高考物理总复习第12章动量守恒定律波粒二象性原子结构与原子核第2课时波粒二象性课件

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1、第第2课时波粒二象性课时波粒二象性基基础过关关1.能量子能量子(1)定定义：普普朗朗克克认为，带电微微粒粒辐射射或或吸吸收收能能量量时，只只能能是是辐射射或或吸吸收收某某个个最最小小能能量量值的的_，这个个不不可可再再分分的的最最小小能量能量值叫做能量子。叫做能量子。(2)大大小小：h，其其中中是是_，h是是_，数数值h_(一般一般h取取6.631034 Js)。考点一能量量子化考点一能量量子化(/b)光的粒子性光的粒子性(/c)整数倍整数倍电磁波的磁波的频率率普朗克常量普朗克常量6.6261034 Js2.光电效应光电效应(1)定定义：照照射射到到金金属属表表面面的的光光，能能使使金金属属中

2、中的的_从从表表面面逸逸出出的的现象。象。(2)光光电子：子：_中中发射出来的射出来的电子。子。(3)光光电效效应规律律每每种种金金属属都都有有一一个个极极限限频率率，入入射射光光的的频率率必必须_这个个极极限限频率率才才能能产生生光光电效效应。低低于于这个个频率率的的光光不不能能产生生光光电效效应。光光电子子的的最最大大初初动能能与与入入射射光光的的_无无关关，只只随随入入射射光光频率率的增大而的增大而_。光光电效效应的的发生生_的，一般不超的，一般不超过109s。当当入入射射光光的的频率率大大于于极极限限频率率时，饱和和光光电流流的的强强度度与与入入射射光的光的强强度成度成_。电子子光光电

3、效效应大于大于强强度度增大增大几乎瞬几乎瞬时正比正比3.爱因斯坦光电效应方程爱因斯坦光电效应方程(1)光光子子说：在在空空间传播播的的光光是是不不连续的的，而而是是一一份份一一份份的的，每每一一份份叫叫做做一一个个光光的的能能量量子子，简称称光光子子，光光子子的的能能量量_。其其中中h6.631034Js。(称称为普朗克常量普朗克常量)(2)逸出功逸出功W0：使：使电子脱离某种金属所做功的子脱离某种金属所做功的_。(3)最最大大初初动能能：发生生光光电效效应时，金金属属表表面面上上的的_吸吸收收光光子后克服原子核的引力逸出子后克服原子核的引力逸出时所具有的所具有的动能的最大能的最大值。h最小最

4、小值电子子(4)爱因斯坦光因斯坦光电效效应方程方程表达式：表达式：Ekh_。物物理理意意义：金金属属表表面面的的电子子吸吸收收一一个个光光子子获得得的的能能量量是是h，这些能量的一部分用来克服金属的些能量的一部分用来克服金属的_，剩下的表，剩下的表现为逸出逸出后光后光电子的最大初子的最大初动能能Ek 。_W0逸出功逸出功W0【过关演练】【过关演练】1.(多多选选)在在光光电效效应实验中中，用用频率率为的的光光照照射射光光电管管阴阴极极，发生了光生了光电效效应，下列，下列说法正确的是法正确的是()A.增大入射光的增大入射光的强强度，光度，光电流增大流增大B.减小入射光的减小入射光的强强度，光度，

5、光电效效应现象消失象消失C.改用改用频率小于率小于的光照射，一定不的光照射，一定不发生光生光电效效应D.改用改用频率大于率大于的光照射，光的光照射，光电子的最大初子的最大初动能能变大大解解析析增增大大入入射射光光强强度度，使使单单位位时时间间内内逸逸出出的的光光电电子子数数增增加加，因因此此光光电电流流增增大大，选选项项A正正确确；能能否否发发生生光光电电效效应应与与照照射射光光的的频频率率有有关关，与与强强度度无无关关，选选项项B错错误误；当当照照射射光光的的频频率率小小于于，但但仍仍大大于于极极限限频频率率时时发发生生光光电电效效应应，选选项项C错错误误；由由EkmhW，增加照射光的频率，

