极A时，光电流恰好减到零，此时的电压就是遏止电压。 4．光电效应中的三个关系式 (1)爱因斯坦光电效应方程：hν＝mv2＋W。 (2)最大初动能与遏止电压的关系：Ek＝eUc。 (3)逸出功与极限频率的关系：W＝hνc。 5．光电效应中的两条对应关系 (1)光照强度大→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→光电子的最大初动能大。 (多选)现用某一光电管进行光电效应实验，当用某一频率的光入射时，有光电流产生。下列说法正确的是 A．保持入射光的频率不变，入射光的光强变大，饱和光电流变大 B．入射光的频率变高，饱和光电流变大 C．入射光的频率变高，光电子的最大初动能变大 D．遏止电压的大小与入射光的频率有关，与入射光的光强无关 例1 √ √ √ 产生光电效应时，光的强度越大，单位时间内逸出的光电子数越多，饱和光电流越大，选项A正确；饱和光电流大小与入射光的频率无关，选项B错误；光电子的最大初动能随入射光频率的增加而增加，与入射光的强度无关，选项C正确；遏止电压的大小与入射光的频率有关，与光的强度无关，选项D正确。 如图所示电路中，阴极K涂有极限波长为λ0＝ 0.66 μm的金属。若闭合开关S，用波长为λ＝0.50 μm的绿光照射阴极，调整光电管两极间的电压，使电流表的示数达到最大值0.64 μA。 (1)求阴极每秒发射的光电子数和光电子飞出阴极时的最大初动能。 答案：4.0×1012个　9.6×10-20 J 例2 当阴极发射的光电子全部到达阳极时，光电流达到 饱和。阴极每秒发射的光电子个数 n＝＝个＝4.0×1012个 根据爱因斯坦光电效应方程知，光电子飞出阴极时 的最大初动能为 Ek＝hν－W＝h－h 代入数据可得Ek＝9.6×10-20 J。 (2)如果将照射阴极的绿光的光强增大为原来的2倍，求阴极每秒发射的光电子数和光电子飞出阴极时的最大初动能。 答案：8.0×1012个　9.6×10-20 J 如果照射光的频率不变，光强加倍，则每秒发射的光电子数加倍，饱和光电流增大为原来的2倍。根据光电效应实验规律可得阴极每秒发射的光电子个数 n′＝2n＝8.0×1012个 光电子的最大初动能不变，仍为 Ek＝9.6×10-20 J。 解决光电流的两条思路 规律总结 针对练1．(多选)在演示光电效应的实验中，原来不带电的一块锌板与灵敏静电计相连，用弧光灯(紫外线)照射锌板时，静电计的指针就张开一个角度，如图所示，这时 A．锌板带正电，指针带负电 B．锌板带正电，指针带正电 C．若用黄光照射锌板，则可能不产生光电效应现象 D．若用红光照射锌板，则锌板能发射光电子 锌板在紫外线照射下，发生光电效应现象，有光电子飞出，故锌板带正电，指针上的部分电子被吸引到锌板上发生中和，使指针带正电，B正确，A错误；红光和黄光的频率都小于紫外线的频率，都可能不产生光电效应，C正确，D错误。 √ √ 针对练2．(多选)某实验小组用光电效应实验装置研究a、b两种单色光的光电效应规律，通过实验得到的光电流I与电压U的关系如图所示。则 A．a光的频率小于b光的频率 B．阴极K对a、b两种光的逸出功相等 C．a、b两种光照射出的光电子的最大初动能相等 D．若仅增大a种单色光的入射强度，与a种单色光 对应的饱和电流将增大 √ √ √ 由爱因斯坦光电效应方程及动能定理可知，eUc＝Ek ＝hν－W，遏止电压大的，光电子的最大初动能大， 入射光的频率大，由图可知，b光照射光电管时遏止 电压大，则其频率大，即νa<νb，故A正确，C错误； 金属的逸出功由金属本身决定，与光的频率无关，故 B正确；在发生光电效应的前提下，饱和电流与入射光的强度有关，入射光强度越大，饱和电流越大，故D正确。 