第57讲 光电效应 波粒二象性（复习讲义）（广东专用）2027年高考物理一轮复习讲练测

该高中物理高考复习讲义聚焦光电效应、波粒二象性及物质波等核心考点，按命题透视考情前瞻、思维建模脉络梳理、考点精讲靶向突破、真题溯源考向感知的逻辑架构，通过知识点解构、考向拆解（含例题与变式训练）、真题演练等环节，帮助学生系统构建知识框架，突破重点难点。 讲义突出科学思维与模型建构，如对比光电效应四类图像斜率截距物理意义培养科学思维，结合康普顿效应及德布罗意波长计算训练科学探究能力。设置分层练习与即时反馈，确保高效复习，助力学生提升应考能力，为教师把控复习节奏提供清晰指导。

第55讲 固体、液体和气体 内容导航 01 命题透视·考情前瞻 对标素养，研判高考命题趋势 02 思维建模·脉络梳理 搭建知识框架，构建系统思维 03 考点精讲·靶向突破 拆解核心考点，归纳解题范式 考点一 光电效应 知识点1 光电效应现像及规律 知识点2 与光电效应有关的五组概念对比 知识点3 光电效应的研究思路 知识点4 光电效应中三个重要关系 考向1 光电效应的理解及规律 考向2 光电效应方程的应用 考点二 光电效应的四类图像 知识点1 光电效应四类图像对比 知识点2 热力学第一、第二定律的比较 考向1 热力学第二定律EK-ν图像 考向2 Uc-ν图像 考向3 I-U图像 考点三 对波粒二象性、物质波的理解 知识点1 波粒二象性、物质波 知识点2 对光的波粒二象性的理解 考向1 对康普顿效应的理解 考向2 对波粒二象性的理解 考向3 德布罗意波长的计算 04 真题溯源·考向感知 溯源真题逻辑，感知高考考向 命题透视·考情前瞻 ——对标素养，研判高考命题趋势 核心考点 2026年 2025年 2024年 光电效应 √ 光的波粒二象性 考情分析 题型与考向：高考对光电效应和波粒二象性的考查较为频繁，大多以选择题中出现，题目难度要求大多不是太高，较为基础。 情境与立意： 生活实践类：光电开关/自动门，太阳能电池板等。 学习探究类：光电子能谱仪，激光器工作原理、光电效应实验现象解释等。 复习目标 1、理解和掌握光电效应的规律及光电效应方程。 2、理解和掌握光的波粒二象性。 思维建模·脉络梳理 ——搭建知识框架，构建系统思维 考点精讲·靶向突破 ——拆解核心考点，归纳解题范式 考点一 光电效应 知识点1 光电效应现象及规律 知●识●解●构 一、现象 1、光电效应现象 在光的照射下物体发射电子的现象叫光电效应。如下图所示，用弧光灯照射锌版，有电子从锌版表面飞出，使原来不带电的验电器带正电。 2、光电效应实质 光电效应的实质是金属中的电子获得能量后逸出金属表面，从而使金属带上正电。 3、光电效应的产生条件 能否发生光电效应，不取决于光的强度，而是取决于光的频率。只要照射光的频率大于该金属的极限频率，无论照射光强弱，均能发生光电效应。 二、光电效应的规律 每种金属都有一个截止频率，入射光的频率必须大于或等于这个截止频率才能产生光电效应。 光电子的最大初动能与入射光的强度无关，只随入射光频率的增大而增大。 光电效应的发生几乎是瞬时的，一般不超过。 当入射光的频率大于截止频率时，入射光越强，饱和电流越大，逸出的光电子数越多，逸出光电子的数目与入射光的强度成正比，饱和电流的大小与入射光的强度成正比。 知识点2 与光电效应有关的五组概念对比 知●识●解●构 一、几个概念 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。 光子是因，光电子是果。 2、光电子的动能与光电子的最大初动能 只有金属表面的电子飞出原子核需要克服原子核的引力做功时，才具有最大初动能。 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、入射光强度与光子能量 入射光强度指指单位时间内照射到金属表面单位面积上的总能量，而光子能量E＝hν。 5、光的强度与饱和光电流 频率相同的光照射金属产生光电效应，入射光越强，饱和光电流越大，但不是简单的正比关系。 知识点3 光电效应的研究思路 知●识●解●构 一、研究思路 1、解题思路 通过频率分析：光子频率越高，光子得能量越大，产生光电子得最大出动能越大。 通过光的强度分析：入射光强度越大，单位时间照到金属表面的光子数目越多，单位时间产生的光电子越多，光电流越大。 2、光电管分析 电压情况 内容 图例 光电管加正向电压 P右移时，参与导电的光电子数增加；P移到某一位置时，所有逸出的光电子恰好都参与了导电，光电流恰好达到最大值；P再右移时,光电流不再增大。 光电管加反向电压 P右移时，参与导电的光电子数减少；P移到某一位置时，所有逸出的光电子恰好都不参与导电，光电流恰好为0，此时光电管两端加的电压为遏止电压；P再右移时,光电流始终为0。 知识点4 光电效应中三个重要关系 知●识●解●构 一、爱因斯坦光电效应方程 1、光子说 光是不连续的，是一份一份的，每一份叫做一个光子，光子的能量E与光的频率成正比：。 2、方程 。①hν为光子的能量；②W0为逸出功，即从金属表面直接飞出的光电子克服原子核引力所做的功的最小值；③Ek为光电子的最大初动能，即发生光电效应时，金属表面上的电子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。 物理意义：金属表面的电子吸收一个光子获得的能量是，这些能量的一部分用来克服金属的逸出功，剩下的表现为逸出后电子的最大初动能。 3、对方程的理解 光电效应方程实质上是能量守恒方程。能量为的光子被电子吸收，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。 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，亦即，，而恰好是光电效应的截止频率。 方程中的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范围内的任何数值。 4、三个关系式 ①爱因斯坦光电效应方程：Ek＝hν－W0； ②逸出功与截止频率的关系：W0＝hνc； ③最大初动能与遏止电压的关系：Ek＝eUc。 5、光电效应的理解 极限（截止）频率：电子要从金属表面逸出,必须克服金属原子核的引力做功,照射光子能量不能小于,对应的频率即极限频率。 最大初动能：电子吸收光子能量后,一部分克服阻碍作用做功,剩余部分转化为光电子的初动能,只有直接从金属表面飞出的光电子才具有最大初动能,对于确定的金属,W0是一定的,所以光电子的最大初动能只随照射光频率的增大而增大,与照射光强度无关。 饱和电流：当发生光电效应时,增大照射光强度,包含的光子数增多,照射金属时产生的光电子增多,因而饱和电流变大。 光电效应的发生几乎是瞬时的：光照射金属时,电子吸收一个光子的能量后,动能立即增大,不需要能量积累的过程。 考●向●破●译 考向1 光电效应的理解及规律 例1 （2026·广东梅州·模拟预测）如图为某款条形码扫描笔的工作原理图，发光二极管发出的光频率为。