内容发布更新时间 : 2024/5/18 0:37:19星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

? 近代物理初步 第十一章 ??

第1节波粒二象性

(1)光子和光电子都是实物粒子。(×)

(2)只要入射光的强度足够强，就可以使金属发生光电效应。(×)

(3)要使某金属发生光电效应，入射光子的能量必须大于金属的逸出功。(√) (4)光电子的最大初动能与入射光子的频率成正比。(×) (5)光的频率越高，光的粒子性越明显，但仍具有波动性。(√)

(6)德国物理学家普朗克提出了量子假说，成功地解释了光电效应规律。(×) (7)美国物理学家康普顿发现了康普顿效应，证实了光的粒子性。(√)

(8)法国物理学家德布罗意大胆预言了实物粒子在一定条件下会表现为波动性。(√)

突破点(一) 对光电效应的理解

1．与光电效应有关的五组概念对比

(1)光子与光电子：光子指光在空间传播时的每一份能量，光子不带电；光电子是金属表面受到光照射时发射出来的电子，其本质是电子。光子是光电效应的因，光电子是果。

(2)光电子的动能与光电子的最大初动能：光照射到金属表面时，电子吸收光子的全部能量，可能向各个方向运动，需克服原子核和其他原子的阻碍而损失一部分能量，剩余部分为光电子的初动能；只有金属表面的电子直接向外飞出时，只需克服原子核的引力做功的情况，才具有最大初动能。光电子的初动能小于或等于光电子的最大初动能。

(3)光电流与饱和光电流：金属板飞出的光电子到达阳极，回路中便产生光电流，随着所加正向电压的增大，光电流趋于一个饱和值，这个饱和值是饱和光电流，在一定的光照条件下，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的总能量。 (5)光的强度与饱和光电流：饱和光电流与入射光强度成正比的规律是对频率相同的光照射金属产生光电效应而言的，对于不同频率的光，由于每个光子的能量不同，饱和光电流与入射光强度之间没有简单的正比关系。

2．光电效应的研究思路 (1)两条线索：

(2)两条对应关系：

光强大→光子数目多→发射光电子多→光电流大 光子频率高→光子能量大→光电子的最大初动能大

[题点全练]

1．[多选]关于光电效应，下列说法正确的是( )

A．发生光电效应时，光电子的最大初动能一定等于金属的逸出功

B．一般而言，用给定的单色光照射不同的金属，若都能发生光电效应，则光电子的最大初动能不同 C．用不同频率的单色光照射同一金属，若都能发生光电效应，则光电子的最大初动能不同 D．用单色光照射某金属没有发生光电效应，增加该单色光的强度，有可能发生光电效应

解析：选BC 根据光电效应方程Ekm＝hν－W0知，发生光电效应时，光电子的最大初动能不一定等于金属的逸出功，故A错误；不同的金属逸出功不同，根据光电效应方程Ekm＝hν－W0知，用给定的单色光照射不同的金属，若都能发生光电效应，则光电子的最大初动能不同，故B正确；根据光电效应方程Ekm＝hν－W0知，用不同频率的单色光照射同一金属，若都能发生光电效应，则光电子的最大初动能不同，故C正确；能否发生光电效应与入射光的强度无关，故D错误。

2．[多选](2017·海南高考)三束单色光1、2和3的波长分别为λ1、λ2和λ3(λ1＞λ2＞λ3)。分别用这三束光照射同一种金属。已知用光束2照射时，恰能产生光电子。下列说法正确的是( )

A．用光束1照射时，不能产生光电子 B．用光束3照射时，不能产生光电子

C．用光束2照射时，光越强，单位时间内产生的光电子数目越多 D．用光束2照射时，光越强，产生的光电子的最大初动能越大

c

解析：选AC 依据波长与频率的关系：λ＝，因λ1＞λ2＞λ3，那么ν1＜ν2＜ν3；由于用光束2

ν照射时，恰能产生光电子，因此用光束1照射时，不能产生光电子，而光束3照射时，一定能产生光电子，故A正确，B错误；用光束2照射时，光越强，单位时间内产生的光电子数目越多，而由光电效应方程：Ekm＝hν－W，可知，光电子的最大初动能与光的强弱无关，故C正确，D错误。

3．[多选]在演示光电效应的实验中，原来不带电的一块锌板与灵敏验电器相连，用蓝色弧光灯照射锌板时，验电器的指针张开了一个角度，如图所示，则( )

A．验电器指针带正电 B．验电器指针带负电

C．改用紫色弧光灯照射锌板时，原来不带电的验电器的指针能张开一个角度

D．改用黄色弧光灯照射锌板时，只要光足够强，原来不带电的验电器的指针一定能张开一个角度 解析：选AC 锌板在弧光灯照射下，发生光电效应，有光电子逸出，锌板失去电子带正电，验电器与锌板相连，导致指针带正电，故A正确，B错误；改用紫色弧光灯照射锌板时，紫光频率大于蓝光，那么原来不带电的验电器，其指针会张开一个角度，故C正确；当增大光的强度，而光的频率不变，能量不变，黄光的频率小于蓝光的频率，根据光电效应方程可知，原来不带电的验电器的指针一定不会张开一个角度，故D错误。