针对练3．(多选) 如图所示是某金属在光的照射下，光电子的最大初动能Ek与入射光的波长的倒数的关系图像，由图像可知 A．图像中的λ0是产生光电效应的最小波长 B．普朗克常量和光速的乘积hc＝Eλ0 C．该金属的逸出功等于－E D．若入射光的波长为，产生的光电子的最大初动能 为2E √ √ 图像中的λ0是产生光电效应的最大波长，选项A错 误；根据爱因斯坦光电效应方程，光电子的最大初 动能Ek与入射光的波长的倒数的关系图像对应的 函数关系式为Ek＝hc－W，由题图可知Ek＝0时， hc＝Eλ0，选项B正确；由Ek＝hc－W，并结合关系图像可得该金属的逸出功W＝E，选项C错误；若入射光的波长为，由Ek＝hc－W，解得Ek＝hc－W＝3E－E＝2E，即产生的光电子的最大初动能为2E，选项D正确。 知识点二　光的波粒二象性 1．光的粒子性的含义：爱因斯坦光子说中的“粒子”与牛顿微粒说中的“粒子”是完全不同的概念。光子是一份一份的具有能量的粒子，其能量与光的频率有关，光子说并不否定波动说。 (1)当光同物质发生作用时，表现出粒子的性质。 (2)少量或个别光子易显示出光的粒子性。 (3)频率高、波长短的光，粒子性特征显著。 2．光的波动性的含义：光的波动性是光子本身的一种属性，它不同于宏观的波，它是一种概率波。 (1)足够能量的光(大量光子)在传播时，表现出波的性质。 (2)频率低、波长长的光，波动性特征显著。 3．光的波动性和粒子性是统一的，光具有波粒二象性 (1)光的粒子性并不否定光的波动性，波动性和粒子性都是光的本质属性，只是在不同条件下的表现不同。 (2)只有从波粒二象性的角度，才能统一说明光的各种表现，光的波动性和粒子性是统一的。 (多选)对光的认识，下列说法正确的是 A．个别光子的行为表现为粒子性，大量光子的行为表现为波动性 B．光的波动性是光子本身的一种属性，不是光子之间的相互作用引起的 C．光表现出波动性时，就不具有粒子性了，光表现出粒子性时，就不具有波动性了 D．光的波粒二象性应理解为：在某些场合下光的波动性表现明显，在某些场合下光的粒子性表现明显 例3 √ √ √ 光是一种概率波，少量光子的行为易显示出粒子性，而大量光子的行为往往显示出波动性，A正确；光的波动性不是由光子之间的相互作用引起的，而是光的一种属性，这已被弱光照射双缝后在胶片上的感光实验所证实，B正确；粒子性和波动性是光同时具备的两种属性，C错误，D正确。 针对练1．(多选)关于光的波粒二象性，下列说法中正确的是 A．光的频率越高，衍射现象越不容易看到 B．光的频率越高，粒子性越显著 C．大量光子产生的效果往往显示波动性 D．光的波粒二象性否定了光的电磁说 光具有波粒二象性，波粒二象性并不否定光的电磁说，只是说某些情况下粒子性明显，某些情况下波动性明显，故D错误；光的频率越高，波长越短，粒子性越明显，波动性越不明显，越不易看到其衍射现象，故B正确、A正确；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，故C正确。 √ √ √ 针对练2．有关光的波粒二象性的下列说法中，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 同一种光在不同条件下，有时表现出波动性，有时表现出粒子性，A错误；电子是实物粒子，有静止质量；光子无静止质量，以场的形式存 在，B错误；光的波长越长(频率越低)，其波动性越显著，反之，粒子性越显著，C正确；大量光子的行为往往表现出波动性，D错误。 √ 返回 随堂演练　对点落实 返回 1．(多选)对光电效应的理解正确的是 A．金属钠的每个电子可以吸收一个或一个以上的光子，当它积累的动能足够大时，就能逸出金属 B．在光电效应中，一个电子只能吸收一个光子 C．如果入射光子的能量小于金属表面的电子克服原子核的引力而逸出时所需做的最小功，便不能发生光电效应 D．发生光电效应时，入射光越强，光子的能量就越大，光电子的最大初动能就越大 √ √ 按照爱因斯坦的光子说，光子的能量由光的频率决定，与光强无关，入射光的频率越大，发生光电效应时产生的光电子的最大初动能越大；但要使电子离开金属，电子必须具有足够的动能，而电子增加的动能只能来源于照射光的光子能量，且一个电子只能吸收一个光子，不能同时吸收多个光子，所以光子的能量小于某一数值时便不能产生光电效应现 象；电子从金属逸出时只有从金属表面向外逸出的电子克服原子核的引力所做的功最小。综上所述，选项B、C正确。 2．光电管是一种利用光照射产生电流的装置，当入射光照在管中金属板上时，可能形成光电流。表中给出了6次实验的结果。 由表中数据得出的论断中不正确的是 A．两组实验采用了不同频率的入射光 B．两组实验所用的金属板材质不同 C．若入射光子的能量为5.0 eV，逸出光电子的最大动能为1.9 eV D．若入射光子的能量为5.0 eV，相对光强越强，光电流越大 组 次 入射光子的能量/eV 相对光强 光电流大小/mA 逸出光电子的 最大动能/eV 第 一 组 1 2 3 4.0 4.0 4.0 弱 中 强 29 43 60 0.9 0.9 0.9 第 二 组 4 5 6 6.0 6.0 6.0 弱 中 强 27 40 55 2.9 2.9 2.9 √ 由光电效应可知电子最大初动能Ekm和入射光频率ν以及逸出功W0的关系满足Ekm＝hν－W0①， 题中数据表添加一项逸出功后，如表所示： 组 次 入射光子的 能量/eV 相对光强 光电流 大小/mA 逸出光电子的 最大动能/eV 逸出功W/eV 第 一 组 1 2 3 4.0 4.0 4.0 弱 中 强 29 43 60 0.9 0.9 0.9 3.1 3.1 3.1 第 二 组 4 5 6 6.0 6.0 6.0 弱 中 强 27 40 55 2.9 2.9 2.9 3.1 3.1 3.1 根据表格可知，不同频率光入射逸出功相同，由此可以判断是同一种金属材料，选项B错误，符合题中错误选项要求；入射光子能量不同，所以频率不同，选项A正确；根据①式可知若入射光子能量为5.0 eV，则逸出电子最大动能为1.9 eV；只要能够发生光电效应，相对光强越 强，光电流越大，选项C、D正确。 组 次 入射光子的 能量/eV 相对光强 光电流 大小/mA 逸出光电子的 最大动能/eV 逸出功W/eV 第 一 组 1 2 3 4.0 4.0 4.0 弱 中 强 29 43 60 0.9 0.9 0.9 3.1 3.1 3.1 第 二 组 4 5 6 6.0 6.0 6.0 弱 中 强 27 40 55 2.9 2.9 2.9 3.1 3.1 3.1 3．用如图所示的装置研究光电效应规律，用能量为12 eV的光子照射光电管的阴极K，电流表检测到有电流。调节滑动变阻器滑片，当电压表的示数为5.0 V时，电流表的示数恰好为零，已知元电荷e＝1.6×10-19 C，下列说法正确的是 A．光电子的最大初动能为8.0×10-19 J B．