6、光电子的最大初动能变大，选项增加照射光的频率，光电子的最大初动能变大，选项D正确。正确。答案答案AD2.在在某某次次光光电效效应实验中中，得得到到的的遏遏止止电压Uc与与入入射射光光的的频率率的的关关系系如如图所所示示。若若该直直线的的斜斜率率和和截截距距分分别为k和和b，电子子电荷荷量量的的绝对值为e，则普普朗朗克克常常量量可可表表示示为_，所所用用材材料料的逸出功可表示的逸出功可表示为_。答案答案ekeb要点突破要点突破要点一光电效应规律理解要点一光电效应规律理解1.对光电效应的四点提醒对光电效应的四点提醒(1)能否能否发生光生光电效效应，不取决于光的，不取决于光的强强度而取决于光的度而取

7、决于光的频率。率。(2)光光电效效应中的中的“光光”不是特指可不是特指可见光，也包括不可光，也包括不可见光。光。(3)逸出功的大小由金属本身决定，与入射光无关。逸出功的大小由金属本身决定，与入射光无关。(4)光光电子不是光子，而是子不是光子，而是电子。子。2.两条对应关系两条对应关系(1)光光强强大大光子数目多光子数目多发射光射光电子多子多光光电流大。流大。(2)光子光子频率高率高光子能量大光子能量大光光电子的最大初子的最大初动能大。能大。3.定量分析时应抓住三个关系式定量分析时应抓住三个关系式(1)爱因斯坦光因斯坦光电效效应方程：方程：EkhW0。(2)最大初最大初动能与遏止能与遏止电压的关

8、系：的关系：EkeUc。(3)逸出功与极限逸出功与极限频率的关系：率的关系：W0h0。【例例1】如如图甲甲，合合上上开开关关，用用光光子子能能量量为2.5 eV的的一一束束光光照照射射阴阴极极K，发现电流流表表读数数不不为零零。调节滑滑动变阻阻器器，发现当当电压表表读数数小小于于0.60 V时，电流流表表读数数仍仍不不为零零，当当电压表表读数数大大于于或或等等于于0.60 V时，电流流表表读数数为零零。把把电路路改改为图乙乙，当当电压表表读数数为2 V时，逸出功及，逸出功及电子到达阳极子到达阳极时的最大的最大动能能为()A.1.5 eV0.6 eV B.1.7 eV1.9 eVC.1.9 eV

9、2.6 eV D.3.1 eV4.5 eV答案答案C要点二用图象表示光电效应方程要点二用图象表示光电效应方程(1)最大初最大初动能能Ek与入射光与入射光频率率的关系的关系图线如如图。(2)由曲由曲线可以得到的物理量：可以得到的物理量：极限极限频率：率：图线与与轴交点的横坐交点的横坐标c。逸出功：逸出功：图线与与Ek轴交点的交点的纵坐坐标的的值W0E。普朗克常量：普朗克常量：图线的斜率的斜率kh。【例例2】(多多选选)在在做做光光电效效应的的实验时，某某金金属属被被光光照照射射时发生生了了光光电效效应，实验测得得光光电子子的的最最大大初初动能能Ek与与入入射射光光的的频率率的的关关系系如如图所所

10、示示(图线上上各各点点对应的的坐坐标已已知知，只只是是未未标出出)，由由实验图线可求出可求出()A.该金属的极限金属的极限频率率B.普朗克常量普朗克常量C.该金属的逸出功金属的逸出功D.单位位时间内逸出的光内逸出的光电子数子数解解析析依依据据光光电电效效应应方方程程EkhW0可可知知，当当Ek0时时，c，即图线的横截距在数值上等于该金属的极限频率。，即图线的横截距在数值上等于该金属的极限频率。图线的斜率图线的斜率kh，即图线的斜率在数值上等于普朗克常量。，即图线的斜率在数值上等于普朗克常量。0时时，EkW0，即即图图线线的的纵纵截截距距的的绝绝对对值值等等于于该该金金属属的的逸逸出功。出功。答

