高考物理 核心要點(diǎn)突破系列 第21章第二節(jié)《光的波粒二象性》課件 新人教版選修35

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1、第一節(jié)光電效應(yīng)光子第一節(jié)光電效應(yīng)光子第二節(jié)光的波粒二象性第二節(jié)光的波粒二象性核心要點(diǎn)突破核心要點(diǎn)突破課堂互動(dòng)講練課堂互動(dòng)講練知能優(yōu)化訓(xùn)練知能優(yōu)化訓(xùn)練第二節(jié)第二節(jié)課前自主學(xué)案課前自主學(xué)案目標(biāo)概覽目標(biāo)概覽目標(biāo)概覽目標(biāo)概覽學(xué)習(xí)目標(biāo)：1.知道光電效應(yīng)的現(xiàn)象，知道光電效應(yīng)現(xiàn)象與光的電磁說(shuō)的矛盾2理解光子說(shuō)及其對(duì)光電效應(yīng)現(xiàn)象的解釋3理解光電效應(yīng)方程并會(huì)用其解決簡(jiǎn)單問(wèn)題4知道光具有波粒二象性，光是一種概率波重點(diǎn)難點(diǎn)：1.光電效應(yīng)現(xiàn)象和規(guī)律2光子說(shuō)的內(nèi)容及光電效應(yīng)方程3對(duì)光的波粒二象性的理解課前自主學(xué)案課前自主學(xué)案一、光電效應(yīng)1光電效應(yīng)在光(包括不可見(jiàn)光)的照射下物體發(fā)射_現(xiàn)象叫做光電效應(yīng)發(fā)射出來(lái)的電子叫做_

2、這一現(xiàn)象是由赫茲首先發(fā)現(xiàn)的電子電子光電子光電子2光電效應(yīng)規(guī)律(1)每種金屬都有一個(gè)極限頻率，入射光的頻率必須_這個(gè)極個(gè)限頻率才能產(chǎn)生光電效應(yīng)(2)光電子的最大初動(dòng)能與入射光的_無(wú)關(guān)，只隨入射光_的增大而增大(3)光電效應(yīng)的發(fā)生幾乎是瞬時(shí)的，一般不超過(guò)109 s.(4)當(dāng)入射光的頻率一定，且大于極限頻率時(shí)，光電流的強(qiáng)度與入射光的_成正比大于大于強(qiáng)度強(qiáng)度頻率頻率強(qiáng)度強(qiáng)度二、光子說(shuō)光是一份一份的不連續(xù)傳播的，每一份叫做一個(gè)_，它的能量跟它的_成正比，即_ (h為普朗克常量)三、光電效應(yīng)方程1逸出功使電子脫離金屬所做功的最小值叫做_不同金屬的逸出功_光子光子頻率頻率Eh逸出功逸出功不同不同2光電效應(yīng)方

3、程解釋光電效應(yīng)時(shí)，根據(jù)能量守恒定律，光電子的最大初動(dòng)能與入射光子的能量h和逸出功W之間的關(guān)系為_，這個(gè)方程叫做愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程四、波粒二象性光的_、_現(xiàn)象和光的電磁說(shuō)，說(shuō)明光具有波動(dòng)性_和_證明光具有粒子性無(wú)法用其中的一種性質(zhì)解釋所有光現(xiàn)象，所以認(rèn)定光具有_EkhW干涉干涉衍射衍射光電效應(yīng)現(xiàn)象光電效應(yīng)現(xiàn)象光子說(shuō)光子說(shuō)波粒二象性波粒二象性五、概率波光的干涉現(xiàn)象是大量光子的運(yùn)動(dòng)遵守波動(dòng)規(guī)律的表現(xiàn)，亮條紋是光子到達(dá)概率_的地方，暗條紋是光子到達(dá)概率_的地方，因而光波又叫做概率波大大小小一、光子能量與光強(qiáng)有什么區(qū)別？一、光子能量與光強(qiáng)有什么區(qū)別？光子能量是指一個(gè)光子具有的能量，在數(shù)值上光子光子能量

