資源簡介

章末素養提升
物理觀念 量子論 初步 黑體輻射理論： (1)隨著溫度增加各種波長的輻射能譜密度都　　　　；輻射能譜密度的極大值向波長較　　　　的方向移動 (2)能量子ε=　　　　(ν是諧振動的頻率，h是普朗克常量，h=6.63×10-34 J·s)
光電 效應 光電效應 本質：電子光電子
實驗規律： (1)存在截止頻率(或極限頻率)：入射光的頻率只有　　　　某一材料的截止頻率，才能引起光電效應。 (2)存在飽和光電流：在入射光的頻率保持不變的條件下，光的強度越大，飽和光電流　　　　。 (3)光電子的最大初動能與入射光的頻率成　　　　關系，與光的強度　　　　。 (4)瞬時性：只要光的頻率大于截止頻率，光電子能立刻(約10-9 s)發射出來
愛因斯坦光電效應方程：hν=　　　　　　　 逸出功W只取決于　　　　　　　
光量子 愛因斯坦提出光量子概念，光子的能量ε=　　　
波粒二 象性 光的波粒二象性 粒子的波動性：德布羅意物質波假說 物質波的頻率和波長：ν=　　　　，λ=　　　　
科學思維 1.能用愛因斯坦光電效應方程解釋光電效應現象 2.能用愛因斯坦光電效應方程、波粒二象性解釋與解決有關問題
科學態度 與責任 領會量子力學的建立對人們認識物質世界的影響
例1　(多選)(2023·吉林一中月考)下列有關光的波粒二象性的說法正確的是(　　)
A.有的光是波，有的光是粒子
B.光子與電子是同樣的一種粒子
C.光的波長越長，其波動性越顯著；波長越短，其粒子性越顯著
D.康普頓效應表明光具有粒子性
光的波粒二象性的三點注意
(1)光既有波動性又有粒子性，二者是統一的。
(2)光表現為波動性，只是光的波動性顯著，粒子性不顯著而已。
(3)光表現為粒子性，只是光的粒子性顯著，波動性不顯著而已。
例2　(多選)(2024·遼寧卷)X射線光電子能譜儀是利用X光照射材料表面激發出光電子，并對光電子進行分析的科研儀器，用某一頻率的X光照射某種金屬表面，逸出了光電子，若增加此X光的強度，則(　　)
A.該金屬逸出功增大
B.X光的光子能量不變
C.逸出的光電子最大初動能增大
D.單位時間逸出的光電子數增多
例3　如圖所示，用波長為λ0的單色光照射某金屬，調節滑動變阻器，當電壓表的示數為某值時，電流表的示數恰好減小為零；再用波長為的單色光重復上述實驗，當電壓表的示數增加到原來的3倍時，電流表的示數又恰好減小為零。已知普朗克常數為h，真空中光速為c。該金屬的逸出功為(　　)
A. B.
C. D.
1.三個關系式
2.如果已知截止電壓UKA，可以應用eUKA=m=Ekm來確定光電子的最大初速度vm和最大初動能Ekm。
例4　(2023·陜西師范大學附屬中學月考)如圖甲是光電管發生光電效應時，光電子的最大初動能Ekm與入射光頻率ν的關系圖像，圖線與橫軸的交點坐標為(a，0)，與縱軸的交點坐標為(0，-b)。用圖乙所示的裝置研究光電效應現象，閉合開關S，用頻率為ν1的光照射光電管時發生了光電效應。圖丙是光電流隨光電管極板電壓變化的關系圖，下列說法中正確的是(　　)
A.圖甲中，普朗克常量為h=
B.圖乙中，斷開開關S后，G的示數為零
C.圖丙中，若①、②曲線為同一光電管得出的，則①對應的光強大于②對應的光的光強
D.僅增大入射光的強度，光電子的最大初動能將增大
圖像名稱 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ν0。 ②逸出功：圖線與Ek軸交點的縱坐標的絕對值，W=|-E|=E。 ③普朗克常量：圖線的斜率k=h
顏色相同、強度不同的光，光電流與電壓的關系 ①截止電壓UKA：圖線與橫軸交點的橫坐標。 ②飽和光電流：電流的最大值。 ③最大初動能：Ekm=eUKA