将扫描笔笔口打开，在条形码上匀速移动，遇到黑色线条光几乎全部被吸收；遇到白色线条光被大量反射到光电管中的金属表面（截止频率为），产生光电流，如果光电流大于某个值，会使信号处理系统导通，将条形码变成一个个脉冲电信号。则（     ） A．扫描笔离条形码的远近不会影响扫描条码的成功率 B．频率为的光照到光电管的金属表面立即产生光电子 C．若发光二极管发出频率为的光，适当增大光强，也能正常识别条形码 D．若发光二极管发出频率为的光，则一定能识别条形码 【变式训练1·变载体】（2026·云南·三模）某实验小组用图甲所示的电路探究光电效应规律，用同一光电管在不同实验条件下得到了三条光电流与电压的关系曲线（甲、乙、丙）如图乙所示。下列说法正确的是（　　） A．甲的遏止电压比乙的小 B．甲的光照强度比丙的小 C．阴极K的逸出功在乙照射时比丙照射时小 D．要测量饱和光电流，a应为电源负极 ▶新情境◀【变式训练2·日常情景结合】（2026·辽宁·一模）如图所示为某品牌光控开关的核心部件——光电管，用一束单色光照射光电管阴极的光敏材料，发生光电效应。下列说法正确的是（　　） A．增大该单色光的照射强度，光电子的最大初动能一定增大 B．若改用频率更高的单色光照射该光电管，遏止电压将变大 C．光电效应现象说明光具有波动性 D．光电效应中，一个电子可以同时吸收多个光子，从而逸出金属表面 考向2 光电效应方程的应用 例2 （2026·广东广州·二模）实验小组探究某金属的光电效应规律，测得遏止电压与入射光频率的关系如图所示。已知普朗克常量为h，下列说法正确的是（　　） A．该金属的逸出功为 B．增大入射光强度，也随之增大 C．光电子最大初动能与入射光频率成正比 D．只要照射时间足够长，任意频率的入射光均能使电子逸出 【变式训练1·变考法】（2026·吉林长春·二模）如图，用同一束单色光、在同一条件下先后照射阴极材料为钠和钾的两个光电管，均能发生光电效应。已知钠的逸出功大于钾的逸出功，下列说法正确的是（　　） A．钠和钾的截止频率相同 B．单色光的频率可能小于钾的截止频率 C．两次实验中光电子的初动能可能相同 D．两次实验中光电子的最大初动能一定相同 【变式训练2·变考法】（2026·广东汕头·一模）太阳能电池应用了光电效应原理，其简化结构如图所示。太阳光穿过顶层N型硅并抵达结区域，光子被吸收后激发出自由电子，这些电子在结内建电场作用下被推向N型硅区域，接通外部电路后即可对外供电。已知该太阳能电池材料的极限频率为，普朗克常量为h，光速为c，下列说法正确的是（　　） A．增大入射光的频率，太阳能电池的光电流变小 B．太阳能电池工作时，通过灯泡的电流方向为从A到B C．入射光的波长小于时，太阳能电池可以对外供电 D．入射光的频率为时，逸出电子的最大初动能为 考点二 光电效应的四类图像 知识点1 光电效应四类图像对比 知●识●解●构 图像名称 图线形状 考点 大初动能Ek与入射光频率ν的关系图线 ①截止频率：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|＝E ③普朗克常量：图线的斜率k＝h 颜色相同、强度不同的光，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 颜色不同时，光电流与电压的关系 ①遏止电压Uc1、Uc2 ②饱和光电流 ③最大初动能Ek1＝eUc1，Ek2＝eUc2 遏止电压Uc-ν的关系图线，表达式为：Uc＝ν－ 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量的乘积，即h＝ke。(注：此时两极之间接反向电压) 考●向●破●译 考向一 EK-ν图像 例1 （2025·河北·模拟预测）用光照射金属钠时逸出的光电子的最大初动能随入射光频率v变化的图像如图1所示，氢原子的能级图如图2所示。下列说法错误的是（　　） A．金属钠的极限频率为Hz B．金属钠的逸出功约为2.29eV C．逸出的光电子的最大初动能与入射光的频率成正比 D．若用氢原子从n＝4能级跃迁到n＝2能级时辐射的光照射金属钠，将有光电子逸出 【变式训练1·变载体】（25-26高二下·安徽合肥·期末）爱因斯坦把普朗克的量子化概念进一步推广，成功地解释了光电效应现象，提出了光子说。在给出与光电效应有关的四个图像中，下列说法正确的是（     ） A．图1中，如果先让锌板带负电，再用紫外线灯照射锌板，则验电器的张角一直变大 B．根据图2可知，黄光越强，光电流越大，说明光子的能量与光强有关 C．图3，若电子的电荷量用表示，、、普朗克常量已知，则该金属的截止频率为 D．图4中，光电子的最大初动能与入射光频率成正比 【变式训练2·变载体】（2026·湖北·二模）关于近代物理学，对下列图像所描述的现象解释正确的是（　　） A．如图甲所示，黑体温度升高辐射电磁波的波长变长，辐射强度变大 B．如图乙所示，光电子的最大初动能与入射光频率成正比 C．如图丙所示，在遏制电压与入射光频率的图像中，横轴截距为极限频率 D．如图丁所示，同一光电管在不同实验条件下得到了三条光电流与电压之间的关系曲线（甲光、乙光、丙光）。则可判断甲、乙、丙三束光的光子动量关系为 考向二 Uc -ν图像 例2 （2026·浙江绍兴·三模）图甲是研究光电效应的实验电路图，其中阴极接滑动变阻器的中点，阳极接滑动变阻器的滑臂。用各种频率的单色光照射金属，得到如图乙所示的图像。已知，，，则（　　） A．滑臂向端移动才可能使电流表示数为0 B．入射光子的波长应大于 C．该金属的逸出功为 D．电压表示数时，若入射的单色光，产生光电子的德布罗意波长一定小于 【变式训练1·变载体】（2025·甘肃平凉·模拟预测）某同学在研究光电效应现象时，利用不同频率的光照射某金属材料，记录了入射光频率以及相对应的遏止电压UC，然后描绘了关于UC的函数图像，如图所示，已知电子的电荷量大小为e，图中为未知量，其余均为已知量。下列说法正确的是（　　） A． B．材料的逸出功 C．普朗克常量为 D．若，则相对应的光电子的最大初动能 【变式训练2·变载体】（2025·安徽·模拟预测）研究光电效应规律时，得到a、b两种金属的遏止电压随入射光的频率的关系图像如图所示，下列说法正确的是（　　） A．普朗克常数等于图像的斜率 B．金属a的极限波长比金属b长 C．当入射光的频率相同时，金属b的遏止电压大 D．当两种金属的遏止电压相等时，金属a的入射光频率高 考向三 I-U图像 例3 （2025·山西吕梁·三模）如图甲所示是研究光电效应的电路图。当强度一定的红光照射到光电管阴极K上时，测得电流表的示数随电压表示数变化的图像如图乙所示。下列说法正确的是（　　） A．若增大红光的强度，则饱和光电流不变 B．若用相同强度的蓝光照射，则饱和光电流不变 C．若用蓝光照射，则图线与横轴的交点在A点的右侧 D．若用蓝光照射，则金属的逸出功不变 【变式训练1·变载体】（2025·江苏南通·三模）某实验小组用同一光电管完成了光电效应实验，得到了如图所示的光电流与对应电压的关系图像，则（　　） A．甲光的频率大于乙光的频率 B．甲光的光强大于丙光的光强 C．乙光的波长大于丙光的波长 D．