4、是指一個(gè)光子具有的能量，在數(shù)值上光子能量能量Eh.光強(qiáng)是指在垂直于光的傳播方向上，每光強(qiáng)是指在垂直于光的傳播方向上，每平方米面積上平方米面積上1s內(nèi)獲得的能量，它等于垂直于光內(nèi)獲得的能量，它等于垂直于光傳播方向上每平方米面積傳播方向上每平方米面積1s內(nèi)通過(guò)的所有光子的內(nèi)通過(guò)的所有光子的能量和光子能量大不意味著光強(qiáng)大，同樣光強(qiáng)大能量和光子能量大不意味著光強(qiáng)大，同樣光強(qiáng)大也不等于光子能量大光強(qiáng)一定，頻率越高的光，也不等于光子能量大光強(qiáng)一定，頻率越高的光，在垂直于光傳播方向上，每平方米面積上在垂直于光傳播方向上，每平方米面積上1s內(nèi)獲內(nèi)獲得的光子數(shù)越少得的光子數(shù)越少核心要點(diǎn)突破核心要點(diǎn)突破二、光子說(shuō)

5、對(duì)光電效應(yīng)規(guī)律的解釋光子照射到金屬上時(shí)，某個(gè)電子吸收光子的能量后動(dòng)能變大，若電子的動(dòng)能增大到足以克服原子核的引力時(shí)，便飛出金屬表面，成為光電子1金屬的逸出功是一定的，光子的能量必須大于逸出功才能發(fā)生光電效應(yīng)，這就是每一種金屬都存在一個(gè)極限頻率的原因2光照射到金屬上時(shí)，電子吸收光子能量不需積累，吸收能量立刻增大動(dòng)能，(若動(dòng)能大于逸出功)就逸出金屬表面成為光電子3電子吸收光子能量后，從金屬表面逸出，其中金屬表面的電子在克服逸出功飛出金屬表面時(shí)具有最大初動(dòng)能4光電效應(yīng)規(guī)律“飽和光電流強(qiáng)度與入射光的強(qiáng)度成正比”中“飽和光電流強(qiáng)度”指的是光電流的最大值(亦稱飽和值)，因?yàn)楣怆娏魑催_(dá)到最大值之前，其值大小

6、，不僅與入射光的強(qiáng)度有關(guān)，還與光電管兩極間的電壓有關(guān)只有在光電流達(dá)到最大值以后才和入射光的強(qiáng)度成正比5“入射光的強(qiáng)度”，指的是單位時(shí)間內(nèi)照射到金屬表面單位面積上的光子的總能量在入射光頻率不變的情況下光強(qiáng)正比于單位時(shí)間內(nèi)照射到金屬表面單位面積上的光子數(shù)但若換用不同頻率的光照射，即使光強(qiáng)相同，單位時(shí)間內(nèi)照射到金屬表面單位面積的光子數(shù)也不相同，因而從金屬表面逸出的光電子數(shù)也不相同，形成的光電流也不同三、如何理解光的波粒二象性光既具有波動(dòng)性，又具有粒子性，即光具有波粒二象性，這很難用宏觀的觀念來(lái)認(rèn)識(shí)，必須從微觀的角度建立起光的行為圖景對(duì)此可以從以下幾個(gè)方面理解：1大量光子產(chǎn)生的效果往往顯示出波動(dòng)性，個(gè)

7、別光子產(chǎn)生的效果往往顯示出粒子性2光子和電子、質(zhì)子等實(shí)物粒子一樣，具有能量和動(dòng)量和其他物質(zhì)相互作用時(shí)，粒子性起主導(dǎo)作用；在光的傳播過(guò)程中，波動(dòng)性起主導(dǎo)作用3頻率低、波長(zhǎng)長(zhǎng)的光，波動(dòng)性特征顯著；而頻率高、波長(zhǎng)短的光，粒子性特征顯著4光子的能量與其對(duì)應(yīng)的頻率成正比，而頻率是反映波動(dòng)特征的物理量因此Eh揭示了光的粒子性和波動(dòng)性之間的密切聯(lián)系課堂互動(dòng)講練課堂互動(dòng)講練光子的能量光子的能量激光器是一個(gè)特殊的光源，它發(fā)出的光是激光器是一個(gè)特殊的光源，它發(fā)出的光是激光紅寶石激光器發(fā)射的激光是不連續(xù)的一道激光紅寶石激光器發(fā)射的激光是不連續(xù)的一道一道的閃光，每道閃光稱為一列光脈沖現(xiàn)有一一道的閃光，每道閃光稱為一列

