資源簡介

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第39講　波粒二象性　原子結構
目錄
[基礎過關] 1
一、能量量子化 1
二、光的粒子性 2
三、光的波動性　概率波 2
四、電子的發現　原子的核式結構模型 3
五、氫原子光譜　玻爾的原子模型 3
[命題點研究] 4
命題點一　光電效應現象和光電效應方程的應用 4
命題點二　光電效應圖象 9
命題點三　氫原子能級圖及能級躍遷 13
命題點四　光的波粒二象性和物質波 19
[課時訓練] 20
[考試標準]
知識內容 考試要求 說明
能量量子化 b 1.不要求掌握黑體輻射的概念和實驗規律. 2.不要求識記研究光電效應現象的實驗電路圖. 3.不要求用Δx·Δp≥進行計算. 4.不要求了解測量比荷的實驗裝置. 5.不要求計算以密立根實驗為背景的問題. 6.不要求了解α粒子散射實驗裝置的細節. 7.不要求用氫原子光譜的實驗規律計算波長. 8.不要求識記氫原子不同狀態時的電子云.
光的粒子性 c
粒子的波動性 c
概率波 b
不確定性關系 b
電子的發現 a
原子的核式結構模型 b
氫原子光譜 b
玻爾的原子模型 c
[基礎過關]
一、能量量子化
1.量子化假設
振動著的帶電微粒的能量只能是某一最小能量值ε的整數倍，并以這個最小能量值為單位一份一份地吸收或輻射.
2.能量子
不可再分的最小能量值ε＝hν，ν是電磁波的頻率，h是普朗克常量，h＝6.626×10－34 J·s.
二、光的粒子性
1.光電效應現象
在光的照射下金屬中的電子從金屬表面逸出的現象，叫做光電效應，發射出來的電子叫做光電子.
2.實驗規律
(1)每種金屬都有一個極限頻率.
(2)光電子的最大初動能與入射光的強度無關，只隨入射光的頻率增大而增大.
(3)光照射到金屬表面時，光電子的發射幾乎是瞬時的.
(4)保持入射光頻率不變，入射光越強，單位時間內發射的光電子數越多.
3.愛因斯坦光電效應方程
(1)光子：光不僅在發射和吸收時能量是一份一份的，而且光本身就是由一個個不可分割的能量子組成的，這些能量子稱為光子，頻率為ν的光子的能量為hν.
(2)愛因斯坦光電效應方程
①表達式：hν＝Ek＋W0或Ek＝hν－W0.
②物理意義：金屬中的電子吸收一個光子獲得的能量是hν，這些能量的一部分用于克服金屬的逸出功W0，剩下的表現為逸出后電子的初動能Ek.
三、光的波動性　概率波
1.光的波粒二象性
(1)光的干涉、衍射、偏振現象證明光具有波動性.
(2)光電效應說明光具有粒子性.
(3)光既具有波動性，又具有粒子性，稱為光的波粒二象性.
2.物質波
任何一個運動著的物體，小到微觀粒子，大到宏觀物體都有一個波與它對應，其波長λ＝，p為運動物體的動量，h為普朗克常量.
3.概率波
大量光子產生的效果顯示出波動性，個別光子產生的效果顯示出粒子性，光波是概率波，光子的行為服從統計規律，對于電子和其他微粒，由于同樣具有波粒二象性，所以與它們相聯系的物質波也是概率波.
4.不確定性關系
在經典力學中，一個質點的位置和動量是可以同時測定的，在量子力學中，要同時測出微觀粒子的位置和動量是不可能的，我們把這種關系叫做不確定性關系.
四、電子的發現　原子的核式結構模型
1.電子的發現：英國物理學家湯姆孫在研究陰極射線時發現了電子，提出了原子的“棗糕模型”.
2.原子的核式結構模型
(1)α粒子散射實驗的結果：絕大多數α粒子穿過金箔后，基本上仍沿原來的方向前進，但有少數α粒子發生了大角度偏轉，偏轉的角度甚至大于90°，也就是說它們幾乎被“撞了回來”，如圖1所示.
圖1
(2)原子的核式結構模型：原子中帶正電部分的體積很小，原子半徑的數量級是10－10_m，而原子核半徑的數量級是10－15 m，但幾乎占有全部質量，電子在正電體的外面運動.
五、氫原子光譜　玻爾的原子模型
1.光譜分析：利用每種原子都有自己的特征譜線可以用來鑒別物質和確定物質的組成成分，且靈敏度很高.在發現和鑒別化學元素上有著重大的意義.
2.玻爾理論
(1)定態：原子只能處于一系列不連續的能量狀態中，在這些能量狀態中原子是穩定的，電子雖然繞核運動，但并不向外輻射能量.
(2)躍遷：電子從能量較高的定態軌道躍遷到能量較低的定態軌道時，會放出能量為hν的光子，這個光子的能量由前后兩個能級的能量差決定，即hν＝Em－En.(h是普朗克常量，h＝6.63×10－34 J·s)
(3)軌道：原子的不同能量狀態跟電子在不同的圓周軌道繞核運動相對應.原子的定態是不連續的，因此電子的可能軌道也是不連續的.
3.能級公式：En＝E1(n＝1,2,3，…)，其中E1為基態能量，其數值為E1＝－13.6 eV(以氫原子為例).
4.半徑公式：rn＝n2r1(n＝1,2,3，…)，其中r1為基態半徑，又稱玻爾半徑，其數值為r1＝5.3×10－11 m(以氫原子為例).
5.氫原子的能級圖(如圖3所示)
圖3
[命題點研究]
命題點一　光電效應現象和光電效應方程的應用
1.四點提醒
(1)能否發生光電效應，不取決于光的強度而取決于光的頻率.
(2)光電效應中的“光”不是特指可見光，也包括不可見光.
(3)逸出功的大小由金屬本身決定，與入射光無關.
(4)光電子不是光子，而是電子.
2.兩條對應關系
(1)光照強度大→光子數目多→發射光電子多→光電流大；
(2)光子頻率高→光子能量大→光電子的最大初動能大.
3.三個關系式
(1)愛因斯坦光電效應方程：Ek＝hν－W0.
(2)最大初動能與遏止電壓的關系：Ek＝eUc.
(3)逸出功與極限頻率的關系W0＝hνc.
（2023 浙江）被譽為“中國天眼”的大口徑球面射電望遠鏡已發現660余顆新脈沖星，領先世界。天眼對距地球為L的天體進行觀測，其接收光子的橫截面半徑為R。若天體射向天眼的輻射光子中，有η（η＜1）倍被天眼接收，天眼每秒接收到該天體發出的頻率為ν的N個光子。普朗克常量為h，則該天體發射頻率為ν光子的功率為（　　）
A． B．
C． D．
【解答】解：以天體為球心，在天眼處對應的球形的表面積為S1＝4πL2
天眼接收光子的橫截面的面積為S2＝πR2
天眼接收光子的功率為P1＝Nhν
該天體發射頻率為ν光子的功率P P1
故A正確，BCD錯誤；
故選：A。
（2023 寧波一模）氖泡可用于指示和保護電路。在玻璃管中有兩個相同的板狀金屬電極，并充入低壓氖氣，在兩極間接入壓使氖氣導電，如果金屬電極發出的電子在電場作用下獲得足夠的能量，就能使氖氣發光。將氖泡、保護電阻和電壓可調的電源按如圖所示的電路連接。氖泡用黑紙包住，黑紙上留出一條狹縫使光可以照射到氖泡。發現在沒有光照的暗室中，當電源電壓為U0時，氖泡恰能發光：當電源電壓為U1（U1＜U0）時，氖泡不發光，但同時用頻率為ν1的紫光照射氖泡，氖泡也恰能發光。兩次實驗中，氖泡恰能發光時回路中的電流可認為相等。已知普朗克常量為h，電子電荷量為e。下列說法正確的是（　　）
A．若保持電壓U1不變，用黃光照射氖泡，氖泡也能發光
B．通過實驗可知，紫光的光子能量hv1＝eU0﹣eU1
C．通過實驗可知，電極中的電子脫離金屬至少需要eU0的能量
D．實驗中必須使用直流電源才能觀察到上述現象
【解答】解：B.如果金屬電極發出的電子在電場作用下獲得足夠的能量，就能使氖氣發光，假設恰好能讓氖氣發光的電子動能為E1，電極中的電子脫離金屬至少需要的能量為W0，在沒有光照的暗室中，當電源電壓為U0時，氖泡恰能發光，設發光時電路電流為I，保護電阻為R，則有
e （U0﹣IR）＝Ek+W0
當電源電壓為U1（U1＜U0）時，同時用頻率為ν的紫光照射氖泡，氖泡也恰能發光，則有
hν1+e （U1﹣IR）＝Ek+W0
聯立解得
hν1＝e U0﹣eU1
故B正確；
A.若保持電壓U1不變，用黃光照射氖泡，由于黃光的頻率小于紫光的頻率，則黃光光子能量小于紫光光子能量，可知氖泡不能發光，故A錯誤；
C.通過實驗可知，電極中的電子脫離金屬需要的能量小于eU0，故C錯誤；
D.實驗中如果采用交流電源，當電壓到達一定數值時，也能觀察到上述現象，故D錯誤；
故選：B。
（多選）（2023 浙江模擬）分別用波長為λ和3λ的光照射同一種金屬，打出的光電子的最大初速度之比為2：1，普朗克常量和真空中光速分別用h和c表示，那么下列說法正確的是（　　）
A．該種金屬的逸出功為
B．該種金屬的截止頻率為
C．當用波長為3λ的光來照射這種金屬，加上的正向電壓，則光電流一定飽和
D．如果用波長為2λ的光來照射這種金屬，加上的反向電壓，則光電流必為零
【解答】解：AB．根據愛因斯坦的光電效應方程hν﹣W0＝Ekm，ν，產生的光電子的最大初動能之比為4：1，則有：
解得逸出功，則截止（極限）頻率為νc，故A錯誤，B正確；
C．當用波長為3λ的光來照射這種金屬，由于陰極和陽極板結構不明確等多種因素，無法計算光電流達到飽和時的正向電壓，需要實驗來確定，故C錯誤；
D．用波長為2λ的光來照射該金屬，根據功能關系有
可得遏止電壓
由于
所以加上的反向電壓，則光電流必為零，故D正確。
故選：BD。
（多選）（2023 溫州三模）如圖所示，分別用a、b兩束單色光照射陰極K均可產生光電流．調節滑片P，當光電流恰好減小到零時，對應的電壓表示數分別為Ua、Ub，已知Ua＜Ub，下列說法正確的是（　　）
