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(共48張PPT)
第十三章
近代物理初步
課標(biāo)要求 熱點考向
1.了解微觀世界中的量子化現(xiàn)象.比較宏觀物體和微觀粒子
的能量變化特點.體會量子論的建立深化了人們對于物質(zhì)
世界的認(rèn)識
2.通過實驗了解光電效應(yīng).知道愛因斯坦光電方程以及意義
3.了解康普頓效應(yīng)
4.根據(jù)實驗說明光的波粒二象性.知道光是一種概率波
5.知道實物粒子具有波動性.知道電子云.初步了解不確定
性關(guān)系 1.光電效應(yīng)現(xiàn)象
與光電效應(yīng)方
程的應(yīng)用
2.原子核式結(jié)構(gòu)
課標(biāo)要求 熱點考向
6.通過典型事例了解人類直接經(jīng)驗的局限性.體會人類對世
界的探究是不斷深入的
7.了解人類探索原子結(jié)構(gòu)的歷史以及有關(guān)經(jīng)典實驗
8.通過對氫原子光譜的分析，了解原子的能級結(jié)構(gòu)
9.知道原子核的組成.知道放射性和原子核的衰變.會用半
衰期描述衰變速度，知道半衰期的統(tǒng)計意義
10.了解放射性同位素的應(yīng)用.知道射線的危害和防護(hù) 3.氫原子光譜規(guī)
律、能級躍遷
4.核衰變與核反
應(yīng)方程
(續(xù)表)
課標(biāo)要求 熱點考向
11.知道核力的性質(zhì).能簡單解釋輕核與重核內(nèi)中子數(shù)、質(zhì)子
數(shù)具有不同比例的原因.會根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒和電荷守恒寫
出核反應(yīng)方程
12.認(rèn)識原子核的結(jié)合能.知道裂變反應(yīng)和聚變反應(yīng).關(guān)注受
控聚變反應(yīng)研究的進(jìn)展
13.知道鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的發(fā)生條件.了解裂變反應(yīng)堆的工作原理.
了解常用裂變反應(yīng)堆的類型.知道核電站的工作模式
14.通過核能的利用，思考科學(xué)技術(shù)與社會的關(guān)系
15.初步了解恒星的演化.初步了解粒子物理學(xué)的基礎(chǔ)知識 5.核能與愛因斯
坦質(zhì)能方程
(續(xù)表)
第1節(jié)
光電效應(yīng)
波粒二象性
一、光電效應(yīng)
1.光電效應(yīng).
如圖所示，在光的照射下物體發(fā)射電子的現(xiàn)象叫光電效應(yīng)，
發(fā)射出來的電子叫________.
光電子
條件 任何一種金屬都有一個極限頻率ν0，入射光的頻率ν>______，才能產(chǎn)生光電效應(yīng)
最大
初動能 光電子的最大初動能與入射光的強度______關(guān)，隨入射光頻率的增大而增大
發(fā)生時間 入射光照到金屬上時，光電子的發(fā)射幾乎是_______的，一般不超過10－9 s
光電流
強度 當(dāng)入射光的頻率大于極限頻率時，入射光越強光電流
________
2.光電效應(yīng)的規(guī)律.
ν0
無
瞬時
越大
說明：(1)遏止電壓：使________減小到零的反向電壓 Uc.
(2)截止頻率：能使某種金屬發(fā)生光電效應(yīng)的________頻率叫
做該種金屬的截止頻率(又叫極限頻率).不同的金屬對應(yīng)著不同的
極限頻率.
光電流
最小
不是
hν
3.愛因斯坦的光子說：光的能量________連續(xù)的，而是一份一
份的，每一份叫做一個光子，光子的能量 E 跟光的頻率ν成正比：
E＝________(h 是普朗克常量).
4.愛因斯坦光電效應(yīng)方程.
(1)最大初動能和逸出功.
金屬表面的電子吸收光子后，克服金屬原子核的引力做功.直
接從金屬表面逸出的電子所具有的最大動能稱為最大初動能，克
服金屬原子核的引力逃逸出而成為光電子所做的功的最小值叫
________.
逸出功
Ek＝hν－W0
(2)光電效應(yīng)方程：______________，hν極限 ＝W0.(Ek 是光電子
的最大初動能；W0 是逸出功，即從金屬表面直接飛出的光電子克
服原子核的引力所做的功).
二、光的波粒二象性
1.光的波粒二象性.
(1)光的干涉、衍射、偏振現(xiàn)象證明光具有____________.
(2)光電效應(yīng)說明光具有__________.
(3)光既具有波動性，又具有粒子性，稱為光的_____________.
2.物質(zhì)波.
任何一個運動著的物體，小到微觀粒子、大到宏觀物體，都
克常量.
