18届高考物理一轮复习专题光电效应波粒二象性导学案2

专题13.1 光电效应 波粒二象性1.（2017新课标Ⅲ 19）19．在光电效应试验中，分别用频率为a v ，b v 的单色光a 、b 照射到同种金属上，测得相应的遏止电压分别为a U 和b U 、光电子的最大初动能分别为ka E 和kb E 。

h 为普朗克常量。

下列说法正确的是 A ．若a b v v >，则一定有a b U U < B ．若a b v v >，则一定有ka kb E E > C ．若a b U U <，则一定有ka kb E E <D ．若a b v v >，则一定有a ka b kb hvE hv E ->- 【答案】BC【考点定位】光电效应【名师点睛】本题主要考查光电效应。

发生光电效应的条件是入射光的频率大于金属的极限频率，光的强弱只影响单位时间内发出光电子的数目；准备判断光电效应中的最大初动能、频率和遏止电压之间的关系，逸出功由金属本身决定，与光的频率无关。

2．（2017海南，7）（多选）三束单色光1、2和3的波长分别为λ1、λ2和λ3（λ1>λ2>λ3）。

分别用着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 【答案】AC【解析】依据波长与频率的关系：，因λ1＞λ2＞λ3，那么γ1＜γ2＜γ3；由于用光束2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：E km =h γ﹣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．（2017海南，7）（多选）三束单色光1、2和3的波长分别为λ1、λ2和λ3（λ1>λ2>λ3）。

第17章 波粒二象性第2节光的粒子性 导学案一、光电效应及其实验规律1．光电效应：照射到金属表面的光，能使金属中的电子从表面逸出的现象． 2．光电子：光电效应中发射出来的电子．3．光电效应的实验规律(1)存在着饱和电流：在光的颜色不变的情况下，入射光越强，饱和电流越大．(2)存在着遏止电压和截止频率：入射光的频率低于截止频率时不能(填“能”或“不能”)发生光电效应．(3)光电效应具有瞬时性：光电效应中产生电流的时间不超过10－9s.4．逸出功：使电子脱离某种金属所做功的最小值，用W 0表示，不同金属的逸出功不同．二、光子说及爱因斯坦的光电效应方程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 ＝6.63×10－34 J·s ，称为普朗克常量． 2．最大初动能：发生光电效应时，金属表面上的电子吸收光子后克服原子核的引力逸出时所具有的动能的最大值．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U c .(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．4．光电效应方程(1)表达式：hν＝E k ＋W 0或E k ＝hν－W 0.(2)物理意义：金属中电子吸收一个光子获得的能量是hν，这些能量一部分用于克服金属的逸出功W 0，剩下的表现为逸出后电子的最大初动能．三、康普顿效应1．光的散射光在介质中与物质微粒相互作用，因而传播方向发生改变，这种现象叫做光的散射．2．康普顿效应美国物理学家康普顿在研究石墨对X 射线的散射时，发现在散射的X 射线中，除了与入射波长λ0相同的成分外，还有波长大于λ0的成分，这个现象称为康普顿效应．3．康普顿效应的意义康普顿效应表明光子除了具有能量之外，还具有动量，深入揭示了光的粒子性的一面．4．光子的动量(1)表达式：p ＝h λ. (2)说明：在康普顿效应中，入射光子与晶体中电子碰撞时，把一部分动量转移给电子，光子的动量变小．因此，有些光子散射后波长变大．班级： 姓名：知识点一光电效应现象及其实验规律规律探究：如图甲是研究光电效应现象的装置图，图乙是研究光电效应的电路图，请结合装置图及产生的现象回答下列问题：(1)在甲图中发现，利用紫外线照射锌板无论光的强度如何变化，验电器都有张角，而用红光照射锌板，无论光的强度如何变化，验电器总无张角，这说明了什么？