資源簡介

第1節(jié)　光電效應及其解釋
(分值:100分)
選擇題1~11題,每小題8分,共88分。
對點題組練
題組一　光電效應的實驗規(guī)律及其解釋
1.研究光電效應的實驗電路圖如圖所示,滑動變阻器滑片處于圖示位置。用綠光照射陰極K時,電流表示數(shù)為零,要使得電流表有示數(shù) (　　)
可將照射光改為紅光
可將電源正負極調(diào)換
可改變陰極K的材料
可將滑動變阻器滑片向左移動
2.如圖所示,把一塊不帶電的鋅板連接在驗電器上,當用紫外線照射鋅板時,發(fā)現(xiàn)驗電器指針偏轉(zhuǎn)一定角度,則 (　　)
鋅板帶正電,驗電器帶負電
若改用紅外線照射鋅板,驗電器的指針仍然會發(fā)生偏轉(zhuǎn)
若改用光強更小的紫外線照射鋅板,驗電器的指針也會偏轉(zhuǎn)
這個現(xiàn)象可以說明光具有波動性
3.(2024·陜西榆林高二期末)在光電效應實驗中,用兩種單色光先后照射同一種金屬表面,都能產(chǎn)生光電效應。對于這兩個過程,下列四個物理量中一定相同的是 (　　)
遏止電壓
飽和光電流
光電子的最大初動能
逸出功
4.光信號轉(zhuǎn)換成電信號,工作光譜主要在可見光和紅外線波段。若用藍光和紅外線照射同一微光夜視儀中光電管的陰極,下列說法正確的是 (　　)
紅外線的頻率比藍光的頻率大
用藍光照射時產(chǎn)生光電子的最大初動能更大
用藍光照射時產(chǎn)生的光電流一定更大
用紅外線照射時產(chǎn)生的光電流一定更大
5.在圖示電路中,當開關S斷開時,用光子能量為2.6 eV的一束光照射陰極P,發(fā)現(xiàn)電流表A的示數(shù)不為零;合上開關S,調(diào)節(jié)滑動變阻器,發(fā)現(xiàn)當電壓表V的示數(shù)小于0.6 V時,電流表A的示數(shù)仍不為零;當電壓表V的示數(shù)大于或等于0.6 V時,電流表A的示數(shù)為零。該陰極材料的逸出功為 (　　)
0.6 eV 1.2 eV
2 eV 2.6 eV
題組二　光電效應的圖像問題
6.(多選)如圖甲為研究光電效應的實驗裝置,用頻率為ν的單色光照射光電管的陰極K,得到光電流I與光電管兩端電壓U的關系圖線如圖乙所示,已知電子電荷量的絕對值為e,普朗克常量為h,則 (　　)
開關S扳向“2”,向右移動變阻器,當靈敏電流計示數(shù)剛剛減為零時,光電管兩端的電壓稱為遏止電壓Uc
陰極K所用材料的極限頻率為
只增大光照強度時,圖乙中I0的值將變大
用某色光照射金屬板時不能發(fā)生光電效應,增大光照強度或延長光束照射時間可以使電流表示數(shù)變大
7.(多選)如圖甲所示,為研究某金屬材料的遏止電壓Uc與入射光頻率ν的關系的電路圖,用不同頻率的光分別照射甲圖中同一光電管的陰極K,調(diào)節(jié)滑片P測出遏止電壓,并描繪Uc-ν關系圖如圖乙所示。已知三種光的頻率分別設為ν1、ν2、ν3,光子的能量分別為1.8 eV、2.4 eV、3.0 eV,測得遏止電壓分別為U1=0.8 V、U2=1.4 V、U3(圖乙中未知)。則下列說法正確的是 (　　)
普朗克常量可表達為h=
該陰極K金屬材料的逸出功為1.0 eV
圖乙中頻率為ν3的光對應的遏止電壓U3=2.0 V
用頻率為ν2的光照射陰極K,電壓表示數(shù)為2.0 V時,電流表示數(shù)不為零
題組三　光的波粒二象性
8.(2024·廣東清遠市期末)光學是現(xiàn)代科學領域的前沿科學之一,具有強大的生命力和不可估量的發(fā)展前景。下列說法正確的是 (　　)
3D電影利用了光的衍射
光纖通信利用了光的折射
光既具有波動性,又具有粒子性
當光從光疏介質(zhì)射入光密介質(zhì)時,可能發(fā)生全反射
9.如圖所示,圖甲為氫原子的能級示意圖,大量處于n=4能級的氫原子躍遷時,發(fā)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 (　　)
光電管陰極K金屬材料的逸出功為7.0 eV
這些氫原子躍遷時共發(fā)出5種頻率的光
若調(diào)節(jié)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
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(fā)生光電效應現(xiàn)象
綜合提升練
10.(多選)金屬甲和金屬乙發(fā)生光電效應時,光電子的最大初動能Ek與入射光的波長倒數(shù)的關系如圖所示,已知普朗克常量為h,真空中的光速為c。則 (　　)
金屬甲、乙的Ek-圖線的斜率均等于h
金屬乙的逸出功為hcb
要使金屬甲發(fā)生光電效應,入射光的波長需要大于
能使金屬乙發(fā)生光電效應的入射光,一定能使金屬甲發(fā)生光電效應
11.(2024·山東濟南高二期末)用如圖甲所示的裝置研究光電效應,得到光電流I與A、K之間電壓U的關系圖像如圖乙所示,遏止電壓Uc與入射光頻率ν的關系圖像如圖丙所示。已知一個光電子電荷量為-e,下列說法正確的是 (　　)
a光的頻率大于b光的頻率
a光的光強小于b光的光強
根據(jù)圖丙可計算出普朗克常量h=e
根據(jù)圖丙可計算出該金屬逸出功的大小為c
培優(yōu)加強練
12.(12分)如圖所示電路中,陰極K涂有極限波長為λ0=0.66 μm的金屬。若閉合開關S,用波長為λ=0.50 μm的綠光照射陰極,調(diào)整光電管兩極間的電壓,使電流表的示數(shù)達到最大值0.64 μA。
(1)(6分)求陰極每秒發(fā)射的光電子數(shù)和光電子飛出陰極時的最大初動能;
(2)(6分)如果將照射陰極的綠光的光強增大為原來的2倍,求陰極每秒發(fā)射的光電子數(shù)和光電子飛出陰極時的最大初動能。
第1節(jié)　光電效應及其解釋
1.C　[此時光電管加的是正向電壓，電流表示數(shù)為零，說明沒有發(fā)生光電效應，將照射光改為紅光，則照射光頻率減小，仍不會發(fā)生光電效應，故A錯誤；將電源正負極調(diào)換或?qū)⒒瑒幼冏杵骰蜃笠苿樱圆粫l(fā)生光電效應，故B、D錯誤；改變陰極K的材料，當入射光子能量大于陰極材料的逸出功時即可發(fā)生光電效應，故C正確。]
2.C　[用紫外線照射鋅板時會發(fā)生光電效應，從鋅板上打出光電子，鋅板由于缺少負電荷而帶正電，驗電器帶正電，選項A錯誤；紅外線的頻率小于紫外線的頻率，則改用紅外線照射鋅板，驗電器的指針不一定會發(fā)生偏轉(zhuǎn)，選項B錯誤；能否發(fā)生光電效應只與光的頻率有關，與光強無關，若改用光強更小的紫外線照射鋅板，仍能發(fā)生光電效應，則驗電器的指針也會偏轉(zhuǎn)，選項C正確；這個現(xiàn)象可以說明光具有粒子性，選項D錯誤。]
