第二講波粒二象性一、光電效應及其規(guī)律1．光電效應現(xiàn)象光電效應：在光的照射下金屬中的電子從表面逸出的現(xiàn)象，叫做光電效應，發(fā)射出來的電子叫做

______________光電子．(1)光電效應的實質是光現(xiàn)象轉化為電現(xiàn)象．(2)定義中的光包括可見光和不可見光．2．光電效應的實驗規(guī)律(1)任何一種金屬都有一個________________，入射

光的頻率必須________這個極限頻率才能發(fā)生光電

效應，低于這個極限頻率則不能發(fā)生光電效應．極限頻率大于(2)光電子的最大初動能與入射光的強度_________，

隨入射光頻率的增大而__________(3)金屬受到光照，光電子的發(fā)射一般不超過10－9s.(4)當入射光的頻率大于極限頻率時，飽和光電流的

強度與入射光的強度成正比．無關增大．3．幾個概念(1)遏止電壓：使光電流減小到零時的反向電壓UC.(2)截止頻率：能使某種金屬發(fā)生光電效應的

________頻率叫做該種金屬的截止頻率(又叫極限頻

率)．不同的金屬對應著不同的極限頻率．(3)逸出功：電子從金屬中逸出所需做功的

__________，叫做該金屬的逸出功．最小最小值4．愛因斯坦光電效應方程(1)光子說：在空間傳播的光是不連續(xù)的，而是一份一

份的，每一份叫做一個光的能量子，簡稱_______，

光子的能量______光子hν.5．對光電效應規(guī)律的解釋效應具有瞬時性光照射金屬時，電子吸收一個光子的能量后，動能立即增大，不需要能量積累的過程光較強時飽和電流大光較強時，單位時間內(nèi)照到金屬上的光子數(shù)較多，單位時間內(nèi)產(chǎn)生的光電子較多，因而飽和電流較大波動2．光的波粒二象性光既有_______性，又有________性，兩者不是孤立的，而是有機的統(tǒng)一體，其表現(xiàn)規(guī)律為：(1)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．(2)頻率越低波動性越顯著，越容易觀察到光的干涉和衍射現(xiàn)象；頻率越高粒子性越顯著，越不容易觀察到光的干涉和衍射現(xiàn)象，貫穿本領越強．波動粒子1．在演示光電效應的實驗中，原來不帶電的一塊鋅板與靈敏驗電器相連，用弧光燈照射鋅板時，驗電器的指針張開了一個角度，如圖所示，這時鋅板帶________電，指針帶________電．解析：

光電效應實驗中，鋅板因逸出電子帶正電，驗電器由于與鋅板接觸也帶正電，其指針也帶正電．答案：

正正2．用同一束單色光，在同一條件下先后照射鋅片和銀片，都能產(chǎn)生光電效應，在這兩個過程中，對于下列四個量，一定相同的是________，可能相同的是________，一定不同的是________．A．光子的能量B．光電子的逸出功C．光電子動能D．光電子初動能解析：

光子的能量由光的頻率決定，同一束單色光頻率相同，因而光子能量相同．逸出功等于電子脫離原子核束縛需要做的最少的功，因此只由材料決定．鋅片和銀片的光電效應中，光電子的逸出功一定不相同．由Ek＝hν－W0，照射光子能量hν相同，逸出功W0不同，則電子最大初動能也不同．由于光電子吸收光子后到達金屬表面的路徑不同，途中損失的能量也不同，因而脫離金屬時的動能可能分布在零到最大初動能之間．所以，兩個不同光電效應的光電子中，有時初動能是可能相等的．答案：

A

CD

B3．100多年前的1905年是愛因斯坦的“奇跡”之年，這一年他先后發(fā)表了三篇具有劃時代意義的論文，其中關于光量子的理論成功地解釋了光電效應現(xiàn)象．關于光電效應，下列說法正確的是(

)A．當入射光的頻率低于極限頻率時，不能發(fā)生光電效應B．光電子的最大初動能與入射光的頻率成正比C．光電子的最大初動能與入射光的強度成正比D．某單色光照射一金屬時不發(fā)生光電效應，改用波長較短的光照射該金屬可能發(fā)生光電效應答案：

AD4．在如圖所示的光電管實驗中，發(fā)現(xiàn)用一定頻率的A單色光照射光電管時，電流表指針會發(fā)生偏轉，而用另一頻率的B單色光照射時不發(fā)生光電效應，那么(

