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第十五章 波粒二象性 原子结构与原子核
第一讲 波粒二象性
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幻灯片 4知识点一 光电效应
1．产生条件
入射光的频率 金属的极限频率．
2．光电效应规律
(1)每种金属都有一个极限频率，入射光的频率必须 这个极限频率才能产生光电效应．
大于
大于
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(2)光电子的最大初动能与入射光的 无关，只随入射光频率的增大而 ．
(3)光电效应的发生 的，一般不超过10－9 s.
(4)当入射光的频率大于极限频率时，饱和光电流的强度与入射光的强度成 ．
强度
增大
几乎是瞬时
正比
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1．对光电效应现象的三点说明
(1)光电效应的实质是光现象转化为电现象．
(2)光电效应中的照射光包括可见光和不可见光．
(3)照射光的频率决定着是否发生光电效应及光电子的最大初动能．
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2．对光电子的理解
光电子是金属表面受光照射逸出的电子，光电子也是电子，与光子不同，光子的本质是光．
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1．关于光电效应的规律，下列说法正确的是( )
A．只有入射光的波长大于该金属的极限波长，光电效应才能产生
B．光电子的最大初动能跟入射光强度成正比
C．发生光电效应的反应时间一般都大于10－7 sZx x k
D．发生光电效应时，单位时间内从金属内逸出的光电子数目与入射光强度成正比
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幻灯片 9答案：D
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幻灯片 10知识点二 光电效应方程
1．光子说：在空间传播的光不是连续的，而是一份一份的，每一份叫做一个光的能量子，简称光子，光子的能量ε＝ .其中h＝ J·s.
hν
6.63×10－34
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幻灯片 11W0
逸出功W0
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1．对光电效应规律的解释
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幻灯片 132.用图象表示光电效应方程
(1)最大初动能Ek与入射光频率ν的关系图线如图．
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(2)由图线可以看到的物理量
①极限频率：图线与ν轴交点的横坐标ν0.
②逸出功：图线与Ek轴交点的纵坐标的值W0＝|－E|＝E.
③普朗克常量：图线的斜率k＝h.
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2．已知锌的逸出功为3.34 eV，用某单色紫外线照射锌板时，逸出光电子的最大速度为106 m/s，求该紫外线的波长λ(电子质量me＝9.11×10－31 kg，普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s,1 eV＝1.60×10－19 J)．
答案：2.01×10－7m
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幻灯片 16知识点三 光的波粒二象性
1．光电效应说明光具有 性，同时光还具有 性，即光具有波粒二象性．
2．大量光子运动的规律表现出光的 性，单个光子的运动表现出光的 性．
3．光的波长越长， 越明显，越容易看到光的干涉和衍射现象；光的频率越高， 越明显，穿透本领越强．
粒子
波动
波动
粒子
波动性
粒子性
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对光的波粒二象性的进一步说明
光既有波动性，又有粒子性，两者不是孤立的，而是有机的统一体，其表现规律为：
(1)从数量上看：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)从频率上看：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．
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3．有关光的本性，下列说法正确的是( )
A．光既具有波动性，又具有粒子性，这是互相矛盾和对立的
B．光的波动性类似于机械波，光的粒子性类似于质点Zx x k
C．大量光子才具有波动性，个别光子只具有粒子性
D．由于光既有波动性，又有粒子性，无法只用其中一种去说明光的一切行为，只能认为光具有波粒二象性
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解析：光既具有波动性，又具有粒子性，但不同于宏观的机械波和机械粒子，波动性和粒子性是光在不同的情况下的不同表现，是同一事物的两个不同的侧面、不同属性，只能认为光具有波粒二象性，选项D正确．
答案：D
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(2012·海南高考)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
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解析：根据光电效应规律，对于同种金属，Ek与照射光的强度无关，Ek与光照射的时间无关，Ek与照射光的频率成线性关系，Ek与照射光的波长有关，但不是成反比，选项A、D正确，B、C错误；对于不同种金属，若照射光频率不变，根据光电效应方程，Ek＝hν－W，Ek与金属的逸出功成线性关系，选项E正确．
答案：ADE
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【变式训练】1.(2012·上海高考)在光电效应实验中，用单色光照时某种金属表面，有光电子逸出，则光电子的最大初动能取决于入射光的( )
A．频率 B．强度
C．照射时间 D．光子数目
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解析：在光电效应实验中，用单色光照时某种金属表面，有光电子逸出，根据光电效应方程，光电子的最大初动能取决于入射光的频率，选项A正确．
答案：A
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如图甲所示，合上开关，用光子能量为2.5 eV的一束光照射阴极K，发现电流表读数不为零．调节滑动变阻器，发现当电压表读数小于0.60 V时，电流表读数仍不为零，当电压表读数大于或等于0.60 V时，电流表读数为零．把电路改为图乙，当电压表读数为2 V时，电子到达阳极时的最大动能为Zx x k
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幻灯片 28A．0.6 eV B．1.9 eV
C．2.6 eV D．4.5 eV
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解答本题时可按以下思路分析
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幻灯片 30答案：C
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幻灯片 31【变式训练】2.(1)研究光电效应的电路如图所示，用频率相同、强度不同的光分别照射密封真空管的钠极板(阴极K)，钠极板发射出的光电子被阳极A吸收，在电路中形成光电流．下列光电流I与A、K之间的电压UAK的关系图象中，正确的是( )
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(2)钠金属中的电子吸收光子的能量，从金属表面逸出，这就是光电子，光电子从金属表面逸出的过程中，其动量的大小______(选填“增大”、“减小”或“不变”)，原因是________________________．
(3)用能量为1.89eV的光照射金属钠，已知金属钠的极限频率为5.53×1014Hz，普朗克常量h＝6.63×10－34J·s，请通过计算判断能否发生光电效应．
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(2)因光电子从金属表面逸出的过程中受到金属表面层中力的阻碍作用(即需要克服逸出功)，所以其动量会减小．
(3)金属钠的逸出功为W0＝hν0，代入数据得W0＝2.3 eV，因为E＜W0，所以不能发生光电效应．
答案：(1)C (2)减小；光电子受到金属表面层中力的阻碍作用(即光电子需要克服逸出功) (3)不能
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幻灯片 37活页作业（四十）
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