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高中物理教科版选修3-5课件:第四章 章末盘点_图文

第 四 章 波 粒 二 象 性 知识结构图示 章 末 盘 点 专题一 专题归纳例析 专题二 专题三 阶段质量检测 专题一 光电效应和爱因斯坦光电效应方程 (1)有关光电效应的问题主要有两个方面:一是关于光电 效应现象的判断,另一个就是运用光电效应方程进行简单计 算。解题的关键在于掌握光电效应规律,明确各概念之间的 决定关系。 (2)光电效应的规律: ①饱和光电流 Im 的大小与入射光的强度成正比, 也就是单 位时间内逸出的光电子数目与入射光的强度成正比。 ②光电子的最大初动能 (或遏止电压 )与入射光线的强度无 关,而只与入射光的频率有关,频率越高,光电子的初动能就 越大。 ③频率低于极限频率的入射光,无论光的强度多大,照射 时间多长,都不能使光电子逸出。 ④光的照射和光电子的逸出几乎是同时的,在测量的精度 范围内(<10-9 s)观察不出。 (3)光电效应方程:根据能量守恒定律,光电子的最大初动 能 Ekm 跟入射光子的能量 hν 和逸出功 W 的关系为 hν=Ekm+W。 [例 1] 关于光电效应,下列说法正确的是 ( ) A.动能最大的光电子的电流与入射光的频率成正比 B.光电子的动能越大,光电子形成的电流强度就越大 C.光子本身所具有的能量取决于光子本身的频率 D.用紫光照射某金属发生光电效应,用绿光照射该金 属一定不发生光电效应 [ 解析 ] 光电子形成的光电流取决于单位时间从金属表 面逸出的光电子数目,与单位时间入射光的光子数目成正比, 而与光电子的动能无关,动能最大的光电子的动能可根据光 电效应方程确定。至于能否产生光电效应,要通过比较入射 光的频率和极限频率来确定,其正确选项为 C。 [答案] C [例 2] 3λ 分别用波长为 λ 和 4 的单色光照射同一金属板, 发出 的光电子的最大初动能之比为 1∶2,以 h 表示普朗克常量,c 表 示真空中的光速,则此金属板的逸出功为 hc A.2λ 3hc C. 4λ 2hc B . 3λ 4hc D . 5λ ( ) [解析] 设此金属板的逸出功为W,根据光电效应方程得 如下两式:当用波长为λ的光照射时: hc Ek1= λ -W, ① 3 当用波长为4λ的光照射时: 4hc Ek2= 3λ -W, Ek1 1 又E =2, k2 ② ③ 2hc ①②③联立解得:W= 3λ 。 [答案] B 专题二 光的波粒二象性 (1)光既具有粒子性,又具有波动性,光具有波粒二象性, 大量光子产生的效果往往显示波动性, 少数光子产生的效果往往 显示粒子性,且随着光的频率的增大,波动性越来越不明显,而 粒子性却越来越显著。 (2)光是一种概率波,光的波粒二象性既不能理解为宏观概 念中的波, 也不能理解为宏观概念中的粒子。 光的波动性表现在 光子到达空间某处的概率受波动规律支配。 实际上, 在光的干涉 条纹中,光强大的地方,光子到达的机会多,或者说光子出现的 概率大;光强小的地方,光子到达的概率小。 [例 3] 对于光的波粒二象性的说法中,正确的是 ( ) A.一束传播的光,有的光是波,有的光是粒子 B.光子与电子是同样一种粒子,光波与机械波同样是一种 波 C.光的波动性是由于光子间的相互作用而形成的 D.光是一种波,同时也是一种粒子,在光子能量公式 E= hν 中,仍表现出波的特性 [解析] 光是一种波,同时也是一种粒子,光具有波粒二象性, 当光和物质作用时,是“一份一份”的,表现出粒子性;单个光子 通过双缝后的落点无法预测,但大量光子通过双缝后在空间各点出 现的可能性可以用波动规律描述,表现出波动性,粒子性和波动性 是光子本身的一种属性,光子说并未否定电磁说。 [答案] D 专题三 物质波 概率波 h 一切运动的物体都具有波粒二象性, 物质波的波长 λ=p , 物质波既不是机械波,也不是电磁波,而是概率波。粒子的 波动性表现在粒子到达的位置遵循波动规律,即运动粒子所 到达的位置是不确定的,只有几率的大小。 微观粒子的波粒二象性与不确定关系在本质上是一致 的。它们都导致了一个共同的结果:微观粒子运动的状态, 不能像宏观物体的运动那样通过确定的轨迹来描述,而是只 能通过概率波作统计性的描述。 [注意] 概率波的实质是指粒子在空间分布的概率受波 动规律支配。 [例4] 某电视显像管中电子的运动速度是5.0×107 m/s; 质量为10 g的一颗子弹的运动速度是5.0× 102 m/s,分别计算 它们的德布罗意波长。 [解析] h 根据公式λ= p 计算, 电子质量m=0.1×10-31 kg,速度v=5.0×107 m/s, h 对应的德布罗意波长为λ=mv=1.4×10-2 nm。 飞行的子弹,质量为m=10-2 kg,速度v=5.0×102 m/s h 对应的德布罗意波长为λ= mv =1.3×10-25 nm。此波长太小 无法测量。 [答案] 1.4×10-2 nm 1.3×10-25 nm 一、 选择题(本题共 10 小题, 共 50 分。 在每小题给出的四个选项中, 有的小题只有一个选项正确,有的小题有多个选项正确,全部选对 的得 5 分,选对但不全的得 3 分,有选错或不答的得 0 分) 1.普朗克能量子假说是为解释 A.光电效应实验规律提出的 B.康普顿效应实验规律提出的 C.光的波粒二象性提出的 D.黑体辐射的实验规律提出的 ( ) 解析:普朗克能量子假说完满解决了经典物理在黑体辐射问 题上遇到的困难,并且为爱因斯坦光子理论、玻尔原子理论 奠定了基础。 答案:D 2.光电效应的实验结论是:对于某种金属 ( ) 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

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