(2)在乙图中光电管两端加正向电压，用一定强度的光照射时，若增加电压，电流表示数不变，而光强增加时，同样电压，电流表示数会增大，这说明了什么？(3)在乙图中若加反向电压，当光强增大时，遏止电压不变，而入射光的频率增加时，遏止电压却增加，这一现象说明了什么？(4)光电效应实验表明，发射电子的能量与入射光的强度无关，而与光的频率有关，试用光子说分析原因．例1. (多选)现用某一光电管进行光电效应实验，当用某一频率的光入射时，有光电流产生．下列说法正确的是()A．保持入射光的频率不变，入射光的光强变大，饱和光电流变大B．入射光的频率变高，饱和光电流变大C．入射光的频率变高，光电子的最大初动能变大D．保持入射光的光强不变，不断减小入射光的频率，始终有光电流产生练习1. (多选)如图所示，电路中所有元件完好，光照射到光电管上，灵敏电流计中没有电流通过．其原因可能是( )A ．入射光太弱B ．入射光波长太长C ．光照时间太短D ．电源正、负极接反【小结】： 1．光电效应的实质：光现象――――――――――――――→转化为电现象．2．光电效应中的光包括不可见光和可见光．3．光电子：光电效应中发射出来的光电子，其本质还是电子．4．能不能发生光电效应由入射光的频率决定，与入射光的强度无关．5．保持入射光频率不变，入射光越强，单位时间内发射的光电子数越多．6．光的强度与饱和光电流：饱和光电流与光强有关，与所加的正向电压大小无关．且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不是简单的正比关系．知识点二 光电效应方程的理解和应用规律探究： 用如图所示的装置研究光电效应现象．用光子能量为2.75 eV 的光照射到光电管上时发生了光电效应，电流表的示数不为零；移动滑动变阻器的滑动触头，发现当电压表的示数大于或等于1.7 V 时，电流表示数为0.(1)光电子的最大初动能是多少？遏止电压为多少？(2)光电管阴极的逸出功又是多少？(3)当滑动触头向a 端滑动时，光电流变大还是变小？(4)当入射光的频率增大时，光电子最大初动能如何变化？遏止电压呢？例2. (多选)在光电效应实验中，分别用频率为νa 、νb 的单色光a 、b 照射到同种金属上，测得相应的遏止电压分别为U a 和U b ，光电子的最大初动能分别为E k a 和E k b .h 为普朗克常量．下列说法正确的是( )A ．若νa ＞νb ，则一定有U a ＜U bB ．若νa ＞νb ，则一定有E k a ＞E k bC ．若U a ＜U b ，则一定有E k a ＜E k bD ．若νa ＞νb ，则一定有hνa －E k a ＞hνb －E k b练习2. 如图所示，当开关K 断开时，用光子能量为2.5 eV 的一束光照射阴极P ，发现电流表读数不为零．合上开关，调节滑动变阻器，发现当电压表读数小于0.6 V 时，电流表读数仍不为零．当电压表读数大于或等于0.6 V 时，电流表读数为零．由此可知阴极材料的逸出功为( )A ．1.9 eVB ．0.6 eVC ．2.5 eVD ．3.1 eV【小结】：1．光电效应方程E k ＝hν－W 0的四点理解(1)式中的E k 是光电子的最大初动能，就某个光电子而言，其离开金属时剩余动能大小可以是0～E k 范围内的任何数值．(2)光电效应方程实质上是能量守恒方程．①能量为ε＝hν的光子被电子吸收，电子把这些能量的一部分用来克服金属表面对它的吸引，另一部分就是电子离开金属表面时的动能．②如要克服吸引力做功最少为W 0，则电子离开金属表面时动能最大为E k ，根据能量守恒定律可知：E k ＝hν－W 0.(3)光电效应方程包含了产生光电效应的条件．若发生光电效应，则光电子的最大初动能必须大于零，即E k ＝hν－W 0>0，亦即hν>W 0，ν>W 0h＝νc ，而 νc ＝W 0h恰好是光电效应的截止频率． 2．光电效应规律中的两条线索、两个关系：(1)两条线索：(2)两个关系：光照强度大→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→产生光电子的最大初动能大．知识点三 光电效应方程图像问题例3. 在光电效应实验中，飞飞同学用同一光电管在不同实验条件下得到了三条光电流与电压之间的关系曲线(甲光、乙光、丙光)，如图所示，则可判断出( )A ．甲光的频率大于乙光的频率B ．