顏色不同時，光電流與電壓的關系 ①截止電壓UKA1、UKA2。 ②最大初動能Ek1=eUKA1，Ek2=eUKA2
截止電壓UKA與入射光頻率ν的關系圖線 ①極限頻率ν0：圖線與橫軸交點的橫坐標。 ②截止電壓UKA：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)
例5　(多選)氫原子能級如圖甲所示，一群處于n=5能級的氫原子，向低能級躍遷時發出多種光，分別用這些光照射圖乙電路的陰極K，其中3條光電流I隨電壓U變化的圖線如圖丙所示，已知可見光的光子能量范圍約為1.62 eV到3.11 eV之間。則(　　)
A.大量氫原子從n=5能級向低能級躍遷時能輻射出10種頻率的可見光
B.圖乙中當滑片P從a端移向b端過程中，光電流I有可能先增大后不變
C.在b光和c光強度相同的情況下，電路中飽和電流值一定相同
D.若圖丙中3條圖線均為可見光照射陰極得到，則a光是氫原子從n=5的能級向n=2的能級躍遷時輻射出的
答案精析
增加　短　hν　超過　越大　線性
無關　m+W　金屬本身　hν　　
例1　CD　［一切光都具有波粒二象性，光的有些現象(如干涉、衍射)表現出波動性，有些現象(如光電效應、康普頓效應)表現出粒子性，A錯誤；電子是實物粒子，有靜止質量，光子不是實物粒子，沒有靜止質量，電子是以實物形式存在的物質，光子是以場形式存在的物質，B錯誤；光的波長越長，衍射性越好，即波動性越顯著，光的波長越短，粒子性越顯著，C正確；康普頓效應表明光具有粒子性，D正確。］
例2　BD　［金屬的逸出功是金屬自身的固有屬性，僅與金屬自身有關，增加此X光的強度，該金屬逸出功不變，故A錯誤；
根據光子能量公式ε=hν可知增加此X光的強度，X光的光子能量不變，故B正確；
根據愛因斯坦光電效應方程Ek=hν-W0，可知逸出的光電子最大初動能不變，故C錯誤；
增加此X光的強度，單位時間照射到金屬表面的光子變多，則單位時間逸出的光電子數增多，故D正確。］
例3　C　［根據光電效應方程有：Ekm=h-W，及Ekm=eUKA，當用波長為λ0的單色光照射時，則有：h-W=eUKA，當用波長為的單色光照射時，則有：-W=3eUKA，聯立上式，解得：W=；故A、B、D錯誤，C正確。］
例4　C　［由愛因斯坦光電效應方程有Ekm=hν-W，則題圖甲中圖線的斜率k==h，故A錯誤；若ν1>a，則光電子的最大初動能不為零，斷開開關S后，電流表G的示數不為零，故B錯誤；由題圖丙可知，①、②對應的光的頻率相同，為同一種光，又因①對應的光的飽和光電流大于②對應的光的飽和光電流，可知①對應的光的光強大于②對應的光的光強，故C正確；光電子的最大初動能跟入射光的頻率有關，與入射光的強度無關，所以僅增大入射光的強度而不改變其頻率，光電子的最大初動能將不變，故D錯誤。］
例5　BD　［大量氫原子從n=5能級向低能級躍遷時，能發出=10種頻率的光子，從n=5、n=4、n=3能級躍遷到n=2能級的原子，發出的光子能量分別為
E5-E2=-0.54 eV-(-3.4 eV)=2.86 eV
E4-E2=-0.85 eV-(-3.4 eV)=2.55 eV
E3-E2=-1.51 eV-(-3.4 eV)=1.89 eV
這3種光子的能量在1.62~3.11 eV之間，其他7種頻率的光子能量不在1.62~3.11 eV之間，所以只能輻射出3種頻率的可見光，A錯誤；由題圖乙可知，當滑片P從a端移向b端過程中，從a到c為負向電壓，電壓減小，從c到b為正向電壓，電壓增大，所以光電流I增大，當所有的光電子都能到達A極板時，滑片移動光電流不再增大，故當滑片P從a端移向b端過程中，光電流I可能先增大后不變，B正確；由題圖丙可知，b光的飽和光電流小于c光的飽和光電流，故在b光和c光強度相同的情況下，電路中飽和電流值不一定相同，C錯誤；由題圖丙可知a光的截止電壓最大，由eU=Ek，Ek=hν-W0，聯立可知a光的光子能量最大，在一群處于n=5能級的氫原子，向低能級躍遷時發出的可見光中從n=5能級向n=2能級躍遷時輻射的光子能量最大， D正確。］(共23張PPT)