11、案答案ABC精精练题组1.(多多选选)如如图所所示示，用用导线把把验电器器与与锌板板相相连接接，当当用用紫紫外外线照射照射锌板板时，发生的生的现象是象是()A.有光子从有光子从锌板逸出板逸出B.有有电子从子从锌板逸出板逸出C.验电器指器指针张开一个角度开一个角度D.锌板板带负电解解析析用用紫紫外外线线照照射射锌锌板板是是能能够够发发生生光光电电效效应应的的，锌锌板板上上的的电电子子吸吸收收紫紫外外线线的的能能量量从从锌锌板板表表面面逸逸出出，称称之之为为光光电电子子，故故A错错误误、B正正确确；锌锌板板与与验验电电器器相相连连，带带有有相相同同电电性性的的电电荷荷，锌锌板板失失去去电电子子应应

12、该该带带正正电电，且且失失去去电电子子越越多多，带带正正电电的的电电荷荷量量越越多多，验验电电器器指针张角越大，故指针张角越大，故C正确、正确、D错误。错误。答案答案BC2.(多选多选)光光电效效应的的实验结论是：是：对某种金属某种金属()A.无无论光光强强多多强强，只只要要光光的的频率率小小于于极极限限频率率就就不不能能产生生光光电效效应B.无无论光的光的频率多低，只要光照率多低，只要光照时间足足够长就能就能产生光生光电效效应C.超超过极极限限频率率的的入入射射光光强强度度越越弱弱，所所产生生的的光光电子子的的最最大大初初动能就越小能就越小D.超超过极极限限频率率的的入入射射光光频率率越越高

13、高，所所产生生的的光光电子子的的最最大大初初动能就越大能就越大解解析析每每种种金金属属都都有有它它的的极极限限频频率率0，只只有有入入射射光光子子的的频频率率大大于于极极限限频频率率0时时，才才会会发发生生光光电电效效应应，选选项项A正正确确、B错错误误；光光电电子子的的最最大大初初动动能能与与入入射射光光的的强强度度无无关关，随随入入射射光光频频率率的的增增大大而而增增大大，选项选项D正确、正确、C错误。错误。答案答案AD3.爱因因斯斯坦坦因因提提出出了了光光量量子子概概念念并并成成功功地地解解释光光电效效应的的规律律而而获得得1921年年诺贝尔尔物物理理学学奖。某某种种金金属属逸逸出出光光

14、电子子的的最最大大初初动能能Ekm与与入入射射光光频率率的的关关系系如如图所所示示，其其中中0为极极限限频率率。从从图中可以确定的是中可以确定的是()A.逸出功与逸出功与有关有关B.Ekm与入射光与入射光强强度成正比度成正比C.当当0时，会逸出光，会逸出光电子子D.图中直中直线的斜率与普朗克常量有关的斜率与普朗克常量有关解解析析由由爱爱因因斯斯坦坦光光电电效效应应方方程程EkhW0和和W0h0(W0为为金金属属的的逸逸出出功功)可可得得，Ekhh0，可可见见图图象象的的斜斜率率表表示示普普朗朗克克常常量量，D正正确确；只只有有0时时才才会会发发生生光光电电效效应应，C错错；金金属属的的逸逸出出

15、功功只只和和金金属属的的极极限限频频率率有有关关，与与入入射射光光的的频频率率无无关关，A错错；最最大大初初动动能能取决于入射光的频率，而与入射光的强度无关，取决于入射光的频率，而与入射光的强度无关，B错。错。答案答案D4.已已知知钙和和钾的的截截止止频率率分分别为7.731014 Hz和和5.441014 Hz，在在某某种种单色色光光的的照照射射下下两两种种金金属属均均发生生光光电效效应，比比较它它们表表面面逸逸出出的的具具有有最最大大初初动能能的的光光电子子，钙逸逸出出的的光光电子子具具有有较大大的的()A.波波长 B.频率率 C.能量能量 D.动量量答案答案A5.(多多选选)如如图所所示