乙光的波长大于丙光的波长C ．乙光的频率大于丙光的频率D ．甲光对应的光电子最大初动能大于丙光对应的光电子最大初动能练习3. 在某次光电效应实验中，得到的遏止电压U c与入射光的频率ν的关系如图所示．若该直线的斜率和纵截距分别为k和b，电子电荷量的绝对值为e，则普朗克常量可表示为________，所用材料的逸出功可表示为________．【小结】：光电效应图线的理解和应用1．E k－ν图线：如图甲所示是光电子最大初动能E k随入射光频率ν的变化图线．这里，横轴上的截距是阴极金属的极限频率；纵轴上的截距是阴极金属的逸出功的负值；斜率为普朗克常量(E k＝hν－W0，E k是ν的一次函数，不是正比例函数)．2．I－U曲线：如图乙所示是光电流I随光电管两极板间电压U的变化曲线，图中I m为饱和光电流，U c为遏止电压．说明：(1)由E k＝eU c和E k＝hν－W0知，同一色光，遏止电压相同，与入射光强度无关；频率越大，遏止电压越大；(2)在入射光频率一定时，饱和光电流随入射光强度的增大而增大．【课堂巩固练习】1．(多选)如图所示，用弧光灯照射擦得很亮的锌板，验电器指针张开一个角度，则下列说法中正确的是()A．用紫外线照射锌板，验电器指针会发生偏转B．用红光照射锌板，验电器指针一定会发生偏转C．锌板带的是负电荷D．使验电器指针发生偏转的是正电荷2．利用光电管研究光电效应实验如图所示，用频率为ν的可见光照射阴极K，电流表中有电流通过，则()A．用紫外线照射，电流表不一定有电流通过B．用红光照射，电流表一定无电流通过C．用频率为ν的可见光照射K，当滑动变阻器的滑动触头移到A端时，电流表中一定无电流通过D．用频率为ν的可见光照射K，当滑动变阻器的滑动触头向B端滑动时，电流表示数可能不变3．如图所示是光电效应中光电子的最大初动能E k与入射光频率ν的关系图象．从图中可知()A．E k与ν成正比B．入射光频率必须小于极限频率νc时，才能产生光电效应C．对同一种金属而言，E k仅与ν有关D．E k与入射光强度成正比4．在光电效应实验中，某金属的截止频率相应的波长为λ0，该金属的逸出功为______．若用波长为λ(λ<λ0)的单色光做该实验，则其遏止电压为______．已知电子电荷量的绝对值、真空中的光速和普朗克常量分别为e、c和h.第17章波粒二象性第2节光的粒子性课后练习班级：姓名：1．关于光电效应，下列说法正确的是()A．当入射光的频率低于截止频率时，不能发生光电效应B．只要光照射的时间足够长，任何金属都能发生光电效应C．光电效应现象中存在极限频率，导致含有光电管的电路存在饱和电流D．入射光的光强一定时，频率越高，单位时间内逸出的光电子数就越多2．入射光照射到某金属表面上发生光电效应，若入射光的强度减弱，而频率保持不变，那么( )A ．从光照至金属表面上到发射出光电子之间的时间间隔将明显增加B ．逸出的光电子的最大初动能将减小C ．单位时间内从金属表面逸出的光电子数目将减少D ．有可能不发生光电效应3．关于光电效应现象，下列说法中正确的是( )A ．只有入射光的波长大于该金属的极限波长，光电效应才能发生B ．光电子的最大初动能跟入射光的强度成正比C ．发生光电效应的时间一般都大于10－7 sD ．保持入射光频率不变，发生光电效应时，单位时间内从金属内逸出的光电子数与入射光的强度成正比4.如图，用一定频率的单色光照射光电管时，电流表指针会发生偏转，则( )A ．电源右端应为正极B ．流过电流表G 的电流大小取决于入射光的频率C ．流过电流表G 的电流方向是a 流向bD ．普朗克解释了光电效应并提出光子能量ε＝hν5．(多选)已知能使某金属产生光电效应的极限频率为νc ，则( )A ．当用频率为2νc 的单色光照射该金属时，一定能产生光电子B ．当用频率为2νc 的单色光照射该金属时，所产生的光电子的最大初动能为hνcC ．当入射光的频率ν大于νc 时，若ν增大，则逸出功增大D ．当入射光的频率ν大于νc 时，若ν增大一倍，则光电子的最大初动能也增大一倍6．分别用波长为λ和23λ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( )A.hc 2λB.3hc 2λC.3hc 4λ D .2hλc7．