乙光光子的动量小于丙光光子的动量 【变式训练2·变载体】（2016-2017学年河南省天一大联考高二下学期阶段性测试（三）（4月）物理试卷（带解析））在研究光电效应的实验中，用两束强度不同的绿光和一束紫光分别照射光电管的阴极，测得如图所示的光电流与电压的关系图象．下列判断正确的是（    ） A．图线a、c是两束绿光所对应的实验图线，其中a光的强度大 B．图线b、c是两束绿光所对应的实验图线，其中b光的强度大 C．用a光照射光电管所得光电子的动能一定比用b光照射光电管所得光电子的动能大 D．当用a光照射光电管时，所得光电子的动能一定等于eUC1 考点三 对波粒二象性、物质波的理解 知识点1 波粒二象性、物质波 知●识●解●构 一、康普顿效应 1、康普顿效应 在研究石墨对X射线的散射时，发现在散射的X射线中，除了与入射波长λ0相同的成分外，还有波长大于λ0的成分，这个现象称为康普顿效应。 2、康普顿效应的表达式 p＝。在康普顿效应中，当入射的光子与晶体中的电子碰撞时，要把一部分动量转移给电子，光子的动量可能变小，因此有些光子散射后波长变大。 二、光的波粒二象性 1、光的波动性 光的干涉、衍射、偏振现象证明光具有波动性。 表现：光子在空间各点出现的可能性大小可用波动规律来描述。足够能量的光在传播时，表现出波的性质。 【注意】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，光的波动性不同于宏观观念的波。 2、光的粒子性 光电效应、康普顿效应说明光具有粒子性。 表现：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。少量或个别光子容易显示出光的粒子性。 【注意】粒子的含义是“不连续”“一份一份”的，光子不同于宏观观念的粒子。 三、波粒二象性 1、波粒二象性 光既具有波动性，又具有粒子性，称为光的波粒二象性。 2、物质波 概率波：光的干涉现象是大量光子的运动遵守波动规律的表现，亮条纹是光子到达概率大的地方，暗条纹是光子到达概率小的地方，因此光波又叫概率波。 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。 知识点2 对光的波粒二象性的理解 知●识●解●构 1、数量上 个别光子的作用效果往往表现为粒子性，大量光子的作用效果往往表现为波动性，光的干涉、衍射、偏振现象说明光具有波动性。 2、频率上 频率越低波动性越显著，越容易看到光的干涉和衍射现象；频率越高粒子性越显著，贯穿本领越强，越不容易看到光的干涉和衍射现象。 3、传播与作用上 光在传播过程中往往表现出波动性；在与物质发生作用时往往表现为粒子性。 4、波动性与粒子性上 由光子的能量E＝hν、光子的动量表达式p＝也可以看出，光的波动性和粒子性并不矛盾，粒子性的能量和动量的计算式中都含有表示波的特征的物理量——频率ν和波长λ。 【注意】理解光的波粒二象性时不可把光当成宏观概念中的波，也不可把光当成宏观概念中的粒子。由E＝hν和p＝可得波速和。 考●向●破●译 考向一 对康普顿效应的理解 例1 （2026·天津河北·三模）下列说法正确的是（     ） A．密立根通过油滴实验测定了电子的电荷量，卢瑟福通过粒子散射实验提出了原子的核式结构模型 B．核反应方程中的为质子 C．射线、射线、射线都是波长极短的电磁波 D．光电效应揭示了光的粒子性，康普顿效应揭示了光的波动性 【变式训练1·变载体】（2026·山东日照·模拟预测）某探究小组利用图示装置进行洛埃镜实验。实验中，平面镜水平放置，光屏竖直立于平面镜右侧的点，光源到平面镜的垂直距离远小于光源到光屏的水平距离。若光源光子的频率为，则光屏上可观察到条纹间距为的干涉条纹。下列说法正确的是（     ） A．若仅将光源光子的频率变为，则条纹间距变为 B．若仅将光源光子的动量变为原来的2倍，则条纹间距变为 C．若仅将光源与光屏同步水平平移靠近平面镜一小段距离，则条纹间距变大 D．若仅将平面镜与光屏同时绕点逆时针转动一小角度，则条纹间距变小 【变式训练2·变载体】（2026·山东·模拟预测）真空中将、两种单色光分别入射到同一双缝干涉装置上，测得相邻亮条纹的间距之比。关于、两种单色光，下列说法正确的是（    ） A．波长之比为 B．频率之比为 C．光子能量之比为 D．光子动量之比为 考向二 对波粒二象性的理解 例2 （2026·吉林长春·三模）两种光子的动量之比为，它们都能使金属A发生光电效应，且其逸出光电子的最大初动能分别为、。则（　　） A．两种光子的波长之比为 B．两种光子的能量之比为 C．A金属的逸出功为 D．A金属的逸出功为 【变式训练1·变载体】（2026·辽宁沈阳·模拟预测）大量处于某一激发态的氢原子向基态跃迁时，能够产生6种不同频率的光，波长分别为、、、、、，且，已知氢原子基态的能量为，第能级的能量（其中，，，…），则下列说法正确的是（　　） A．这些氢原子最初处于第3能级 B．波长为的光子动量最小 C． D． 【变式训练2·变载体】（2026·北京昌平·一模）一束电子穿过铝箔，在铝箔后方的屏幕上观测到如图所示的电子衍射图样，下列说法正确的是（　　） A．该实验表明电子具有粒子性 B．亮纹处电子出现的概率大 C．亮纹为电子运动的轨迹 D．暗纹处说明没有电子到达 考向三 德布罗意波长的计算 例3 （24-25高三下·河北沧州·阶段检测）2024年1月，我国首台透射电子显微镜TH－F120（如图）正式发布。电子显微镜以电子束的物质波为光源，由于波长较短，不易发生衍射，电子显微镜的分辨率比光学显微镜高出1000多倍，透射电子显微镜采用加速电压加速电子，为使电子束的物质波波长减小为原来的以提高分辨率，若电子的初速度可以忽略，需使加速电压变为原来的（　　） A． B． C．2倍 D．4倍 【变式训练1·变载体】（2026·山东淄博·三模）电子双缝干涉实验是近代证实物质波存在的实验。如图所示，电子枪持续发射动量大小为P的电子，然后让它们通过双缝打到屏上。已知电子质量为m，普朗克常量为h，下列说法正确的是（     ） A．电子的物质波波长 B．仅增大电子的动量，干涉条纹的间距减小 C．电子的动能 D．该实验说明电子也是一种电磁波 【变式训练2·变载体】（2026·山东泰安·模拟预测）运动的实物粒子也具有波动性，其对应的德布罗意波长为，其中是运动粒子的动量，是普朗克常量。一静止电子经1000V电压加速后，其德布罗意波长约为？已知普朗克常量，电子质量，电子电量（　　） A． B． C． D． 真题溯源·考向感知 ——溯源真题逻辑，感知高考考向 1．（2025·广东·高考真题）有甲、乙两种金属，甲的逸出功小于乙的逸出功。使用某频率的光分别照射这两种金属，只有甲发射光电子，其最大初动能为，下列说法正确的是（    ） A．使用频率更小的光，可能使乙也发射光电子 B．使用频率更小的光，若仍能使甲发射光电子，则其最大初动能小于 C．频率不变，减弱光强，可能使乙也发射光电子 D．频率不变，减弱光强，若仍能使甲发射光电子，则其最大初动能小于 2．（2026·北京·高考真题）光照射到某半导体上，光子能量超过特定值，会激发半导体内部一些受束缚的电子，使其能够在半导体内部自由运动，从而增强导电能力，这属于光电导效应。