光电管的阴极K的逸出功为1.21×10-18 J C．若用能量为8 eV的光子照射阴极K，不会产生光电子 D．电源正负极对调，将滑片调至变阻器右端，此时电 流表示数一定为饱和电流 √ 调节滑动变阻器滑片，当电压表的示数为5.0 V时， 电流表的示数恰好为零，可知光电子的最大初动能 Ekm＝eUc＝5 eV＝5×1.6×10-19 J＝8.0×10-19 J，A 正确；根据光电效应方程Ekm＝hν－W，得逸出功 W＝hν－Ekm＝12 eV－5 eV＝7 eV＝7×1.6×10-19 J ＝1.12×10-18 J，B错误；若用能量为8 eV的光子照 射阴极K，8 eV大于金属板的逸出功(7 eV)，所以能产生光电子，C错误；将电源的正负极对调，把滑动变阻器的滑动触头向右滑动，电流表示数增大，当电流表示数增大到一定值后，即使滑动变阻器的滑动触头再向右滑动，电流表示数也不再增加时，此时电流表的示数为饱和电流，D错误。故选A。 4．某种金属逸出光电子的最大初动能Ek与入射光频率ν的关系如图所示。已知普朗克常量为h，下列说法正确的是 A．入射光的频率越高，金属的逸出功越大 B．该金属的截止频率为 C．不同入射光照射到该金属上，图像斜率不一定相同 D．若入射光频率为，则光子的最大初动能为 √ 金属的逸出功只由金属自身决定，与入射光的频率无 关，故A错误；根据光电效应方程可得Ek＝hν－W， 可知Ekν的斜率为普朗克常量，则不同入射光照射到 该金属上，图像斜率一定相同，Ekν的纵轴截距为－b ＝－W，则该金属的截止频率为νc＝＝，故B正确， C错误；根据题图可知，若入射光频率为，则不会产生光电效应现 象，故D错误。故选B。 返回 课时测评 返回 1．在物理学发展过程中，观测、实验、假说和逻辑推理等方法都起到了重要作用，下列叙述符合史实的是 A．安培在实验中观察到电流的磁效应，该效应揭示了电和磁之间存在联系 B．奥斯特根据通电螺线管的磁场和条形磁铁的磁场的相似性，提出了分子电流假说 C．爱因斯坦受普朗克的启发，提出光子说，圆满地解释了光电效应，推动了量子力学的诞生，并因此获得诺贝尔物理学奖 D．法拉第在实验中观察到，在通有恒定电流的静止导线附近的固定导线圈中会出现感应电流 √ 2 3 4 5 6 7 8 9 1 10 11 12 13 奥斯特在实验中观察到电流的磁效应，该效应揭示了电和磁之间存在联系，故A错误；安培根据通电螺线管的磁场和条形磁铁的磁场的相似 性，提出了分子电流假说，故B错误；爱因斯坦为了解释光电效应的实验规律，受普朗克量子理论的启发，提出了光子说，推动了量子力学的诞生，并因此获得诺贝尔物理学奖，故C正确；法拉第在实验中观察 到，在通有变化电流的静止导线附近的固定线圈中会出现感应电流，故D错误。故选C。 2 3 4 5 6 7 8 9 1 10 11 12 13 2．在验证光的波粒二象性的实验中，下列说法正确的是 A．光子通过狭缝的运动路线像水波一样 B．使光子一个一个地通过狭缝，若时间足够长，底片上将会显示衍射图样 C．光的粒子性是大量光子运动的规律 D．单个光子通过狭缝后，底片上会出现完整的衍射图样 √ 2 3 4 5 6 7 8 9 1 10 11 12 13 光子通过狭缝的运动路线是随机的，与水波不同，故A错误；使光子一个一个地通过狭缝，如果时间足够长，底片上中央到达的机会最多，其他地方机会较少，底片上会出现衍射图样，故B正确；单个光子通过狭缝后打在底片的情况呈现出随机性、大量光子通过狭缝后打在底片上的情况呈现出规律性，所以少量光子体现粒子性，大量光子体现波动性，故C错误；单个光子通过狭缝后，底片上会出现一个亮点，大量光子通过狭缝后，底片上会出现完整的衍射图样，故D错误。 