8、光脈沖現(xiàn)有一紅寶石激光器，發(fā)射功率為紅寶石激光器，發(fā)射功率為1.01010W，所發(fā)射，所發(fā)射的每列光脈沖持續(xù)的時(shí)間的每列光脈沖持續(xù)的時(shí)間t為為1.01011s，波長(zhǎng)，波長(zhǎng)為為793.4nm，問(wèn)：，問(wèn)：(1)每列光脈沖的長(zhǎng)度每列光脈沖的長(zhǎng)度L是多少？是多少？(2)每列光脈沖含有的光子數(shù)每列光脈沖含有的光子數(shù)N是多少？是多少？【思路點(diǎn)撥】根據(jù)每列光脈沖的持續(xù)時(shí)間，再結(jié)合光速確定其長(zhǎng)度；根據(jù)發(fā)射功率和單脈沖時(shí)間先確定光脈沖的能量，再由光脈沖的能量是每個(gè)光子能量的總和來(lái)計(jì)算個(gè)數(shù)【答案】(1)3103 m(2)41017個(gè)變式訓(xùn)練1人眼對(duì)綠光最為敏感正常人的眼睛接收到波長(zhǎng)為530 nm的綠光時(shí)，只要每秒

9、有6個(gè)綠光的光子射入曈孔，眼睛就能察覺(jué)普朗克常量為6.631034Js，光速為3.0108 m/s，則人眼能察覺(jué)到綠光時(shí)所接收到的最小功率是()A2.31018 WB3.81019 WC7.01018 W D1.21018 W對(duì)光電效應(yīng)規(guī)律的理解對(duì)光電效應(yīng)規(guī)律的理解光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，下列表述正確的是光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，下列表述正確的是()A光照時(shí)間越長(zhǎng)光電流越大光照時(shí)間越長(zhǎng)光電流越大B入射光足夠強(qiáng)就可以有光電流入射光足夠強(qiáng)就可以有光電流C遏止電壓與入射光的頻率有關(guān)遏止電壓與入射光的頻率有關(guān)D入射光頻率大于極限頻率才能產(chǎn)生光電子入射光頻率大于極限頻率才能產(chǎn)生光電子【解析】由愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程知，只有

10、當(dāng)入射光頻率大于極限頻率時(shí)才能產(chǎn)生光電子，光電流幾乎是瞬時(shí)產(chǎn)生的，其大小與光強(qiáng)有關(guān)，與光照時(shí)間長(zhǎng)短無(wú)關(guān)，易知eUcEkhW0(其中Uc為遏止電壓，Ek為光電子的最大初動(dòng)能，W0為逸出功，為入射光頻率)由以上分析知，A、B錯(cuò)誤，C、D正確【答案】CD【點(diǎn)評(píng)】注意掌握發(fā)生光電效應(yīng)的條件，理解光電效應(yīng)規(guī)律是作出正確判斷的關(guān)鍵變式訓(xùn)練2在光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，飛飛同學(xué)用同一光電管在不同實(shí)驗(yàn)條件得到了三條光電流與電壓之間的關(guān)系曲線(甲光、乙光、丙光)，如圖2111所示則可判斷出()圖圖2111A甲光的頻率大于乙光的頻率B乙光的波長(zhǎng)大于丙光的波長(zhǎng)C乙光對(duì)應(yīng)的截止頻率大于丙光的截止頻率D甲光對(duì)應(yīng)的光電子最大初動(dòng)能

11、大于丙光的光電子最大初動(dòng)能解析：選B.由于是同一光電管，因而不論對(duì)哪種光，極限頻率和金屬的逸出功相同，對(duì)于甲、乙兩種光，反向截止電壓相同，因而頻率相同，A項(xiàng)錯(cuò)誤；丙光對(duì)應(yīng)的反向截止電壓較大，因而丙光的頻率較高，波長(zhǎng)較短，對(duì)應(yīng)的光電子的最大初動(dòng)能較大，故C、D均錯(cuò)，只有B項(xiàng)正確人們發(fā)現(xiàn)光電效應(yīng)具有瞬時(shí)性和對(duì)各種金屬都存在極限頻率的規(guī)律請(qǐng)問(wèn)誰(shuí)提出了何種學(xué)說(shuō)很好地解釋了上述規(guī)律？已知鋅的逸出功為3.34 eV，用某單色紫外線照射鋅板時(shí)，逸出光電子的最大速度為106 m/s，求該紫外線的波長(zhǎng).(電子質(zhì)量me9.111031 kg，普朗克常量h6.631034 Js,1 eV1.601019 J)【思路