波動性
粒子性
波粒二象性
3.概率波.
光的干涉現(xiàn)象是大量光子的運動遵循波動規(guī)律的表現(xiàn)，亮條
紋是光子到達(dá)概率大的地方，暗條紋是光子到達(dá)概率小的地方，
因此光波又叫概率波.
【基礎(chǔ)自測】
1.判斷下列題目的正誤.
(1)光子和光電子都是實物粒子.(
)
(2)只要入射光的強度足夠強，時間足夠長，就可以使金屬發(fā)
生光電效應(yīng).(
)
(3)若紅光能使某金屬發(fā)生光電效應(yīng)，則紫光必然能使該金屬
發(fā)生光電效應(yīng)(
)
(4)光電效應(yīng)方程 Ek＝hν－W0 中，ν為入射光子的頻率不是金
屬的極限頻率.(
)
(5)光的頻率越高，光的粒子性越明顯，但仍具有波動性.(
)
答案：(1)×　(2)×　(3)√　(4)√　(5)√
2.(2023 年吉林白山一模)用甲、乙兩種單色光分別照射鋅板，
都能發(fā)生光電效應(yīng).已知乙光的頻率是甲光頻率的 2 倍，用甲光照
射鋅板逸出的光電子的最大初動能為 Ek，用乙光照射鋅板逸出的
光電子的最大初動能為 3Ek，則鋅板的逸出功為(
)
解析：根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程有 Ek ＝hν －W0 ，3Ek ＝
2hν－W0，解得 W0＝Ek，選 A.
答案：A
3.(2025 年甘肅蘭州一模)已知一個激光發(fā)射器功率為 P，發(fā)射
)
波長為λ的光，光速為 c，普朗克常量為 h，則(
答案：A
4.(多選)下列有關(guān)光的波粒二象性的說法中，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(yīng)表明光具有粒子性
答案：CD
熱點 1 光電效應(yīng)
[熱點歸納]
1.光電效應(yīng)的研究思路.
(1)兩條線索：
(2)兩條對應(yīng)關(guān)系：
(3)三點提醒：
①能否發(fā)生光電效應(yīng)，不取決于光的強度而取決于光的頻率.
②光電效應(yīng)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(guān).
2.定量分析光電效應(yīng)時應(yīng)抓住的三個關(guān)系式.
(1)愛因斯坦光電效應(yīng)方程：Ek＝hν－W0.
(2)最大初動能與遏止電壓的關(guān)系：Ek＝eUc.
3.光電管上加正向與反向電壓情況分析.
(1)光電管加正向電壓情況(圖甲).
①P 右移時，參與導(dǎo)電的光電子數(shù)增加；
②P 移到某一位置時( 電壓增大到一定程
度，越來越接近飽和，是一個無限接近的值)，
所有逸出的光電子恰好都參與了導(dǎo)電，光電流
恰好達(dá)到最大值；
③P 再右移時，光電流不再增大.
(2)光電管加反向電壓情況(圖乙).
①P 右移時，參與導(dǎo)電的光電子數(shù)減少；
②P 移到某一位置時，所有逸出的光電子
恰好都不參與導(dǎo)電，光電流恰好為 0，此時光
電管兩端加的電壓為遏止電壓；
③P 再右移時，光電流始終為 0.
考向 1 光電效應(yīng)現(xiàn)象
【典題1】(多選)如圖所示，用導(dǎo)線
把驗電器與鋅板相連接，當(dāng)用紫外線照
)
射鋅板時，發(fā)生的現(xiàn)象是(
A.有光子從鋅板逸出
B.有光電子從鋅板逸出
C.驗電器指針張開一個角度
D.鋅板帶負(fù)電
解析：用紫外線照射鋅板是能夠發(fā)生光電效應(yīng)的，鋅板上的
電子吸收紫外線的能量從鋅板表面逸出，稱之為光電子，A 錯誤，
B 正確.鋅板與驗電器相連，帶有相同電性的電荷，鋅板失去電子
應(yīng)該帶正電，且失去電子越多，帶正電的電荷量越多，驗電器指
針張角越大，C 正確，D 錯誤.
答案：BC
思路導(dǎo)引
發(fā)生光電效應(yīng)，從鋅板上溢出的是吸收了光子的
電子——光電子，鋅板失去電子帶正電，而驗電器與鋅板相連，
二者帶同種電荷，并非溢出的光電子飛到驗電器上.