A．a光的光照強度比b光的光照強度要弱
B．a光子動量小于b光子動量
C．經過同一雙縫干涉裝置得到的圖樣，a光條紋間距小
D．若a、b兩束單色光都從同一玻璃磚射向空氣，a光發生全反射的臨界角大
【解答】解：由題意可知，a、b兩束單色光的遏止電壓分別為Ua、Ub
a光的最大初動能Ea＝eUa
b光的最大初動能Eb＝eUb
根據光電效應方程，對a單色光hνa＝Ea+W0
對b單色光hνb＝Eb+W0
又Ua＜Ub
聯立解得νa＜νb
根據波長與頻率的關系可知λa＞λb
A.根據已知條件只能判斷兩者的頻率關系，無法判斷光的強度的大小關系，故A錯誤；
B.根據光子動量公式，可得pa＜pb，即a光子動量小于b光子動量，故B正確；
C.根據雙縫干涉條紋間距公式，可得Δxa＞Δxb，即經過同一雙縫干涉裝置得到的圖樣，a光條紋間距大，故C錯誤；
D.根據頻率與折射率的關系有na＜nb；根據臨界角公式，可得Ca＞Cb，即a、b兩束單色光都從同一玻璃磚射向空氣，a光發生全反射的臨界角大，故D正確。
故選：BD。
（多選）（2023 臺州二模）如乙圖所示，一束復色光從空氣射向一個球狀水滴后被分成了a、b兩束單色光，分別將這兩束單色光射向圖甲所示的裝置，僅有一束光能發生光電效應。調節滑片P的位置，當電流表示數恰為零時，電壓表變示數為Uc。已知該種金屬的極限頻率為ν0，電子電荷量的絕對值為e，普朗克常量為h，下列說法正確的是（　　）
A．a光在玻璃中的傳播速度比b光小
B．b光的光子能量為hv0+eUc
C．保持光強不變，滑片P由圖示位置向左移，電流表示數變大
D．用同一雙縫做光的干涉實驗，a光產生的干涉條紋間距比b光的大
【解答】解：A．由乙圖知，由于兩束光入射角相同，b光的折射角小，根據可知b光的折射率大于a光的折射率，根據可知b光在玻璃中的傳播速度比a光小，故A錯誤；
B．由折射率和頻率的關可知，因為b光的頻率大于a光的頻率，所以b光發生光電效應，根據光電效應方程可得：
Ekm＝hν﹣W0＝eUc
又有W0＝hν0
由此可知b光的光子能量為hv＝hv0+eUc，故B正確；
C．保持光強不變，滑片P由圖示位置向左移，根據電路構造的分析可知AK兩端的電壓變小，則電流表示數可能不變，可能變小，故C錯誤；
D．由于b光的折射率大，所以a光的波長大于b光的波長，根據，所以用同一雙縫做光的干涉實驗，a光產生的干涉條紋間距比b光的大，故D正確。
故選：BD。
命題點二　光電效應圖象
兩類圖象
圖象名稱 圖線形狀 由圖線直接(間接)得到的物理量
最大初動能Ek與入射光頻率ν的關系圖線 ①極限頻率：圖線與ν軸交點的橫坐標νc ②逸出功：圖線與Ek軸交點的縱坐標的絕對值W0＝|－E|＝E ③普朗克常量：圖線的斜率k＝h
遏止電壓Uc與入射光頻率ν的關系圖線 ①極限頻率νc：圖線與橫軸的交點 ②遏止電壓Uc：隨入射光頻率的增大而增大 ③普朗克常量h：等于圖線的斜率與電子電荷量的乘積，即h＝ke.(注：此時兩極之間接反向電壓)
（2022 柯橋區模擬）某種復式光由紅、藍兩種顏色的光組成，其光強度對波長的關系如圖甲所示，紅光范圍的光強度比藍光范圍的光強度大很多。某學生以此光照射某一金屬，進行光電效應實驗，發現皆可產生光電子，如圖乙所示。設可變直流電源的電壓為U時測得的光電流為I，測得多組數據，則下列圖像中該實驗所測得的I﹣U關系可能正確的是（　　）
A． B．
C． D．
【解答】解：藍光的頻率高，由eU截hν﹣W，可知，藍光的遏止電壓比較大，所以在反向電壓減小到紅光的遏止電壓前，只有藍光的光電子輻射出，所以光電流較小，當反向電壓達到紅光的遏止電壓之后，既有紅光的光電子發出又有藍光的光電子發出，光電流變大，故A正確，BCD錯誤。
故選：A。
（多選）（2023 浙江模擬）如圖所示，是研究光電效應的電路圖。①、②兩束單色光是由處在同一激發態的原子躍遷到Ⅰ態和Ⅱ態時產生的，若光束①通過窗口照射到陰極K后，滑動變阻器的滑片P滑到位置a時，電流表的讀數恰好變為0；光束②通過窗口照射到陰極K后，滑動變阻器的滑片P滑到位置b時，電流表的讀數恰好變為0，則下列說法正確的是（　　）
A．光束①產生的飽和電流一定小于光束②的飽和電流
B．光束①產生的光電子的初動能一定小于光束②產生的光電子的初動能
C．發生原子躍遷后對應能級的能量EⅠ＞EⅡ
D．光束①和光束②通過同一狹縫時都能發生衍射現象
【解答】解：A、飽和電流與光照強度和光的頻率有關，由于兩種光的光照強度關系不確定，則光束①產生的飽和電流與光束②產生的飽和電流的關系也不確定，故A錯誤；
B、光電子的初動能在0到Ekm范圍之間，因此光束①產生的光電子的初動能不一定小于光束②產生的光電子的初動能，故B錯誤；
C、根據圖像可知，滑動變阻器的滑片P滑到位置a時的反向電壓小于滑到位置b時的反向電壓，即光束①的遏止電壓小于光束②的遏止電壓，根據eU0＝Ekm＝hν﹣W0，可知，光束①的光子的能量小于光束②的光子的能量，根據hν＝Em﹣En，由于①、②兩束單色光是由處在同一激發態的原子躍遷到Ⅰ態和Ⅱ態時產生的，則發生原子躍遷后對應能級的能量EⅠ＞EⅡ，故C正確；
D、衍射是光的基本特性，光束①和光束②通過同一狹縫時都能發生衍射現象，故D正確；
故選：CD。
（多選）（2021 臨海市二模）新冠病毒疫情防控工作中，額溫槍在醫院、車站、小區、學校等地方被廣泛使用，成為重要的防疫裝備之一。某一種額溫槍的工作原理是：任何物體溫度高于絕對零度（﹣273℃）時都會向外發出紅外線，額溫槍通過紅外線照射到溫度傳感器，發生光電效應，將光信號轉化為電信號，從而顯示出物體的溫度。已知人的體溫正常時能輻射波長為10μm的紅外線，如圖甲所示，用該紅外光線照射光電管的陰極K時，電路中有光電流產生，光電流隨電壓變化的圖像如圖乙所示，已知h＝6.63×10﹣34J s，e＝1.6×10﹣19C，則（　　）
A．波長10μm的紅外線在真空中的頻率為3×1013Hz
B．將圖甲中的電源正負極反接，將不會產生電信號
C．由圖乙可知，該光電管的陰極金屬逸出功約為0.1eV
D．若人體溫度升高，輻射紅外線的強度增大，光電流減小
【解答】解：A、波長λ＝10μm＝1×10﹣5m的紅外光在真空中的頻率為f，代入數據解得f＝3×1013Hz，故A正確；
B、將圖甲中的電源反接，根據乙圖，反向電壓低于遏止電壓，即低于0.02V時，電流表的示數不為零，故C正確；
C、由乙圖可知遏止電壓為UC＝2×10﹣2V，根據愛因斯坦光電效應方程Ek＝hν﹣W0，根據動能定理得eUC＝Ek，兩式聯立代入數據解得W0＝0.1eV，故C正確；
D、若人體溫度升高，則輻射紅外線的強度增大，逸出的光電子的個數增加，光電流增大，故D錯誤。
故選：AC。
（2020 平陽縣校級模擬）1905年，愛因斯坦把普朗克的量子化概念進一步推廣，成功解釋了光電效應現象，提出了光子說。在給出與光電效應有關的四個圖象中，下列說法正確的是（　　）
A．圖1中，當紫外線照射鋅板時，發現驗電器指針發生了偏轉，此時鋅板帶正電，驗電器也帶正電
B．圖2中，從光電流與電壓的關系圖象中可以看出，電壓相同時，光照越強，光電流越大，說明遏止電壓和光的強度有關
C．圖3中，若電子電量用e表示，v1、vc、U1已知，由Uc﹣v圖象可求得普朗克常量的表達式為h
D．圖4中，由光電子最大初動能Ek與入射光頻率v的關系圖象可知該金屬的逸出功為﹣E或hve
【解答】解：A、當紫外線照射鋅板時，發生光電效應后鋅板帶正電，所以驗電器也帶正電。故A正確；
B、圖2中，從光電流與電壓的關系圖象中可以看出，電壓相同時，光照越強，光電流越大，說明飽和光電流與光的強度有關，遏止電壓和光的強度無關。故B錯誤；
C、根據Ekm＝hv﹣W0＝eUc，解得，圖線的斜率，則，故C錯誤；
D、根據光電效應方程Ek＝hv﹣W0，當v＝0時，Ek＝﹣W0，由圖象知縱軸截距﹣E，所以W0＝E，即該金屬的逸出功E；圖線與橫軸交點的橫坐標是v0，該金屬的逸出功hv0，故D錯誤。
故選：A。
（2020 杭州模擬）用圖1裝置研究光電效應，分別用a光、b光、c光照射陰極K得到圖2中a、b、c三條光電流I與A、K間的電壓UAK的關系曲線，則下列說法正確的是（　　）
A．開關S扳向1時測得的數據得到的是I軸左側的圖線
B．b光的光子能量大于a光的光子能量
C．用a光照射陰極K時陰極的逸出功大于用c光照射陰極K時陰極的逸出功
D．b光照射陰極K時逸出的光電子最大初動能小于a光照射陰極時逸出的光電子最大初動能
【解答】解：A、當光電流恰為零，此時光電管兩端加的電壓為截止電壓，當開關S扳向1時，光電子在光電管是加速，則所加的電壓是正向電壓，因此測得的數據得到的并不是I軸左側的圖線，故A錯誤；
B、根據eU截mhν﹣W，入射光的頻率越高，對應的截止電壓U截越大；
由題目圖可知，b光的截止電壓大于a光的截止電壓，所以b光的頻率大于a光的頻率，依據E＝hν可知，b光的光子能量大于a光的光子能量，故B正確；
C、同一陰極的逸出功總是相等，與入射光的能量大小無關，故C錯誤；
D、b光的截止電壓大于a光的截止電壓，根據eU截mhν﹣W，所以b光對應的光電子最大初動能大于a光的光電子最大初動能，故D錯誤。
故選：B。
命題點三　氫原子能級圖及能級躍遷
氫原子能級圖與能級躍遷問題的解答技巧
(1)能級之間躍遷時放出的光子頻率是不連續的.