3.D　[根據(jù)光電效應方程hν＝W＋Ek，可知兩種單色光先后照射同一種金屬表面，光電子的最大初動能不同，故C錯誤；遏止電壓為eUc＝Ek＝hν－W，可知兩種單色光先后照射同一種金屬表面，遏止電壓不同，故A錯誤；飽和光電流與單色光的光強有關，飽和光電流不一定相同，故B錯誤；同一種金屬的逸出功相同，故D正確。]
4.B　[藍光的頻率大于紅外線的頻率，故A錯誤；藍光的頻率比紅外線的大，根據(jù)Ek＝hν－W，可知藍光照射時產(chǎn)生光電子的最大初動能更大，故B正確；光電流大小與入射光強度有關，藍光和紅外線的強度大小未知，無法比較，故C、D錯誤。]
5.C　[設當用光子能量為2.6 eV的光照射時，光電子的最大初動能為Ekm、陰極材料的逸出功為W，當反向電壓達到U0＝0.6 V后，具有最大初動能的光電子不能到達陽極，有eU0＝Ekm，由光電效應方程有Ekm＝hν－W，解得W＝2 eV，故C正確，A、B、D錯誤。]
6.BC　[測量遏止電壓Uc時光電管加反向電壓，則開關S應扳向“1”，選項A錯誤；根據(jù)光電效應方程有eUc＝mv2＝hν－h(huán)ν0，可得陰極K所用材料的極限頻率為ν0＝，選項B正確；只增大光照強度時，飽和光電流增加，則圖乙中I0的值將變大，選項C正確；用某色光照射金屬板時不能發(fā)生光電效應，增大光照強度或延長光束照射時間也不能發(fā)生光電效應，則電流表無示數(shù)，故D錯誤。]
7.BC　[由光電效應方程得eUc＝hν－W，解得h＝，選項A錯誤；由eUc＝hν－W得W＝1.8 eV－0.8 eV＝1.0 eV，選項B正確；由eU3＝hν3－W得eU3＝3.0 eV－1.0 eV＝2.0 eV，選項C正確；對該金屬材料，頻率為ν2的光對應的遏止電壓為1.4 V，則電壓表示數(shù)為2.0 V時，反向電壓大于遏止電壓，電流表示數(shù)為零，選項D錯誤。]
8.C　[3D電影利用了光的偏振，A錯誤；光纖通信利用了光的全反射，B錯誤；光既具有波動性，又具有粒子性，即光具有波粒二象性，C正確；只有當光從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)時，才可能發(fā)生全反射，D錯誤。]
9.D　[大量處于n＝4能級的氫原子躍遷時，發(fā)出的光子中頻率最高的光子，對應的能量為E＝hν＝(－0.85 eV)－(－13.6 eV)＝12.75 eV，由光電效應方程得eUc＝mv＝hν－W，由丙圖可知遏止電壓為7 V，代入數(shù)據(jù)解得陰極K金屬材料的逸出功為W＝5.75 eV，A錯誤；這些氫原子躍遷時發(fā)出頻率不同的光子種類數(shù)為C＝6，B錯誤；若調(diào)節(jié)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，C錯誤；由于陰極K金屬材料的逸出功為W＝5.75 eV，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(fā)生光電效應現(xiàn)象，故共有3種，D正確。]
10.BD　[根據(jù)光電效應方程有Ek＝hc－W知兩圖線的斜率均為hc，故A錯誤；乙圖線與橫軸交點對應Ek＝0，即0＝hc－W，且由乙圖線可知＝b，聯(lián)立解得W＝hcb，故B正確；由甲圖線可知，Ek＝0時，則極限頻率為＝ca，解得極限波長為λa＝，故要使金屬甲發(fā)生光電效應，入射光的波長需要小于，故C錯誤；由題圖可知，乙的極限波長小，因此極限頻率大于甲的極限頻率，根據(jù)光電效應發(fā)生的條件，可知能使金屬乙發(fā)生光電效應的入射光，一定能使金屬甲發(fā)生光電效應，故D正確。]
11.C　[由光電效應方程，可得Ek＝hν－W，又eUc＝Ek，解得Uc＝－，由乙圖可知，a光和b光的遏止電壓相同，即二者的頻率相同。結合丙圖中圖線斜率和截距的物理意義，有＝，＝c，解得h＝，W＝ce，故A、D錯誤，C正確；由乙圖可知a光的飽和光電流大于b光的飽和光電流，可知a光的光強大于b光的光強，故B錯誤。]
12.(1)4.0×1012　9.6×10－20 J　(2)8.0×1012　9.6×10－20 J
解析　(1)當陰極發(fā)射的光電子全部到達陽極時，光電流達到飽和。陰極每秒發(fā)射的光電子個數(shù)
n＝＝＝4.0×1012
根據(jù)愛因斯坦光電效應方程知，光電子飛出陰極時的最大初動能為Ek＝hν－W＝h－h(huán)
代入數(shù)據(jù)可得Ek＝9.6×10－20 J。
(2)如果照射光的頻率不變，光強加倍，則每秒發(fā)射的光電子數(shù)加倍，飽和光電流增大為原來的2倍。根據(jù)光電效應實驗規(guī)律可得陰極每秒發(fā)射的光電子個數(shù)n′＝2n＝8.0×1012
光電子的最大初動能不變，仍為Ek＝9.6×10－20 J。第1節(jié)　光電效應及其解釋
學習目標　1.了解光電效應和光電效應的實驗規(guī)律及應用。2.理解光子說，掌握愛因斯坦光電效應方程，并能利用它解決光電效應的有關問題。3.理解光的波粒二象性，了解光是一種概率波。
知識點一　光電效應的理解及應用
如圖所示，紫外線照射鋅板后，驗電器指針張開說明了什么？
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
1.光電效應現(xiàn)象
在光的照射下電子從物體表面逸出的現(xiàn)象，稱為____________，這種逸出的電子稱為__________________________________________________________。
2.光電效應實驗規(guī)律
(1)當入射光的頻率低于某一頻率時，光電流消失，不會產(chǎn)生____________，這一頻率稱為極限頻率。極限頻率與金屬的種類有關。只有當入射光的頻率____________極限頻率，才會產(chǎn)生光電效應；若入射光的頻率小于極限頻率，即使增加____________或____________，也不能產(chǎn)生光電效應。
(2)從光照射到金屬表面至產(chǎn)生光電效應間隔的時間________，通常在10－9 s內(nèi)。
(3)產(chǎn)生光電效應時，在____________不變的情況下，光電流隨電壓的增大而________，當電流增大到一定值后，即使電壓再增大，電流也不再增加，達到一個飽和值，即為____________。在光頻率不變的情況下，入射光越強，單位時間內(nèi)逸出的電子數(shù)也________，飽和電流越大。
(4)如果施加反向電壓，當反向電壓大于某一值時，光電流為零，這一電壓值稱為____________。遏止電壓Uc與光電子最大初動能滿足的關系為____________。光電子最大初動能與入射光的________有關，與入射光的________無關。入射光的頻率越高，光電子的最大初動能越大。