12、點(diǎn)撥】利用光電效應(yīng)方程，注意單位統(tǒng)一，直接分析求解光電效應(yīng)方程的應(yīng)用光電效應(yīng)方程的應(yīng)用【答案】2.01107 m【點(diǎn)評(píng)】應(yīng)用光電效應(yīng)方程時(shí)應(yīng)注意結(jié)合能量守恒定律，理解光電效應(yīng)方程有助于理解光電效應(yīng)的規(guī)律變式訓(xùn)練3如圖2112所示，當(dāng)電鍵S斷開時(shí)，用光子能量為2.5 eV的一束光照射陰極K，發(fā)現(xiàn)電流表讀數(shù)不為零合上電鍵，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，發(fā)現(xiàn)當(dāng)電壓表讀數(shù)小于0.60 V時(shí)，電流表的讀數(shù)仍不為零；當(dāng)電壓表讀數(shù)大于或等于0.60 V時(shí)，電流表讀數(shù)為零由此可知陰極材料的逸出功為()圖圖2112A1.9 eVB0.6 eVC2.5 eV D0.31 eV解析：選A.由題意知光電子的最大初動(dòng)能為EkqU0.

13、60 eV，所以根據(jù)光電效應(yīng)方程EkhW得WhEk(2.50.6)eV1.9 eV.對(duì)光的波粒二象性的說(shuō)法中，正確的是()A有的光是波，有的光是粒子B光子與電子是同樣一種粒子C光的波長(zhǎng)越長(zhǎng)，其波動(dòng)性越顯著，波長(zhǎng)越短，其粒子性越顯著D光的干涉、衍射現(xiàn)象說(shuō)明光具有波動(dòng)性，光電效應(yīng)說(shuō)明光具有粒子性對(duì)光電效應(yīng)規(guī)律的理解對(duì)光電效應(yīng)規(guī)律的理解【思路點(diǎn)撥】理解光的波粒二象性是光的本性，區(qū)別光波和實(shí)物粒子，知道實(shí)際中體現(xiàn)出的是光波的哪種性質(zhì)【解析】光具有波粒二象性是指光同時(shí)具有兩種性質(zhì)，A錯(cuò)光子是一種電磁波，電子是實(shí)物粒子，二者不同，B錯(cuò)波長(zhǎng)長(zhǎng)，容易發(fā)生干涉、衍射、波動(dòng)性強(qiáng)；反之，波長(zhǎng)短，光子能量大，粒子性強(qiáng)

14、，C對(duì)干涉、衍射是波特有的現(xiàn)象，光電效應(yīng)說(shuō)明光具有粒子性，D對(duì)【答案】CD【點(diǎn)評(píng)】對(duì)波粒二象性的理解應(yīng)認(rèn)識(shí)到波動(dòng)性和粒子性是事物不可分隔的兩個(gè)方面，二者同時(shí)存在，不過(guò)在具體的體現(xiàn)中有所不同還要區(qū)別光和電子等實(shí)物粒子，這種光子的運(yùn)動(dòng)，無(wú)法具體、準(zhǔn)確描述，但是我們可以通過(guò)事實(shí)從統(tǒng)計(jì)規(guī)律方面認(rèn)識(shí)這兩種性質(zhì)，描述它的波動(dòng)規(guī)律變式訓(xùn)練4在單縫衍射實(shí)驗(yàn)中，中央亮紋的光強(qiáng)占整個(gè)從單縫射入的光強(qiáng)的95%以上，假設(shè)現(xiàn)在只讓一個(gè)光子通過(guò)單縫，那么該光子()A一定落在中央亮紋處B一定落在亮紋處C可能落在暗紋處D落在中央亮紋處的可能性最大解析：選CD.大量光子的行為顯示出波動(dòng)性，當(dāng)大量光子通過(guò)單縫時(shí)光子落在亮紋處的概率較大，尤其是中央亮紋處，依題將有95%以上的光子落在中央亮紋處，落在其他亮紋處相對(duì)少一些，落在暗紋處光子最少，注意的是暗紋處不是沒(méi)有光子落在上面，只是很少而已只讓一個(gè)光子通過(guò)單縫，這個(gè)光子落在哪一位置是不可確定的，可以落在亮紋處，也可以落在暗紋處，只是落在中央亮紋的機(jī)會(huì)更大(有95%以上)