(2)能級之間發生躍遷時放出(吸收)光子的頻率由hν＝Em－En求得.若求波長可由公式c＝λν求得.
(3)處于n能級的一個氫原子躍遷發出可能的光譜線條數最多為(n－1)條.
(4)處于n能級的一群氫原子躍遷發出可能的光譜線條數的兩種求解方法：
①用數學中的組合知識求解：N＝C＝.
②利用能級圖求解：在氫原子能級圖中將氫原子躍遷的各種可能情況一一畫出，然后相加.
（2023 杭州一模）在自然界中，一切溫度高于絕對零度的物體都在不停地向周圍空間輻射紅外線。通過對物體輻射紅外線強度分布規律的測量，能準確地測定它的表面溫度，這是紅外測溫儀測溫原理。如圖為氫原子能級示意圖，高能級的氫原子能輻射的紅外線光子的能量最大值為1.51eV。則（　　）
A．大量處于第3能級的氫原子能輻射3種紅外線光子
B．大量處于第5能級的氫原子能輻射3種紅外線光子
C．要使氫原子輻射出的光子可被紅外測溫儀捕捉，至少給基態氫原子提供 12.09eV 能量
D．若大量氫原子輻射紅外線光子，則必定不會輻射可見光光子
【解答】解：A．紅外線光子能量不超過1.51eV，第3能級向下躍遷輻射的光子能量最小值1.89eV，超過1.51eV，故大量處于第3能級的氫原子輻射的不是紅外線，故A錯誤；
B．第5能級躍遷到第4能級、第4能級躍遷到第3能級、第5能級躍遷到第3能級輻射的光子能量值均小于1.51eV，故B正確；
C．從基態躍遷到第4能級，再躍遷到第3能級能夠輻射紅外線光子，1能級到4能級需要吸收12.75eV的能量，故C錯誤；
D．輻射能量有可能達到可見光的能量范圍（可見光的能量范圍一般為1.62eV﹣3.11eV），故D錯誤。
故選：B。
（多選）（2023 寧波二模）圖甲和圖乙分別是可見光譜圖和氫原子的能級圖，某個處于n＝5能級的氫原子，向低能級躍遷過程中，共發出3不同頻率的光，其中1種是可見光a：另一個處于n＝4能級的氫原子，向低能級躍遷過程中，共發出2種不同頻率的光，其中1種是可見光b，已知a、b是不同頻率的可見光，普朗克常量h＝6.63×10﹣34J/s，元電荷量e＝1.6×10﹣19C，下列說法正確的是（　　）
A．a光子比b光子動量更大
B．用a光和b光分別入射到水中，在水中a光的傳播速度更大
C．用a光和b光分別照射某一光電管，a光更可能發生光電效應
D．用a光和b光分別做相同的雙縫干涉實驗，a光的干涉條紋間距更大
【解答】解：A.根據題意分析可知，從n＝5能級的氫原子躍遷時發出的第一種光為從n＝5躍遷到n＝3能級，此光的頻率為：
第二種光為從n＝3躍遷到n＝2能級，此光的頻率為：
第三種光為從n＝2躍遷到n＝1能級，此光的頻率為：
所以，可見光a光為第二種，屬于紅光；
從n＝4能級的氫原子躍遷時發出的第一種光為從n＝4躍遷到n＝2能級，此光的頻率為：
第二種光為從n＝2躍遷到n＝1能級，此光的頻率為：
所以，可見光b光為第一種，屬于藍光；由可知，λa＞λb，由康普頓效應：，可知pa＜pb，故A錯誤；
B.由于a光波長大于b光波長，所以水對a光的折射率小于對b光的折射率，由光在介質中傳播的速度可知，在水中a光的傳播速度更大，故B正確；
C.由A選項可知Va＜Vb，頻率越大，越容易發生光電效應，所以，b光更容易發生光電效應，故C錯誤；
D.雙縫干涉中，相鄰兩個亮條紋或暗條紋的間距Δ，因為a光波長大于b光波長，所以a光的干涉條紋間距更大，故D正確。
故選：BD。
（多選）（2023 西湖區校級模擬）氫原子的能級如圖所示，已知可見光的光子能量范圍約為1.62eV～3.11eV，鋁的逸出功是4.2eV，則（　　）
A．氫原子從n＝5能級躍遷到n＝2能級時，輻射出的光是可見光，用其照射鋁板不能發生光電效應
B．大量氫原子從高能級向n＝1能級躍遷時，發出的光具有顯著的熱效應
C．大量氫原子從高能級向n＝3能級躍遷時，發出的光具有熒光效應
D．大量處于n＝4能級的氫原子向低能級躍遷時，可能發出2種不同頻率的可見光
【解答】解：A、氫原子從n＝5能級躍遷到n＝2能級時，發出光子的能量為E＝E5﹣E＝﹣0.54eV﹣（﹣3.4eV）＝2.86eV，在可見光的光子能量范圍，小于鋁的逸出功，所以用其照射鋁板不能發生光電效應，故A正確；
B、大量氫原子從高能級向n＝1能級躍遷時，發出的光子最大能量為：Emax＝E∞﹣E1＝0﹣（﹣13.6）eV＝13.6eV，發出的光子最小能量為：Emin＝E2﹣E1＝﹣3.4eV﹣（﹣13.6）eV＝10.2eV，能量值大于紫光，屬于紫外線，具有顯著的化學效應和熒光效應，故B錯誤；
C、大量氫原子從高能級向n＝3能級躍遷時，發出的光子最大能量為：Emax′＝E∞﹣E3＝0﹣（﹣1.51）eV＝1.51eV，發出的光子最小能量為：Emin′＝E4﹣E3＝﹣0.85eV﹣（﹣1.51）eV＝0.66eV，能量值小于紅光，屬于紅外線，發出的光具有顯著的熱效應，故C錯誤；
D、大量處于n＝4能級的氫原子向基態躍遷時，輻射光子種類數目最多為6種，其中氫原子從n＝4能級躍遷到n＝2能級時，輻射出的光子能量為E42＝E4﹣E2＝﹣0.85eV﹣（﹣3.4）eV＝2.55eV，從n＝3能級躍遷到n＝2能級時，輻射出的光子能量為E32＝E3﹣E2＝﹣1.51eV﹣（﹣3.4）eV＝1.89eV，這兩種光子屬于可見光光子，其余不是可見光，故D正確。
故選：AD。
（多選）（2023 浙江模擬）如圖甲所示為氫原子的能級圖，用同一光電管研究氫原子發出的a、b、c三種單色光產生的光電效應，得到光電流I與光電管兩極間所加電壓U的關系如圖乙。則這三種光（　　）
A．光子動量pa＜pb＜pc
B．照射該光電管時c光使其逸出的光電子初動能最大
C．通過同一裝置發生雙縫干涉，a光的相鄰條紋間距最大
D．若這三種光是原子從能級n＝3躍遷到較低能級時發出的光，則c光的波長可以表示為λc＝λa+λb
【解答】解：A．根據光電效應方程Ek＝hν﹣W
再根據動能定理eUc＝Ek
聯立可得eUc＝hν﹣W
由圖像可知，c光的遏止電壓最大，a光最小，可知νa＜νb＜νc
而光子動量和能量之間的關系
因此光子動量之間的關系為pa＜pb＜pc，故A正確；
B．由A的分析可知，c光使其逸出的光電子的最大初動能最大，但出射的各種電子初動能不一定都最大，故B錯誤；
C．根據，可知λa＞λb＞λc
根據雙縫干涉相鄰亮（暗）紋間距公式
可知通過同一裝置發生雙縫干涉，a光的相鄰條紋間距最大，故C正確；
D．若這三種光是原子從能級n＝3躍遷到較低能級時發出的光，利用光電效應方程可知，整理得，故D錯誤。
故選：AC。
（2022 浙江模擬）a、b兩種可見光在同一光電效應裝置中測得的光電流和電壓的關系如圖甲所示。圖乙為氫原子能級圖，已知可見光的光子能量在1.62eV到3.11eV之間，下列說法正確的是（　　）
A．a光的波長比b光的小
B．單色光a的光子動量比單色光b的光子動量大
C．若a光是從n＝4躍遷到n＝2能級時發出的光，則b光是從n＝3躍遷到n＝2能級時發出的光
D．用E＝12.8eV的電子去轟擊基態的氫原子，可以得到兩種可見光
【解答】解：A、由圖甲可知，在光電效應裝置中，a的遏止電壓UC低，根據Ek＝hν﹣W＝|eUC|可知，a光的光子能量小，又因為ν，故a光的波長比b光的大，故A錯誤；
B、由于a光的波長比b光的大，根據因此單色光a的光子動量比單色光b的光子動量小，故B錯誤；
C、從n＝4躍遷到n＝2能級時發出的光子能量：E42＝﹣0.85eV﹣（﹣3.4eV）＝2.55eV
從n＝3躍遷到n＝2能級時發出的光子能量：E32＝﹣1.51eV﹣（﹣3.4eV）＝1.89eV
由于a光的光子能量小，因此若b光是從n＝4躍遷到n＝2能級時發出的光，則a光是從n＝3躍遷到n＝2能級時發出的光，故C錯誤；
D、用E＝12.8eV的電子去轟擊基態的氫原子，由于ΔE41＝﹣0.85eV﹣（﹣13.6eV）＝12.75eV，由此可知光子可獲得的能量最多可以躍遷到n＝4的能級，向回躍遷時，最多產生6中不同頻率的光，6種光子的能量分別為
ΔE1＝E4﹣E3＝0.66eV；
ΔE2＝E3﹣E2＝1.89eV；
ΔE3＝E4﹣E2＝2.55eV；
ΔE4＝E2﹣E1＝10.2eV；
ΔE5＝E4﹣E1＝12.75eV；
ΔE6＝E3﹣E1＝12.09eV，其中ΔE2，ΔE3對應的是可見光，因此D正確。
故選：D。
命題點四　光的波粒二象性和物質波
1.從數量上看：
個別光子的作用效果往往表現為粒子性；大量光子的作用效果往往表現為波動性.