3.光電效應的解釋
(1)光子說：光是由數(shù)量有限的、分立的________組成的，每一個光子的能量為________。
(2)愛因斯坦光電效應方程
①表達式：hν＝W＋mv2。
②各量的意義：hν為一個光子的________；W為金屬的____________；mv2為電子離開金屬表面的________________。
4.康普頓效應
(1)X射線通過石墨等較輕物質(zhì)產(chǎn)生的散射現(xiàn)象，散射譜線中除了有波長與原波長相同的成分外，還有波長較長的成分，這種現(xiàn)象稱為康譜頓效應。
(2)解釋：為了解釋波長變長的現(xiàn)象，康普頓假設電子是自由電子，當光子與電子相互作用時，其過程可視為彈性碰撞，既遵守能量守恒定律，又遵守動量守恒定律。在碰撞中光子將能量hν的一部分傳遞給了電子，光子的能量減少，波長變長，如圖所示。康普頓提出的理論與實驗結果相符，從而進一步說明光具有粒子性。
5.光電效應的應用
(1)光電開關：控制電路的________或________。
(2)光電成像：原理是利用光電效應先將____________轉(zhuǎn)換成____________，然后將____________轉(zhuǎn)換成____________。例如：紅外成像。
【思考】 研究光電效應的實驗電路如圖所示。
(1)某單色光照射到金屬表面上結果沒有光電子逸出，請思考：我們應如何操作才能使該金屬發(fā)生光電效應呢？
(2)光電流的強度與入射光的強度一定成正比嗎？
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
角度1　光電效應現(xiàn)象
例1 (2024·廣東深圳市期末)如圖所示，用一光電管進行光電效應的實驗，當用某一頻率的光入射時，有光電流產(chǎn)生，下列說法正確的是(　　)
A.遏止電壓的大小與入射光的頻率無關，僅與入射光的光強有關
B.入射光的頻率變高，光電子的最大初動能變大，飽和光電流變大
C.保持入射光的光強不變，不斷減小入射光的頻率，始終有光電流產(chǎn)生
D.保持入射光的頻率不變，入射光的光強變大，飽和光電流變大
聽課筆記　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
INCLUDEPICTURE"總結提升.tif" INCLUDEPICTURE "總結提升.tif" \* MERGEFORMAT
1.一個條件
發(fā)生光電效應的條件是入射光的頻率大于或等于金屬的極限頻率。
2.兩條線索
　　
訓練1 光照在某金屬表面上發(fā)生了光電效應，若只減弱光的強度，而保持頻率不變，則(　　)
A.有可能不發(fā)生光電效應
B.該金屬可能帶負電
C.單位時間內(nèi)從金屬表面逸出的光電子數(shù)將減少
D.從光照射到金屬表面到有光電子逸出的時間明顯增加
角度2　愛因斯坦光電效應方程的應用
例2 (多選)某實驗小組做光電效應的實驗，用不同頻率的光照射某種金屬，測量結果如下表所示。已知電子電荷量大小為e。下列說法中正確的是(　　)
入射光頻率 遏止電壓 飽和電流
ν U1 I1
3ν U2 I2
A.一定有U2＝ 3U
B.一定有I2＝ 3I1
C.可以推測普朗克常量h＝
D.可以推測該金屬的逸出功為W＝
聽課筆記　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
INCLUDEPICTURE"總結提升.tif" INCLUDEPICTURE "總結提升.tif" \* MERGEFORMAT
光電效應現(xiàn)象的有關計算
(1)最大初動能的計算
Ek＝hν－W＝hν－h(huán)νc。
(2)極限頻率的計算
hνc＝W，即νc＝。
(3)遏止電壓的計算
－eUc＝0－Ek，即Uc＝＝。　　
訓練2 (多選)“微光夜視儀”是利用光電效應工作的一種儀器，當夜間物體反射的低亮度的光，照到陰極時產(chǎn)生光電子，這些光電子經(jīng)過幾十萬倍的放大后投射到熒光屏上成像，便于夜間偵察、觀測等工作。產(chǎn)生光電子的原理如圖所示，陰極K由逸出功為W0的某金屬構成，當某一頻率的光照射到陰極時，微安表有示數(shù)，普朗克常量為h，下列說法正確的是(　　)
INCLUDEPICTURE"LK86.TIF" INCLUDEPICTURE "LK86.TIF" \* MERGEFORMAT
A.只有光照強度足夠大才能發(fā)生光電效應
B.若增大入射光頻率，微安表示數(shù)一定增大
C.若光照頻率小于，則不能發(fā)生光電效應
D.陰極K接電源正極，微安表示數(shù)可能不為零
角度3　光電效應的圖像問題
例3 (魯科版教材P148節(jié)練習3改編)(2024·山東威海市期末)某同學用如圖甲所示電路研究光電效應中遏止電壓Uc與入射光頻率ν的關系，Uc－ν圖像如圖乙所示。電子的電荷量為e，下列說法正確的是(　　)
A.普朗克常量h＝
B.該金屬的逸出功為
C.入射光頻率越高，金屬的極限頻率越高
D.入射光的頻率為ν2，電壓表示數(shù)為U1時，增加入射光的強度，則電流表有示數(shù)
聽課筆記　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
總結提升　光電效應中的四類圖像
圖像名稱 圖線形狀 讀取信息
最大初動能Ek與入射光頻率ν的關系圖線 INCLUDEPICTURE"S338.tif" INCLUDEPICTURE "E:\\2024\\同步\\高二下\\2024（春）物理 選擇性必修 第三冊 魯科版 教師用書（魯瓊閩貴）\\S338.tif" \* MERGEFORMATINET ①極限頻率：橫軸截距②逸出功：縱軸截距的絕對值W＝|－E|＝E③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 INCLUDEPICTURE"S339.tif" INCLUDEPICTURE "E:\\2024\\同步\\高二下\\2024（春）物理 選擇性必修 第三冊 魯科版 教師用書（魯瓊閩貴）\\S339.tif" \* MERGEFORMATINET ①極限頻率νc：橫軸截距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
顏色相同、強度不同的光，光電流與電壓的關系 INCLUDEPICTURE"S340.tif" INCLUDEPICTURE "E:\\2024\\同步\\高二下\\2024（春）物理 選擇性必修 第三冊 魯科版 教師用書（魯瓊閩貴）\\S340.tif" \* MERGEFORMATINET ①遏止電壓Uc：橫軸截距②飽和光電流Im：電流的最大值③最大初動能：Ekm＝eUc