(多选)如图所示，两平行金属板A 、B 间电压恒为U ，一束波长为λ的入射光射到金属板B 上，使B 板发生了光电效应，已知该金属板的逸出功为W 0，电子的质量为m ，电荷量的绝对值为e ，普朗克常量为h ，真空中光速为c ，下列说法中正确的是( )A ．入射光子的能量为h c λB ．到达A 板的光电子的最大动能为h c λ－W 0＋eU C ．若增大两板间电压，B 板没有光电子逸出D ．若减小入射光的波长一定会有光电子逸出8．(多选)在某次光电效应实验中，得到的遏止电压U c 与入射光的频率ν的关系如图所示，若该直线的斜率和纵截距分别为k 和－b ，电子电荷量的绝对值为e ，则( )A ．普朗克常量可表示为k eB ．若更换材料再实验，得到的图线的k 不改变，b 改变C ．所用材料的逸出功可表示为ebD ．b 由入射光决定，与所用材料无关9．研究光电效应的电路如图所示．用频率相同、强度不同的光分别照射密封真空管的钠极板(阴极K)，钠极板发射出的光电子被阳极A 吸收，在电路中形成光电流．下列光电流I 与A 、K 之间的电压U AK 的关系图象中，正确的是( )10．(多选)美国物理学家密立根利用图5甲所示的电路研究金属的遏止电压U c 与入射光频率ν的关系，描绘出图乙中的图象，由此算出普朗克常量h ，电子电荷量的绝对值用e 表示，下列说法正确的是( )A．入射光的频率增大，测遏止电压时，应使滑动变阻器的滑片P向M端移动B．增大入射光的强度，光电子的最大初动能也增大C．由U c－ν图象可知，这种金属截止频率为νcD．由U c－ν图象可得普朗克常量的表达式为h＝U1eν1－νc11．小明用阴极为金属铷的光电管观测光电效应现象，实验装置示意图如图甲所示．已知普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s.(1)图甲中电极A为光电管的____________(选填“阴极”或“阳极”)；(2)实验中测得铷的遏止电压U c与入射光频率ν之间的关系如图乙所示，则铷的截止频率νc＝________Hz，逸出功W0＝________J；(3)如果实验中入射光的频率ν＝7.00×1014 Hz，则产生的光电子的最大初动能E k＝________J.第17章波粒二象性第2节光的粒子性导学案答案知识点一光电效应现象及其实验规律规律探究：(1)金属能否发生光电效应，决定于入射光的频率，与入射光的强度无关．(2)保持入射光频率不变，发生光电效应时，飞出的光电子个数只与光的强度有关．(3)光电子的能量与入射光频率有关，与光的强度无关．(4)由于光的能量是一份一份的，那么金属中的电子也只能一份一份地吸收光子的能量，而且这个传递能量的过程只能是一个光子对应一个电子的行为．如果光的频率低于极限频率，则光子提供给电子的能量不足以克服原来的束缚，就不能发生光电效应．而当光的频率高于极限频率时，能量传递给电子以后，电子摆脱束缚要消耗一部分能量，剩余的能量以光电子的动能形式存在．例1.答案AC解析保持入射光的频率不变，入射光的光强变大，单位时间内光电子变多，饱和光电流变大，A对；据爱因斯坦光电效应方程E k＝hν－W0可知，入射光的频率变高，光电子的最大初动能变大，饱和光电流不变，B错，C对；当hν<W0时没有光电流产生，D错．故选A、C.练习1.答案BD解析 金属存在截止频率，超过截止频率的光照射金属时才会有光电子射出．射出的光电子的动能随频率的增大而增大，动能小时不能克服反向电压，也不会有光电流．入射光的频率低于截止频率，不能产生光电效应，与光照强弱无关，选项B 正确，A 错误；电路中电源正、负极接反，对光电管加了反向电压，若该电压超过了遏止电压，也没有光电流产生，D 正确；光电效应的产生与光照时间无关，C 错误． 知识点二 光电效应方程的理解和应用规律探究：(1)1.7 eV 1.7 V(2)W 0＝hν－E k ＝2.75 eV －1.7 eV ＝1.05 eV(3)变大 (4)变大 变大例2. 答案 BC解析 由爱因斯坦光电效应方程得，E k ＝hν－W 0，由动能定理得，E k ＝eU ，若用a 、b 单色光照射同种金属时，逸出功W 0相同．当νa ＞νb 时，一定有E k a ＞E k b ，U a ＞U b ，故选项A 错误，B 正确；若U a ＜U b ，则一定有E k a ＜E k b ，故选项C 正确；因逸出功相同，有W 0＝ hνa － E k a ＝ hνb － E k b ，故选项D 错误． 