2.從頻率上看：
頻率越低波動性越顯著，越容易看到光的干涉和衍射現象；頻率越高粒子性越顯著，貫穿本領越強，越不容易看到光的干涉和衍射現象.
3.從傳播與作用上看：
光在傳播過程中往往表現出波動性；在與物質發生作用時往往表現出粒子性.
4.波動性與粒子性的統一：
由光子的能量E＝hν、光子的動量表達式p＝可以看出，光的波動性和粒子性并不矛盾，表示粒子性的能量和動量的計算式中都含有表示波的特征的物理量——頻率ν和波長λ.
（多選）（2023 溫州模擬）關于下列四幅圖的說法正確的是（　　）
A．普朗克用能量量子化的假說，成功解釋了黑體輻射規律
B．光電效應中，光電子的最大初動能與入射光的頻率成正比
C．電子束通過鋁箔時形成的衍射圖樣，證實了電子具有波動性
D．光照到不透明的小圓盤上出現了泊松亮斑，這是光的偏振現象
【解答】解：A．普朗克用能量量子化的假說，成功解釋了黑體輻射規律，故A正確；
B．由光電效應方程Ek＝hν﹣W0可知，光電子的最大初動能與入射光的頻率成線性關系，光電子的最大初動能與入射光的頻率不是成正比關系，故B錯誤；
C．衍射是一切波特有的現象，電子束通過鋁箔時形成的衍射圖樣，證實了電子具有波動性，故C正確；
D．光照到不透明的小圓盤上出現了泊松亮斑，這是光的衍射現象，故D錯誤。
故選：AC。
（多選）（2022 浙江模擬）下列說法正確的是（　　）
A．普朗克為了解釋黑體輻射現象，第一次提出了能量量子化理論
B．大量的電子通過雙縫后在屏上能形成明暗相間的條紋，這表明所有的電子都落在明條紋處
C．電子和其他微觀粒子都具有波粒二象性
D．光波是一種概率波，光的波動性是由于光子之間的相互作用引起的，這是光子自身的固有性質
【解答】解：A、普朗克之所以要提出量子化理論是為了對于當時經典物理無法解釋的“紫外災難”進行解釋，第一次提出了能量量子化理論，故A正確；
B、大量的電子通過雙縫后在屏上能形成明暗相間的條紋，這表明落在明條紋處的電子較多、落在暗條紋出的電子較少，故B錯誤；
C、任何一個運動著的物體，小到電子質子大到行星太陽，都有一種波與之對應這種波稱為物質波，故電子和其他微觀粒子，都具有波粒二象性。故C正確；
D、波粒二象性是光的根本屬性，與光子之間的相互作用無關，故D錯誤。
故選：AC。
[課時訓練]
（2022春 寧波期末）1900年，德國物理學家普朗克在研究黑體輻射的規律時，發現只有假定電磁波發射和吸收的能量是一份一份的，計算結果才能和實驗結果相符，每一份能量與電磁波的領率呈正比，比例系數就是普朗克常量h，下列關于普朗克常量單位的表示正確的是（　　）
A．J/s B．kg m2/s C．kg m/s2 D．eV
【解答】解：由光子能量E＝hν＝h可得：h＝ET，所以h的單位為：1J s＝1N m s＝1kg m s﹣2 m s＝1kg m2/s.故B正確，ACD錯誤。
故選：B。
（2022春 寧波期末）如圖所示為研究光電效應現象的實驗裝置，真空光電管的陰極K涂有一層光電材料，陽極A是金屬材料。當用紫光照射陰極K時，微安表μA中能檢測到光電流，下列說法正確的是（　　）μ
A．若增大紫光的光照強度，光電流一定會增大
B．若用紫光照射陽極A時，一定也有光電流
C．若換用紅光照射陰極K時，一定也有光電流
D．若停止用紫光照射陰極K，能觀測到光電流緩慢減小直至為0
【解答】解：AC、根據光電效應方程eU＝Ek＝hν﹣W可知，若換用紅光照射陰極K時，不一定有光電流，且光照強度越大，光電流越大，故A正確，C錯誤。
B、若用紫光照射陽極A時，沒有光電流，故C錯誤。
D、若停止用紫光照射陰極K，能觀測到光電流瞬間減小至0，故D錯誤。
故選：A。
（2021秋 奉化區期末）在能量量子化研究的歷程中，以下說法中正確的是（　　）
A．黑體即不反射電磁波，也不向外輻射電磁波
B．一切物體都在輻射電磁波，這種輻射與物體的溫度無關
C．類似于能量的量子化，任何物體的帶電量也是“量子化”的
D．普朗克借助于能量的量子化假設，提出“光由光子構成”
【解答】解：A、黑體不反射電磁波，但會向外輻射電磁波，即黑體輻射，故A錯誤；
B、一切物體都在輻射電磁波，這種輻射與物體的溫度有關，故B錯誤；
C、類似于能量的量子化，任何物體的帶電量也是“量子化”的，即只能是元電荷的整數倍，故C正確；
D、愛因斯坦借助于能量的量子化假設，提出“光由光子構成”，故D錯誤；
故選：C。
（2022春 溫州期末）如圖所示，圖甲為氫原子的能級圖，大量處于n＝4激發態的氫原子躍遷時，發出頻率不同的大量光子，其中頻率最高的光子照射到圖乙電路中光電管陰極K上時，電路中電流隨電壓變化的圖像如圖丙所示。下列說法正確的是（　　）
A．光電管陰極K金屬材料的逸出功為7.0eV
B．這些氫原子躍遷時共發出5種頻率的光
C．若調節滑動變阻器滑片能使光電流為零，則可判斷圖乙中電源右側為正極
D．氫原子躍遷放出的光子中有3種頻率的光子可以使陰極K發生光電效應現象
【解答】解：A．大量處于n＝4激發態的氫原子躍遷時，發出的光子中，其中頻率最高的光子，對應的能量為E＝hν＝（﹣0.85eV）﹣（﹣13.6eV）＝12.75eV
由光電效應方程可得
由丙圖可知截止電壓為7V，代入數據解得W＝5.75eV
故A錯誤；
B．這些氫原子躍遷時發出頻率不同的光子種類數為種，故B錯誤；
C．若調節滑動變阻器滑片能使光電流為零，則電子受到的電場力應向左，場強應向右，則可判斷圖乙中電源左側為正極，故C錯誤；
D．氫原子躍遷放出的光子中，4、3、2能級躍遷至1能級的光子能量大于該逸出功，可以使陰極K發生光電效應現象，故共有3種，故D正確。
故選：D。
（多選）（2022春 溫州期末）圖甲為氫原子的能級圖，大量處于n＝4激發態的氫原子向低能級躍遷時能輻射出多種不同頻率的光，用輻射出的光照射圖乙中光電管的陰極K，陰極K的材料為鎢，鎢的逸出功是4.54eV。圖丙是其中某一種頻率的光入射光電管的遏止電壓Uc隨入射光頻率v變化的函數關系圖像。下列說法正確的是（　　）
A．能使鎢發生光電效應的光有3種
B．若將滑動變阻器的滑片移到最左端，電路中的光電流一定減小到0
C．所有能發生光電效應的入射光所作的丙圖圖像的斜率都應相等且值為普朗克常量
D．逸出的光電子的最大初動能為8.21eV
【解答】解：AD、根據躍遷規律可知從n＝4向n＝1躍遷時輻射光子的能量為hν＝E4﹣E1＝12.75eV，根據光電效應方程有：Ekm＝hγ﹣W＝12.75eV﹣4.54eV＝8.21eV，從n＝3向n＝1躍遷時輻射光子的能量為hν＝E3﹣E1＝12.09eV，從n＝2向n＝1躍遷時輻射光子的能量為hν＝E2﹣E1＝10.2eV，故能使金屬鎢發生光電效應的光有3種，故AD正確。
B、若光電流已經達到飽和，則將滑片左移，電路中依然有光電流，故B錯誤。
C、根據光電效應方程可知，eUc＝Ekm＝hγ﹣W，化簡有：Ucγ，所有能發生光電效應的入射光所作的丙圖圖像的斜率都應相等且值為，故C錯誤。
故選：AD。
（多選）（2022春 樂清市校級期末）下列說法正確的是（　　）
A．光電效應說明光具有粒子性
B．用光照射處在基態的氫原子，只要光子的能量足夠大就一定可以使氫原子電離
C．He﹣Ne激光器產生的激光是Ne原子從能量較高的激發態能級向能量較低的激發態能級躍遷時發生的，在Ne原子從較高激發態能級（用E1表示）向能量較低的激發態能級（用E2表示）躍遷的過程中所發出的光子的能量可能小于E1﹣E2
D．若光子動量為P，能量為E，則可用表示光速C
【解答】解：A、光電效應說明光子具有能量，具有粒子性，故A正確；
B、基態氫原子的能量值為﹣13.6eV，用光照射處在基態的氫原子，只要光子的能量大于等于13.6eV就一定可以使氫原子電離，故B正確；