顏色不同時，光電流與電壓的關系 INCLUDEPICTURE"S341.tif" INCLUDEPICTURE "E:\\2024\\同步\\高二下\\2024（春）物理 選擇性必修 第三冊 魯科版 教師用書（魯瓊閩貴）\\S341.tif" \* MERGEFORMATINET ①遏止電壓Uc1、Uc2②飽和光電流③最大初動能Ek1＝eUc1，Ek2＝eUc2
訓練3 研究光電效應的電路圖如圖甲所示。某同學利用該裝置在不同實驗條件下得到了三條光電流I與A、K兩極之間的電壓UAK的關系曲線(甲光、乙光、丙光)，如圖乙所示，則下列說法正確的是(　　)
A.光電效應現(xiàn)象說明光具有波動性
B.甲光與乙光的頻率不相同
C.丙光照射時金屬的逸出功大于甲光照射時金屬的逸出功
D.丙光的波長小于乙光的波長
知識點二　光的波粒二象性
人類對光的本性的認識的過程中先后進行了一系列實驗，比如：光的單縫衍射實驗(圖A)；光的雙縫干涉實驗(圖B)；光電效應實驗(圖C)；光的薄膜干涉實驗(圖D)。
在以上實驗中哪些體現(xiàn)了光的波動性？哪些體現(xiàn)了光的粒子性？
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
1.光具有波粒二象性：光子既有______________________________，又有____________。
2.光波是一種____________。通過雙縫后，光子出現(xiàn)在哪個位置，服從統(tǒng)計規(guī)律。單個光子出現(xiàn)在哪個位置是________的，因此少量光子形成的光點是無規(guī)律的。當有大量光子時，概率大的位置出現(xiàn)的光子多，形成________；概率小的位置出現(xiàn)的光子少，形成____________。
3.光的波動性和粒子性不是均衡表現(xiàn)的，波長較長時，光子的________和________很小，波動性比較________，波長越長，波動性越________。光在與電子等物質(zhì)相互作用時更多地表現(xiàn)為________性，在傳播過程中更多地表現(xiàn)為________性。
【思考】 用極微弱的可見光做雙縫干涉實驗，隨著時間的增加，在屏上先后出現(xiàn)如圖甲、乙、丙所示的圖像。
(1)圖像甲是曝光時間很短的情況，光點的分布有什么特點？說明了什么問題？
(2)圖像乙是曝光時間稍長情況，當光子數(shù)較多時落在哪些區(qū)域的概率較大？可用什么規(guī)律來確定？
(3)圖像丙是曝光時間足夠長的情況，體現(xiàn)了光的什么性？怎樣解釋上述現(xiàn)象？
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
例4 (多選)物理學家做了一個有趣的實驗：在雙縫干涉實驗中，在光屏處放上照相底片，若減小入射光的強度，使光子只能一個一個地通過狹縫。實驗結果表明，如果曝光時間不太長，底片上只能出現(xiàn)一些如圖甲所示不規(guī)則的點子；如果曝光時間足夠長，底片上就會出現(xiàn)如圖丙所示規(guī)則的干涉條紋。對于這個實驗結果的認識正確的是(　　)
A.曝光時間不長時，光的能量太小，底片上的條紋看不清楚，故出現(xiàn)不規(guī)則的點
B.單個光子的運動沒有確定的軌道
C.干涉條紋中明亮的部分是光子到達機會較多的地方
D.只有光子具有波粒二象性，微觀粒子不具有波粒二象性
聽課筆記　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
總結提升　光的波粒二象性的理解
實驗基礎 表現(xiàn) 說明
光的波動性 光的干涉和衍射 1.大量光子產(chǎn)生的效果顯示出波動性2.頻率較低的光在傳播時，表現(xiàn)出波的性質(zhì) 1.光的波動性是光子本身的一種屬性，不是光子之間相互作用產(chǎn)生的2.光的波動性不同于宏觀概念的波
光的粒子性 光電效應、康普頓效應 1.當光同物質(zhì)發(fā)生作用時，這種作用是“一份一份”進行的，表現(xiàn)出粒子性2.少量或個別光子容易顯示出光的粒子性 1.粒子的含義是“不連續(xù)”“一份一份”的2.光子不同于宏觀概念的粒子
說明 對于不同頻率的光，頻率越高，光的粒子性越強；頻率越低，光的波動性越強
訓練4 (多選)下列對光的認識正確的是(　　)
A.個別光子的行為表現(xiàn)為粒子性，大量光子的行為表現(xiàn)為波動性
B.光的波動性是光子本身的一種屬性，不是光子之間的相互作用引起的
C.光表現(xiàn)出波動性時，就不具有粒子性了；光表現(xiàn)出粒子性時，就不具有波動性了
D.光的波粒二象性應理解為：在某種場合下光的波動性表現(xiàn)明顯，在另外某種場合下，光的粒子性表現(xiàn)明顯
隨堂對點自測
1.(光電效應的實驗規(guī)律)在光電效應實驗中，用頻率為ν的光照射光電管陰極，發(fā)生了光電效應，下列說法正確的是(　　)
A.減小入射光的強度，光電效應現(xiàn)象消失
B.增大入射光的強度，光電流增大
C.改用頻率小于ν的光照射，一定不發(fā)生光電效應
D.光電子的最大初動能與入射光的頻率成正比
2.(光電效應方程的應用)(多選)(2024·福建寧德高二期中)在光電效應實驗中，用頻率為ν0的光照射光電管陰極，恰好發(fā)生了光電效應。普朗克常量為h，電子電荷量為e，下列說法正確的是(　　)
A.減弱入射光的強度，仍會發(fā)生光電效應現(xiàn)象
B.換用頻率為2ν0的光照射光電管陰極，光電子的最大初動能為2hν0
C.此光電管的逸出功為hν0
D.換用頻率為2ν0的光照射光電管陰極，遏止電壓為
3.(光電效應的圖像問題)(多選)如圖所示是某金屬在光的照射下，光電子最大初動能Ek與入射光頻率ν的關系圖像，由圖像可知(　　)
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A.該金屬的逸出功等于E
B.該金屬的逸出功等于hνc
C.入射光的頻率為νc時，產(chǎn)生的光電子的最大初動能為E
D.入射光的頻率為2νc時，產(chǎn)生的光電子的最大初動能為2E
4.(光的波粒二象性)(多選)下列說法正確的是 (　　)
A.光電效應表明光具有波動性
B.光的康普頓效應表明光具有粒子性
C.光的干涉現(xiàn)象表明光具有波動性
D.光的衍射現(xiàn)象表明光具有粒子性
第1節(jié)　光電效應及其解釋
知識點一
導學
提示　紫外線照射鋅板后，發(fā)生光電效應，鋅板表面逸出電子，使驗電器帶電。
知識梳理
1.光電效應　光電子
2.(1)光電效應　大于或等于　光的強度　照射時間　(2)很短　(3)光照強度　增大　飽和電流　越多　(4)遏止電壓