练习2. 答案 A解析 由题意知光电子的最大初动能为E k ＝eU c ＝0.6 eV所以根据光电效应方程E k ＝hν－W 0可得W 0＝hν－E k ＝(2.5－0.6) eV ＝1.9 eV .例3. 答案 B解析 当光电管两端加上遏止电压光电流为零时，有12m v m 2＝eU c ，对同一光电管(逸出功W 0相同)使用不同频率的光照射，有hν－W 0＝12m v m 2，两式联立可得hν－W 0＝eU c ，丙光的遏止电压最大，则丙光的频率最大，甲光的频率等于乙光的频率，A 、C 错误；由λ＝c ν可见λ丙<λ乙，B 正确；又由hν－W 0＝12m v m 2或由12m v m 2－0＝eU c 可知丙光对应的最大初动能最大，D 错误．练习3. 答案 ek －eb解析 光电效应中，入射光子能量hν，克服逸出功W 0后多余的能量转换为电子的动能，由eU c ＝hν－W 0，整理得U c ＝h e ν－W 0e ，斜率即h e＝k ，所以普朗克常量h ＝ek ，纵截距为b ，即eb ＝－W 0，所以逸出功W 0＝－eb .【课堂巩固练习】1. 答案 AD2. 答案 D解析 因紫外线的频率比可见光的频率高，所以用紫外线照射时，电流表中一定有电流通过，选项A 错误．因不知阴极K 的截止频率，所以用红光照射时，不一定发生光电效应，所以选项B 错误．即使U AK ＝0，电流表中也可能有电流通过，所以选项C 错误．当滑动触头向B 端滑动时，U AK 增大，阳极A 吸收光电子的能力增强，光电流会增大，直至达到饱和电流．若在滑动前，电流已经达到饱和电流，那么即使增大U AK ，光电流也不会增大，所以选项D 正确．3. 答案 C解析 由E k ＝hν－W 0知C 正确，A 、B 、D 错误．4. 答案 hc λ0 hc (λ0－λ)eλ0λ解析 由光电效应方程知，光电子的最大初动能E k ＝hν－W 0，其中金属的逸出功W 0＝hνc ，又由c ＝λν知W 0＝hc λ0，用波长为λ的单色光照射时，其E k ＝hc λ－hc λ0＝hc λ0－λλ0λ.又因为eU c ＝E k ，所以遏止电压U c ＝E k e＝hc (λ0－λ)eλ0λ. 第2节光的粒子性 课后练习1. 答案 A2. 答案 C解析 发生光电效应几乎是瞬时的，选项A 错误．入射光的强度减弱，说明单位时间内的入射光子数目减少；频率不变，说明光子能量不变，逸出的光电子的最大初动能也就不变，选项B 错误．入射光子的数目减少，逸出的光电子数目也就减少，故选项C 正确．入射光照射到某金属上发生光电效应，说明入射光频率不低于这种金属的极限频率，入射光的强度减弱而频率不变，同样能发生光电效应，故选项D 错误．3. 答案 D解析 由ε＝hν＝h c λ知，当入射光波长大于极限波长时，不能发生光电效应，A 错；由E k ＝hν－W 0知，最大初动能与入射光频率有关，与入射光的强度无关，B 错；发生光电效应的时间一般不超过10－9 s ，C 错．4. 答案 C解析 发生光电效应时，电子从光电管右端运动到左端，电流的方向与电子定向移动的方向相反，所以流过电流表G 的电流方向是a 流向b ；光电管两端可能是正向电压也可能是反向电压，所以电源右端可能为正极，也可能为负极；流过电流表G 的电流大小取决于入射光的强度，与入射光的频率无关；爱因斯坦解释了光电效应并提出光子能量ε＝hν.5. 答案 AB解析 因入射光的频率大于或等于极限频率时会产生光电效应，所以A 正确；因为金属的极限频率为νc ，所以逸出功W 0＝hνc ，再由E k ＝hν－W 0得，E k ＝2hνc －hνc ＝hνc ，B 正确；因为逸出功是光电子恰好逸出时需要做的功，对于同种金属是恒定的，故C 错误；由E k ＝hν－W 0＝hν－hνc ＝h (ν－νc )可得，当ν增大一倍时：E k ′E k ＝2ν－νc ν－νc≠2，故D 错误． 6. 答案 A解析 根据光电效应方程得E k1＝h c λ－W 0① E k2＝h c 23λ－W 0② 又E k2＝2E k1③联立①②③得W 0＝hc 2λ，A 正确． 7. 