考向 2 光電效應(yīng)的規(guī)律
【典題2】(2024 年海南卷)利用如圖所示的裝置研究光電效
應(yīng)，閉合單刀雙擲開關(guān)S接 1，用頻率為ν1的光照射光電管，調(diào)節(jié)
滑動變阻器，使電流表的示數(shù)剛好為 0，此時電壓表的示數(shù)為 U1，
已知電子電荷量為 e，普朗克常量為 h，下列說法正確的是(
)
A.其他條件不變，增大光強，電壓表示數(shù)增大
B.改用比ν1 更大頻率的光照射，調(diào)整電流表的示數(shù)為零，此
時電壓表示數(shù)仍為 U
C.其他條件不變，使開關(guān)接 2，電流表示數(shù)仍為零
D.光電管陰極材料的截止頻率νc＝ν1－
eU1
h
，D 正確.
解析：當(dāng)開關(guān) S 接 1 時，由愛因斯坦光電效應(yīng)方程 eU1＝
hν1－W0，其他條件不變時，增大光強，電壓表的示數(shù)不變，A 錯
誤；若改用比ν1 更大頻率的光照射時，調(diào)整電流表的示數(shù)為零，
而金屬的逸出功不變，故遏止電壓變大，即此時電壓表示數(shù)大于
U，B 錯誤；其他條件不變時，使開關(guān) S 接 2，此時 hν1＞W(wǎng)0 可發(fā)
生光電效應(yīng)，故電流表示數(shù)不為零，C 錯誤；根據(jù)愛因斯坦光電
效應(yīng)方程eU1＝hν1－W0，其中W0＝hνc，聯(lián)立解得，光電管陰極材
料的截止頻率為νc＝ν1－
eU1
h
答案：D
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(guān)系圖線 ①極限頻率：圖線與ν軸交點的橫坐標(biāo)ν0；
②逸出功：圖線與Ek軸交點的縱坐標(biāo)的絕對值W0＝ |－E|＝E；
③普朗克常量：圖線的斜率k＝h
熱點 2 光電效應(yīng)與圖像的綜合
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、強弱不
同的光，光電流與
電壓的關(guān)系 ①遏止電壓Uc：圖線與橫軸的交點；
②飽和光電流Im：電流的最大值；
③最大初動能：Ekm＝eUc
(續(xù)表)
圖像名稱 圖線形狀 由圖線直接(間接)得到的物理量
顏色不同時，光電
流與電壓的關(guān)系 ①遏止電壓Uc1、Uc2；
②飽和光電流；
③最大初動能Ek1＝eUc1、Ek2＝eUc2
(續(xù)表)
圖像名稱 圖線形狀 由圖線直接(間接)得到的物理量
遏止電壓Uc與入射光頻率ν的關(guān)系圖線 ①截止頻率ν0：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)
(續(xù)表)
考向 1 光電效應(yīng)的 Ek-ν圖像
【典題 3】(多選，2022 年廣東珠海模擬)在研究甲、乙兩種金
屬光電效應(yīng)現(xiàn)象的實驗中，光電子的最大初動能 Ek 與入射光頻率
ν的關(guān)系如圖所示，則(　　)
A.兩條圖線與橫軸的夾角α和β可能不相等
B.若增大入射光頻率ν，則所需的遏止電壓 Uc 隨之增大
C.若某一頻率的光可以使乙金屬發(fā)生光電效應(yīng)，則一定也能
使甲金屬發(fā)生光電效應(yīng)
D.若增加入射光的強度，不改變?nèi)肷涔忸l率ν，則光電子的最
大初動能將增大
解析：根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程 Ek＝hν－W0 可知，光電子
的最大初動能 Ek 與入射光頻率ν的關(guān)系圖像的斜率為普朗克常量
h，所以兩條圖線的斜率一定相等，α和β一定相等，A 錯誤.由 Ek
＝hν－W0可知，若增大入射光的頻率ν，則產(chǎn)生的光電子的最大初
動能增大.由 eUc＝Ek 可知，若增大入射光頻率ν，則所需的遏止電
壓 Uc 將增大，B 正確.光電子的最大初動能 Ek 與入射光頻率ν的關(guān)
系圖像與橫軸的截距等于金屬的逸出功 W0 與普朗克常量 h 的比
值，由圖像可知甲的逸出功較小，因此某一頻率的光可以使乙金
屬發(fā)生光電效應(yīng)，則一定能使甲金屬發(fā)生光電效應(yīng)，C 正確.根據(jù)
光電效應(yīng)規(guī)律，若不改變?nèi)肷涔忸l率ν，而增加入射光的強度，則
光電子的最大初動能不變，D 錯誤.
答案：BC
考向 2 光電效應(yīng)的I-U 圖像
【典題4】(多選，2025 年浙江杭州一模)圖甲所示實驗裝置中
陰極 K 由金屬 M 制成，由此裝置測出金屬 M 的遏止電壓 Uc 與入
射光的頻率ν關(guān)系如圖乙所示.已知普朗克常量 h＝6.626×10-34 J·s.