C、根據玻爾理論，在Ne原子從較高激發態能級（用E1表示）向能量較低的激發態能級（用E2表示）躍遷的過程中所發出的光子的能量只能等于兩個能級之間的差，即只能等于小于E1﹣E2，故C錯誤；
D、光子的動量：p，光子的能量：E＝hν，聯立可得光速：c，故D錯誤。
故選：AB。
（多選）（2020春 衢州期末）紅外測溫具有響應時間快、非接觸、安全準確的優點，在新冠疫情防控中發揮了重要作用。紅外測溫儀捕捉被測物體電磁輻射中的紅外線部分，將其轉變成電信號。圖甲為紅外線光譜的三個區域，圖乙為氫原子能級示意圖。已知普朗克常量h＝6.63×10﹣34J s，光在真空中的速度c＝3.0×108m/s，下列說法正確的是（　　）
A．紅外線光子能量的最大值約為1.64eV
B．氫原子從n＝3能級向n＝2能級躍遷時釋放出的光子能被紅外測溫儀捕捉
C．大量氫原子從n＝4能級向低能級躍遷時，紅外測溫儀可捕捉到2種頻率的紅外線
D．大量處于n＝2激發態的氫原子吸收能量為2.86eV的光子后，輻射出的光子可能被紅外測溫儀捕捉
【解答】解：A、根據可知紅外線光子能量的最大值為 1.64eV，故A正確；
B、氫原子從n＝3能級向n＝2能級躍遷時釋放出的光子能量△E32＝E3﹣E2＝1.89eV，大于紅外線光子能量的最大值，不屬于紅外線不會被紅外測溫儀捕捉，故B錯誤；
C、根據可知紅外線光子能量的最小值 1.24×10﹣3eV
氫原子從高能級向n＝4能級躍遷時能發出種不同頻率的光子，根據能級的躍遷滿足hv＝Em﹣En得躍遷產生的光子能量分別是12.75 eV，12.09eV，10.2eV，2.55eV，1.89eV，0.66eV，
由于紅外線單個光子能量的最大值為1.62eV，所以能被紅外測溫儀捕捉的光子能量有0.66eV這1種，故C錯誤；
D、大量處于n＝2激發態的氫原子吸收能量為2.86eV的光子，能躍遷到的能級能量為 E＝E2+2.86eV＝0.54eV，即躍遷到n＝5的能級，自發向下躍遷時有一種光子能被紅外測溫儀捕捉，故D正確。
故選：AD。
（2021春 慈溪市期末）物理教材中有很多經典的插圖能夠形象地表現出物理實驗、物理現象及物理規律，如四幅圖涉及不同的物理知識或現象，下列說法正確的是（　　）
A．如圖所示中，盧瑟福通過分析α粒子散射實驗結果，發現了質子和中子
B．如圖所示中，紫光產生的光電子初動能比黃光產生的光電子初動能大
C．如圖所示中，射線a由He組成，射線b為電磁波，射線c由電子組成
D．如圖所示中，鏈式反應需要溫度足夠高才能發生
【解答】解：A、盧瑟福通過分析α粒子散射實驗結果，得出原子的核式結構模型，故A錯誤；
B、根據愛因斯坦光電效應方程可得：Ek＝hν﹣W逸＝eU遏，紫光的遏止電壓大，照射同一種金屬時紫光產生的光電子初動能比黃光產生的光電子初動能大，如果照射的不是同一種金屬，逸出功不同，無法確定最大初動能的大小，故B錯誤；
C、圖丙中，根據左手定則可得，射線a帶正電，是由α粒子組成的，射線b不帶電，為電磁波，射線c帶負電，是由β粒子組成的，故C正確；
D、圖丁所示鏈式反應屬于重核裂變，只要有中子沖擊原子核且達到臨界體積，鏈式反應就能夠發生，不是在高溫下才能夠發生，故D錯誤。
故選：C。
（2021春 衢州期末）如圖所示是氫原子的能級示意圖，一群處于n＝4能級的氫原子在自發躍遷時會輻射一些光子，普朗克常量h＝6.63×10﹣34J s。則下列說法正確的是（　　）
A．波長為60nm的紫外線能使處于基態的氫原子電離
B．用這些光子照射逸出功為3.20eV的金屬鈣，其表面所發出的光電子的最大初動能為12.75eV
C．這群氫原子能發出三種頻率的光
D．躍遷到n＝2能級輻射的光子動量比躍遷到n＝3能級的小
【解答】解：A、波長為60nm的紫外線的光子的能量為：E＝hν J≈20.7eV＞13.6eV，所以用波長為60nm的紫外線照射，能使處于基態的氫原子電離出自由電子，故A正確；
B、根據玻爾理論得知，n＝4能級直接躍遷到基態放出的光子能量最大，最大能量為：Emax＝E4﹣E1＝﹣0.85eV﹣（﹣13.6eV）＝12.75eV
氫原子躍遷輻射光子能力使鋅板發生光電效應，一部分克服逸出功，多余部分以動能形式隨光電子逸出，由于金屬鈣的逸出功是W＝3.20eV，那么克服逸出功后剩余的動能即為最大為：Ekm＝Emax﹣W＝12.75eV﹣3.20eV＝9.55eV，故B錯誤；
C、這群處于n＝4能級的氫原子能發出6種不同頻率的光，故C錯誤；
D、從n＝4能級的氫原子躍遷到n＝2能級輻射的光子能量大于從n＝4能級的氫原子躍遷到n＝3能級輻射的光子能量，再依據E＝hν，可知，從n＝4能級躍遷到n＝2能級輻射的光子波長比躍遷到n＝3能級的小，最后根據德布羅意波公式λ可知：躍遷到n＝2能級輻射的光子動量比躍遷到n＝3能級的大，故D錯誤；
故選：A。
（2021春 寧波期末）在光電效應實驗中，飛飛同學用同一光電管在不同實驗條件下得到了三條光電流與電壓之間的關系曲線（甲光、乙光、丙光），如圖所示，則（　　）
A．甲光的頻率大于乙光的頻率
B．乙光的波長大于丙光的波長
C．甲光對應的光電子最大初動能大于丙光對應的光電子最大初動能
D．甲乙丙三種光照射同一金屬，都發生了光電效應，遏止電壓最大的是乙光
【解答】解：
A、根據eUhγ﹣W，入射光的頻率越高，對應的遏止電壓U遏越大。甲光的遏止電壓小于乙光的遏止電壓，所以甲光的頻率小于乙光的頻率；故A錯誤。
B、丙光的遏止電壓小于乙光的遏止電壓，所以丙光的頻率小于乙光的頻率，則丙光的波長大于乙光的波長；故B錯誤。
C、根據eUhγ﹣W，入射光的頻率越高，對應的遏止電壓U遏越大。甲光的遏止電壓等于丙光的遏止電壓，所以甲光對應的光電子最大初動能等于丙光對應的光電子最大初動能，故C錯誤。
D、同一金屬的逸出功W相等，根據eUhγ﹣W，同時乙光的頻率最大，可知遏止電壓最大的是乙光，故D正確；
故選：D。
（2021春 紹興期末）a、b兩種可見光在同一光電效應裝置中測得的光電流和電壓的關系如圖甲所示。圖乙為氫原子能級圖，已知可見光的光子能量在1.62eV到3.11eV之間，下列說法正確的是（　　）
A．a光的波長比b光的短
B．單色光a的光子能量比單色光b的光子能量大
C．若a光是氫原子從n＝3躍遷到n＝2能級時發出的光，則b光可能是從n＝4躍遷到n＝2能級時發出的光
D．用Ek＝12.8eV的電子去轟擊基態的氫原子，可能得到六種頻率的可見光
【解答】解：AB、由圖甲可知，在光電效應裝置中，a的遏止電壓UC低，根據Ek＝hν﹣W＝|eUC|可知，a光的光子能量小，又因為ν，故a光的波長比b光的大，故AB錯誤；
C、根據玻爾理論可知，從n＝3躍遷到n＝2能級時發出的光子能量小于從n＝4躍遷到n＝2能級時發出的光子能量，若a光是從n＝3躍遷到n＝2能級時發出的光，則b光可能是從n＝4躍遷到n＝2能級時發出的光，故C正確；
D、用Ek＝12.8eV的電子去轟擊基態的氫原子，由于△E41＝﹣0.85eV﹣（﹣13.6eV）＝12.75eV＜E，氫原子可獲得的能量最多可以躍遷到n＝4的能級，向低能級躍遷時，最多產生6鐘不同頻率的光，6中光子的能量分別為：△E1＝E4﹣E3＝﹣0.85eV﹣（﹣1.51eV）＝0.66eV，△E2＝E3﹣E2＝﹣1.51eV﹣（﹣3.4eV）＝1.89eV，△E3＝E4﹣E2＝﹣0.85eV﹣（﹣3.4eV）＝2.55eV，△E4＝E2﹣E1＝﹣3.4eV﹣（﹣13.6eV）＝10.2eV，△E5＝E4﹣E1＝﹣0.85eV﹣（﹣13.6eV）＝12.75eV，△E6＝E3﹣E1＝﹣1.51eV﹣（﹣13.6eV）＝12.09eV。其中，△E2、△E3對應的是可見光，故D錯誤。
故選：C。
（多選）（2021春 上虞區期末）如圖是光電效應實驗電路圖，對于光電效應規律，下列說法中正確的是（　　）
A．改用頻率為原來2倍的照射光，光電子的最大初動能為原來的兩倍