答案 ABD解析 根据ε＝hν，而ν＝c λ，则光子的能量为h c λ，故A 正确；光电子逸出的最大初动能E km ＝h c λ－W 0，根据动能定理，E km ′－E km ＝eU ，则到达A 板的光电子的最大动能为E km ′＝h c λ－W 0＋eU ，故B 正确；若增大两板间电压，不会影响光电效应现象，仍有光电子逸出，故C 错误；若减小入射光的波长，那么频率增大，一定会有光电子逸出，故D 正确．8. 答案 BC解析 根据光电效应方程E k ＝hν－W 0，以及E k ＝eU c 得：U c ＝hνe －W 0e ，图线的斜率k ＝h e，解得普朗克常量h ＝ke ，故A 错误；纵轴截距的绝对值b ＝W 0e，解得逸出功W 0＝eb ，故C 正确；b 等于逸出功与电子电荷量绝对值的比值，而逸出功与材料有关，则b 与材料有关，故D 错误；更换材料再实验，由于逸出功变化，可知图线的斜率不变，纵轴截距改变，故B 正确．故选B 、C.9. 答案 C解析 用频率相同的光照射同一金属时，发射出的光电子的最大初动能相同，所以遏止电压相同；饱和光电流与光的强度有关，光的强度越大，饱和光电流越大，故选项C 正确．10. 答案 CD解析 入射光的频率增大，光电子的最大初动能增大，则遏止电压增大，测遏止电压时，应使滑动变阻器的滑片P 向N 端移动，故A 错误；根据光电效应方程E k ＝hν－W 0知，光电子的最大初动能与入射光的强度无关，故B 错误；根据E k ＝hν－W 0＝eU c ，解得U c ＝hνe －hνc e ，图线的斜率k ＝h e ＝U 1ν1－νc ，则h ＝U 1e ν1－νc，当遏止电压为零时，ν＝νc ，故C 、D 正确．11. 答案 (1)阳极(2)5.15×1014 3.41×10－19 (3)1.23×10－19解析 (1)在光电效应中，电子向A 极运动，故电极A 为光电管的阳极．(2)由题图乙可知，铷的截止频率νc 为5.15×1014 Hz ，逸出功W 0＝hνc ＝6.63×10－34×5.15×1014 J ≈3.41×10－19 J.(3)当入射光的频率为ν＝7.00×1014 Hz 时，由E k ＝hν－hνc 得，光电子的最大初动能为E k ＝6.63×10－34×(7.00－5.15)×1014 J ≈1.23×10－19 J.。

图1【重点知识梳理】 一、黑体辐射与能量子 [基础导引]判断下列说法的正误：(1)一般物体辐射电磁波的情况与温度无关，只与材料的种类及表面情况有关 ( ) (2)黑体能完全吸收入射的各种波长的电磁波，不反射 ( ) (3)带电微粒辐射和吸收的能量，只能是某一最小能量值的整数倍 ( ) (4)普朗克最先提出了能量子的概念 ( ) [知识梳理] 1．黑体与黑体辐射(1)黑体：是指能够完全吸收入射的各种波长的电磁波而不发生反射的物体． (2)黑体辐射的实验规律①一般材料的物体，辐射的电磁波除与温度有关外，还与 材料的种类及表面状况有关．②黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关，如图1所示．a ．随着温度的升高，各种波长的辐射强度都增加．b ．随着温度的升高，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动． 2．能量子(1)定义：普朗克认为，带电微粒辐射或者吸收能量时，只能辐射或吸收某个最小能量值的整数倍．即能量的辐射或者吸收只能是一份一份的．这个不可再分的最小能量值ε叫做能量子．(2)能量子的大小：ε＝hν，其中ν是电磁波的频率，h 称为普朗克常量．h ＝6.626×10－34J·s(一般取h ＝6.63×10－34J·s)．特别提醒 在微观世界中能量是量子化的，或者说微观粒子的能量是分立的． 二、光电效应 [基础导引]已知能使某金属产生光电效应的极限频率为νc ，则 ( )A．当用频率为2νc的单色光照射该金属时，一定能产生光电子B．当用频率为2νc的单色光照射该金属时，所产生的光电子的最大初动能为hνcC．当照射光的频率ν大于νc时，若ν增大，则逸出功增大D．当照射光的频率ν大于νc时，若ν增大一倍，则光电子的最大初动能也增大一倍[知识梳理]1．光电效应现象光电效应：在光的照射下金属中的电子从金属表面逸出的现象，叫做光电效应，发射出来的电子叫做____________．2．光电效应规律(1)光子说：空间传播的光的能量是不连续的，是一份一份的，每一份叫做一个光子．