16、示是是用用光光照照射射某某种种金金属属时逸逸出出的的光光电子子的的最最大大初初动能能随随入入射射光光频率率的的变化化图线(直直线与与横横轴的的交交点点坐坐标为4.27，与与纵轴交点坐交点坐标为0.5)。由。由图可知可知()A.该金属的截止金属的截止频率率为4.271014 HzB.该金属的截止金属的截止频率率为5.51014 HzC.该图线的斜率表示普朗克常量的斜率表示普朗克常量D.该金属的逸出功金属的逸出功为0.5 eV答案答案AC考点二粒子的波动性考点二粒子的波动性(/c)概率波概率波(/b)不确定性关系不确定性关系(/b)波波动粒子粒子h粒子粒子波波动普朗克常量普朗克常量h2.粒子的波动

17、性粒子的波动性(1)每每一一个个_的的粒粒子子都都与与一一个个对应的的波波相相联系系，这种种与与_相相联系的波称系的波称为德布德布罗意波，也叫做意波，也叫做_。(2)物物质波的波波的波长、频率关系式率关系式波波长：，频率：率：。运运动实物粒子物粒子物物质波波_3.概率波概率波(1)光波是一种概率波光波是一种概率波光光的的波波动性性不不是是光光子子之之间相相互互作作用用的的结果果而而是是光光子子自自身身固固有有的的性性质，光光子子在在空空间出出现的的概概率率可可以以通通过_确确定定，所所以以，光波是一种光波是一种_。(2)物物质波也是一种概率波波也是一种概率波对于于电子子和和其其他他微微观粒粒子

18、子，单个个粒粒子子的的位位置置是是_，但但在在某某点点出出现的的概概率率的的大大小小可可以以由由_确确定定，而而且且对于于大大量量粒粒子子，这种种概概率率分分布布导致致确确定定的的宏宏观结果果，所所以以物物质波波也也是是概概率波。率波。波波动规律律概率波概率波不确定的不确定的波波动规律律不确定性不确定性xp【过关演练】【过关演练】1.物物理理学学家家做做了了一一个个有有趣趣的的实验：在在双双缝干干涉涉实验中中，在在光光屏屏处放放上上照照相相底底片片，若若减减弱弱光光的的强强度度，使使光光子子只只能能一一个个一一个个地地通通过狭狭缝，实验结果果表表明明，如如果果曝曝光光时间不不太太长，底底片片上

19、上只只出出现一一些些不不规则的的点点子子；如如果果曝曝光光时间足足够长，底底片片上上就就会会出出现规则的干涉条的干涉条纹，对这个个实验结果果认识正确的是正确的是()A.曝光曝光时间不不长时，出，出现不不规则的点子，表的点子，表现出光的波出光的波动性性B.单个光子通个光子通过双双缝后的落点可以后的落点可以预测C.干涉条干涉条纹中明亮的部分是光子到达机会中明亮的部分是光子到达机会较多的地方多的地方D.只有大量光子的行只有大量光子的行为才能表才能表现出光的粒子性出光的粒子性解解析析由由于于光光波波是是一一种种概概率率波波，故故选选项项C正正确确；A中中的的现现象象说说明明了了光光的的粒粒子子性性，个

20、个别别光光子子的的行行为为通通常常表表现现出出粒粒子子性性，故故选选项项A、D错误。错误。答案答案C2.如如果果一一个个电子子的的德德布布罗意意波波长和和一一个个中中子子的的相相等等，则它它们的的哪哪个物理量也相等个物理量也相等()A.速度速度 B.动能能 C.动量量 D.总能量能量答案答案C要点突破要点突破要点波粒二象性理解要点波粒二象性理解光光既既有有波波动性性，又又有有粒粒子子性性，两两者者不不是是孤孤立立的的，而而是是有有机机的的统一体，其表一体，其表现规律律为：(1)从从数数量量上上看看：个个别光光子子的的作作用用效效果果往往往往表表现为粒粒子子性性；大大量量光子的作用效果往往表光子