B．光的頻率越高，遏止電壓越大
C．只增加照射光的強度，光電流不變
D．當電源的正負極交換，發射極的逸出功不變
【解答】解：A、根據光電效應方程Ekm＝hν﹣W0可知：入射光的頻率與最大初動能不是正比關系，所以改用頻率為原來2倍的照射光，光電子的最大初動能不為原來的兩倍，故故A錯誤；
B、由eUc＝Ekm解得：eUc＝hν﹣W0可知光的頻率越高，遏止電壓越大，故B正確；
C、增大入射光的強度，單位時間入射光發出的光子個數增加，逸出的光電子個數增加，光電流增大，故C錯誤；
D、發射極的逸出功決定于發射極的材料，所以當電源的正負極交換時，其逸出功不變，故D正確。
故選：BD。
（多選）（2021春 上虞區期末）目前用于照明用的熒光粉，大部分是粉末狀的以汞原子發出的紫外線為激發源的光致發光熒光粉。它們是利用氧化物晶體中孤立離子的電子躍遷來發光的。簡要原理如下：在玻璃管中兩極間加電壓，使電子發射出來，撞擊汞原子發出紫外線，紫外線照射到熒光粉上發出可見光。已知汞原子可能的能級為E1＝﹣10.4eV，E2＝﹣5.5eV，E3＝﹣2.7eV，E4＝﹣1.6eV，其紫外線主要是從E2到E1能級躍遷時放出的，某熒光粉在經此紫外線照射后發出540nm的綠光。普朗克常量為6.63×10﹣34J s，下列說法中正確的是（　　）
A．要使得汞原子產生紫外線，電子能量必須等于4.9eV
B．汞原子發出的紫外線的波長為253.7nm
C．處于n＝5能級的汞原子，可以發出10種不同的光子
D．熒光粉發出的綠光可能使處于基態的汞原子的能級躍遷到更高狀態
【解答】解：A.電子屬于實物粒子，與汞原子相撞時，只要滿足電子的能量大于等于4.9eV就可以使得汞原子產生紫外線。故A錯誤；
B.根據躍遷方程，有hE2﹣E1
代入數據，可得λ＝253.7nm，即汞原子發出的紫外線的波長為253.7nm。故B正確；
C.根據躍遷規律，可知處于n＝5能級的汞原子，可以發出10種不同的光子。故C正確；
D.綠光的光子能量為E＝h6.63×10﹣34J＝3.7×10﹣19JeV＝2.3eV
E2﹣E1＝﹣5.5eV﹣（﹣2.7eV）＝2.8eV＞E，所以熒光粉發出的綠光不能使處于基態的汞原子的能級躍遷到更高狀態，故D錯誤；
故選：BC。
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第39講　波粒二象性　原子結構
目錄
[基礎過關] 2
一、能量量子化 2
二、光的粒子性 2
三、光的波動性　概率波 2
四、電子的發現　原子的核式結構模型 3
五、氫原子光譜　玻爾的原子模型 3
[命題點研究] 4
命題點一　光電效應現象和光電效應方程的應用 4
命題點二　光電效應圖象 7
命題點三　氫原子能級圖及能級躍遷 10
命題點四　光的波粒二象性和物質波 12
[課時訓練] 13
[考試標準]
知識內容 考試要求 說明
能量量子化 b 1.不要求掌握黑體輻射的概念和實驗規律. 2.不要求識記研究光電效應現象的實驗電路圖. 3.不要求用Δx·Δp≥進行計算. 4.不要求了解測量比荷的實驗裝置. 5.不要求計算以密立根實驗為背景的問題. 6.不要求了解α粒子散射實驗裝置的細節. 7.不要求用氫原子光譜的實驗規律計算波長. 8.不要求識記氫原子不同狀態時的電子云.
光的粒子性 c
粒子的波動性 c
概率波 b
不確定性關系 b
電子的發現 a
原子的核式結構模型 b
氫原子光譜 b
玻爾的原子模型 c
[基礎過關]
一、能量量子化
1.量子化假設
振動著的帶電微粒的能量只能是某一最小能量值ε的整數倍，并以這個最小能量值為單位一份一份地吸收或輻射.
2.能量子
不可再分的最小能量值ε＝hν，ν是電磁波的頻率，h是普朗克常量，h＝6.626×10－34 J·s.
二、光的粒子性
1.光電效應現象
在光的照射下金屬中的電子從金屬表面逸出的現象，叫做光電效應，發射出來的電子叫做光電子.
2.實驗規律
(1)每種金屬都有一個極限頻率.
(2)光電子的最大初動能與入射光的強度無關，只隨入射光的頻率增大而增大.
(3)光照射到金屬表面時，光電子的發射幾乎是瞬時的.
(4)保持入射光頻率不變，入射光越強，單位時間內發射的光電子數越多.
3.愛因斯坦光電效應方程
(1)光子：光不僅在發射和吸收時能量是一份一份的，而且光本身就是由一個個不可分割的能量子組成的，這些能量子稱為光子，頻率為ν的光子的能量為hν.
(2)愛因斯坦光電效應方程
①表達式：hν＝Ek＋W0或Ek＝hν－W0.
②物理意義：金屬中的電子吸收一個光子獲得的能量是hν，這些能量的一部分用于克服金屬的逸出功W0，剩下的表現為逸出后電子的初動能Ek.
三、光的波動性　概率波
1.光的波粒二象性
(1)光的干涉、衍射、偏振現象證明光具有波動性.
(2)光電效應說明光具有粒子性.
(3)光既具有波動性，又具有粒子性，稱為光的波粒二象性.
2.物質波
任何一個運動著的物體，小到微觀粒子，大到宏觀物體都有一個波與它對應，其波長λ＝，p為運動物體的動量，h為普朗克常量.
3.概率波
大量光子產生的效果顯示出波動性，個別光子產生的效果顯示出粒子性，光波是概率波，光子的行為服從統計規律，對于電子和其他微粒，由于同樣具有波粒二象性，所以與它們相聯系的物質波也是概率波.
4.不確定性關系
在經典力學中，一個質點的位置和動量是可以同時測定的，在量子力學中，要同時測出微觀粒子的位置和動量是不可能的，我們把這種關系叫做不確定性關系.
四、電子的發現　原子的核式結構模型
1.電子的發現：英國物理學家湯姆孫在研究陰極射線時發現了電子，提出了原子的“棗糕模型”.
2.原子的核式結構模型
(1)α粒子散射實驗的結果：絕大多數α粒子穿過金箔后，基本上仍沿原來的方向前進，但有少數α粒子發生了大角度偏轉，偏轉的角度甚至大于90°，也就是說它們幾乎被“撞了回來”，如圖1所示.
圖1
(2)原子的核式結構模型：原子中帶正電部分的體積很小，原子半徑的數量級是10－10_m，而原子核半徑的數量級是10－15 m，但幾乎占有全部質量，電子在正電體的外面運動.
五、氫原子光譜　玻爾的原子模型
1.光譜分析：利用每種原子都有自己的特征譜線可以用來鑒別物質和確定物質的組成成分，且靈敏度很高.在發現和鑒別化學元素上有著重大的意義.
2.玻爾理論
(1)定態：原子只能處于一系列不連續的能量狀態中，在這些能量狀態中原子是穩定的，電子雖然繞核運動，但并不向外輻射能量.
(2)躍遷：電子從能量較高的定態軌道躍遷到能量較低的定態軌道時，會放出能量為hν的光子，這個光子的能量由前后兩個能級的能量差決定，即hν＝Em－En.(h是普朗克常量，h＝6.63×10－34 J·s)
(3)軌道：原子的不同能量狀態跟電子在不同的圓周軌道繞核運動相對應.原子的定態是不連續的，因此電子的可能軌道也是不連續的.
3.能級公式：En＝E1(n＝1,2,3，…)，其中E1為基態能量，其數值為E1＝－13.6 eV(以氫原子為例).
4.半徑公式：rn＝n2r1(n＝1,2,3，…)，其中r1為基態半徑，又稱玻爾半徑，其數值為r1＝5.3×10－11 m(以氫原子為例).
5.氫原子的能級圖(如圖3所示)
圖3
[命題點研究]
命題點一　光電效應現象和光電效應方程的應用
1.四點提醒
(1)能否發生光電效應，不取決于光的強度而取決于光的頻率.
(2)光電效應中的“光”不是特指可見光，也包括不可見光.
(3)逸出功的大小由金屬本身決定，與入射光無關.
(4)光電子不是光子，而是電子.
2.兩條對應關系
(1)光照強度大→光子數目多→發射光電子多→光電流大；
(2)光子頻率高→光子能量大→光電子的最大初動能大.
3.三個關系式
(1)愛因斯坦光電效應方程：Ek＝hν－W0.
(2)最大初動能與遏止電壓的關系：Ek＝eUc.
(3)逸出功與極限頻率的關系W0＝hνc.
