高三物理复习第十二章波粒二象性原子结构原子核第1讲波粒二象性省公开课一等奖新名师获奖_第1页
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选修3-5第十二章波粒二象性原子结构原子核第1讲波粒二象性1/522/52【知识梳理】知识点1光电效应1.光电效应现象:在光照射下金属中电子从金属表面逸出现象,叫作光电效应,发射出来电子叫作_______。光电子3/522.光电效应四个规律:(1)每种金属都有一个_________。(2)光子最大初动能与入射光强度无关,只随入射光_____增大而增大。(3)光照射到金属表面时,光电子发射几乎是_____。(4)光电流强度与入射光_____成正比。极限频率频率瞬时强度4/523.遏止电压与截止频率:(1)遏止电压:使光电流减小到零反向电压Uc。(2)截止频率:能使某种金属发生光电效应_____频率叫作该种金属截止频率(又叫极限频率)。不一样金属对应着不一样极限频率。(3)逸出功:电子从金属中逸出所需做功_______,叫作该金属逸出功。最小最小值5/52知识点2爱因斯坦光电效应方程1.光子说:光不是_____,而是一份一份,每一份光叫一个光子,一个光子能量为_______。2.逸出功:使电子脱离某种金属所做功_______,用W0表示,不一样金属逸出功不一样。连续ε=hν最小值6/523.爱因斯坦光电效应方程:(1)表示式:_________。(2)物理意义:金属表面电子吸收一个光子取得能量是hν,这些能量一部分用来克服金属________,剩下表现为逸出后光电子最大初动能________。Ek=hν-W0逸出功W07/52【易错辨析】(1)只要光照射时间足够长,任何金属都能发生光电效应。()(2)光电子就是光子。()(3)极限频率越大金属材料逸出功越大。()(4)从金属表面出来光电子最大初动能越大,这种金属逸出功越小。()(5)入射光频率越大,逸出功越大。()8/52提醒:(1)×。光子照射金属能发生光电效应条件是照射光频率到达极限频率,假如没有到达极限频率,照射时间再长也不会发生光电效应。(2)×。光电子是被光子打出电子,其实质是电子。(3)√。逸出功大小等于普朗克常量乘以极限频率,所以极限频率越大逸出功越大。9/52(4)×。光电子最大初动能不但与金属逸出功相关还与照射金属光子频率相关,不能简单地说从金属表面出来光电子最大初动能越大,这种金属逸出功越小。(5)×。金属逸出功由金属本身决定,与入射光频率无关。10/52考点1光电效应规律【关键要素精讲】1.光电效应规律“四点”了解:(1)放不放光电子,看入射光最低频率。(2)放多少光电子,看光强度。(3)光电子最大初动能大小,看入射光频率。(4)要放光电子,瞬时放。11/522.区分光电效应中五组概念:(1)光子与光电子:光子指光在空间传输时每一份能量,光子不带电;光电子是金属表面受到光照射时发射出来电子,其本质是电子。光子是光电效应因,光电子是果。12/52(2)光电子动能与光电子最大初动能:光照射到金属表面时,电子吸收光子全部能量,可能向各个方向运动,需克服原子核和其它原子妨碍而损失一部分能量,剩下部分为光电子初动能;只有金属表面电子直接向外飞出时,只需克服原子核引力做功情况,才含有最大初动能。光电子初动能小于等于光电子最大初动能。13/52(3)光电流和饱和光电流:金属板飞出光电子抵达阳极,回路中便产生光电流,伴随所加正向电压增大,光电流趋于一个饱和值,这个饱和值是饱和光电流,在一定光照条件下,饱和光电流与所加电压大小无关。(4)入射光强度与光子能量:入射光强度指单位时间内照射到金属表面单位面积上总能量。14/52(5)光强度与饱和光电流:饱和光电流与入射光强度成正比规律是对频率相同光照射金属产生光电效应而言,对于不一样频率光,因为每个光子能量不一样,饱和光电流与入射光强度之间没有简单正比关系。