eUc＝mv　頻率　強度
3.(1)光子　hν　(2)②能量　逸出功　最大初動能
5.(1)接通　斷開　(2)光信號　電信號　電信號　光信號
[思考] 提示　(1)增大入射光頻率，使其高于該金屬的極限頻率。
(2)不一定。光電流未達到飽和值之前其大小不僅與入射光的強度有關，還與光電管兩極間的電壓有關相同頻率的入射光越強，產(chǎn)生的飽和光電流越大。
例1 D　[遏止電壓的大小與入射光的頻率有關，與入射光的光強無關，故A錯誤；根據(jù)光電效應的規(guī)律，光電子的最大初動能隨入射光頻率的增大而增大，所以入射光的頻率變高，光電子的最大初動能變大，飽和光電流與入射光的光照強度有關，故B錯誤；不斷減小入射光的頻率，若入射光的頻率小于極限頻率則不能產(chǎn)生光電流，故C錯誤；在入射光頻率不變的情況下，入射光光強變大，光子數(shù)增加，從金屬板逸出的光電子數(shù)增加，飽和光電流變大，故D正確。]
訓練1 C　[入射光照射到某金屬表面上發(fā)生光電效應，若入射光的強度減弱，頻率保持不變，可知仍然可以發(fā)生光電效應，A錯誤；該金屬發(fā)生光電效應，向外發(fā)射光電子，故一定帶正電，B錯誤；入射光的強度減弱，則單位時間內(nèi)入射光的光子數(shù)減少，單位時間內(nèi)從金屬表面逸出的光電子數(shù)將減少，C正確；發(fā)生光電效應的時間與光的強度無關，D錯誤。]
例2 CD　[遏止電壓的大小與入射光頻率有關，根據(jù)愛因斯坦光電效應方程有mv2＝ hν － W＝ eU，知遏止電壓與入射光頻率成一次函數(shù)關系，A錯誤；飽和光電流與入射光強度有關，題中未知入射光強度，B錯誤；根據(jù)愛因斯坦光電效應方程得hν1＝ eU1 ＋ W，hν2＝ eU2 ＋ W，聯(lián)立得普朗克常量為h＝，解得h＝，C正確；金屬的逸出功W＝hν1－eU1＝，解得W＝，D正確。]
訓練2 CD　[發(fā)生光電效應的條件是入射光的頻率大于金屬的極限頻率，與入射光的強度無關，故A錯誤；只增大入射光頻率，若光強減小，則單位時間內(nèi)產(chǎn)生的光電子數(shù)減少，則微安表示數(shù)不一定會增大，故B錯誤；若光照頻率小于，則有hν例3 B　[由Uc－ν圖像可知，金屬的極限頻率為ν1，由光電效應方程得Ek＝hν2－h(huán)ν1，又有Ek＝eU1，整理得h＝，故A錯誤；因為該金屬的極限頻率為ν1，所以其逸出功為W＝hν1＝ν1，故B正確；對于同一種金屬來說，其極限頻率是固定值，不會發(fā)生改變，故C錯誤；由Uc－ν圖像可知，當入射光的頻率為ν2時，遏止電壓為U1，而電壓表示數(shù)也為U1，所以此時所加反向電壓為遏止電壓，所以增大入射光的光強并不會使電流表有示數(shù)，故D錯誤。]
訓練3 D　[光電效應現(xiàn)象說明光具有粒子性，故A錯誤；由eUc＝hν－W，可知甲光、乙光的遏止電壓相同，故甲光與乙光的頻率相同，故B錯誤；金屬的逸出功由金屬自身決定，與入射光無關，故C錯誤；由eUc＝hν－W，又由題圖乙知丙光的遏止電壓比乙光的遏止電壓大，故丙光的頻率比乙光的頻率高，又由c＝λν，所以丙光的波長小于乙光的波長，故D正確。]
知識點二
導學
提示　光的單縫衍射、雙縫干涉、薄膜干涉體現(xiàn)了光的波動性；光電效應體現(xiàn)了光的粒子性。
知識梳理
1.粒子的特征　波的特征
2.概率波　隨機　亮條紋　暗條紋
3.能量　動量　明顯　明顯　粒子　波動
[思考] 提示　(1)當曝光時間很短時，屏上的光點是隨機分布的，具有不確定性，說明了光具有粒子性。
(2)落在亮條紋區(qū)域的概率較大，這種概率可用波動規(guī)律來確定。
(3)體現(xiàn)了光的波動性。綜合上面三個圖像可知，少量光子呈現(xiàn)粒子性，大量光子呈現(xiàn)波動性，而且光是一種概率波。
例4 BC　[單個光子通過雙縫后的落點無法預測，大量光子的落點出現(xiàn)一定的規(guī)律性，落在某些區(qū)域的可能性較大，這些區(qū)域正是波通過雙縫后發(fā)生干涉時振幅加強的區(qū)域。光具有波粒二象性，少數(shù)光子的行為表現(xiàn)為粒子性，大量光子的行為表現(xiàn)為波動性。不論光子還是微觀粒子，都具有波粒二象性，故B、C正確，A、D錯誤。]
訓練4 ABD　[個別光子的行為表現(xiàn)為粒子性，大量光子的行為表現(xiàn)為波動性；光與物質(zhì)相互作用時，表現(xiàn)為粒子性，光在傳播過程中，表現(xiàn)為波動性；光的波動性與粒子性都是光的本質(zhì)屬性，光的粒子性表現(xiàn)明顯時仍具有波動性，故A、B、D正確。]
隨堂對點自測
1.B　[發(fā)生光電效應的條件是入射光的頻率大于金屬的極限頻率，能否發(fā)生光電效應，與入射光的強度無關，與光照時間也無關，當發(fā)生光電效應時，增大入射光的強度，則光電流會增大，故A錯誤，B正確；改用頻率小于ν的光照射，若仍大于金屬的極限頻率，則還能發(fā)生光電效應，故C錯誤；根據(jù)光電效應方程知，Ek＝hν－W，入射光的頻率越高，光電子的最大初動能越大，但不是正比關系，故D錯誤。]
2.AC　[根據(jù)光電效應發(fā)生的條件可知能否發(fā)生光電效應與入射光的強度無關，所以減弱入射光的強度，仍會發(fā)生光電效應現(xiàn)象，故A正確；根據(jù)光電效應方程可知，用頻率為ν0的光照射光電管陰極恰能發(fā)生光電效應，則此光電管陰極逸出功為W＝hν0，故C正確；換用頻率為2ν0的光照射光電管陰極，根據(jù)光電效應方程可知eUc＝mv＝h×2ν0－W，解得mv＝hν0，Uc＝，故B、D錯誤。]
3.AB　[題中圖像反映了光電子的最大初動能Ek與入射光頻率ν的關系，根據(jù)愛因斯坦光電效應方程有Ek＝hν－W，知當入射光的頻率恰為該金屬的極限頻率νc時，光電子的最大初動能Ek＝0，此時有hνc＝W，即該金屬的逸出功等于hνc，選項B正確；根據(jù)圖線的物理意義，有W＝E，選項A正確，C、D錯誤。]
4.BC　[光電效應表明光具有粒子性；康普頓效應說明光子具有動量，即具有粒子性；干涉和衍射現(xiàn)象都是波特有的現(xiàn)象，故光的干涉現(xiàn)象和衍射現(xiàn)象表明光具有波動性。故A、D錯誤，B、C正確。](共70張PPT)
第1節(jié)　光電效應及其解釋
第6章 波粒二象性
1.了解光電效應和光電效應的實驗規(guī)律及應用。2.理解光子說，掌握愛因斯坦光電效應方程，并能利用它解決光電效應的有關問題。3.理解光的波粒二象性，了解光是一種概率波。
學習目標
目 錄
CONTENTS
知識點
01
隨堂對點自測
02
課后鞏固訓練
03
知識點
1
知識點二　光的波粒二象性
知識點一　光電效應的理解及應用
知識點一　光電效應的理解及應用