)A．A光的頻率大于B光的頻率B．B光的頻率大于A光的頻率C．用A光照射光電管時流過電流表G的電流方向是a流向bD．用A光照射光電管時流過電流表G的電流方向是b流向a答案：

AC5．物理學家做了一個有趣的實驗：在光屏處放上照相用的底片．若減弱光的強度，使光子只能一個一個地通過狹縫．實驗結果表明，如果爆光時間不太長，底片只能出現(xiàn)一些不規(guī)則的點子；如果曝光時間足夠長，底片上就會出現(xiàn)規(guī)則的干涉條紋．對這個實驗結果有下列認識，其中正確的是(

)A．曝光時間不太長時，底片上只能出現(xiàn)一些不規(guī)則的點子，表現(xiàn)出光的波動性B．單個光子通過雙縫后的落點可以預測C．只有大量光子的行為才能表現(xiàn)出光的粒子性D．干涉條紋中明亮的部分是光子到達機會較多的地方解析：

每個光子的運動規(guī)律是不確定的，底片上出現(xiàn)的一些不規(guī)則的點子，表明了光的粒子性．只有大量光子的行為才能表現(xiàn)出光的波動性．干涉條紋中明亮的部分是光子到達機會較多的地方，暗條紋處是光子到達機會較少的地方．答案：

D6.

如圖所示是光電效應中光電子的最大初動能Ekm與入射光頻率ν的關系圖線．從圖可知(

)A．Ekm與ν成正比B．入射光頻率必須大于或等于極限頻率ν0時，才能產(chǎn)生光電效應C．對同一種金屬而言，Ekm僅與ν有關D．Ekm與入射光強度成正比答案：

BC

光電效應現(xiàn)象的理解

關于光電效應，下列說法正確的是(

)A．極限頻率越大的金屬材料逸出功越大B．只要光照射的時間足夠長，任何金屬都能產(chǎn)生光電效應C．從金屬表面逸出的光電子的最大初動能越大，這種金屬的逸出功越小D．入射光的光強一定時，頻率越高，單位時間內(nèi)逸出的光電子數(shù)就越多解析：

逸出功W0＝hνc，W0∝νc——極限頻率，A正確；只有照射光的頻率ν大于金屬極限頻率νc，才能產(chǎn)生光電效應現(xiàn)象，B錯；由光電效應方程Ekm＝hν－W0知，因ν不確定時，無法確定Ekm與W0的關系，C錯；光強E＝nhν，ν越大，E一定，則光子數(shù)n越小，單位時間內(nèi)逸出的光電子數(shù)就越少，D錯．答案：

A1－1：光電效應的實驗結論是：對于某種金屬(

)A．無論光強多強，只要光的頻率小于極限頻率就不能產(chǎn)生光電效應B．無論光的頻率多低，只要光照時間足夠長就能產(chǎn)生光電效應C．超過極限頻率的入射光強度越弱，所產(chǎn)生的光電子的最大初動能就越小D．超過極限頻率的入射光頻率越高，所產(chǎn)生的光電子的最大初動能就越大答案：

AD光電效應方程的應用

如圖甲，合上開關，用光子能量為2.5eV的一束光照射陰極K，發(fā)現(xiàn)電流表讀數(shù)不為零．調(diào)節(jié)滑動變阻器，發(fā)現(xiàn)當電壓表讀數(shù)小于0.60V時，電流表讀數(shù)仍不為零，當電壓表讀數(shù)大于或等于0.60V時，電流表讀數(shù)為零．把電路改為圖乙，當電壓表讀數(shù)為2V時，則逸出功及電子到達陽極時的最大動能為(

)A．1.5eV

0.6eV

B．1.7eV

1.9eVC．1.9eV

2.6eVD．3.1eV

4.5eV思路點撥：解答本題時可按以下思路分析：解析：光子能量hν＝2.5eV的光照射陰極，電流表讀數(shù)不為零，則能發(fā)生光電效應，當電壓表讀數(shù)大于等于0.6V時，電流表讀數(shù)為零，則電子不能到達陽極，答案：

C2－1：太陽能光電直接轉換的基本原理是利用光電效應，將太陽輻射能直接轉換成電能．如圖所示是測定光電流的電路簡圖，光電管加正向電壓．(1)說出電源和電流表的正、負極．(2)入射光應照射在________極上．(3)若電流表讀數(shù)是10μA，則每秒鐘從光電管陰極發(fā)射出的光電子至少是________個．答案：