15/52【高考命题探究】【典例1】(多项选择)(·全国卷Ⅰ改编)现用一光电管进行光电效应试验,当用某一频率光入射时,有光电流产生。以下说法正确是()世纪金榜导学号4272225216/52A.保持入射光频率不变,入射光光强变大,饱和光电流变大B.入射光频率变高,饱和光电流变大C.入射光频率变高,光电子最大初动能变大D.保持入射光光强不变,不停减小入射光频率,一直有光电流产生17/52【解析】选A、C。保持入射光频率不变,入射光光强变大,单位时间内光电子变多,饱和光电流变大,A对;据爱因斯坦光电效应方程=hν-W0可知,入射光频率变高,光电子最大初动能变大,饱和光电流不变,B错,C对;当hν<W0时没有光电流产生,D错。18/52【强化训练】1.入射光照到某金属表面发生光电效应,若入射光强度减弱,而频率保持不变,则以下说法中正确是()19/52A.从光照射到金属表面上到金属发射出光电子之间时间间隔将显著增加B.逸出光电子最大初动能减小C.单位时间内从金属表面逸出光电子数目将降低D.有可能不发生光电效应20/52【解析】选C。光电效应瞬时(10-9s)发生,与光强无关,A错误。光电子最大初动能只与入射光频率相关,入射光频率越大,最大初动能越大,B错误。光电子数目多少与入射光强度相关,光强减弱,单位时间内从金属表面逸出光电子数目降低,C正确。能否发生光电效应,只取决于入射光频率是否大于极限频率,与光强无关,D错误。21/522.分别用λ和λ单色光照射同一金属,发出光电子最大初动能之比为1∶2。以h表示普朗克常量,c表示真空中光速,则此金属板逸出功是多大?世纪金榜导学号4272225322/52【解析】设此金属逸出功为W,依据光电效应方程得以下两式当用波长为λ光照射时:Ek1=当用波长为λ光照射时:Ek2=又答案:23/52【加固训练】(多项选择)如图所表示电路可研究光电效应规律。图中标有A和K为光电管,其中A为阴极,K为阳极。理想电流计可检测经过光电管电流,理想电压表用来显示光电管两端电压。现接通电源,用光子能量为10.5eV光照射阴极A,电流计中有示数,24/52若将滑动变阻器滑片P迟缓向右滑动,电流计读数逐步减小,当滑至某一位置时电流计读数恰好为零,读出此时电压表示数为6.0V;现保持滑片P位置不变,以下判断正确是()25/52A.光电管阴极材料逸出功为4.5eVB.若增大入射光强度,电流计读数不为零C.若用光子能量为12eV光照射阴极A,光电子最大初动能一定变大D.若用光子能量为9.5eV光照射阴极A,同时把滑片P向左移动少许,电流计读数一定不为零26/52【解析】选A、C。电流计读数恰好为零,此时电压表示数为6.0V,依据动能定理得,eU=Ekm=6eV。再依据光电效应方程知,W0=hν-Ekm=10.5eV-6eV=4.5eV,故A正确;光电效应产生最大初动能与入射光强度无关,与入射光频率相关,故B错误;增大入射光光子能量,依据光电效应方程知,光电子最大初动能变大,27/52故C正确;若用光子能量为9.5eV光照射阴极A,能发生光电效应,不过把滑片P向左移动少许,电流计读数不一定不为零,故D错误。28/52考点2光电效应图象分析【关键要素精讲】1.由Ek-ν图象能够得到信息:29/52(1)极限频率:图线与ν轴交点横坐标νc。(2)逸出功:图线与Ek轴交点纵坐标绝对值E=W0。(3)普朗克常量:图线斜率k=h。30/522.由I-U图象能够得到信息:31/52(1)遏止电压Uc:图线与横轴交点绝对值。(2)饱和光电流Im:电流最大值。(3)最大初动能:Ekm=eUc。32/523.由Uc-ν图象能够得到信息:(1)截止频率νc:图线与横轴交点。(2)遏止电压Uc:随入射光频率增大而增大。(3)普朗克常量h:等于图线斜率与电子电荷量乘积,即h=ke。