高中物理光电效应波粒二象性学案

10．光电效应的实验结论是：对某种金属( )

A．无论光强多强，只要光的频率小于极限频率就不能产生光电效应 B．无论光的频率多低，只要光照时间足够长就能产生光电效应

C．超过极限频率的入射光强度越弱，所产生的光电子的最大初动能就越小 D．超过极限频率的入射光频率越高，所产生的光电子的最大初动能就越大

11．用频率为ν1的单色光照射某种金属表面，发生了光电效应现象．现改为频率为ν2的另一单色光照射该金属表面，下面说法正确的是( )

A．如果ν2＞ν1，能够发生光电效应；B．如果ν2＜ν1，不能够发生光电效应 C．如果ν2＞ν1，逸出光电子的最大初动能增大

D．如果ν2＞ν1，逸出光电子的最大初动能不受影响

12．产生光电效应时，关于逸出光电子的最大初动能Ek，下列说法正确的是( )

A．对于同种金属，Ek与照射光的强度无关B．对于同种金属，Ek与照射光的波长成反比 C．对于同种金属，Ek与光照射的时间成正比

D．对于同种金属，Ek与照射光的频率成线性关系

E．对于不同种金属，若照射光频率不变，Ek与金属的逸出功成线性关系

13．如图6所示是用光照射某种金属时逸出的光电子的最大初动能随入射光频率的变化图线(直线与横轴的交点坐标为4.27，与纵轴交点坐标为0.5)．由图可知( )

图6

A．该金属的截止频率为4.27×10 Hz；B．该金属的截止频率为5.5×1014 Hz C．该图线的斜率表示普朗克常量；D．该金属的逸出功为0.5 eV

14．图7所示是研究光电管产生的电流的电路图，A、K是光电管的两个电极，已知该光电管阴极的极限频率为ν0.现将频率为ν(大于ν0)的光照射在阴极上，则：

14

图7

(1)________是阴极，阴极材料的逸出功等于________．

(2)加在A、K间的正向电压为U时，到达阳极的光电子的最大动能为________，将A、K间的正向电压从零开始逐渐增加，电流表的示数的变化情况是__________． (3)为了阻止光电子到达阳极，在A、K间应加上U反＝________的反向电压．

(4)下列方法一定能够增加饱和光电流的是________．

A．照射光频率不变，增加光强；B．照射光强度不变，增加光的频率 C．增加A、K电极间的电压；D．减小A、K电极间的电压

15．某光源能发出波长λ＝0.60 μm的可见光，用它照射某金属可发生光电效应，产生光电子

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的最大初动能Ek＝4.0×1020 J．已知普朗克常量h＝6.63×1034 J·s，光速c＝3.0×108 m/s求：(计算结果保留两位有效数字)

(1)该可见光中每个光子的能量； (2)该金属的逸出功．

16．如图8甲所示是研究光电效应规律的光电管．用波长λ＝0.50 μm的绿光照射阴极K，实

－

－

验测得流过表的电流I与AK之间的电势差UAK满足如图乙所示规律，取h＝6.63×10结合图象，求：(结果保留两位有效数字)

－34

J·s.

图8

(1)每秒钟阴极发射的光电子数和光电子飞出阴极K时的最大动能． (2)该阴极材料的极限波长．

第17章 波粒二象性

第3节崭新的一页：粒子的波动性 第4节概率波

教学目标： 1.知道什么是光电效应，理解光电效应的实验规律.2.会利用光电效应方程计算

逸出功、截止频率、最大初动能等物理量.3.知道光的波粒二象性，知道物质波的概念．4.光电效应的实验规律5．爱因斯坦的光子说

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教学重难点：光子说、光的波粒二象性、物质波

知识梳理：

1．光的波粒二象性

(1)光的干涉、衍射、偏振现象证明光具有波动性．(2)光电效应说明光具有粒子性． (3)光既具有波动性，又具有粒子性，称为光的波粒二象性． 2．物质波 (1)概率波

光的干涉现象是大量光子的运动遵守波动规律的表现，亮条纹是光子到达概率大的地方，暗条纹是光子到达概率小的地方，因此光波又叫概率波． (2)物质波

h

任何一个运动着的物体，小到微观粒子大到宏观物体都有一种波与它对应，其波长λ＝，p

p

为运动物体的动量，h为普朗克常量．

理解：分析波粒二象性应注意的“三个”问题

(1)个别光子的作用效果往往表现为粒子性；大量光子的作用效果往往表现为波动性．

(2)频率越低波动性越显著，越容易看到光的干涉和衍射现象；频率越高粒子性越显著，越不容易看到光的干涉和衍射现象，贯穿本领越强．

(3)光在传播过程中往往表现出波动性；在与物质发生作用时，往往表现为粒子性．

例1. 关于物质的波粒二象性，下列说法中不正确的是( )

A．不仅光子具有波粒二象性，一切运动的微粒都具有波粒二象性

B．运动的微观粒子与光子一样，当它们通过一个小孔时，都没有特定的运动轨道

C．波动性和粒子性在宏观现象中是矛盾的、对立的，但在微观高速运动的现象中是统一的 D．实物的运动有特定的轨道，所以实物不具有波粒二象性

例2．[光的波粒二象性的理解]用很弱的光做双缝干涉实验，把入射光减弱到可以认为光源和感光胶片之间不可能同时有两个光子存在，如图4所示是不同数量的光子照射到感光胶片上得到的照片．这些照片说明( )

图4

A．光只有粒子性没有波动性 B．光只有波动性没有粒子性 C．少量光子的运动显示波动性，大量光子的运动显示粒子性 D．少量光子的运动显示粒子性，大量光子的运动显示波动性

例3．[光的波粒二象性的理解]在单缝衍射实验中，中央亮纹的光强占整个从单缝射入的光强的95%以上，假设现在只让一个光子通过单缝，那么该光子( ) A．一定落在中央亮纹处；B．一定落在亮纹处；C．可能落在暗纹处 D．落在中央亮纹处的可能性最大

例4．[对德布罗意波的理解]德布罗意认为，任何一个运动着的物体，都有一种波与它对应，

h

波长是λ＝，式中p是运动物体的动量，h是普朗克常量．已知某种紫光的波长是440 nm，

p

－

若将电子加速，使它的德布罗意波长是这种紫光波长的104倍．求： (1)电子的动量大小．

－

(2)试推导加速电压跟德布罗意波长的关系，并计算加速电压的大小．电子质量m＝9.1×1031

－－

kg，电子电荷量e＝1.6×1019 C，普朗克常量h＝6.6×1034 J·s，加速电压的计算结果取一位有效数字．

h2－232

答案 (1)1.5×10 kg·m/s ； (2)U＝2 8×10 V； 2emλ

同步练习：

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1．下列说法正确的是( )

A．有的光是波，有的光是粒子；B．光子与电子是同样的一种粒子 C．光的波长越长，其波动性越显著；波长越短，其粒子性越显著 D．γ射线具有显著的粒子性，而不具有波动性 2．根据爱因斯坦的“光子说”可知( )

A．“光子说”本质就是牛顿的“微粒说”；B．光的波长越大，光子的能量越小 C．一束单色光的能量可以连续变化；D．只有光子数很多时，光才具有粒子性 3．（多选）用极微弱的可见光做双缝干涉实验，随着时间的增加，在屏上先后出现如图5甲、乙、丙所示的图象，则( )

A．图象甲表明光具有粒子性 C．用紫外光观察不到类似的图象

图5

B．图象乙表明光具有波动性 D．实验表明光是一种概率波 - 8 -