可用如图所示电路研究光电导效应。用频率为的单色光分别均匀照射该半导体和逸出功为的金属，，h为普朗克常量。下列说法错误的是（     ） A．金属不发生光电效应，半导体发生光电导效应 B．增大单色光的强度，电流表示数增大 C．对调电源的正负极，通过半导体的电流反向 D．半导体两端电压为0时，电流表示数不为0 3．（2026·贵州·高考真题）如图，密闭真空中，有一竖直放置的金属靶和水平放置的两平行极板，极板与金属靶受光面垂直，板间存在竖直向上的匀强电场。用频率为和的光分别照射靶时，垂直靶面逸出最大初动能分别为和的光电子，经狭缝、后进入电场，分别落到下极板M、N处。忽略极板边缘效应及电子间的相互作用，则（     ） A．， B．， C．， D．， 4．（2026·云南·高考真题）云南省锡、铟等有色金属储量丰富。已知锡和铟的逸出功分别为和，若用光子能量为的紫外线分别照射这两种金属，则（     ） A．只有锡能发生光电效应 B．只有铟能发生光电效应 C．锡和铟都能发生光电效应 D．锡和铟都不能发生光电效应 11 / 11 学科网（北京）股份有限公司 $ 第55讲 固体、液体和气体 内容导航 01 命题透视·考情前瞻 对标素养，研判高考命题趋势 02 思维建模·脉络梳理 搭建知识框架，构建系统思维 03 考点精讲·靶向突破 拆解核心考点，归纳解题范式 考点一 光电效应 知识点1 光电效应现像及规律 知识点2 与光电效应有关的五组概念对比 知识点3 光电效应的研究思路 知识点4 光电效应中三个重要关系 考向1 光电效应的理解及规律 考向2 光电效应方程的应用 考点二 光电效应的四类图像 知识点1 光电效应四类图像对比 知识点2 热力学第一、第二定律的比较 考向1 热力学第二定律EK-ν图像 考向2 Uc-ν图像 考向3 I-U图像 考点三 对波粒二象性、物质波的理解 知识点1 波粒二象性、物质波 知识点2 对光的波粒二象性的理解 考向1 对康普顿效应的理解 考向2 对波粒二象性的理解 考向3 德布罗意波长的计算 04 真题溯源·考向感知 溯源真题逻辑，感知高考考向 命题透视·考情前瞻 ——对标素养，研判高考命题趋势 核心考点 2026年 2025年 2024年 光电效应 √ 光的波粒二象性 考情分析 题型与考向：高考对光电效应和波粒二象性的考查较为频繁，大多以选择题中出现，题目难度要求大多不是太高，较为基础。 情境与立意： 生活实践类：光电开关/自动门，太阳能电池板等。 学习探究类：光电子能谱仪，激光器工作原理、光电效应实验现象解释等。 复习目标 1、理解和掌握光电效应的规律及光电效应方程。 2、理解和掌握光的波粒二象性。 思维建模·脉络梳理 ——搭建知识框架，构建系统思维 考点精讲·靶向突破 ——拆解核心考点，归纳解题范式 考点一 光电效应 知识点1 光电效应现象及规律 知●识●解●构 一、现象 1、光电效应现象 在光的照射下物体发射电子的现象叫光电效应。如下图所示，用弧光灯照射锌版，有电子从锌版表面飞出，使原来不带电的验电器带正电。 2、光电效应实质 光电效应的实质是金属中的电子获得能量后逸出金属表面，从而使金属带上正电。 3、光电效应的产生条件 能否发生光电效应，不取决于光的强度，而是取决于光的频率。只要照射光的频率大于该金属的极限频率，无论照射光强弱，均能发生光电效应。 二、光电效应的规律 每种金属都有一个截止频率，入射光的频率必须大于或等于这个截止频率才能产生光电效应。 光电子的最大初动能与入射光的强度无关，只随入射光频率的增大而增大。 光电效应的发生几乎是瞬时的，一般不超过。 当入射光的频率大于截止频率时，入射光越强，饱和电流越大，逸出的光电子数越多，逸出光电子的数目与入射光的强度成正比，饱和电流的大小与入射光的强度成正比。 知识点2 与光电效应有关的五组概念对比 知●识●解●构 一、几个概念 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。 光子是因，光电子是果。 2、光电子的动能与光电子的最大初动能 只有金属表面的电子飞出原子核需要克服原子核的引力做功时，才具有最大初动能。 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、入射光强度与光子能量 入射光强度指指单位时间内照射到金属表面单位面积上的总能量，而光子能量E＝hν。 5、光的强度与饱和光电流 频率相同的光照射金属产生光电效应，入射光越强，饱和光电流越大，但不是简单的正比关系。 知识点3 光电效应的研究思路 知●识●解●构 一、研究思路 1、解题思路 通过频率分析：光子频率越高，光子得能量越大，产生光电子得最大出动能越大。 通过光的强度分析：入射光强度越大，单位时间照到金属表面的光子数目越多，单位时间产生的光电子越多，光电流越大。 2、光电管分析 电压情况 内容 图例 光电管加正向电压 P右移时，参与导电的光电子数增加；P移到某一位置时，所有逸出的光电子恰好都参与了导电，光电流恰好达到最大值；P再右移时,光电流不再增大。 光电管加反向电压 P右移时，参与导电的光电子数减少；P移到某一位置时，所有逸出的光电子恰好都不参与导电，光电流恰好为0，此时光电管两端加的电压为遏止电压；P再右移时,光电流始终为0。 知识点4 光电效应中三个重要关系 知●识●解●构 一、爱因斯坦光电效应方程 1、光子说 光是不连续的，是一份一份的，每一份叫做一个光子，光子的能量E与光的频率成正比：。 2、方程 。①hν为光子的能量；②W0为逸出功，即从金属表面直接飞出的光电子克服原子核引力所做的功的最小值；③Ek为光电子的最大初动能，即发生光电效应时，金属表面上的电子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。 物理意义：金属表面的电子吸收一个光子获得的能量是，这些能量的一部分用来克服金属的逸出功，剩下的表现为逸出后电子的最大初动能。 3、对方程的理解 光电效应方程实质上是能量守恒方程。能量为的光子被电子吸收，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。 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，亦即，，而恰好是光电效应的截止频率。 方程中的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范围内的任何数值。 4、三个关系式 ①爱因斯坦光电效应方程：Ek＝hν－W0； ②逸出功与截止频率的关系：W0＝hνc； ③最大初动能与遏止电压的关系：Ek＝eUc。 5、光电效应的理解 极限（截止）频率：电子要从金属表面逸出,必须克服金属原子核的引力做功,照射光子能量不能小于,对应的频率即极限频率。 最大初动能：电子吸收光子能量后,一部分克服阻碍作用做功,剩余部分转化为光电子的初动能,只有直接从金属表面飞出的光电子才具有最大初动能,对于确定的金属,W0是一定的,所以光电子的最大初动能只随照射光频率的增大而增大,与照射光强度无关。 