2 3 4 5 6 7 8 9 1 10 11 12 13 3．光电效应实验的装置如图所示，现用发出紫外线的弧光灯照射锌板，原来不带电的验电器指针张开一个角度。下列说法正确的是 A．锌板带正电 B．验电器的指针带负电 C．增大弧光灯的强度，验电器指针的张角将减小 D．将紫外线改为强度更大的红外线进行实验，验 电器的指针也一定会带电 用发出紫外线的弧光灯照射锌板，锌板发生光电效应，有电子逸出，锌板带正电，验电器的指针带正电，选项A正确，B错误；增大弧光灯的强 度，逸出电子数变多，验电器指针的张角将增大，选项C错误；红外线不能使锌板发生光电效应，验电器的指针不会带电，选项D错误。故选A。 √ 2 3 4 5 6 7 8 9 1 10 11 12 13 4．关于光束的强度、光束的能量及光子的能量的关系说法正确的是 A．光强增大，光束能量也增大，光子能量也增大 B．光强减弱，光束能量也减弱，光子能量不变 C．光的波长越长，光束能量也越大，光子能量也越大 D．光的波长越短，光束能量也越大，光子能量越小 光子的能量E＝hν，则光子的能量由光的频率决定，与光强无关；而光束的能量由光强决定，光强减弱，光束能量也减弱，选项A错误，B正确；根据E＝可知，光的波长越长，光子能量越小；光的波长越短，光子能量越大，选项C、D错误。 √ 2 3 4 5 6 7 8 9 1 10 11 12 13 5．关于康普顿效应，下列说法正确的是 A．康普顿效应证明光具有波动性 B．康普顿在研究石墨对X射线的散射时发现，在散射的X射线中，有些波长变短了 C．康普顿在研究石墨对X射线的散射时发现，在散射的X射线中，有些波长变长了 D．康普顿效应可用经典电磁理论进行解释 √ 2 3 4 5 6 7 8 9 1 10 11 12 13 康普顿效应揭示了光具有粒子性，A错误；在康普顿效应中，当入射光子与晶体中的电子碰撞时，把一部分动量转移给电子，则动量减小，根据λ＝，知波长变长，B错误，C正确；光电效应和康普顿效应都无法用经典电磁理论进行解释，D错误。 2 3 4 5 6 7 8 9 1 10 11 12 13 6．研究光电效应的实验规律的电路图如图所示，加正向电压时，图中光电管的A极接电源正极，K极接电源负极，加反向电压时，反之，当有光照射K极时，下列说法正确的是 A．K极中有无光电子射出与入射光频率无关 B．光电子的最大初动能与入射光频率有关 C．只有光电管加正向电压时，才会有光电流 D．光电管加正向电压越大，光电流强度一定越大 √ 2 3 4 5 6 7 8 9 1 10 11 12 13 K极中有无光电子射出与入射光频率有关，只有当入射 光的频率大于K极金属的极限频率时才有光电子射出， 选项A错误；根据光电效应的规律，光电子的最大初动 能与入射光频率有关，选项B正确；光电管加反向电压 时，只要反向电压小于遏止电压，就会有光电流产生，选项C错误；在未达到饱和光电流之前，光电管加正向电压越大，光电流强度一定越 大，达到饱和光电流后，即使电压再增大，电流也不再增加，选项D错误。 2 3 4 5 6 7 8 9 1 10 11 12 13 7．用不同频率的光分别照射钨和锌，产生光电效应，根据实验可画出光电子的最大初动能Ek随入射光频率ν变化的Ek-ν图线。