（2023 浙江）被譽為“中國天眼”的大口徑球面射電望遠鏡已發現660余顆新脈沖星，領先世界。天眼對距地球為L的天體進行觀測，其接收光子的橫截面半徑為R。若天體射向天眼的輻射光子中，有η（η＜1）倍被天眼接收，天眼每秒接收到該天體發出的頻率為ν的N個光子。普朗克常量為h，則該天體發射頻率為ν光子的功率為（　　）
A． B．
C． D．
（2023 寧波一模）氖泡可用于指示和保護電路。在玻璃管中有兩個相同的板狀金屬電極，并充入低壓氖氣，在兩極間接入壓使氖氣導電，如果金屬電極發出的電子在電場作用下獲得足夠的能量，就能使氖氣發光。將氖泡、保護電阻和電壓可調的電源按如圖所示的電路連接。氖泡用黑紙包住，黑紙上留出一條狹縫使光可以照射到氖泡。發現在沒有光照的暗室中，當電源電壓為U0時，氖泡恰能發光：當電源電壓為U1（U1＜U0）時，氖泡不發光，但同時用頻率為ν1的紫光照射氖泡，氖泡也恰能發光。兩次實驗中，氖泡恰能發光時回路中的電流可認為相等。已知普朗克常量為h，電子電荷量為e。下列說法正確的是（　　）
A．若保持電壓U1不變，用黃光照射氖泡，氖泡也能發光
B．通過實驗可知，紫光的光子能量hv1＝eU0﹣eU1
C．通過實驗可知，電極中的電子脫離金屬至少需要eU0的能量
D．實驗中必須使用直流電源才能觀察到上述現象
（多選）（2023 浙江模擬）分別用波長為λ和3λ的光照射同一種金屬，打出的光電子的最大初速度之比為2：1，普朗克常量和真空中光速分別用h和c表示，那么下列說法正確的是（　　）
A．該種金屬的逸出功為
B．該種金屬的截止頻率為
C．當用波長為3λ的光來照射這種金屬，加上的正向電壓，則光電流一定飽和
D．如果用波長為2λ的光來照射這種金屬，加上的反向電壓，則光電流必為零
（多選）（2023 溫州三模）如圖所示，分別用a、b兩束單色光照射陰極K均可產生光電流．調節滑片P，當光電流恰好減小到零時，對應的電壓表示數分別為Ua、Ub，已知Ua＜Ub，下列說法正確的是（　　）
A．a光的光照強度比b光的光照強度要弱
B．a光子動量小于b光子動量
C．經過同一雙縫干涉裝置得到的圖樣，a光條紋間距小
D．若a、b兩束單色光都從同一玻璃磚射向空氣，a光發生全反射的臨界角大
（多選）（2023 臺州二模）如乙圖所示，一束復色光從空氣射向一個球狀水滴后被分成了a、b兩束單色光，分別將這兩束單色光射向圖甲所示的裝置，僅有一束光能發生光電效應。調節滑片P的位置，當電流表示數恰為零時，電壓表變示數為Uc。已知該種金屬的極限頻率為ν0，電子電荷量的絕對值為e，普朗克常量為h，下列說法正確的是（　　）
A．a光在玻璃中的傳播速度比b光小
B．b光的光子能量為hv0+eUc
C．保持光強不變，滑片P由圖示位置向左移，電流表示數變大
D．用同一雙縫做光的干涉實驗，a光產生的干涉條紋間距比b光的大
命題點二　光電效應圖象
兩類圖象
圖象名稱 圖線形狀 由圖線直接(間接)得到的物理量
最大初動能Ek與入射光頻率ν的關系圖線 ①極限頻率：圖線與ν軸交點的橫坐標νc ②逸出功：圖線與Ek軸交點的縱坐標的絕對值W0＝|－E|＝E ③普朗克常量：圖線的斜率k＝h
遏止電壓Uc與入射光頻率ν的關系圖線 ①極限頻率νc：圖線與橫軸的交點 ②遏止電壓Uc：隨入射光頻率的增大而增大 ③普朗克常量h：等于圖線的斜率與電子電荷量的乘積，即h＝ke.(注：此時兩極之間接反向電壓)
（2022 柯橋區模擬）某種復式光由紅、藍兩種顏色的光組成，其光強度對波長的關系如圖甲所示，紅光范圍的光強度比藍光范圍的光強度大很多。某學生以此光照射某一金屬，進行光電效應實驗，發現皆可產生光電子，如圖乙所示。設可變直流電源的電壓為U時測得的光電流為I，測得多組數據，則下列圖像中該實驗所測得的I﹣U關系可能正確的是（　　）
A． B．
C． D．
（多選）（2023 浙江模擬）如圖所示，是研究光電效應的電路圖。①、②兩束單色光是由處在同一激發態的原子躍遷到Ⅰ態和Ⅱ態時產生的，若光束①通過窗口照射到陰極K后，滑動變阻器的滑片P滑到位置a時，電流表的讀數恰好變為0；光束②通過窗口照射到陰極K后，滑動變阻器的滑片P滑到位置b時，電流表的讀數恰好變為0，則下列說法正確的是（　　）
A．光束①產生的飽和電流一定小于光束②的飽和電流
B．光束①產生的光電子的初動能一定小于光束②產生的光電子的初動能
C．發生原子躍遷后對應能級的能量EⅠ＞EⅡ
D．光束①和光束②通過同一狹縫時都能發生衍射現象
（多選）（2021 臨海市二模）新冠病毒疫情防控工作中，額溫槍在醫院、車站、小區、學校等地方被廣泛使用，成為重要的防疫裝備之一。某一種額溫槍的工作原理是：任何物體溫度高于絕對零度（﹣273℃）時都會向外發出紅外線，額溫槍通過紅外線照射到溫度傳感器，發生光電效應，將光信號轉化為電信號，從而顯示出物體的溫度。已知人的體溫正常時能輻射波長為10μm的紅外線，如圖甲所示，用該紅外光線照射光電管的陰極K時，電路中有光電流產生，光電流隨電壓變化的圖像如圖乙所示，已知h＝6.63×10﹣34J s，e＝1.6×10﹣19C，則（　　）
A．波長10μm的紅外線在真空中的頻率為3×1013Hz
B．將圖甲中的電源正負極反接，將不會產生電信號
C．由圖乙可知，該光電管的陰極金屬逸出功約為0.1eV
D．若人體溫度升高，輻射紅外線的強度增大，光電流減小
（2020 平陽縣校級模擬）1905年，愛因斯坦把普朗克的量子化概念進一步推廣，成功解釋了光電效應現象，提出了光子說。在給出與光電效應有關的四個圖象中，下列說法正確的是（　　）
A．圖1中，當紫外線照射鋅板時，發現驗電器指針發生了偏轉，此時鋅板帶正電，驗電器也帶正電
B．圖2中，從光電流與電壓的關系圖象中可以看出，電壓相同時，光照越強，光電流越大，說明遏止電壓和光的強度有關
C．圖3中，若電子電量用e表示，v1、vc、U1已知，由Uc﹣v圖象可求得普朗克常量的表達式為h
D．圖4中，由光電子最大初動能Ek與入射光頻率v的關系圖象可知該金屬的逸出功為﹣E或hve
（2020 杭州模擬）用圖1裝置研究光電效應，分別用a光、b光、c光照射陰極K得到圖2中a、b、c三條光電流I與A、K間的電壓UAK的關系曲線，則下列說法正確的是（　　）
A．開關S扳向1時測得的數據得到的是I軸左側的圖線
B．b光的光子能量大于a光的光子能量
C．用a光照射陰極K時陰極的逸出功大于用c光照射陰極K時陰極的逸出功
D．b光照射陰極K時逸出的光電子最大初動能小于a光照射陰極時逸出的光電子最大初動能
命題點三　氫原子能級圖及能級躍遷
氫原子能級圖與能級躍遷問題的解答技巧
(1)能級之間躍遷時放出的光子頻率是不連續的.
(2)能級之間發生躍遷時放出(吸收)光子的頻率由hν＝Em－En求得.若求波長可由公式c＝λν求得.
(3)處于n能級的一個氫原子躍遷發出可能的光譜線條數最多為(n－1)條.
(4)處于n能級的一群氫原子躍遷發出可能的光譜線條數的兩種求解方法：
①用數學中的組合知識求解：N＝C＝.
②利用能級圖求解：在氫原子能級圖中將氫原子躍遷的各種可能情況一一畫出，然后相加.
（2023 杭州一模）在自然界中，一切溫度高于絕對零度的物體都在不停地向周圍空間輻射紅外線。通過對物體輻射紅外線強度分布規律的測量，能準確地測定它的表面溫度，這是紅外測溫儀測溫原理。如圖為氫原子能級示意圖，高能級的氫原子能輻射的紅外線光子的能量最大值為1.51eV。則（　　）
A．大量處于第3能級的氫原子能輻射3種紅外線光子
B．大量處于第5能級的氫原子能輻射3種紅外線光子
C．要使氫原子輻射出的光子可被紅外測溫儀捕捉，至少給基態氫原子提供 12.09eV 能量
D．若大量氫原子輻射紅外線光子，則必定不會輻射可見光光子
（多選）（2023 寧波二模）圖甲和圖乙分別是可見光譜圖和氫原子的能級圖，某個處于n＝5能級的氫原子，向低能級躍遷過程中，共發出3不同頻率的光，其中1種是可見光a：另一個處于n＝4能級的氫原子，向低能級躍遷過程中，共發出2種不同頻率的光，其中1種是可見光b，已知a、b是不同頻率的可見光，普朗克常量h＝6.63×10﹣34J/s，元電荷量e＝1.6×10﹣19C，下列說法正確的是（　　）
A．a光子比b光子動量更大
B．用a光和b光分別入射到水中，在水中a光的傳播速度更大
C．用a光和b光分別照射某一光電管，a光更可能發生光電效應
D．用a光和b光分別做相同的雙縫干涉實驗，a光的干涉條紋間距更大
（多選）（2023 西湖區校級模擬）氫原子的能級如圖所示，已知可見光的光子能量范圍約為1.62eV～3.11eV，鋁的逸出功是4.2eV，則（　　）
A．氫原子從n＝5能級躍遷到n＝2能級時，輻射出的光是可見光，用其照射鋁板不能發生光電效應
B．大量氫原子從高能級向n＝1能級躍遷時，發出的光具有顯著的熱效應
C．大量氫原子從高能級向n＝3能級躍遷時，發出的光具有熒光效應
D．大量處于n＝4能級的氫原子向低能級躍遷時，可能發出2種不同頻率的可見光
（多選）（2023 浙江模擬）如圖甲所示為氫原子的能級圖，用同一光電管研究氫原子發出的a、b、c三種單色光產生的光電效應，得到光電流I與光電管兩極間所加電壓U的關系如圖乙。則這三種光（　　）
A．光子動量pa＜pb＜pc
B．照射該光電管時c光使其逸出的光電子初動能最大
C．通過同一裝置發生雙縫干涉，a光的相鄰條紋間距最大
D．若這三種光是原子從能級n＝3躍遷到較低能級時發出的光，則c光的波長可以表示為λc＝λa+λb
（2022 浙江模擬）a、b兩種可見光在同一光電效應裝置中測得的光電流和電壓的關系如圖甲所示。圖乙為氫原子能級圖，已知可見光的光子能量在1.62eV到3.11eV之間，下列說法正確的是（　　）
A．a光的波長比b光的小
B．單色光a的光子動量比單色光b的光子動量大
C．若a光是從n＝4躍遷到n＝2能級時發出的光，則b光是從n＝3躍遷到n＝2能級時發出的光
D．用E＝12.8eV的電子去轟擊基態的氫原子，可以得到兩種可見光
命題點四　光的波粒二象性和物質波
1.從數量上看：
個別光子的作用效果往往表現為粒子性；大量光子的作用效果往往表現為波動性.