(注:此时两极之间接反向电压)33/52【高考命题探究】【典例2】从1907年起,密立根就开始测量金属遏止电压Uc(即图甲所表示电路中电流表G读数减小到零时加在电极K、A之间反向电压)与入射光频率ν,由此算出普朗克常量h,并与普朗克依据黑体辐射得出h相比较,以检验爱因斯坦光电效应方程正确性。34/52按照密立根方法我们利用图示装置进行试验,得到了某金属Uc-ν图象如图乙所表示。以下说法正确是世纪金榜导学号42722254()35/52A.该金属截止频率约为4.27×1014HzB.该金属截止频率约为5.50×1014HzC.该图线斜率为普朗克常量D.该图线斜率为这种金属逸出功36/52【解析】选A。设金属逸出功为W0,截止频率为νc,则有W0=hνc;光电子最大初动能Ekm与遏止电压Uc关系是Ekm=eUc,光电效应方程为Ekm=hν-W0;联立两式可得:Uc=,故Uc与ν图象斜率为,故C、D错误;当Uc=0时,可解得ν==νc,此时读图可知,νc≈4.3×1014Hz,即金属截止频率约为4.3×1014Hz,在误差允许范围内,故A正确,B错误。37/52【迁移训练】38/52迁移1:光电效应中Ek-ν图象(多项选择)某种金属逸出光电子最大初动能Ek与入射光频率ν关系如图所表示。已知该金属逸出功为W0,普朗克常量为h。以下说法正确是()世纪金榜导学号4272225539/52A.入射光频率越高,金属逸出功越大B.Ek与入射光频率成正比C.图中图线斜率为hD.图线在横轴上截距为40/52【解析】选C、D。金属逸出功是由金属本身决定,与入射光频率无关,其大小W0=hνc,故A错误;依据爱因斯坦光电效应方程Ek=hν-W0,可知光电子最大初动能Ek与入射光频率成线性关系,不是成正比,故B错误;依据爱因斯坦光电效应方程Ek=hν-W0,可知斜率k=h,故C正确;由图可知,图线在横轴上截距为,故D正确。41/52迁移2:光电效应中I-U图象研究光电效应电路如图所表示。用频率相同、强度不一样光分别照射密封真空管钠极板(阴极K),钠极板发射出光电子被阳极A吸收,在电路中形成光电流。以下光电流I与A、K之间电压UAK关系图象中,正确是()42/5243/52【解析】选C。因为光频率相同,所以对应反向遏止电压相同,选项A、B错误;发生光电效应时,在一样加速电压下,光强度越大,逸出光电子数目越多,形成光电流越大,选项C正确,D错误。44/52迁移3:光电效应中Uc-ν图象某同学为了测量普朗克常量,利用研究光电效应电路,用能够产生光电效应两种(或各种)已知频率光来进行试验,测出了遏止电压Uc-ν图象如图所表示,依据图象,可测得普朗克常量为________。45/5246/52【解析】Ek=hν-W0依据电场力做功特点Ek=Uce所以Uce=hν-W0即Uc=直线倾斜程度反应了大小,所以h==1.6×10-19×·s=6.4×10-34J·s。答案:6.4×10-34J·s47/52【加固训练】如图甲所表示是研究光电效应规律光电管。用波长λ=0.50μm绿光照射阴极K,试验测得流过表电流I与AK之间电势差UAK满足如图乙所表示规律,h取6.63×10-34J·s。结合图象,求:(结果均保留两位有效数字)48/52(1)阴极每秒钟发射光电子数和光电子飞出阴极K时最大动能。(2)该阴极材料极限波长。49/52【解析】(1)光电流抵达饱和时,阴极发射光电子全部抵达阳极A,阴极每秒钟发射光电子个数n==4.0×1012个,光电子飞出阴极K时最大初动能为Ek=eUc=1.6×10-19C×0.6V=9.6×10-20J。50/52(2)设阴极材料极限波长为λc,依据爱因斯坦光电效应方程:Ek=h-h,代入数据得λc≈6.6×10-7m。答案:(1)4.0×1012个9.6×10-20J(2)6.6×10-7m51/5252/52

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