突破点(二) 爱因斯坦的光电效应方程及应用

1．三个关系

(1)爱因斯坦光电效应方程Ek＝hν－W0。

(2)光电子的最大初动能Ek可以利用光电管实验的方法测得，即Ek＝eUc，其中Uc是遏止电压。 (3)光电效应方程中的W0为逸出功，它与极限频率νc的关系是W0＝hνc。 2．四类图像

图像名称 图线形状 读取信息

①截止频率(极限频率)：图线与ν轴最大初动能Ek与入射光频率ν的关系图线 交点的横坐标νc 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 ①截止频率νc：图线与横轴的交点 遏止电压Uc与入射光频率ν的关系图线 ②遏止电压Uc：随入射光频率的增大而增大 ③普朗克常量h：等于图线的斜率与电子电量的乘积，即h＝ke。(注：此时两极之间接反向电压) 颜色相同、强度不同的光，光电流与电压的关系 颜色不同时，光电流与电压的关系 ①遏止电压Uc：图线与横轴的交点 ②饱和光电流Im：电流的最大值 ③最大初动能：Ekm＝eUc ①遏止电压Uc1、Uc2 ②饱和光电流 ③最大初动能Ek1＝eUc1，Ek2＝eUc2 [典例] (2018·泰州三模)一光电管的阴极K用截止频率为ν的成，光电管阳极A和阴极K之间的正向电压为U。用波长为λ的单色极，产生了光电流。已知普朗克常量为h，电子电荷量为e，真空中的求：

(1)金属铯的逸出功W；

(2)光电子到达阳极的最大动能Ek。 [解析] (1)金属铯的逸出功W＝hν。

cc

(2)根据光电效应方程知，光电子的最大初动能Ekm＝h－W＝h－hν，

λλ根据动能定理得，eU＝Ek－Ekm，

c

解得光电子到达阳极的最大动能Ek＝eU＋Ekm＝eU＋h－hν。

λc

[答案] (1)hν (2)eU＋h－hν

λ

[易错提醒] 应用光电效应方程时的注意事项

1．每种金属都有一个截止频率，入射光频率大于这个截止频率时才能发生光电效应。

金属铯制光射向阴光速为c。

c

2．截止频率是发生光电效应的最小频率，对应着光的极限波长和金属的逸出功，即hνc＝h＝W0。

λc3．应用光电效应方程Ek＝hν－W0时，注意能量单位电子伏和焦耳的换算(1 eV＝1.6×10

[集训冲关]

1.[多选](2018·南通期末)如图是某金属在光的照射下产生的光初动能Ek与入射光频率的关系图像，由图像可知( )

A．该金属的逸出功等于E B．该金属的逸出功等于hν0

C．入射光的频率为2ν0时，产生的光电子的最大初动能为3E ν0E

D．入射光的频率为时，产生的光电子的最大初动能为 22解析：选AB 根据光电效应方程有：Ek＝hν－W 其中W为金属的逸出功：W＝hν0

所以有：Ek＝hν－hν0，由此结合图像可知，该金属的逸出功为E，或者W＝hν0，故A、B正确；当ν0

入射光的频率为2ν0时，代入方程可知产生的光电子的最大初动能为E，故C错误；若入射光的频率为

2时，小于极限频率，不能发生光电效应，故D错误。

2．[多选]如图甲所示，在光电效应实验中，某同学用相同频率的单色光，分别照射阴极材料为锌和铜的两个不同的光电管，结果都能发生光电效应。图乙为其中一个光电管的遏止电压Uc随入射光频率ν变化的函数关系图像。对于这两个光电管，下列判断正确的是( )

电子的最大

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J)。

A．因为材料不同逸出功不同，所以遏止电压Uc不同 B．光电子的最大初动能不同

C．因为光强不确定，所以单位时间逸出的光电子数可能相同，饱和光电流也可能相同 D．两个光电管的Uc-ν图像的斜率可能不同 解析：选ABC 根据光电效应方程有 Ekm＝hν－W0 根据能量守恒定律得：eUc＝Ekm 联立得：eUc＝hν－W0

hνW0

即 Uc＝－，可知入射光的频率相同，逸出功W0不同，则遏止电压Uc也不同，故A正确；根据光

ee电效应方程Ekm＝hν－W0得，相同的频率，不同的逸出功，则光电子的最大初动能也不同，故B正确；虽然光的频率相同，但光强不确定，所以单位时间逸出的光电子数可能相同，而饱和光电流可能相同，故C