下列說法正確的是(
)
甲
乙
A.測量遏止電壓時應(yīng)將圖甲中滑片 P 向 a 端移動
B.乙圖中直線的斜率為普朗克常量 h
C.由圖乙可知金屬 M 的逸出功約為 4.27 eV
D.圖乙中 A 點對應(yīng)的入射光光子動量大小數(shù)量級為 10-27 kg·m/s
答案：AD
思路導(dǎo)引 遏止電壓與入射光的頻率有關(guān)，與光的強度無關(guān)，
對同樣頻率的光，飽和光電流，與光子個數(shù)成正比，即與光的強
度成正比.
考向 3 光電效應(yīng)的 Uc-ν圖像
【典題5】(2024 年浙江湖州二模)用各種頻率的光照射兩種金
屬材料得到遏止電壓 Uc 隨光的頻率ν變化的兩條圖線 1、2，圖線
上有 P 和 Q 兩點.下列說法正確的是(
)
A.圖線 1、2 一定平行
B.圖線 1 對應(yīng)金屬材料的逸出功大
C.照射同一金屬材料，用 Q 對應(yīng)的光比 P 對應(yīng)的光產(chǎn)生的飽
和電流大
D.照射同一金屬材料，用 P 對應(yīng)的光比 Q 對應(yīng)的光溢出的電
子初動能大
解析：根據(jù)光電效應(yīng)方程可得 Ek＝hν－W0，Ek＝eUc，可得
A 正確；結(jié)合圖線可知，圖線 2 對應(yīng)金屬材料的逸出功大，B 錯
誤；P 光對應(yīng)的頻率較小，當(dāng)不能確定光的強度，所以不可以確
定飽和光電流的大小，C 錯誤；P 光對應(yīng)的頻率較小，Q 光的頻率
較大，所以照射同一金屬材料，用 Q 對應(yīng)的光比 P 對應(yīng)的光溢出
的電子初動能大，D 錯誤.
答案：A
思路導(dǎo)引
由光電效應(yīng)方程可求光電子的最大初動能，但
這不是求光電子最大初動能的唯一途徑，也可以應(yīng)用動能定理
求得.
從數(shù)量上看 個別光子的作用效果往往表現(xiàn)為粒子性.大量光子的
作用效果往往表現(xiàn)為波動性
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(xiàn)象.頻率越高粒子性越顯著，越不容易看到光的干
涉和衍射現(xiàn)象，貫穿本領(lǐng)越強
熱點 3 光的波粒二象性與物質(zhì)波
[熱點歸納]
1.對光的波粒二象性的理解.
從傳播與
作用上看 光在傳播過程中往往表現(xiàn)出波動性.在與物質(zhì)發(fā)生作
用時往往表現(xiàn)出粒子性
波動性與
粒子性的
統(tǒng)一 h
由光子的能量ε＝hν、光子的動量表達(dá)式 p＝ 也可以
λ
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
(續(xù)表)
2.物質(zhì)波.
(1)定義：任何運動著的物體都有一種波與之對應(yīng)，這種波叫
做物質(zhì)波，也叫德布羅意波.
【典題 6】質(zhì)量為 m 的粒子原來的速度為 v，現(xiàn)將粒子的速度
增大為 2v，則描寫該粒子的物質(zhì)波的波長將(粒子的質(zhì)量保持不變)
(
)
A.保持不變
B.變?yōu)樵瓉聿ㄩL的兩倍
C.變?yōu)樵瓉聿ㄩL的一半
D.變?yōu)樵瓉聿ㄩL的 倍
答案：C
【遷移拓展】(2022 年全國乙卷)一點光源以 113 W 的功率向
周圍所有方向均勻地輻射波長約為 6 ×10 －7 m 的光，在離點光
源距離為 R 處每秒垂直通過每平方米的光子數(shù)為 3×1014 個.普朗
克常量為 h＝6.63×10-34 J·s.R 約為( )
A.1 × 102 m B.3 × 102 m
C.6 × 102 m D.9 × 102 m
頻率有以下關(guān)系c＝λν，光源每秒發(fā)出的光子的個數(shù)為 n＝ ＝
解析：一個光子的能量為 E＝hν，ν為光的頻率，光的波長與
P
hν
Pλ
hc
，
P 為光源的功率，光子以球面波的形式傳播，那么以光源為原點
的球面上的光子數(shù)相同，此時距光源的距離為 R 處，每秒垂直通
過每平方米的光子數(shù)為 3 × 1014 個，那么此處的球面的表面積為
答案：B
思路導(dǎo)引
建立一球體模型，認(rèn)為球心處的光源放出的能量
均勻分布在半徑為 R 的球面上，每個光子為一個能量子，根據(jù)在
一秒鐘的時間內(nèi)所有光子的總能量數(shù)值上等于光源的功率求得半
徑 R.

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