DILIUZHANG
第六章
章末素養提升
物理 觀念 量子論 初步 黑體輻射理論： (1)隨著溫度增加各種波長的輻射能譜密度都 ；輻射能譜密度的極大值向波長較 的方向移動 (2)能量子ε= (ν是諧振動的頻率，h是普朗克常量，h=6.63 ×10-34 J·s)
光電 效應 光電效應 本質：電子 光電子
再現
素養知識
增加
短
hν
物理觀念 光電 效應 光電效應 實驗規律：
(1)存在截止頻率(或極限頻率)：入射光的頻率只有 某一材料的截止頻率，才能引起光電效應。
(2)存在飽和光電流：在入射光的頻率保持不變的條件下，光的強度越大，飽和光電流 。
(3)光電子的最大初動能與入射光的頻率成 關系，與光的強度 。
(4)瞬時性：只要光的頻率大于截止頻率，光電子能立刻(約
10-9 s)發射出來
超過
越大
線性
無關
物理觀念 光電 效應 光電效應 愛因斯坦光電效應方程：hν=__________
逸出功W只取決于__________
光量子 愛因斯坦提出光量子概念，光子的能量ε=___
波粒二 象性 光的波粒二象性 粒子的波動性：德布羅意物質波假說 物質波的頻率和波長：ν=__，λ=__
m+W
金屬本身
hν
科學思維 1.能用愛因斯坦光電效應方程解釋光電效應現象
2.能用愛因斯坦光電效應方程、波粒二象性解釋與解決有關
問題
科學態度 與責任 領會量子力學的建立對人們認識物質世界的影響
　(多選)(2023·吉林一中月考)下列有關光的波粒二象性的說法正確的是
A.有的光是波，有的光是粒子
B.光子與電子是同樣的一種粒子
C.光的波長越長，其波動性越顯著；波長越短，其粒子性越顯著
D.康普頓效應表明光具有粒子性
例1
√
提能
綜合訓練
√
一切光都具有波粒二象性，光的有些現象(如干涉、衍射)表現出波動性，有些現象(如光電效應、康普頓效應)表現出粒子性，A錯誤；
電子是實物粒子，有靜止質量，光子不是實物粒子，沒有靜止質量，電子是以實物形式存在的物質，光子是以場形式存在的物質，B錯誤；光的波長越長，衍射性越好，即波動性越顯著，光的波長越短，粒子性越顯著，C正確；
康普頓效應表明光具有粒子性，D正確。
總結提升
光的波粒二象性的三點注意
(1)光既有波動性又有粒子性，二者是統一的。
(2)光表現為波動性，只是光的波動性顯著，粒子性不顯著而已。
(3)光表現為粒子性，只是光的粒子性顯著，波動性不顯著而已。
　(多選)(2024·遼寧卷)X射線光電子能譜儀是利用X光照射材料表面激發出光電子，并對光電子進行分析的科研儀器，用某一頻率的X光照射某種金屬表面，逸出了光電子，若增加此X光的強度，則
A.該金屬逸出功增大
B.X光的光子能量不變
C.逸出的光電子最大初動能增大
D.單位時間逸出的光電子數增多
例2
√
√
金屬的逸出功是金屬自身的固有屬性，僅與金屬自身有關，增加此X光的強度，該金屬逸出功不變，故A錯誤；
根據光子能量公式ε=hν可知增加此X光的強度，X光的光子能量不變，故B正確；
根據愛因斯坦光電效應方程Ek=hν-W0，可知逸出的光電子最大初動能不變，故C錯誤；
增加此X光的強度，單位時間照射到金屬表面的光子變多，則單位時間逸出的光電子數增多，故D正確。
　如圖所示，用波長為λ0的單色光照射某金屬，調節滑動變阻器，當電壓表的示數為某值時，電流表的示數恰好減小為零；再用波長為的單色光重復上述實驗，當電壓表的示數增加到原來的3倍時，電流表的示數又恰好減小為零。已知普朗克常數為h，真