2.從頻率上看：
頻率越低波動性越顯著，越容易看到光的干涉和衍射現象；頻率越高粒子性越顯著，貫穿本領越強，越不容易看到光的干涉和衍射現象.
3.從傳播與作用上看：
光在傳播過程中往往表現出波動性；在與物質發生作用時往往表現出粒子性.
4.波動性與粒子性的統一：
由光子的能量E＝hν、光子的動量表達式p＝可以看出，光的波動性和粒子性并不矛盾，表示粒子性的能量和動量的計算式中都含有表示波的特征的物理量——頻率ν和波長λ.
（多選）（2023 溫州模擬）關于下列四幅圖的說法正確的是（　　）
A．普朗克用能量量子化的假說，成功解釋了黑體輻射規律
B．光電效應中，光電子的最大初動能與入射光的頻率成正比
C．電子束通過鋁箔時形成的衍射圖樣，證實了電子具有波動性
D．光照到不透明的小圓盤上出現了泊松亮斑，這是光的偏振現象
（多選）（2022 浙江模擬）下列說法正確的是（　　）
A．普朗克為了解釋黑體輻射現象，第一次提出了能量量子化理論
B．大量的電子通過雙縫后在屏上能形成明暗相間的條紋，這表明所有的電子都落在明條紋處
C．電子和其他微觀粒子都具有波粒二象性
D．光波是一種概率波，光的波動性是由于光子之間的相互作用引起的，這是光子自身的固有性質
[課時訓練]
（2022春 寧波期末）1900年，德國物理學家普朗克在研究黑體輻射的規律時，發現只有假定電磁波發射和吸收的能量是一份一份的，計算結果才能和實驗結果相符，每一份能量與電磁波的領率呈正比，比例系數就是普朗克常量h，下列關于普朗克常量單位的表示正確的是（　　）
A．J/s B．kg m2/s C．kg m/s2 D．eV
（2022春 寧波期末）如圖所示為研究光電效應現象的實驗裝置，真空光電管的陰極K涂有一層光電材料，陽極A是金屬材料。當用紫光照射陰極K時，微安表μA中能檢測到光電流，下列說法正確的是（　　）μ
A．若增大紫光的光照強度，光電流一定會增大
B．若用紫光照射陽極A時，一定也有光電流
C．若換用紅光照射陰極K時，一定也有光電流
D．若停止用紫光照射陰極K，能觀測到光電流緩慢減小直至為0
（2021秋 奉化區期末）在能量量子化研究的歷程中，以下說法中正確的是（　　）
A．黑體即不反射電磁波，也不向外輻射電磁波
B．一切物體都在輻射電磁波，這種輻射與物體的溫度無關
C．類似于能量的量子化，任何物體的帶電量也是“量子化”的
D．普朗克借助于能量的量子化假設，提出“光由光子構成”
（2022春 溫州期末）如圖所示，圖甲為氫原子的能級圖，大量處于n＝4激發態的氫原子躍遷時，發出頻率不同的大量光子，其中頻率最高的光子照射到圖乙電路中光電管陰極K上時，電路中電流隨電壓變化的圖像如圖丙所示。下列說法正確的是（　　）
A．光電管陰極K金屬材料的逸出功為7.0eV
B．這些氫原子躍遷時共發出5種頻率的光
C．若調節滑動變阻器滑片能使光電流為零，則可判斷圖乙中電源右側為正極
D．氫原子躍遷放出的光子中有3種頻率的光子可以使陰極K發生光電效應現象
（多選）（2022春 溫州期末）圖甲為氫原子的能級圖，大量處于n＝4激發態的氫原子向低能級躍遷時能輻射出多種不同頻率的光，用輻射出的光照射圖乙中光電管的陰極K，陰極K的材料為鎢，鎢的逸出功是4.54eV。圖丙是其中某一種頻率的光入射光電管的遏止電壓Uc隨入射光頻率v變化的函數關系圖像。下列說法正確的是（　　）
A．能使鎢發生光電效應的光有3種
B．若將滑動變阻器的滑片移到最左端，電路中的光電流一定減小到0
C．所有能發生光電效應的入射光所作的丙圖圖像的斜率都應相等且值為普朗克常量
D．逸出的光電子的最大初動能為8.21eV
（多選）（2022春 樂清市校級期末）下列說法正確的是（　　）
A．光電效應說明光具有粒子性
B．用光照射處在基態的氫原子，只要光子的能量足夠大就一定可以使氫原子電離
C．He﹣Ne激光器產生的激光是Ne原子從能量較高的激發態能級向能量較低的激發態能級躍遷時發生的，在Ne原子從較高激發態能級（用E1表示）向能量較低的激發態能級（用E2表示）躍遷的過程中所發出的光子的能量可能小于E1﹣E2
D．若光子動量為P，能量為E，則可用表示光速C
（多選）（2020春 衢州期末）紅外測溫具有響應時間快、非接觸、安全準確的優點，在新冠疫情防控中發揮了重要作用。紅外測溫儀捕捉被測物體電磁輻射中的紅外線部分，將其轉變成電信號。圖甲為紅外線光譜的三個區域，圖乙為氫原子能級示意圖。已知普朗克常量h＝6.63×10﹣34J s，光在真空中的速度c＝3.0×108m/s，下列說法正確的是（　　）
A．紅外線光子能量的最大值約為1.64eV
B．氫原子從n＝3能級向n＝2能級躍遷時釋放出的光子能被紅外測溫儀捕捉
C．大量氫原子從n＝4能級向低能級躍遷時，紅外測溫儀可捕捉到2種頻率的紅外線
D．大量處于n＝2激發態的氫原子吸收能量為2.86eV的光子后，輻射出的光子可能被紅外測溫儀捕捉
（2021春 慈溪市期末）物理教材中有很多經典的插圖能夠形象地表現出物理實驗、物理現象及物理規律，如四幅圖涉及不同的物理知識或現象，下列說法正確的是（　　）
A．如圖所示中，盧瑟福通過分析α粒子散射實驗結果，發現了質子和中子
B．如圖所示中，紫光產生的光電子初動能比黃光產生的光電子初動能大
C．如圖所示中，射線a由He組成，射線b為電磁波，射線c由電子組成
D．如圖所示中，鏈式反應需要溫度足夠高才能發生
（2021春 衢州期末）如圖所示是氫原子的能級示意圖，一群處于n＝4能級的氫原子在自發躍遷時會輻射一些光子，普朗克常量h＝6.63×10﹣34J s。則下列說法正確的是（　　）
A．波長為60nm的紫外線能使處于基態的氫原子電離
B．用這些光子照射逸出功為3.20eV的金屬鈣，其表面所發出的光電子的最大初動能為12.75eV
C．這群氫原子能發出三種頻率的光
D．躍遷到n＝2能級輻射的光子動量比躍遷到n＝3能級的小
（2021春 寧波期末）在光電效應實驗中，飛飛同學用同一光電管在不同實驗條件下得到了三條光電流與電壓之間的關系曲線（甲光、乙光、丙光），如圖所示，則（　　）
A．甲光的頻率大于乙光的頻率
B．乙光的波長大于丙光的波長
C．甲光對應的光電子最大初動能大于丙光對應的光電子最大初動能
D．甲乙丙三種光照射同一金屬，都發生了光電效應，遏止電壓最大的是乙光
（2021春 紹興期末）a、b兩種可見光在同一光電效應裝置中測得的光電流和電壓的關系如圖甲所示。圖乙為氫原子能級圖，已知可見光的光子能量在1.62eV到3.11eV之間，下列說法正確的是（　　）
A．a光的波長比b光的短
B．單色光a的光子能量比單色光b的光子能量大
C．若a光是氫原子從n＝3躍遷到n＝2能級時發出的光，則b光可能是從n＝4躍遷到n＝2能級時發出的光
D．用Ek＝12.8eV的電子去轟擊基態的氫原子，可能得到六種頻率的可見光
（多選）（2021春 上虞區期末）如圖是光電效應實驗電路圖，對于光電效應規律，下列說法中正確的是（　　）
A．改用頻率為原來2倍的照射光，光電子的最大初動能為原來的兩倍
B．光的頻率越高，遏止電壓越大
C．只增加照射光的強度，光電流不變
D．當電源的正負極交換，發射極的逸出功不變
（多選）（2021春 上虞區期末）目前用于照明用的熒光粉，大部分是粉末狀的以汞原子發出的紫外線為激發源的光致發光熒光粉。它們是利用氧化物晶體中孤立離子的電子躍遷來發光的。簡要原理如下：在玻璃管中兩極間加電壓，使電子發射出來，撞擊汞原子發出紫外線，紫外線照射到熒光粉上發出可見光。已知汞原子可能的能級為E1＝﹣10.4eV，E2＝﹣5.5eV，E3＝﹣2.7eV，E4＝﹣1.6eV，其紫外線主要是從E2到E1能級躍遷時放出的，某熒光粉在經此紫外線照射后發出540nm的綠光。普朗克常量為6.63×10﹣34J s，下列說法中正確的是（　　）
A．要使得汞原子產生紫外線，電子能量必須等于4.9eV
B．汞原子發出的紫外線的波長為253.7nm
C．處于n＝5能級的汞原子，可以發出10種不同的光子
D．熒光粉發出的綠光可能使處于基態的汞原子的能級躍遷到更高狀態
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