新课改瘦专用2025版高考物理一轮复习第十五章第1节光电效应波粒二象性学案含解析.docVIP

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原子与原子核

新课程标准

核心学问提炼

1.了解人类探究原子结构的历史。知道原子核式结构模型。通过对氢原子光谱的分析，了解原子的能级结构。

2.了解原子核的组成和核力的性质。知道四种基本相互作用。能依据质量数守恒和电荷守恒写出核反应方程。

3.了解放射性和原子核衰变。知道半衰期及其统计意义。了解放射性同位素的应用，知道射线的危害与防护。

4.相识原子核的结合能，了解核裂变反应和核聚变反应。关注核技术应用对人类生活和社会发展的影响。

5.了解人类对物质结构的探究历程。

6.通过试验，了解光电效应现象。能依据试验结论说明光的波粒二象性。知道爱因斯坦光电效应方程及其意义。

7.知道实物粒子具有波动性，了解微观世界的量子化现象。体会量子论的建立对人们相识物质世界的影响。

原子核式结构模型

氢原子光谱

原子的能级结构

原子核的组成

核力的性质四种基本相互作用

核反应方程

放射性和原子核衰变半衰期

放射性同位素

结合能

核裂变反应和核聚变反应

光的波粒二象性光电效应现象

爱因斯坦光电效应方程

第1节光电效应波粒二象性

一、光电效应

1．光电效应现象：在光的照耀下金属中的电子从金属表面逸出的现象[注1]，称为光电效应，放射出来的电子称为光电子。

2．光电效应的四个规律

(1)每种金属都有一个极限频率。

(2)光照耀到金属表面时，光电子的放射几乎是瞬时的。

(3)光电子的最大初动能与入射光的强度无关，只随入射光的频率增大而增大。

(4)光电流的强度与入射光的强度成正比。[注2]

3．遏止电压与截止频率

(1)遏止电压：使光电流减小到零的反向电压Uc。

(2)截止频率：能使某种金属发生光电效应的最小频率叫做该种金属的截止频率(又叫极限频率)。不同的金属对应着不同的极限频率。

二、爱因斯坦光电效应方程

1．光子说

在空间传播的光是不连续的，而是一份一份的，每一份叫做一个光的能量子，简称光子，光子的能量ε＝hν。其中h＝6.63×10－34J·s。(称为普朗克常量)

2．逸出功W0

使电子脱离某种金属所做功的最小值。[注3]

3．最大初动能

发生光电效应时，金属表面上的电子汲取光子后克服原子核的引力逸出时所具有的动能的最大值。

4．爱因斯坦光电效应方程

(1)表达式：Ek＝hν－W0。

(2)物理意义：金属表面的电子汲取一个光子获得的能量是hν，这些能量的一部分用来克服金属的逸出功W0，剩下的表现为逸出后光电子的最大初动能Ek＝eq\f(1,2)mev2。

三、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。

【注说明疑】

[注1]光电效应现象可认为是光子把原子最外层的电子撞了出来，是一对一的关系，而且是瞬时的。

[注2]光照强度确定着每秒钟光源放射的光子数，频率确定着每个光子的能量。

[注3]金属越活跃，逸出功越小，越简洁发生光电效应。

[深化理解]

1．每种金属都有一个极限频率，入射光的频率不低于这个极限频率才能使金属产生光电效应。

2．当入射光的频率大于极限频率时，饱和光电流的强度与入射光的强度成正比。

3．遏止电压Uc与入射光频率ν、逸出功W0间的关系式：Uc＝eq\f(h,e)ν－eq\f(W0,e)。

4．截止频率νc与逸出功W0的关系：hνc－W0＝0，据此求出截止频率νc。

[基础自测]

一、推断题

(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)要想在光电效应试验中测到光电流，入射光子的能量必需大于金属的逸出功。(√)

(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，胜利地说明了光电效应规律。(×)

二、选择题

1．[人教版选修3－5P30演示试验改编](多选)如图所示，用导线把验电器与锌板相连接，当用紫外线照耀锌板时，发生的现象是()

A．有光子从锌板逸出 B．有电子从锌板逸出

C．验电器指针张开一个角度 D．锌板带负电

答案：BC

2．在光电效应试验中，用波长为λ的光照耀光电管阴极，发生了光电效应，下列说法正确的是()

A．仅增大入射光的强度，光电流大小不变

B．仅减小入射光的强度，光电效应现象可能消逝

C．改用波长大于λ的光照耀，光电子的最大初动能变大

D．改用波长大于λ的光照耀，可能不发生光电效应

解析：选D当发生光电效应时，增大入射光的强度，则光电流会增大，故A错误；入射光的频率不低于金属的极限频率，就会发生光电效应，与入射光的强度无关，故B错误；在光电效应中，依据光