空中光速為c。該金屬的逸出功為
A. B.
C. D.
例3
√
根據光電效應方程有：Ekm=h-W，及Ekm=eUKA，當用波長為λ0的單色光照射時，則有：h-W=eUKA，當用波長為-W=3eUKA，聯立上式，解得：W=；故A、B、D錯誤，C正確。
總結提升
1.三個關系式
2.如果已知截止電壓UKA，可以應用eUKA=m=Ekm來確定光電子的最大初速度vm和最大初動能Ekm。
　(2023·陜西師范大學附屬中學月考)如圖甲是光電管發生光電效應時，光電子的最大初動能Ekm與入射光頻率ν的關系圖像，圖線與橫軸的交點坐標為(a，0)，與縱軸的交點坐標為(0，-b)。用圖乙所示的裝置研究光電效應現象，閉合開關S，用頻率為ν1的光照射光電管時發生了光電效應。圖丙是光電流隨光電管極板電壓變化的關系圖，下列說法中正確的是
A.圖甲中，普朗克常量為h=
B.圖乙中，斷開開關S后，G的
示數為零
C.圖丙中，若①、②曲線為同
一光電管得出的，則①對應的光強大于②對應的光的光強
D.僅增大入射光的強度，光電子的最大初動能將增大
例4
√
由愛因斯坦光電效應方程
有Ekm=hν-W，則題圖甲中
圖線的斜率k==h，故A
錯誤；
若ν1>a，則光電子的最大初動能不為零，斷開開關S后，電流表G的示數不為零，故B錯誤；
由題圖丙可知，①、②對應的光的頻率相同，為同一種光，又因①對應的光的飽和光電流大于②對應的光的飽和光電流，可知①對應的光的光強大于②對應的光的光強，故C正確；
光電子的最大初動能跟入
射光的頻率有關，與入射
光的強度無關，所以僅增
大入射光的強度而不改變
其頻率，光電子的最大初動能將不變，故D錯誤。
總結提升
圖像名稱 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ν0。
②逸出功：圖線與Ek軸交點的縱坐標的絕對值，W=|-E|=E。
③普朗克常量：圖線的斜率k=h
圖像名稱 圖線形狀 由圖線直接(間接)得到的物理量
顏色相同、強度不同的光，光電流與電壓的關系 ①截止電壓UKA：圖線與橫軸交點的橫坐標。
②飽和光電流：電流的最大值。
③最大初動能：Ekm=eUKA
顏色不同時，光電流與電壓的關系 ①截止電壓UKA1、UKA2。
②最大初動能Ek1=eUKA1，Ek2=eUKA2
圖像名稱 圖線形狀 由圖線直接(間接)得到的物理量
截止電壓UKA與入射光頻率ν的關系圖線 ①極限頻率ν0：圖線與橫軸交點的橫坐標。
②截止電壓UKA：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)
　(多選)氫原子能級如圖甲所示，一群處于n=5能級的氫原子，向低能級躍遷時發出多種光，分別用這些光照射圖乙電路的陰極K，其中3條光電流I隨電壓U變化的圖線如圖丙所示，已知可見光的光
子能量范圍約為1.62 eV到3.11 eV之間。則
A.大量氫原子從n=5能級向低能級躍遷時能
輻射出10種頻率的可見光
B.圖乙中當滑片P從a端移向b端過程中，光
電流I有可能先增大后不變
C.在b光和c光強度相同的情況下，電路中飽
和電流值一定相同
D.若圖丙中3條圖線均為可見光照射陰極得到，則a光是氫原子從n=5的能級向
n=2的能級躍遷時輻射出的
例5
√
√
大量氫原子從n=5能級向低能級躍遷
時，能發出=10種頻率的光子，從
n=5、n=4、n=3能級躍遷到n=2能級
的原子，發出的光子能量分別為E5-E2
=-0.54 eV-(-3.4 eV)=2.86 eV
E4-E2=-0.85 eV-(-3.4 eV)=2.55 eV
E3-E2=-1.51 eV-(-3.4 eV)=1.89 eV
這3種光子的能量在1.62~3.11 eV之間，其他7種頻率的光子能量不在1.62~3.11 eV之間，所以只能輻射出3種頻率的可見光，A錯誤；
由題圖乙可知，當滑片P從a端移向b端過程中，從a到c
為負向電壓，電壓減小，從c到b為正向電壓，電壓增大，
所以光電流I增大，當所有的光電子都能到達A極板時，
滑片移動光電流不再增大，故當滑片P從a端移向b端過
程中，光電流I可能先增大后不變，B正確；
由題圖丙可知，b光的飽和光電流小于c光的飽和光電
流，故在b光和c光強度相同的情況下，電路中飽和電
流值不一定相同，C錯誤；
由題圖丙可知a光的截止電壓最大，由eU=Ek，Ek=
hν-W0，聯立可知a光的光子能量最大，在一群處于
n=5能級的氫原子，向低能級躍遷時發出的可見光
中從n=5能級向n=2能級躍遷時輻射的光子能量最大， D正確。

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