已知钨的逸出功是3.28 eV，锌的逸出功为3.34 eV，若将二者的图线画在同一个Ek-ν坐标系 中，则正确的图是 √ 2 3 4 5 6 7 8 9 1 10 11 12 13 根据光电效应方程Ek＝hν－W可知，Ek-ν图像的斜率为普朗克常量h，因此图中两线应平行，故C、D错误；图线与横轴的交点表示恰能发生光电效应(光电子动能为零)时的入射光频率即极限频率。由光电效应方程可知，逸出功越大的金属对应的极限频率越高，所以能使金属锌发生光电效应的极限频率越高，所以A正确，B错误。 2 3 4 5 6 7 8 9 1 10 11 12 13 8．(多选)用极微弱的可见光做双缝干涉实验，随着时间的增加，在屏上先后出现如图甲、乙、丙所示的图像，则 A．图像甲表明光具有粒子性 B．图像丙表明光具有波动性 C．用紫外光观察不到类似的图像 D．实验表明光是一种概率波 √ √ √ 2 3 4 5 6 7 8 9 1 10 11 12 13 图甲中分子的电子是光子打到光屏 上形成的，说明光具粒子性，即A 正确；丙图是长时间照射形成的明 暗相间的干涉条纹，说明光具波动 性，即B正确；甲、乙、丙三图说明短时间内光子的运动是随机的，看不出规律性，长时间照射后出现了明暗相间的干涉条纹，明条纹处是光子到达机率大的地方，暗条纹处则是光子到达机率小的地方，即说明光是一种概率波，即D正确；由于紫外光同样是光，也同样具有波粒二象性，同样会出现类似的图像，即C错误。 2 3 4 5 6 7 8 9 1 10 11 12 13 9．(多选)在光电效应实验中，用频率为ν的光照射光电管阴极，发生了光电效应，下列说法正确的是 A．增大入射光的强度，光电流增大 B．减小入射光的强度，光电效应现象消失 C．改用频率小于ν的光照射，一定不发生光电效应 D．改用频率大于ν的光照射，光电子的最大初动能变大 √ √ 2 3 4 5 6 7 8 9 1 10 11 12 13 增大入射光的强度，单位时间内照到单位面积上的光子数增加，光电流增大，A项正确；减小入射光的强度，只是光电流减小，光电效应现象是否消失与光的频率有关，而与光的强度无关，B项错误；改用频率小于ν的光照射，但只要光的频率大于极限频率ν0仍然可以发生光电效 应，C项错误；由爱因斯坦光电效应方程hν－W逸＝mv2得：光频率ν增大，而W逸不变，故光电子的最大初动能变大，D项正确。 2 3 4 5 6 7 8 9 1 10 11 12 13 10．(多选)在某次光电效应实验中，得到的遏止电压Uc与入射光的频率ν的关系如图所示，若该直线的斜率和纵截距分别为k和－b，电子电荷量的绝对值为e，则 A．普朗克常量可表示为 B．若更换材料再实验，得到的图线的k不改变，b改变 C．所用材料的逸出功可表示为eb D．b由入射光决定，与所用材料无关 √ √ 2 3 4 5 6 7 8 9 1 10 11 12 13 根据光电效应方程Ekm＝hν－W0，以及Ekm＝eUc得： Uc＝，图线的斜率k＝，解得普朗克常量h＝ ke，故A错误；纵轴截距的绝对值b＝，解得逸出 功W0＝eb，故C正确；b等于逸出功与电荷电量的比 值，而逸出功与材料有关，则b与材料有关，故D错误；更换材料再实验，由于逸出功变化，可知图线的斜率不变，纵轴截距改变，故B正 确。 2 3 4 5 6 7 8 9 1 10 11 12 13 11．人眼对绿光最为敏感，正常人的眼睛接收到波长为530 nm的绿光时，只要所接收到的功率不低于2.3×10-18 W，眼睛就能察觉。已知普朗克常量为6.63×10-34 J·s，光速为3×108 m/s，人眼能察觉到绿光时，每秒至少接收到的绿光光子数为 A．6　　 B．60　　　 C．600　　　 D．