2018届一轮复习人教版波粒二象性光电效应学案

一、黑体辐射和量子

1．黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关。 2．实验规律：

随着温度升高，各种波长的电磁波辐射强度都增加，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动。

3．普朗克提出黑体辐射强度按波长分布的公式，理论与实验结果相符，但要求满足能量子假设。

4．能量子ε=hν，其中ν为电磁波频率，普朗克常量h=6.63×10–34 J·s。 二、光电效应 1．实验规律：

（1）每种金属都有一个发生光电效应的最小频率，称为截止频率或极限频率（νc）。 （2）入射光的频率不变时，入射光越强，饱和光电流越大。光电流的强度（单位时间内发射的光电子数）与入射光的强度成正比。

（3）入射光的频率不变时，存在一个使光电流减小到0的反向电压，即遏止电压（Uc）。表明光电子的能量只与入射光的频率有关，而与入射光的强度无关。

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（4）光照射到金属表面时，光电子的逸出几乎是瞬时的，精确测量为10 s。

2．爱因斯坦光电效应方程：Ek=hν–W0 3．光电流与电压的关系图象（I–U图象）

（1）电压范围足够大时，电流的最大值为饱和光电流Im，图线与横轴交点的横坐标的绝对值为遏止电压Uc，光电子的最大初动能Ek=eUc。

（2）频率相同的入射光，遏止电压相同，饱和光电流与光照强度成正比。 （3）不同频率的入射光，遏止电压不同，入射光频率越大，遏止电压越大。

4．最大初动能与入射光频率的关系图象（Ek–ν图象）

（1）函数方程为Ek=hν–W0=hν–hνc。

（2）图线斜率等于普朗克常量h，横轴截距等于截止频率vc，纵轴截距绝对值E等于逸出功W0=hνc。

5．遏止电压与入射光频率的关系图象（Uc–ν图象）

（1）函数方程为Uc=ν–=ν–。

（2）图线斜率与电子电荷量的乘积等于普朗克常量h，横轴截距等于截止频率νc，纵轴截距的绝对值与电子电荷量的乘积等于逸出功。

三、波粒二象性 1．光的波粒二象性

（1）光的波动性：光的干涉、衍射、偏振现象。 （2）光的粒子性：光电效应、康普顿效应。

（3）光既具有波动性，又具有粒子性，称为光的波粒二象性。 2．康普顿效应

（1）光电效应表明光子具有能量；康普顿效应表明光子既具有能量，又具有动量。 （2）光子的动量p=3．粒子的波粒二象性 （1）德布罗意波（物质波）： 频率ν=

，波长λ=

，其中ε为粒子能量，p为粒子动量，h为普朗克常量。 。

（2）验证和应用：电子的衍射实验，电子显微镜。 （3）光波和物质波都是概率波。

黑体辐射的实验规律如图所示，由图可知

A．随温度升高，各种波长的辐射强度都增加 B．随温度降低，各种波长的辐射强度都增加

C．随温度升高，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动 D．随温度降低，辐射强度的极大值向波长较长的方向移动 【参考答案】ACD

【详细解析】由图可知，随着温度的升高，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，ACD正确，B错误。

【名师点睛】类似黑体辐射实验规律的知识，其数学原理推导困难，一般不要求掌握，所应用的领域（冶炼金属）的现象又不常见，这就要求在了解相关历史背景、历史沿革的前提下，进行主动记忆。

1．关于黑体辐射的强度与波长的关系，如图所示正确的是

【答案】B

【解析】黑体辐射的强度与温度有关，温度越高，黑体辐射的强度越大，随着温度升高，黑体辐射强度的极大值向波长较短的方向移动，选B。

用一单色光照射某种金属，有光电子从金属表面逸出，如果 A．增大入射光的强度，光电子的最大初动能增大 B．减小入射光的强度，就可能没有光电子逸出了 C．增大入射光的频率，逸出的光电子数目一定增多 D．减小入射光的频率，就可能没有光电子逸出了 【参考答案】D

【名师点睛】光电效应问题的解题关键：（1）根据爱因斯坦光电效应方程分析光电子的最大初动能；（2）光强与光子数有关，光强与光电效应发生的次数有关，而与每次发生的光电效应无关。

1．用如图所示的装置演示光电效应，当用某种频率的光照射光电管时，闭合开关S，此时电流表A的读数为I，若改用更高频率的光照射光电管

A．断开开关S，则一定有电流流过电流表A

B．将滑动变阻器的触头c向b端移动，光电子到达阳极时的速度必将变小

C．只要电源的电压足够大，将滑动变阻器的触头c向a端移动，光电管中可能没有光电子产生

D．只要电源的电压足够大，将滑动变阻器的触头c向a端移动，电流表A读数可能为0