如圖所示，紫外線照射鋅板后，驗電器指針張開說明了什么？
提示　紫外線照射鋅板后，發(fā)生光電效應，鋅板表面逸出電子，使驗電器帶電。
1.光電效應現(xiàn)象
在光的照射下電子從物體表面逸出的現(xiàn)象，稱為__________，這種逸出的電子稱為________。
2.光電效應實驗規(guī)律
(1)當入射光的頻率低于某一頻率時，光電流消失，不會產(chǎn)生__________，這一頻率稱為極限頻率。極限頻率與金屬的種類有關。只有當入射光的頻率____________極限頻率，才會產(chǎn)生光電效應；若入射光的頻率小于極限頻率，即使增加__________或__________，也不能產(chǎn)生光電效應。
光電效應
光電子
光電效應
大于或等于
光的強度
照射時間
很短
光照強度
增大
飽和電流
越多
遏止電壓
頻率
強度
3.光電效應的解釋
光子
hν
能量
逸出功
最大初動能
4.康普頓效應
(1)X射線通過石墨等較輕物質(zhì)產(chǎn)生的散射現(xiàn)象，散射譜線中除了有波長與原波長相同的成分外，還有波長較長的成分，這種現(xiàn)象稱為康譜頓效應。
(2)解釋：為了解釋波長變長的現(xiàn)象，康普頓假設電子是自由電子，當光子與電子相互作用時，其過程可視為彈性碰撞，既遵守能量守恒定律，又遵守動量守恒定律。在碰撞中光子將能量hν的一部分傳遞給了電子，光子的能量減少，波長變長，如圖所示。康普頓提出的理論與實驗結果相符，從而進一步說明光具有粒子性。
5.光電效應的應用
(1)光電開關：控制電路的______或______。
(2)光電成像：原理是利用光電效應先將________轉(zhuǎn)換成________，然后將________轉(zhuǎn)換成________。例如：紅外成像。
接通
斷開
光信號
電信號
電信號
光信號
【思考】 研究光電效應的實驗電路如圖所示。
(1)某單色光照射到金屬表面上結果沒有光電子逸出，請思考：我們應如何操作才能使該金屬發(fā)生光電效應呢？
(2)光電流的強度與入射光的強度一定成正比嗎？
提示　(1)增大入射光頻率，使其高于該金屬的極限頻率。
(2)不一定。光電流未達到飽和值之前其大小不僅與入射光的強度有關，還與光電管兩極間的電壓有關相同頻率的入射光越強，產(chǎn)生的飽和光電流越大。
角度1　光電效應現(xiàn)象
例1 (2024·廣東深圳市期末)如圖所示，用一光電管進行光電效應的實驗，當用某一頻率的光入射時，有光電流產(chǎn)生，下列說法正確的是(　　)
D
A.遏止電壓的大小與入射光的頻率無關，僅與入射光的
光強有關
B.入射光的頻率變高，光電子的最大初動能變大，飽和
光電流變大
C.保持入射光的光強不變，不斷減小入射光的頻率，始
終有光電流產(chǎn)生
D.保持入射光的頻率不變，入射光的光強變大，飽和光電流變大
解析　遏止電壓的大小與入射光的頻率有關，與入射光的光強無關，故A錯誤；根據(jù)光電效應的規(guī)律，光電子的最大初動能隨入射光頻率的增大而增大，所以入射光的頻率變高，光電子的最大初動能變大，飽和光電流與入射光的光照強度有關，故B錯誤；不斷減小入射光的頻率，若入射光的頻率小于極限頻率則不能產(chǎn)生光電流，故C錯誤；在入射光頻率不變的情況下，入射光光強變大，光子數(shù)增加，從金屬板逸出的光電子數(shù)增加，飽和光電流變大，故D正確。
1.一個條件
發(fā)生光電效應的條件是入射光的頻率大于或等于金屬的極限頻率。
2.兩條線索
訓練1 光照在某金屬表面上發(fā)生了光電效應，若只減弱光的強度，而保持頻率不變，則(　　)
A.有可能不發(fā)生光電效應
B.該金屬可能帶負電
C.單位時間內(nèi)從金屬表面逸出的光電子數(shù)將減少
D.從光照射到金屬表面到有光電子逸出的時間明顯增加
C
解析　入射光照射到某金屬表面上發(fā)生光電效應，若入射光的強度減弱，頻率保持不變，可知仍然可以發(fā)生光電效應，A錯誤；該金屬發(fā)生光電效應，向外發(fā)射光電子，故一定帶正電，B錯誤；入射光的強度減弱，則單位時間內(nèi)入射光的光子數(shù)減少，單位時間內(nèi)從金屬表面逸出的光電子數(shù)將減少，C正確；發(fā)生光電效應的時間與光的強度無關，D錯誤。
角度2　愛因斯坦光電效應方程的應用
例2 (多選)某實驗小組做光電效應的實驗，用不同頻率的光照射某種金屬，測量結果如下表所示。已知電子電荷量大小為e。下列說法中正確的是(　　)
CD
入射光頻率 遏止電壓 飽和電流
ν U1 I1
3ν U2 I2
訓練2 (多選)“微光夜視儀”是利用光電效應工作的一種儀器，當夜間物體反射的低亮度的光，照到陰極時產(chǎn)生光電子，這些光電子經(jīng)過幾十萬倍的放大后投射到熒光屏上成像，便于夜間偵察、觀測等工作。產(chǎn)生光電子的原理如圖所示，陰極K由逸出功為W0的某金屬構成，當某一頻率的光照射到陰極時，微安表有示數(shù)，普朗克常量為h，下列說法正確的是(　　)
CD
角度3　光電效應的圖像問題
例3 (魯科版教材P148節(jié)練習3改編)(2024·山東威海市期末)某同學用如圖甲所示電路研究光電效應中遏止電壓Uc與入射光頻率ν的關系，Uc－ν圖像如圖乙所示。電子的電荷量為e，下列說法正確的是(　　)
B
訓練3 研究光電效應的電路圖如圖甲所示。某同學利用該裝置在不同實驗條件下得到了三條光電流I與A、K兩極之間的電壓UAK的關系曲線(甲光、乙光、丙光)，如圖乙所示，則下列說法正確的是(　　)
D
A.光電效應現(xiàn)象說明光具有波動性
B.甲光與乙光的頻率不相同
C.丙光照射時金屬的逸出功大于甲光照射時
金屬的逸出功
D.丙光的波長小于乙光的波長
解析　光電效應現(xiàn)象說明光具有粒子性，故A錯誤；由eUc＝hν－W，可知甲光、乙光的遏止電壓相同，故甲光與乙光的頻率相同，故B錯誤；金屬的逸出功由金屬自身決定，與入射光無關，故C錯誤；由eUc＝hν－W，又由題圖乙知丙光的遏止電壓比乙光的遏止電壓大，故丙光的頻率比乙光的頻率高，又由c＝λν，所以丙光的波長小于乙光的波長，故D正確。
知識點二　光的波粒二象性
人類對光的本性的認識的過程中先后進行了一系列實驗，比如：光的單縫衍射實驗(圖A)；光的雙縫干涉實驗(圖B)；光電效應實驗(圖C)；光的薄膜干涉實驗(圖D)。
在以上實驗中哪些體現(xiàn)了光的波動性？哪些體現(xiàn)了光的粒子性？
提示　光的單縫衍射、雙縫干涉、薄膜干涉體現(xiàn)了光的波動性；光電效應體現(xiàn)了光的粒子性。
1.光具有波粒二象性：光子既有____________，又有__________。