光子的能量为ε＝________，其中h是普朗克常量，其值为6.63×10－34 J·s.(2)光电效应方程：____________其中hν为入射光的能量，E k为光电子的最大初动能，W0是金属的逸出功．4．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U c.(2)截止频率：能使某种金属发生光电效应的________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．(3)逸出功：电子从金属中逸出所需做功的__________，叫做该金属的逸出功．三、光的波粒二象性、物质波[基础导引]判断下列说法的正误：(1)光电效应反映了光的粒子性()(2)大量光子产生的效果往往显示出粒子性，个别光子产生的效果往往显示出波动性()(3)光的干涉、衍射、偏振现象证明了光具有波动性()(4)只有运动着的小物体才有一种波和它相对应，大的物体运动是没有波和它对应的()][知识梳理(2)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＝________，p为运动物体的动量，h为普朗克常量.【考点突破】考点一对光电效应规律的理解考点解读1．爱因斯坦光电效应方程：E k＝hν－W0.hν：光子的能量．W0：逸出功．E k：光电子的最大初动能．2．对光电效应规律的解释图2特别提醒 光电效应方程研究的对象是从金属表面逸出的光电子，其列式依据为能量守恒定律．3．由E k —ν图象可以得到的物理量(如图2所示) (1)极限频率：图线与ν轴交点的横坐标νc . (2)逸出功：图线与E k 轴交点的纵坐标的值W 0＝E . (3)普朗克常量：图线的斜率k ＝h . 典例剖析例1 入射光照射到某金属表面上发生光电效应，若入射光的强度减弱，而频率保持不变，那么( )1．粒子的波动性：实物粒子也具有波动性，满足如下关系：ν＝εh 和λ＝hp ，这种波称为德布罗意波，也叫物质波．2．光的波粒二象性图5光既有波动性，又有粒子性，两者不是孤立的，而是有机的统一体，其表现规律为： (1)个别光子的作用效果往往表现为粒子性；大量光子的作用效果往往表现为波动性． (2)频率越低波动性越显著，越容易看到光的干涉和衍射现象；频率越高粒子性越显著，越不容易看到光的干涉和衍射现象，贯穿本领越强．(3)光在传播过程中往往表现出波动性；在与物质发生作用时，往往表现为粒子性． 典例剖析例2 关于物质的波粒二象性，下列说法中不正确的是 ( ) A ．不仅光子具有波粒二象性，一切运动的微粒都具有波粒二象性B ．运动的微观粒子与光子一样，当它们通过一个小孔时，都没有特定的运动轨道C ．波动性和粒子性，在宏观现象中是矛盾的、对立的，但在微观高速运动的现象中是统一的D ．实物的运动有特定的轨道，所以实物不具有波粒二象性 考点三 光电效应方程的应用 典例剖析例3 如图5所示，当开关S 断开时，用光子能量为2.5 eV 的一束光照 射阴极P ，发现电流表读数不为零．合上开关，调节滑动变阻器，发 现当电压表读数小于0.60 V 时，电流表读数仍不为零；当电压表读数 大于或等于0.60 V 时，电流表读数为零．(1)求此时光电子的最大初动能的大小； (2)求该阴极材料的逸出功． 思维导图例4研究光电效应的电路如图6所示．用频率相同、强度不同的光分别照射密封真空管的钠极板(阴极K)，钠极板发 射出的光电子被阳极A 吸收，在电路中形成光电流．下列光电流I 与 A 、K 之间的电压U AK 的关系图象中，正确的是________． 建模感悟1．常见电路(如图所示)2．两条线索(1)通过频率分析：光子频率高→光子能量大→产生光电子的最大初动能大．(2)通过光的强度分析：入射光强度大→光子数目多→产生的光电子多→光电流大． 3．概念辨析⎩⎨⎧照射光⎩⎪⎨⎪⎧ 强度——决定着每秒钟光源发射的光子数频率——决定着每个光子的能量E ＝hν光电子⎩⎪⎨⎪⎧ 每秒钟逸出的光电子数——决定着光电流的强度光电子逸出后的最大初动能课堂探究例1 C 跟踪训练1 D 例2 D 跟踪训练2 C例3 (1)0.6 eV (2)1.9 eV 跟踪训练3 B 例4 C 跟踪训练4 C【高频考点突破】考点1：光的电磁说【例1】光的电磁说认为()A．