饱和电流：当发生光电效应时,增大照射光强度,包含的光子数增多,照射金属时产生的光电子增多,因而饱和电流变大。 光电效应的发生几乎是瞬时的：光照射金属时,电子吸收一个光子的能量后,动能立即增大,不需要能量积累的过程。 考●向●破●译 考向1 光电效应的理解及规律 例1 （2026·广东梅州·模拟预测）如图为某款条形码扫描笔的工作原理图，发光二极管发出的光频率为。将扫描笔笔口打开，在条形码上匀速移动，遇到黑色线条光几乎全部被吸收；遇到白色线条光被大量反射到光电管中的金属表面（截止频率为），产生光电流，如果光电流大于某个值，会使信号处理系统导通，将条形码变成一个个脉冲电信号。则（     ） A．扫描笔离条形码的远近不会影响扫描条码的成功率 B．频率为的光照到光电管的金属表面立即产生光电子 C．若发光二极管发出频率为的光，适当增大光强，也能正常识别条形码 D．若发光二极管发出频率为的光，则一定能识别条形码 【答案】B 【详解】A．扫描笔离条形码越远，反射回光电管的光强越小，光电流可能低于导通阈值，会影响扫描成功率，故A错误； B．已知金属截止频率为，入射光频率，满足光电效应的产生条件；且光电效应的特点是瞬时发生，因此频率为的光照到金属表面会立即产生光电子，故B正确； C．光电效应产生的条件是入射光频率大于金属截止频率，与光强无关。，频率低于截止频率，无论怎么增大光强，都不会产生光电效应，无法产生光电流，不能正常识别，故C错误； D． 虽然大于截止频率，能产生光电效应，但如果光强不足，白色条纹反射后的光电流仍会低于导通阈值，无法正常识别，不是“一定能识别”，故D错误。 故选B。 【变式训练1·变载体】（2026·云南·三模）某实验小组用图甲所示的电路探究光电效应规律，用同一光电管在不同实验条件下得到了三条光电流与电压的关系曲线（甲、乙、丙）如图乙所示。下列说法正确的是（　　） A．甲的遏止电压比乙的小 B．甲的光照强度比丙的小 C．阴极K的逸出功在乙照射时比丙照射时小 D．要测量饱和光电流，a应为电源负极 【答案】B 【详解】A．由图乙可知，甲的遏止电压比乙的大，故A错误； B．由图乙可知，甲光对应的饱和光电流小于丙光对应的饱和光电流，则甲的光照强度比丙的小，故B正确； C．同一光电管，金属材料的逸出功是不变的，与入射光无关，故C错误； D．要测量饱和光电流，应加正向电压，即a应为电源正极，故D错误。 故选B。 ▶新情境◀【变式训练2·日常情景结合】（2026·辽宁·一模）如图所示为某品牌光控开关的核心部件——光电管，用一束单色光照射光电管阴极的光敏材料，发生光电效应。下列说法正确的是（　　） A．增大该单色光的照射强度，光电子的最大初动能一定增大 B．若改用频率更高的单色光照射该光电管，遏止电压将变大 C．光电效应现象说明光具有波动性 D．光电效应中，一个电子可以同时吸收多个光子，从而逸出金属表面 【答案】B 【详解】A．最大初动能只与入射光的频率有关，与强度无关，A项错误； B．由，，可知光的频率越高，遏止电压越大，B项正确； C．光电效应说明光具有粒子性，C项错误； D．光电效应中，一个电子一次只能吸收一个光子，D项错误。 故选B。 考向2 光电效应方程的应用 例2 （2026·广东广州·二模）实验小组探究某金属的光电效应规律，测得遏止电压与入射光频率的关系如图所示。已知普朗克常量为h，下列说法正确的是（　　） A．该金属的逸出功为 B．增大入射光强度，也随之增大 C．光电子最大初动能与入射光频率成正比 D．只要照射时间足够长，任意频率的入射光均能使电子逸出 【答案】A 【详解】AB．根据光电效应方程可得 根据动能定理可得 联立可得 由题图可知极限频率为，该金属的逸出功为 增大入射光强度，入射光的频率不变，遏止电压不变，故A正确，B错误； C．根据可知，光电子最大初动能与入射光频率成线性关系，不成正比，故C错误； D．要使电子逸出，发生光电效应现象，入射光的频率需要大于极限频率，故D错误。 故选A。 【变式训练1·变考法】（2026·吉林长春·二模）如图，用同一束单色光、在同一条件下先后照射阴极材料为钠和钾的两个光电管，均能发生光电效应。已知钠的逸出功大于钾的逸出功，下列说法正确的是（　　） A．钠和钾的截止频率相同 B．单色光的频率可能小于钾的截止频率 C．两次实验中光电子的初动能可能相同 D．两次实验中光电子的最大初动能一定相同 【答案】C 【详解】A．截止频率，已知钠的逸出功大于钾的逸出功，所以钠的截止频率大于钾的截止频率，故A错误； B．发生光电效应的条件是入射光频率大于金属的截止频率。既然均能发生光电效应，说明入射光频率大于钠和钾的截止频率，故B错误； CD．光电子的初动能介于和最大初动能之间。根据光电效应方程 由于钠的逸出功大于钾的逸出功，所以照射钠产生的光电子的最大初动能小。虽然最大初动能不同，但光电子的初动能范围在0-，所以两次实验中光电子的初动能可能相同，故C正确D错误； 故选C。 【变式训练2·变考法】（2026·广东汕头·一模）太阳能电池应用了光电效应原理，其简化结构如图所示。太阳光穿过顶层N型硅并抵达结区域，光子被吸收后激发出自由电子，这些电子在结内建电场作用下被推向N型硅区域，接通外部电路后即可对外供电。已知该太阳能电池材料的极限频率为，普朗克常量为h，光速为c，下列说法正确的是（　　） A．增大入射光的频率，太阳能电池的光电流变小 B．太阳能电池工作时，通过灯泡的电流方向为从A到B C．入射光的波长小于时，太阳能电池可以对外供电 D．入射光的频率为时，逸出电子的最大初动能为 【答案】C 【详解】A．光电流的大小主要取决于入射光的光强，增大入射光的频率，不清楚入射光的光强变化，所以无法判断太阳能电池光电流的大小变化，故A错误； B．由题图可知，太阳能电池工作时，电子的运动方向从A到B，由于电子带负电，则通过灯泡的电流方向为从B到A，故B错误； C．入射光的波长小于时，则入射光的频率 可以发生光电现象，太阳能电池可以对外供电，故C正确； D．入射光的频率为时，根据光电效应方程可得逸出电子的最大初动能，故D错误。 故选C。 考点二 光电效应的四类图像 知识点1 光电效应四类图像对比 知●识●解●构 图像名称 图线形状 考点 大初动能Ek与入射光频率ν的关系图线 ①截止频率：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|＝E ③普朗克常量：图线的斜率k＝h 颜色相同、强度不同的光，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 颜色不同时，光电流与电压的关系 ①遏止电压Uc1、Uc2 ②饱和光电流 ③最大初动能Ek1＝eUc1，Ek2＝eUc2 遏止电压Uc-ν的关系图线，表达式为：Uc＝ν－ 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量的乘积，即h＝ke。(注：此时两极之间接反向电压) 考●向●破●译 考向一 EK-ν图像 例1 （2025·河北·模拟预测）用光照射金属钠时逸出的光电子的最大初动能随入射光频率v变化的图像如图1所示，氢原子的能级图如图2所示。