2.光波是一種________。通過雙縫后，光子出現(xiàn)在哪個位置，服從統(tǒng)計規(guī)律。單個光子出現(xiàn)在哪個位置是______的，因此少量光子形成的光點是無規(guī)律的。當有大量光子時，概率大的位置出現(xiàn)的光子多，形成________；概率小的位置出現(xiàn)的光子少，形成________。
3.光的波動性和粒子性不是均衡表現(xiàn)的，波長較長時，光子的______和______很小，波動性比較______，波長越長，波動性越______。光在與電子等物質(zhì)相互作用時更多地表現(xiàn)為______性，在傳播過程中更多地表現(xiàn)為______性。
粒子的特征
波的特征
概率波
隨機
亮條紋
暗條紋
能量
動量
明顯
明顯
粒子
波動
【思考】 用極微弱的可見光做雙縫干涉實驗，隨著時間的增加，在屏上先后出現(xiàn)如圖甲、乙、丙所示的圖像。
(1)圖像甲是曝光時間很短的情況，光點的分布有什么特點？說明了什么問題？
(2)圖像乙是曝光時間稍長情況，當光子數(shù)較多時落在哪些區(qū)域的概率較大？可用什么規(guī)律來確定？
(3)圖像丙是曝光時間足夠長的情況，體現(xiàn)了光的什么性？怎樣解釋上述現(xiàn)象？
提示　(1)當曝光時間很短時，屏上的光點是隨機分布的，具有不確定性，說明了光具有粒子性。
(2)落在亮條紋區(qū)域的概率較大，這種概率可用波動規(guī)律來確定。
(3)體現(xiàn)了光的波動性。綜合上面三個圖像可知，少量光子呈現(xiàn)粒子性，大量光子呈現(xiàn)波動性，而且光是一種概率波。
例4 (多選)物理學家做了一個有趣的實驗：在雙縫干涉實驗中，在光屏處放上照相底片，若減小入射光的強度，使光子只能一個一個地通過狹縫。實驗結果表明，如果曝光時間不太長，底片上只能出現(xiàn)一些如圖甲所示不規(guī)則的點子；如果曝光時間足夠長，底片上就會出現(xiàn)如圖丙所示規(guī)則的干涉條紋。對于這個實驗結果的認識正確的是(　　)
BC
A.曝光時間不長時，光的能量太小，底片上的條紋看不清楚，故出現(xiàn)不規(guī)則的點
B.單個光子的運動沒有確定的軌道
C.干涉條紋中明亮的部分是光子到達機會較多的地方
D.只有光子具有波粒二象性，微觀粒子不具有波粒二象性
解析　單個光子通過雙縫后的落點無法預測，大量光子的落點出現(xiàn)一定的規(guī)律性，落在某些區(qū)域的可能性較大，這些區(qū)域正是波通過雙縫后發(fā)生干涉時振幅加強的區(qū)域。光具有波粒二象性，少數(shù)光子的行為表現(xiàn)為粒子性，大量光子的行為表現(xiàn)為波動性。不論光子還是微觀粒子，都具有波粒二象性，故B、C正確，A、D錯誤。
總結提升　光的波粒二象性的理解
實驗基礎 表現(xiàn) 說明
光的波動性 光的干涉和衍射 1.大量光子產(chǎn)生的效果顯示出波動性 2.頻率較低的光在傳播時，表現(xiàn)出波的性質(zhì) 1.光的波動性是光子本身的一種屬性，不是光子之間相互作用產(chǎn)生的
2.光的波動性不同于宏觀概念的波
光的粒子性 光電效應、康普頓效應 1.當光同物質(zhì)發(fā)生作用時，這種作用是“一份一份”進行的，表現(xiàn)出粒子性 2.少量或個別光子容易顯示出光的粒子性 1.粒子的含義是“不連續(xù)”“一份一份”的
2.光子不同于宏觀概念的粒子
說明 對于不同頻率的光，頻率越高，光的粒子性越強；頻率越低，光的波動性越強
訓練4 (多選)下列對光的認識正確的是(　　 )
A.個別光子的行為表現(xiàn)為粒子性，大量光子的行為表現(xiàn)為波動性
B.光的波動性是光子本身的一種屬性，不是光子之間的相互作用引起的
C.光表現(xiàn)出波動性時，就不具有粒子性了；光表現(xiàn)出粒子性時，就不具有波動性了
D.光的波粒二象性應理解為：在某種場合下光的波動性表現(xiàn)明顯，在另外某種場合下，光的粒子性表現(xiàn)明顯
ABD
解析　個別光子的行為表現(xiàn)為粒子性，大量光子的行為表現(xiàn)為波動性；光與物質(zhì)相互作用時，表現(xiàn)為粒子性，光在傳播過程中，表現(xiàn)為波動性；光的波動性與粒子性都是光的本質(zhì)屬性，光的粒子性表現(xiàn)明顯時仍具有波動性，故A、B、D正確。
隨堂對點自測
2
B
1.(光電效應的實驗規(guī)律)在光電效應實驗中，用頻率為ν的光照射光電管陰極，發(fā)生了光電效應，下列說法正確的是(　　)
A.減小入射光的強度，光電效應現(xiàn)象消失
B.增大入射光的強度，光電流增大
C.改用頻率小于ν的光照射，一定不發(fā)生光電效應
D.光電子的最大初動能與入射光的頻率成正比
解析　發(fā)生光電效應的條件是入射光的頻率大于金屬的極限頻率，能否發(fā)生光電效應，與入射光的強度無關，與光照時間也無關，當發(fā)生光電效應時，增大入射光的強度，則光電流會增大，故A錯誤，B正確；改用頻率小于ν的光照射，若仍大于金屬的極限頻率，則還能發(fā)生光電效應，故C錯誤；根據(jù)光電效應方程知，Ek＝hν－W，入射光的頻率越高，光電子的最大初動能越大，但不是正比關系，故D錯誤。
AC
2.(光電效應方程的應用)(多選)(2024·福建寧德高二期中)在光電效應實驗中，用頻率為ν0的光照射光電管陰極，恰好發(fā)生了光電效應。普朗克常量為h，電子電荷量為e，下列說法正確的是(　　)
AB
3.(光電效應的圖像問題)(多選)如圖所示是某金屬在光的照射下，光電子最大初動能Ek與入射光頻率ν的關系圖像，由圖像可知(　　)
A.該金屬的逸出功等于E
B.該金屬的逸出功等于hνc
C.入射光的頻率為νc時，產(chǎn)生的光電子的最大初動能為E
D.入射光的頻率為2νc時，產(chǎn)生的光電子的最大初動能為2E
解析　題中圖像反映了光電子的最大初動能Ek與入射光頻率ν的關系，根據(jù)愛因斯坦光電效應方程有Ek＝hν－W，知當入射光的頻率恰為該金屬的極限頻率νc時，光電子的最大初動能Ek＝0，此時有hνc＝W，即該金屬的逸出功等于hνc，選項B正確；根據(jù)圖線的物理意義，有W＝E，選項A正確，C、D錯誤。
BC
4.(光的波粒二象性)(多選)下列說法正確的是 (　　)
A.光電效應表明光具有波動性
B.光的康普頓效應表明光具有粒子性
C.光的干涉現(xiàn)象表明光具有波動性
D.光的衍射現(xiàn)象表明光具有粒子性
解析　光電效應表明光具有粒子性；康普頓效應說明光子具有動量，即具有粒子性；干涉和衍射現(xiàn)象都是波特有的現(xiàn)象，故光的干涉現(xiàn)象和衍射現(xiàn)象表明光具有波動性。故A、D錯誤，B、C正確。
課后鞏固訓練
3
C
對點題組練
題組一　光電效應的實驗規(guī)律及其解釋
1.研究光電效應的實驗電路圖如圖所示，滑動變阻器滑片處于圖示位置。用綠光照射陰極K時，電流表示數(shù)為零，要使得電流表有示數(shù)(　　)