21、的作用效果往往表现为波波动性。性。(2)从从频率率上上看看：频率率越越低低，波波动性性越越显著著，越越容容易易看看到到光光的的干干涉涉和和衍衍射射现象象；频率率越越高高，粒粒子子性性越越显著著，越越不不容容易易看看到到光光的的干涉和衍射干涉和衍射现象，象，贯穿本穿本领越越强强。(3)从从传播播与与作作用用上上看看：光光在在传播播过程程中中往往往往表表现出出波波动性性；在在与物与物质发生作用生作用时往往表往往表现为粒子性。粒子性。【例题】【例题】能能够证明光具有波粒二象性的明光具有波粒二象性的现象是象是()A.光光电效效应和康普和康普顿效效应B.光的衍射和光的色散光的衍射和光的色散C.光的折射和

22、透光的折射和透镜成像成像D.光的干涉和康普光的干涉和康普顿效效应解解析析光光的的干干涉涉、光光的的衍衍射射现现象象证证明明了了光光的的波波动动性性，光光电电效效应应和康普顿效应证明了光的粒子性。和康普顿效应证明了光的粒子性。答案答案D精精练题组1.(多选多选)关于光的波粒二象性，正确的关于光的波粒二象性，正确的说法是法是()A.光的光的频率越高，光子的能量越大，粒子性越率越高，光子的能量越大，粒子性越显著著B.光的波光的波长越越长，光的能量越小，波，光的能量越小，波动性越性越显著著C.频率高的光子不具有波率高的光子不具有波动性，波性，波长较长的光子不具有粒子性的光子不具有粒子性D.个个别光光子

23、子产生生的的效效果果往往往往显示示粒粒子子性性，大大量量光光子子产生生的的效效果果往往往往显示波示波动性性解解析析光光具具有有波波粒粒二二象象性性，但但在在不不同同情情况况下下表表现现不不同同，频频率率越越高高，波波长长越越短短，粒粒子子性性越越强强，反反之之波波动动性性明明显显，个个别别光光子子易易显显示粒子性，大量光子显示波动性，故选项示粒子性，大量光子显示波动性，故选项A、B、D正确。正确。答案答案ABD答案答案CD3.用用很很弱弱的的光光做做双双缝干干涉涉实验，把把入入射射光光减减弱弱到到可可以以认为光光源源和和感感光光胶胶片片之之间不不可可能能同同时有有两两个个光光子子存存在在，如如

24、图所所示示是是不不同同数数量的光子照射到感光胶片上得到的照片。量的光子照射到感光胶片上得到的照片。这些照片些照片说明明()A.光只有粒子性没有波光只有粒子性没有波动性性B.光只有波光只有波动性没有粒子性性没有粒子性C.少量光子的运少量光子的运动显示波示波动性，大量光子的运性，大量光子的运动显示粒子性示粒子性D.少量光子的运少量光子的运动显示粒子性，大量光子的运示粒子性，大量光子的运动显示波示波动性性解解析析光光具具有有波波粒粒二二象象性性，这这些些照照片片说说明明少少量量光光子子的的运运动动显显示示粒粒子性，大量光子的运动显示波动性，故子性，大量光子的运动显示波动性，故D正确。正确。答案答案D4.在在做做双双缝干干涉涉实验时，发现10 000个个光光子子中中有有9 600个个通通过双双缝后打到了后打到了观察屏上的察屏上的b处，则b处是是()A.亮亮纹B.暗暗纹C.既有可能是亮既有可能是亮纹也有可能是暗也有可能是暗纹D.以上各种情况均有可能以上各种情况均有可能解解析析由由光光子子按按波波的的概概率率分分布布的的特特点点去去判判断断，由由于于大大部部分分光光子子都落在都落在b点，故点，故b处一定是亮纹，选项处一定是亮纹，选项A正确。正确。答案答案A