下列说法错误的是（　　） A．金属钠的极限频率为Hz B．金属钠的逸出功约为2.29eV C．逸出的光电子的最大初动能与入射光的频率成正比 D．若用氢原子从n＝4能级跃迁到n＝2能级时辐射的光照射金属钠，将有光电子逸出 【答案】C 【详解】A．根据爱因斯坦光电效应方程 当时，入射光频率即为极限频率。由图1横轴截距可知，金属钠的极限频率为，故A正确； B．由光电效应方程可知，当时，。由图1纵轴截距可知，解得金属钠的逸出功，故B正确； C．由可知，逸出的光电子的最大初动能与入射光的频率成线性关系，但由于图像不过原点，存在纵轴截距，二者不成正比，故C错误； D．氢原子从能级跃迁到能级时辐射的光子能量为 因为，光子能量大于逸出功，所以能发生光电效应，将有光电子逸出，故D正确。 本题选错误的，故选C。 【变式训练1·变载体】（25-26高二下·安徽合肥·期末）爱因斯坦把普朗克的量子化概念进一步推广，成功地解释了光电效应现象，提出了光子说。在给出与光电效应有关的四个图像中，下列说法正确的是（     ） A．图1中，如果先让锌板带负电，再用紫外线灯照射锌板，则验电器的张角一直变大 B．根据图2可知，黄光越强，光电流越大，说明光子的能量与光强有关 C．图3，若电子的电荷量用表示，、、普朗克常量已知，则该金属的截止频率为 D．图4中，光电子的最大初动能与入射光频率成正比 【答案】C 【详解】A．先让锌板带负电，再用紫外线灯照射锌板，由于光电效应电子从金属板上飞出，锌板负电荷减少，验电器的张角变小，如果紫外线灯继续照射锌板，就会使锌板带正电，验电器的张角又增大，故A错误； B．由光子的能量公式可知，光子的能量只与光的频率有关，与光的强度无关，故B错误； C．由光电效应方程可得 又有； 整理得 解得 故C正确； D．根据爱因斯坦光电效应方程有，光电子的最大初动能随入射光频率的增大而增大，故D错误。 故选C。 【变式训练2·变载体】（2026·湖北·二模）关于近代物理学，对下列图像所描述的现象解释正确的是（　　） A．如图甲所示，黑体温度升高辐射电磁波的波长变长，辐射强度变大 B．如图乙所示，光电子的最大初动能与入射光频率成正比 C．如图丙所示，在遏制电压与入射光频率的图像中，横轴截距为极限频率 D．如图丁所示，同一光电管在不同实验条件下得到了三条光电流与电压之间的关系曲线（甲光、乙光、丙光）。则可判断甲、乙、丙三束光的光子动量关系为 【答案】C 【详解】A．根据黑体辐射实验规律，随着温度升高，各种波长的辐射强度都增加，且辐射强度的极大值向波长较短的方向移动，故A错误； B．根据爱因斯坦光电效应方程 可知，光电子的最大初动能与入射光频率是线性关系，不是正比关系，故B错误； C．根据光电效应方程 结合动能定理 可得 当时， 即横轴截距为极限频率，故C正确； D．由图丁可知，甲、乙光的遏止电压相等，丙光的遏止电压绝对值较大，根据 可知，丙光的频率最大，甲、乙光的频率相等。根据光子动量公式 可知，，故D错误。 故选C。 考向二 Uc -ν图像 例2 （2026·浙江绍兴·三模）图甲是研究光电效应的实验电路图，其中阴极接滑动变阻器的中点，阳极接滑动变阻器的滑臂。用各种频率的单色光照射金属，得到如图乙所示的图像。已知，，，则（　　） A．滑臂向端移动才可能使电流表示数为0 B．入射光子的波长应大于 C．该金属的逸出功为 D．电压表示数时，若入射的单色光，产生光电子的德布罗意波长一定小于 【答案】C 【详解】A．要使电流表示数为0，需要给光电管加反向电压（阳极电势低于阴极电势）。由电路结构可知，接滑动变阻器中点，接滑臂，故电势， 滑臂向移动时，的电势高于，加正向电压，光电子被加速向运动，电流不可能为0；滑臂向移动时，电势低于，加反向电压，反向电压足够大时，电流可减小为0， 故A错误； C．根据爱因斯坦光电效应方程 又 联立可得 当时，对应的频率为发生光电效应的极限频率，由图可知该极限频率 代入方程 解得该金属的逸出功为，故C正确； B．对于能发生光电效应要求入射光频率 对应波长 代入 解得 即入射光子波长应小于等于才能发生光电效应，故B错误； D．根据爱因斯坦光电效应方程 代入， 解得光电子的最大初动能 光电子最大动量满足 代入数据，解得 电子的德布罗意波波长满足 可知电子的动量越大，对应的德布罗意波的波长越短，最短的德布罗意最短波长 故所有光电子波长都大于，故D错误。 故选C。 【变式训练1·变载体】（2025·甘肃平凉·模拟预测）某同学在研究光电效应现象时，利用不同频率的光照射某金属材料，记录了入射光频率以及相对应的遏止电压UC，然后描绘了关于UC的函数图像，如图所示，已知电子的电荷量大小为e，图中为未知量，其余均为已知量。下列说法正确的是（　　） A． B．材料的逸出功 C．普朗克常量为 D．若，则相对应的光电子的最大初动能 【答案】C 【详解】AC．设金属材料的极限频率为，由光电效应方程得 又由动能定理得 由以上整理得 显然，由关系式可知图像的斜率 结合图像可知 解得， 即 故A错误，C正确； B．材料的逸出功 整理得 故B错误； D．由公式可知，若，相对应的光电子的最大初动能，故D错误。 故选C。 【变式训练2·变载体】（2025·安徽·模拟预测）研究光电效应规律时，得到a、b两种金属的遏止电压随入射光的频率的关系图像如图所示，下列说法正确的是（　　） A．普朗克常数等于图像的斜率 B．金属a的极限波长比金属b长 C．当入射光的频率相同时，金属b的遏止电压大 D．当两种金属的遏止电压相等时，金属a的入射光频率高 【答案】B 【详解】A．根据光电效应方程， 整理可得，图像的斜率等于，故A错误； B．由图像横轴截距表示截止频率，根据 得，故B正确； C．由图像可知，b的截止频率大则逸出功W0大，由A项整理得到的式子可知金属b的遏止电压Uc小，故C错误； D．当两种金属的遏止电压Uc相等时，a的截止频率小则逸出功W0小，金属a的入射光频率低，故D错误。 故选 B。 考向三 I-U图像 例3 （2025·山西吕梁·三模）如图甲所示是研究光电效应的电路图。当强度一定的红光照射到光电管阴极K上时，测得电流表的示数随电压表示数变化的图像如图乙所示。下列说法正确的是（　　） A．若增大红光的强度，则饱和光电流不变 B．若用相同强度的蓝光照射，则饱和光电流不变 C．若用蓝光照射，则图线与横轴的交点在A点的右侧 D．若用蓝光照射，则金属的逸出功不变 【答案】D 【详解】A．若增大红光的强度，单位时间内产生的光电子数增多，饱和光电流会增大，故A错误； B．若用相同强度的蓝光照射，单位时间内产生的光电子数减少，饱和光电流会变小，故B错误； C．由可知若用蓝光照射，遏止电压增大，图线与横轴的交点在A点的左侧，故C错误； D．金属的逸出功和光的频率无关，若用蓝光照射，金属的逸出功不变，故D正确。 故选D。 【变式训练1·变载体】（2025·江苏南通·三模）某实验小组用同一光电管完成了光电效应实验，得到了如图所示的光电流与对应电压的关系图像，则（　　） A．甲光的频率大于乙光的频率 B．甲光的光强大于丙光的光强 C．乙光的波长大于丙光的波长 D．乙光光子的动量小于丙光光子的动量 【答案】B 【详解】A．