第1讲　光电效应　波粒二象性.docx

第十六章近代物理初步

第1讲光电效应波粒二象性

基础梳理

1．热辐射

我们周围的一切物体都在辐射电磁波，这种辐射与物体的__温度__有关.

2．黑体

能够__完全吸收__入射的各种波长的电磁波而不发生__反射__．

3．能量子

带电微粒的__最小__能量是一份一份的，这个不可分割的__最小__能量值ε叫能量子，ε＝__hν__，其中h为__普朗克常量__，其值h＝6.63×10-34J·s.

4．光电效应

在__光的照射__下从物体发射出__电子__的现象．发射出来的电子叫__光电子__.

5．光电效应规律

(1)存在着饱和电流：对于一定颜色的光，入射光越强，单位时间内发射的光电子数越多．

(2)存在着遏止电压和截止频率：光电子的能量只与入射光的频率有关，而与入射光的强弱无关．当入射光的频率低于截止频率时不发生光电效应．

(3)光电效应具有瞬时性：当频率超过截止频率时，无论入射光怎样微弱，几乎在照到金属时立即产生光电流，时间不超过1×10-9s.

6．逸出功

电子要脱离金属所需克服金属做功的__最小值__，逸出功的大小和__材料__有关，不同的材料有__不同__的逸出功.

7．光电效应方程

金属中电子吸收了一个光子后获得的光子的能量是hν，这些能量一部分用来克服金属的__逸出功__，另一部分作为电子飞出金属时所具有的__动能__，Ek＝__hν－W0__．

8．光的波粒二象性

(1)光的干涉、衍射、偏振现象证明光具有波动性．

(2)光电效应说明光具有粒子性．

(3)光既具有__波动__性，又具有__粒子__性，称为光的波粒二象性．大量光子产生的效果显示出__波动__性，个别光子产生的效果显示出__粒子__性.

9．物质波

(1)物质波：任何一个运动着的物体，小到微观粒子，大到宏观物体都有一种波与它对应，其波长λ＝__eq\f(h,p)__，p为运动物体的动量，h为普朗克常量．物质波也叫__德布罗意__波．

(2)概率波：光的干涉现象是大量光子的运动遵守波动规律的表现，亮条纹是光子到达概率__大__的地方，暗条纹是光子到达概率__小__的地方，因此光波又叫概率波．

易错辨析

1．光子和光电子都是实物粒子．(×)

2．要使某金属发生光电效应，入射光子的能量应大于金属的逸出功．(√)

3．光电子的最大初动能与入射光子的频率成正比．(×)

4．光电效应说明光具有粒子性，光的波动性是错误的．(×)

5．光的频率越高，光的粒子性越明显，但仍具有波动性．(√)

6．普朗克提出了量子假说，成功地解释了光电效应规律．(×)

7．康普顿发现了康普顿效应，证实了光的粒子性．(√)

8．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．(√)

光电效应现象和光电效应方程的应用

1．四点提醒

(1)能否发生光电效应，不取决于光的强度而取决于光的频率．

(2)光电效应中的“光”不是特指可见光，也包括不可见光．

(3)逸出功的大小由金属本身决定，与入射光无关．

(4)光电子不是光子，而是电子．

2．两条对应关系

3．三个关系式

(1)爱因斯坦光电效应方程Ek＝hν－W0.

(2)最大初动能与遏止电压的关系Ek＝eUc.

(3)逸出功与截止频率的关系W0＝hνc.

(2024·淮安第一次调研)如图所示为光电效应实验的电路图，用P光照射K极时，电流表有示数．改用照射强度与P光相同的Q光照射时，电流表示数为零，则(D)

A．Q光频率大于P光频率

B．Q光频率一定小于金属电极K的截止频率

C．增大Q光照射强度，可使电流表示数不为零

D．用Q光照射时，减小电源电压，电流表示数可能不为零

解析：由电路图可知，所加电压为反向电压，Q光照射K极时，可能不发生光电效应，也可能发生光电效应，故Q光频率可能大于金属电极K的截止频率，但一定小于P光频率，A、B错误；增大Q光照射强度，不能改变所产生光电子的最大初动能，故电流表示数依然为零，C错误；用Q光照射时，若发生光电效应，减小电源电压，电场力对光电子做功减小，若Ek0qU，有光电子到达A极，此时电流表示数不为零，D正确．

(2023·苏北四市调研)如图所示，光电管的阴极K用某种金属制成，闭合开关S，用发光功率为P的激光光源直接照射阴极K时，产生了光电流．移动变阻器的滑片，当光电流恰为零时，电压表的示数为U.已知该金属的逸出功为W0，普朗克常量为h，电子电荷量为e，真空中的光速为c.求：

(1)激光在真空中的波长λ.

答案：eq\f(hc,eU＋W0)

解析：由光电效应方程Ek＝hν－W0

由动能定理－eU＝0－Ek

解得λ＝eq\f(c,ν)＝eq\f(hc,eU＋W0)

(2)激光光源单位时间内产生的光子数