(1)電源左邊為正極，右邊為負極電流表是上邊正極下邊負極(2)B

(3)6.25×1013光的波粒二象性

關于物質的波粒二象性，下列說法中不正確的是(

)A．不僅光子具有波粒二象性，一切運動的微粒都具有波粒二象性B．運動的微觀粒子與光子一樣，當它們通過一個小孔時，都沒有特定的運動軌道C．波動性和粒子性，在宏觀現(xiàn)象中是矛盾的、對立的，但在微觀高速運動的現(xiàn)象中是統(tǒng)一的D．實物的運動有特定的軌道，所以實物不具有波粒二象性解析：

光具有波粒二象性是微觀世界具有的特殊規(guī)律，大量光子運動的規(guī)律表現(xiàn)出光的波動性，而單個光子的運動表現(xiàn)出光的粒子性．光的波長越長，波動性越明顯，光的頻率越高，粒子性越明顯．而宏觀物體的德布羅意波的波長太小，實際很難觀察到波動性，不是不具有波粒二象性．D項合題意．答案：

D3－1：有關光的本性的說法正確的是(

)A．關于光的本性，牛頓提出了“微粒說”，惠更斯提出了“波動說”，愛因斯坦提出了“光子說”，它們都圓滿地說明了光的本性B．光具有波粒二象性是指：既可以把光看成宏觀概念上的波，也可以看成宏觀概念上的粒子C．光的干涉、衍射現(xiàn)象說明光具有波動性，光電效應說明光具有粒子性D．在光的雙縫干涉實驗中，如果光通過雙縫時顯出波動性，如果光只通過一個縫時顯出粒子性解析：

牛頓主張的微粒說中的微粒與實物粒子一樣，惠更斯主張的波動說中的波動與宏觀機械波等同，這兩種觀點是相互對立的，都不能說明光的本性，所以A、B錯，C正確．在雙縫干涉實驗中，雙縫干涉出現(xiàn)明暗均勻的條紋，單縫出現(xiàn)中央亮而寬，周圍暗而窄的條紋，都說明光的波動性．當讓光子一個一個地通過單縫時，曝光時間短時表現(xiàn)出粒子性，曝光時間長時顯出波動性，因此D錯誤．答案：

C

題型(55)波粒二象性1．(2010·四川理綜)用波長為2.0×10－7m的紫外線照射鎢的表面，釋放出來的光電子中最大的動能是4.7×10－19J.由此可知，鎢的極限頻率是(普朗克常量h＝6.63×10－34J·s，光速c＝3.0×108m/s，結果取兩位有效數(shù)字)(

)A．5.5×1014Hz

B．7.9×1014HzC．9.8×1014HzD．1.2×1015Hz答案：

B2．(2010·江蘇單科)

研究光電效應的電路如圖所示．用頻率相同、強度不同的光分別照射密封真空管的鈉極板(陰極K)，鈉極板發(fā)射出的光電子被陽極A吸收，在電路中形成光電流．下列光電流I與A、K之間的電壓UAK的關系圖象中，正確的是____________．(

)解析：

雖然入射光強度不同，但光的頻率相同，所以截止電壓相同；又因當入射光強時，單位時間逸出的光電子多，飽和光電流大，所以選C.答案：

C3．(2010·浙江理綜)在光電效應實驗中，飛飛同學用同一光電管在不同實驗條件下得到了三條光電流與電壓之間的關系曲線(甲光、乙光、丙光)，如圖所示．則可判斷出(

)A．甲光的頻率大于乙光的頻率B．乙光的波長大于丙光的波長C．乙光對應的截止頻率大于丙光的截止頻率D．甲光對應的光電子最大初動能大于丙光的光電子最大初動能解析：

由題圖可知，丙光的最大電流小于甲光和乙光，說明逸出的電子數(shù)目最少，即丙光的強度最小．由題圖說明丙光對應的光電子的初動能最大，即丙光的頻率最高(波長最小)，B項正確，D項錯誤；甲光和乙光的頻率相同，A項錯誤．由于是同一光電管，所以乙光、丙光截止頻率是一樣的，C項錯誤．答案：

B4．(2011·上海單科)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(a)、(b)、(c)所示的圖象，則(

)A．圖象(a)表明光具有粒子性B．圖象(c)表明光具有波動性C．用紫外光觀察不到類似的圖象D．實驗表明光是一種概率波解析：

圖象(a)曝光時間短，通