根据 可知，入射光的频率越高，对应的遏止电压Uc越大。甲光的遏止电压小于乙光，所以甲光频率小于乙光的频率，故A错误； B．由于甲光的饱和光电流大于丙光饱和光电流，两光频率相等，所以甲光的强度大于丙光的强度，故B正确； C．丙光的遏止电压小于乙光的遏止电压，所以丙光的频率小于乙光的频率，则乙光的波长小于丙光的波长，故C错误； D．根据 可知，由于乙光的波长小于丙光的波长，所以乙光光子的动量大于丙光光子的动量，故D错误。 故选B。 【变式训练2·变载体】（2016-2017学年河南省天一大联考高二下学期阶段性测试（三）（4月）物理试卷（带解析））在研究光电效应的实验中，用两束强度不同的绿光和一束紫光分别照射光电管的阴极，测得如图所示的光电流与电压的关系图象．下列判断正确的是（    ） A．图线a、c是两束绿光所对应的实验图线，其中a光的强度大 B．图线b、c是两束绿光所对应的实验图线，其中b光的强度大 C．用a光照射光电管所得光电子的动能一定比用b光照射光电管所得光电子的动能大 D．当用a光照射光电管时，所得光电子的动能一定等于eUC1 【答案】A 【详解】AB．根据 解得 遏止电压与入射光的频率有关，a、c的遏止电压相同，所以a、c是两束绿光；而饱和光电流随入射光的强度的增大而增大，A正确，B错误； D．当用a光照射光电管时，逸出的光电子的初动能各不相同，光电子的最大初动能一定等于eUC1，D错误； C．根据 b光对应的遏止电压比a光大，b光频率比a光大，根据 用b光照射光电管所得光电子的动能一定比用a光照射光电管所得光电子的动能大，C错误。 故选A。 考点三 对波粒二象性、物质波的理解 知识点1 波粒二象性、物质波 知●识●解●构 一、康普顿效应 1、康普顿效应 在研究石墨对X射线的散射时，发现在散射的X射线中，除了与入射波长λ0相同的成分外，还有波长大于λ0的成分，这个现象称为康普顿效应。 2、康普顿效应的表达式 p＝。在康普顿效应中，当入射的光子与晶体中的电子碰撞时，要把一部分动量转移给电子，光子的动量可能变小，因此有些光子散射后波长变大。 二、光的波粒二象性 1、光的波动性 光的干涉、衍射、偏振现象证明光具有波动性。 表现：光子在空间各点出现的可能性大小可用波动规律来描述。足够能量的光在传播时，表现出波的性质。 【注意】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，光的波动性不同于宏观观念的波。 2、光的粒子性 光电效应、康普顿效应说明光具有粒子性。 表现：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。少量或个别光子容易显示出光的粒子性。 【注意】粒子的含义是“不连续”“一份一份”的，光子不同于宏观观念的粒子。 三、波粒二象性 1、波粒二象性 光既具有波动性，又具有粒子性，称为光的波粒二象性。 2、物质波 概率波：光的干涉现象是大量光子的运动遵守波动规律的表现，亮条纹是光子到达概率大的地方，暗条纹是光子到达概率小的地方，因此光波又叫概率波。 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。 知识点2 对光的波粒二象性的理解 知●识●解●构 1、数量上 个别光子的作用效果往往表现为粒子性，大量光子的作用效果往往表现为波动性，光的干涉、衍射、偏振现象说明光具有波动性。 2、频率上 频率越低波动性越显著，越容易看到光的干涉和衍射现象；频率越高粒子性越显著，贯穿本领越强，越不容易看到光的干涉和衍射现象。 3、传播与作用上 光在传播过程中往往表现出波动性；在与物质发生作用时往往表现为粒子性。 4、波动性与粒子性上 由光子的能量E＝hν、光子的动量表达式p＝也可以看出，光的波动性和粒子性并不矛盾，粒子性的能量和动量的计算式中都含有表示波的特征的物理量——频率ν和波长λ。 【注意】理解光的波粒二象性时不可把光当成宏观概念中的波，也不可把光当成宏观概念中的粒子。由E＝hν和p＝可得波速和。 考●向●破●译 考向一 对康普顿效应的理解 例1 （2026·天津河北·三模）下列说法正确的是（     ） A．密立根通过油滴实验测定了电子的电荷量，卢瑟福通过粒子散射实验提出了原子的核式结构模型 B．核反应方程中的为质子 C．射线、射线、射线都是波长极短的电磁波 D．光电效应揭示了光的粒子性，康普顿效应揭示了光的波动性 【答案】A 【详解】A．密立根通过油滴实验精确测定了电子的电荷量；卢瑟福通过粒子散射实验提出了原子的核式结构模型，故A正确； B．根据核反应的质量数守恒、电荷数守恒计算，质量数 电荷数 得，，所以X是中子，故B错误； C．射线是高速运动的氦原子核流，射线是高速运动的电子流，仅射线是波长极短的电磁波，故C错误； D．光电效应和康普顿效应都揭示了光的粒子性，光的干涉、衍射现象才揭示光的波动性，故D错误。 故选A。 【变式训练1·变载体】（2026·山东日照·模拟预测）某探究小组利用图示装置进行洛埃镜实验。实验中，平面镜水平放置，光屏竖直立于平面镜右侧的点，光源到平面镜的垂直距离远小于光源到光屏的水平距离。若光源光子的频率为，则光屏上可观察到条纹间距为的干涉条纹。下列说法正确的是（     ） A．若仅将光源光子的频率变为，则条纹间距变为 B．若仅将光源光子的动量变为原来的2倍，则条纹间距变为 C．若仅将光源与光屏同步水平平移靠近平面镜一小段距离，则条纹间距变大 D．若仅将平面镜与光屏同时绕点逆时针转动一小角度，则条纹间距变小 【答案】D 【详解】根据题意，设光源到平面镜的垂直距离为，光源到光屏的水平距离为，又有，则条纹间距 A．若仅将光源光子的频率变为，则条纹间距变为，故A错误； B．若仅将光源光子的动量变为原来的2倍，由公式可知，波长变为原来的，则条纹间距变为，故B错误； C．若仅将光源与光屏同步平移靠近平面镜一小段距离，则减小，不变，可知条纹间距变小，故C错误； D．若仅将平面镜与光屏同时绕点逆时针转动一小角度，则减小，变大，可知条纹间距变小，故D正确。 故选D。 【变式训练2·变载体】（2026·山东·模拟预测）真空中将、两种单色光分别入射到同一双缝干涉装置上，测得相邻亮条纹的间距之比。关于、两种单色光，下列说法正确的是（    ） A．波长之比为 B．频率之比为 C．光子能量之比为 D．光子动量之比为 【答案】C 【详解】根据双缝干涉相邻亮条纹的间距公式有 可知、光的光子的波长之比为 频率之比为 根据爱因斯坦光子说有，则、光的光子能量之比为 根据光子的动量，有、光的光子动量之比为 故选C。 考向二 对波粒二象性的理解 例2 （2026·吉林长春·三模）两种光子的动量之比为，它们都能使金属A发生光电效应，且其逸出光电子的最大初动能分别为、。则（　　） A．两种光子的波长之比为 B．两种光子的能量之比为 C．A金属的逸出功为 D．A金属的逸出功为 【答案】C 【详解】A．根据光子动量与波长的关系 可得 因此两种光子的波长比 故A错误； B．根据光子能量与动量的关系 可得两种光子的能量比，故B错误； CD．根据光电效应方程 对两个光子分别列方程， 代入 整理可得 故C正确，D错误； 故选C。 