6 000 绿光光子能量E＝hν＝h≈3.8×10-19 J，所以每秒内至少接收光子数n＝＝ 个≈6个，B、C、D错误，A正确。 √ 2 3 4 5 6 7 8 9 1 10 11 12 13 12．(12分)普朗克常量是最基本的物理 常量之一，它架起了粒子性和波动性之 间的桥梁。普朗克常量具体数值可以通 过光电效应实验测得。如图是用光照射 某种金属时逸出的光电子的最大初动能随入射光频率的变化图线。e＝1.6×10-19 C。求： (1)这种金属发生光电效应的截止频率； 答案：4.30×1014 Hz　 2 3 4 5 6 7 8 9 1 10 11 12 13 根据爱因斯坦光电效应方程Ek＝hν－W， Ekν图像的横轴的截距大小等于截止频率，由题图知该金属的截止频率为νc＝4.30×1014 Hz。 2 3 4 5 6 7 8 9 1 10 11 12 13 (2)普朗克常量。(保留2位有效数字) 答案：6.7×10-34 J·s 根据光电效应方程得Ek＝hν－W 由题图知，当入射光的频率为ν＝5.50×1014 Hz时，最大初动能为Ek＝0.50 eV，当入射光的频率为νc＝4.30×1014 Hz时，光电子的最大初动能为0，则h×5.50×1014 Hz－W＝0.50×1.6×10-19 J， h×4.30×1014Hz－W＝0 联立两式解得h≈6.7×10-34 J·s。 2 3 4 5 6 7 8 9 1 10 11 12 13 13．(14分)如图所示是研究光电效应现象的实验电路，M、N为两正对的圆形金属板，两板间距为d，板的半径为R，且R>。当N板正中受一细束频率为ν的紫外线照射时，照射部位发射沿不同方向运动的光电子，形成光电流，从而引起电流表的指针偏转。已知普朗克常量为h、电子电荷量为e、电子质量为m。 (1)若闭合开关S，调节滑片P逐渐增大极板间电压， 可以发现电流逐渐减小。当电压表示数为Uc时，电 流恰好为零。 ①求金属板N的极限频率ν0； 答案：ν－　 2 3 4 5 6 7 8 9 1 10 11 12 13 据题意，由光电效应方程得 Ek＝hν－W0 据电场力做负功刚好等于动能变化，有 eUc＝Ek 极限频率为ν0＝ 解得ν0＝ν－。 2 3 4 5 6 7 8 9 1 10 11 12 13 ②将图示电源的正负极互换，同时逐渐增大极板间电 压，发现光电流逐渐增大，当电压达到U之后，电流 便趋于饱和，求此电压U。 答案：　 2 3 4 5 6 7 8 9 1 10 11 12 13 当电源正负极互换后，在电场力作用下，电子飞到极板M上，且电压越大；飞到该极板上的光电子数量越多，当所有光电子飞到该极板时，电流达到饱和，此时飞得最远的光电子可以近似看成做类平抛运动，则有Ek＝mv2 R＝vt d＝at2 a＝ 解得U＝。 2 3 4 5 6 7 8 9 1 10 11 12 13 (2)开关S断开，在M、N间加垂直于纸面的匀强磁场，逐渐增大磁感应强度，也能使电流为零，求磁感应强度B至少为多大时，电流为零。 答案： 2 3 4 5 6 7 8 9 1 10 11 12 13 当在M、N间加垂直于纸面的匀强磁场时，在磁场 力作用下，光电子做匀速圆周运动，当运动半径 最大的光电子的半径等于时，则光电子到达不了 极板M，那么就可以使电流为零，则有evB＝m r＝ 解得B＝。 返回 2 3 4 5 6 7 8 9 1 10 11 12 13 谢 谢 观 看 第1节　光电效应及其解释 2 3 4 5 6 7 8 9 1 10 11 12 13 $