A.可將照射光改為紅光
B.可將電源正負極調(diào)換
C.可改變陰極K的材料
D.可將滑動變阻器滑片向左移動
解析　此時光電管加的是正向電壓，電流表示數(shù)為零，說明沒有發(fā)生光電效應，將照射光改為紅光，則照射光頻率減小，仍不會發(fā)生光電效應，故A錯誤；將電源正負極調(diào)換或?qū)⒒瑒幼冏杵骰蜃笠苿樱圆粫l(fā)生光電效應，故B、D錯誤；改變陰極K的材料，當入射光子能量大于陰極材料的逸出功時即可發(fā)生光電效應，故C正確。
C
2.如圖所示，把一塊不帶電的鋅板連接在驗電器上，當用紫外線照射鋅板時，發(fā)現(xiàn)驗電器指針偏轉(zhuǎn)一定角度，則(　　)
A.鋅板帶正電，驗電器帶負電
B.若改用紅外線照射鋅板，驗電器的指針仍然
會發(fā)生偏轉(zhuǎn)
C.若改用光強更小的紫外線照射鋅板，驗電器
的指針也會偏轉(zhuǎn)
D.這個現(xiàn)象可以說明光具有波動性
解析　用紫外線照射鋅板時會發(fā)生光電效應，從鋅板上打出光電子，鋅板由于缺少負電荷而帶正電，驗電器帶正電，選項A錯誤；紅外線的頻率小于紫外線的頻率，則改用紅外線照射鋅板，驗電器的指針不一定會發(fā)生偏轉(zhuǎn)，選項B錯誤；能否發(fā)生光電效應只與光的頻率有關，與光強無關，若改用光強更小的紫外線照射鋅板，仍能發(fā)生光電效應，則驗電器的指針也會偏轉(zhuǎn)，選項C正確；這個現(xiàn)象可以說明光具有粒子性，選項D錯誤。
D
3.(2024·陜西榆林高二期末)在光電效應實驗中，用兩種單色光先后照射同一種金屬表面，都能產(chǎn)生光電效應。對于這兩個過程，下列四個物理量中一定相同的是(　　)
A.遏止電壓
B.飽和光電流
C.光電子的最大初動能
D.逸出功
解析　根據(jù)光電效應方程hν＝W＋Ek，可知兩種單色光先后照射同一種金屬表面，光電子的最大初動能不同，故C錯誤；遏止電壓為eUc＝Ek＝hν－W，可知兩種單色光先后照射同一種金屬表面，遏止電壓不同，故A錯誤；飽和光電流與單色光的光強有關，飽和光電流不一定相同，故B錯誤；同一種金屬的逸出功相同，故D正確。
B
4.光信號轉(zhuǎn)換成電信號，工作光譜主要在可見光和紅外線波段。若用藍光和紅外線照射同一微光夜視儀中光電管的陰極，下列說法正確的是(　　)
A.紅外線的頻率比藍光的頻率大
B.用藍光照射時產(chǎn)生光電子的最大初動能更大
C.用藍光照射時產(chǎn)生的光電流一定更大
D.用紅外線照射時產(chǎn)生的光電流一定更大
解析　藍光的頻率大于紅外線的頻率，故A錯誤；藍光的頻率比紅外線的大，根據(jù)Ek＝hν－W，可知藍光照射時產(chǎn)生光電子的最大初動能更大，故B正確；光電流大小與入射光強度有關，藍光和紅外線的強度大小未知，無法比較，故C、D錯誤。
C
5.在圖示電路中，當開關S斷開時，用光子能量為2.6 eV的一束光照射陰極P，發(fā)現(xiàn)電流表A的示數(shù)不為零；合上開關S，調(diào)節(jié)滑動變阻器，發(fā)現(xiàn)當電壓表V的示數(shù)小于0.6 V時，電流表A的示數(shù)仍不為零；當電壓表V的示數(shù)大于或等于0.6 V時，電流表A的示數(shù)為零。該陰極材料的逸出功為(　　)
A.0.6 eV B.1.2 eV C.2 eV D.2.6 eV
解析　設當用光子能量為2.6 eV的光照射時，光電子的最大
初動能為Ekm、陰極材料的逸出功為W，當反向電壓達到U0
＝0.6 V后，具有最大初動能的光電子不能到達陽極，有eU0
＝Ekm，由光電效應方程有Ekm＝hν－W，解得W＝2 eV，故
C正確，A、B、D錯誤。
BC
題組二　光電效應的圖像問題
6.(多選)如圖甲為研究光電效應的實驗裝置，用頻率為ν的單色光照射光電管的陰極K，得到光電流I與光電管兩端電壓U的關系圖線如圖乙所示，已知電子電荷量的絕對值為e，普朗克常量為h，則(　　)
BC
7.(多選)如圖甲所示，為研究某金屬材料的遏止電壓Uc與入射光頻率ν的關系的電路圖，用不同頻率的光分別照射甲圖中同一光電管的陰極K，調(diào)節(jié)滑片P測出遏止電壓，并描繪Uc－ν關系圖如圖乙所示。已知三種光的頻率分別設為ν1、ν2、ν3，光子的能量分別為1.8 eV、2.4 eV、3.0 eV，測得遏止電壓分別為U1＝0.8 V、U2＝1.4 V、U3(圖乙中未知)。則下列說法正確的是(　　)
C
題組三　光的波粒二象性
8.(2024·廣東清遠市期末)光學是現(xiàn)代科學領域的前沿科學之一，具有強大的生命力和不可估量的發(fā)展前景。下列說法正確的是(　　)
A.3D電影利用了光的衍射
B.光纖通信利用了光的折射
C.光既具有波動性，又具有粒子性
D.當光從光疏介質(zhì)射入光密介質(zhì)時，
可能發(fā)生全反射
D
A.光電管陰極K金屬材料的逸出功為
7.0 eV
B.這些氫原子躍遷時共發(fā)出5種頻率
的光
C.若調(diào)節(jié)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(fā)生光電效應現(xiàn)象
9.如圖所示，圖甲為氫原子的能級示意圖，大量處于n＝4能級的氫原子躍遷時，發(fā)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(　　)
BD
綜合提升練
C
11.(2024·山東濟南高二期末)用如圖甲所示的裝置研究光電效應，得到光電流I與A、K之間電壓U的關系圖像如圖乙所示，遏止電壓Uc與入射光頻率ν的關系圖像如圖丙所示。已知一個光電子電荷量為－e，下列說法正確的是(　　)
培優(yōu)加強練
12.如圖所示電路中，陰極K涂有極限波長為λ0＝0.66 μm的金屬。若閉合開關S，用波長為λ＝0.50 μm的綠光照射陰極，調(diào)整光電管兩極間的電壓，使電流表的示數(shù)達到最大值0.64 μA。
(1)求陰極每秒發(fā)射的光電子數(shù)和光電子飛出陰極時的最大
初動能；
(2)如果將照射陰極的綠光的光強增大為原來的2倍，求陰
極每秒發(fā)射的光電子數(shù)和光電子飛出陰極時的最大初動能。
答案　(1)4.0×1012　9.6×10－20 J (2)8.0×1012　9.6×10－20 J
(2)如果照射光的頻率不變，光強加倍，則每秒發(fā)射的光電子數(shù)加倍，飽和光電流增大為原來的2倍。根據(jù)光電效應實驗規(guī)律可得陰極每秒發(fā)射的光電子個數(shù)
n′＝2n＝8.0×1012
光電子的最大初動能不變，仍為Ek＝9.6×10－20 J。

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