【变式训练1·变载体】（2026·辽宁沈阳·模拟预测）大量处于某一激发态的氢原子向基态跃迁时，能够产生6种不同频率的光，波长分别为、、、、、，且，已知氢原子基态的能量为，第能级的能量（其中，，，…），则下列说法正确的是（　　） A．这些氢原子最初处于第3能级 B．波长为的光子动量最小 C． D． 【答案】D 【详解】A．根据跃迁谱线数公式有 解得 可知氢原子最初处于第4能级，故A错误； B．根据光子能量可知，波长越长对应能级差越小，能级差从小到大的跃迁分别为 、 、 、 、 、，根据可知，对应动量最大，故B错误； C．的能级差满足 即 整理得，故C错误； D．的能级差满足 即 整理得，故D正确。 故选D。 【变式训练2·变载体】（2026·北京昌平·一模）一束电子穿过铝箔，在铝箔后方的屏幕上观测到如图所示的电子衍射图样，下列说法正确的是（　　） A．该实验表明电子具有粒子性 B．亮纹处电子出现的概率大 C．亮纹为电子运动的轨迹 D．暗纹处说明没有电子到达 【答案】B 【详解】A．衍射是波的特有现象，该实验证明电子具有波动性，而非粒子性，故A错误； B．根据概率波的解释，衍射图样中的亮纹是电子出现概率大的区域，暗纹是电子出现概率小的区域，故B正确； C．电子的运动没有确定的轨迹，亮纹只是电子到达概率高的位置，并非电子的运动轨迹，故C错误； D．暗纹处只是电子出现的概率极小，并非完全没有电子到达，故D错误。 故选B。 考向三 德布罗意波长的计算 例3 （24-25高三下·河北沧州·阶段检测）2024年1月，我国首台透射电子显微镜TH－F120（如图）正式发布。电子显微镜以电子束的物质波为光源，由于波长较短，不易发生衍射，电子显微镜的分辨率比光学显微镜高出1000多倍，透射电子显微镜采用加速电压加速电子，为使电子束的物质波波长减小为原来的以提高分辨率，若电子的初速度可以忽略，需使加速电压变为原来的（　　） A． B． C．2倍 D．4倍 【答案】D 【详解】对电子根据动能定理得 物质波波长 联立得，电子被加速后的波长 可知为使电子束的波长减小为原来的，需使加速电压变为原来的4倍。 故选D。 【变式训练1·变载体】（2026·山东淄博·三模）电子双缝干涉实验是近代证实物质波存在的实验。如图所示，电子枪持续发射动量大小为P的电子，然后让它们通过双缝打到屏上。已知电子质量为m，普朗克常量为h，下列说法正确的是（     ） A．电子的物质波波长 B．仅增大电子的动量，干涉条纹的间距减小 C．电子的动能 D．该实验说明电子也是一种电磁波 【答案】B 【详解】A．根据德布罗意物质波公式，电子的物质波波长为，故A错误； B．增大电子动量，由可知物质波波长减小；根据双缝干涉条纹间距公式，波长减小会导致干涉条纹间距减小，故B正确； C．由动量，推导得电子动能，故C错误； D．该实验证明电子具有波动性，电子是实物粒子，不是电磁波，故D错误。 故选B 。 【变式训练2·变载体】（2026·山东泰安·模拟预测）运动的实物粒子也具有波动性，其对应的德布罗意波长为，其中是运动粒子的动量，是普朗克常量。一静止电子经1000V电压加速后，其德布罗意波长约为？已知普朗克常量，电子质量，电子电量（　　） A． B． C． D． 【答案】C 【详解】电子加速过程由动能定理 结合动量定义 联立得电子动量 根据德布罗意波长公式，代入动量表达式得 代入数值计算解得 故选C。 真题溯源·考向感知 ——溯源真题逻辑，感知高考考向 1．（2025·广东·高考真题）有甲、乙两种金属，甲的逸出功小于乙的逸出功。使用某频率的光分别照射这两种金属，只有甲发射光电子，其最大初动能为，下列说法正确的是（    ） A．使用频率更小的光，可能使乙也发射光电子 B．使用频率更小的光，若仍能使甲发射光电子，则其最大初动能小于 C．频率不变，减弱光强，可能使乙也发射光电子 D．频率不变，减弱光强，若仍能使甲发射光电子，则其最大初动能小于 【答案】B 【详解】A．某频率的光不能使乙金属发生光电效应，说明此光的频率小于乙金属的截止频率，则换用频率更小的光不能发生光电效应，A错误； B．由光电效应方程可知频率越大最大初动能越大，换用频率更小的光最大初动能小于，B正确； C．频率不变则小于乙金属的截止频率，不会发生光电效应，C错误； D．由可知频率不变最大初动能不变，D错误。 故选B。 2．（2026·北京·高考真题）光照射到某半导体上，光子能量超过特定值，会激发半导体内部一些受束缚的电子，使其能够在半导体内部自由运动，从而增强导电能力，这属于光电导效应。可用如图所示电路研究光电导效应。用频率为的单色光分别均匀照射该半导体和逸出功为的金属，，h为普朗克常量。下列说法错误的是（     ） A．金属不发生光电效应，半导体发生光电导效应 B．增大单色光的强度，电流表示数增大 C．对调电源的正负极，通过半导体的电流反向 D．半导体两端电压为0时，电流表示数不为0 【答案】D 【详解】A．光电效应的发生条件是光子能量（金属逸出功），因此金属不会发生光电效应；而光电导效应的发生条件是光子能量，因此光照射到半导体上时，会激发半导体内部受束缚的电子发生光电导效应。故A正确，不符合题意； B．增大单色光强度，意味着单位时间内入射的光子数增多，半导体内部被激发的自由电子数量随之增加，半导体的电阻减小，则电路中电流会增大，所以电流表示数增大。故B正确，不符合题意； C．当对调电源的正负极后，半导体两端的电场方向变成反向，半导体内部自由电子的受力方向也变成反向，则电子的定向移动方向随之反向，因此通过半导体的电流反向，故C正确，不符合题意； D．该光电导效应仅在半导体内部激发自由载流子，不存在逸出半导体的光电子。当半导体两端电压为0时，内部没有外电场驱动自由载流子定向移动，因此电流表示数为0，故D错误，符合题意。 故选D。 3．（2026·贵州·高考真题）如图，密闭真空中，有一竖直放置的金属靶和水平放置的两平行极板，极板与金属靶受光面垂直，板间存在竖直向上的匀强电场。用频率为和的光分别照射靶时，垂直靶面逸出最大初动能分别为和的光电子，经狭缝、后进入电场，分别落到下极板M、N处。忽略极板边缘效应及电子间的相互作用，则（     ） A．， B．， C．， D．， 【答案】A 【详解】 光电子进入匀强电场后做类平抛运动， 竖直方向：加速度 对所有电子，竖直方向加速度和位移均相同，根据可知，运动时间相同 水平方向做匀速运动，则落在M的电子初速度较小，即 对光电效应过程，根据爱因斯坦光电效应方程，可知。 故选A。 4．（2026·云南·高考真题）云南省锡、铟等有色金属储量丰富。已知锡和铟的逸出功分别为和，若用光子能量为的紫外线分别照射这两种金属，则（     ） A．只有锡能发生光电效应 B．只有铟能发生光电效应 C．锡和铟都能发生光电效应 D．锡和铟都不能发生光电效应 【答案】B 【详解】光电效应的发生条件为：入射光子的能量大于等于金属的逸出功，即时可发生光电效应。 锡的逸出功，不满足光电效应发生条件，锡不能发生光电效应； 铟的逸出功，满足光电效应发生条件，只有铟能发生光电效应。 故选B。 11 / 11 学科网（北京）股份有限公司 $