光波和机械波相同，在真空中传播时速度最大B．光波也能产生干涉、衍射等现象C．光是一种电磁波D．在真空中光速和电磁波传播速度相同【解析】光波是电磁波，不同于机械波，光波在真空中传播速度最大，而机械波不能在真空中传播；但是光波和机械波都能产生干涉、衍射等波特有的现象．答案：BCD点评：了解光的电磁说，知道光波和机械波的异同，就能作出正确的判断．考点2：光电效应【例2】关于光电效应，下列几种叙述正确的是()A．金属电子的逸出功与入射光的频率成正比B．光电流的强度与入射光的强度无关C．用不可见光照射金属一定比用可见光照射同种金属产生的光电子的初动能要大D．对于任何一种金属都存在一个“最大波长”，入射光的波长必须小于这个波长，才能产生光电效应【解析】金属的逸出功由该金属决定，与入射光源频率无关，光电流的强度与入射光强度成正比，选项A、B错误．不可见光包括能量大的紫外线、X射线、γ射线，也包括能量比可见光小的红外线、无线电波，选项C错误．答案：D点评：光电效应是金属中的自由电子吸收了光子的能量后，其动能大到足以克服金属离子的引力而逃逸出金属表面，成为光电子；对一定的金属来说，逸出功是一定的，照射光的频率越大，光子的能量越大，从金属中逸出的光电子的初动能就越大；如果入射光子的频率较低，它的能量小于金属的逸出功，就不能产生光电效应，这就是存在极限频率的原因．考点3：波粒二象性【例3】如图下列实验中，深入地揭示了光的粒子性一面的有()【解析】A为康普顿散射，B为光电效应，康普顿散射和光电效应都深入揭示了光的粒子性；C为α粒子散射，不是光子，揭示了原子的核式结构模型；D为光谱分析，揭示了氢原子能级的不连续．选AB.答案：AB点评：本题是一个识记的内容，熟悉光的波动性和粒子性以及原子物理的有关知识即可得出答案【题型解读】题型一：光电效应规律【例4】对爱因斯坦光电效应方程E k=hν-W，下面的理解正确的有()A．只要是用同种频率的光照射同一种金属，那么从金属中逸出的所有光电子都会具有同样的初动能E kB．式中的W表示每个光电子从金属中飞出过程中克服金属中正电荷引力所做的功C．逸出功W和极限频率ν0之间应满足关系式W=hν0D．光电子的最大初动能和入射光的频率成正比【解析】爱因斯坦光电效应方程E k=hν-W中的W表示从金属表面直接逸出的光电子克服金属中正电荷引力做的功，因此是所有逸出的光电子中克服引力做功的最小值，对应的光电子的初动能是所有光电子中最大的，其他光电子的初动能都小于这个值．若入射光的频率恰好是极限频率，即刚好能有光电子逸出，可理解为逸出的光电子的最大初动能是0，因此有W=hν0.由E k=hν-W可知E k和ν之间是一次函数关系，但不是成正比．答案：C题型二：光电效应的综合应用【例5】(2010•江苏卷) (1)研究光电效应的电路如图所示．用频率相同、强度不同的光分别照射密封真空管的钠极板(阴极K)，钠极板发射出的光电子被阳极A吸收，在电路中形成光电流．下列光电流I与A、K之间的电压UAK的关系图象的，正确的是()(2)钠金属中的电子吸收光子的能量，从金属表面逸出，这就是光电子，光电子从金属表面逸出的过程中，其动量的大小__________(选填“增大”、“减小”或“不变”)，原因是_______________________．(3)已知氢原子处在第一、第二激发态的能级分别为-3.4eV和-1.51eV, 金属钠的截止频率为5.53×1014Hz, 普朗克常量h=6.63×10-34J•s.请通过计算判断，氢原子从第二激发态跃迁到第一激发态过程中发出的光照射金属钠板，能否发生光电效应．【解析】(1)对于一定频率的光，无论光的强弱如何变化，遏止电压都是一样的，只有光的频率改变，遏止电压才会改变；但发生了光电效应后，入射光越强，饱和光电流越强．C正确．(2)光电子从金属表面逸出的过程中，受到金属表面层中力的阻碍作用(或需要克服逸出功)，动能要减少，速度要减小，所以动量也要减小．(3)氢原子放出的光子能量E=E3-E2，代入数据得：E =1.89eV，金属钠的逸出功W0=hν0，代入数据得W0=2.3eV，因为E＜W0，所以不能发生光电效应．答案：(1)C(2)减小光电子受到金属表面层中力的阻碍作用(或需要克服逸出功)(3)见解析题型三：波粒二象性【例6】在双缝干涉实验中，在光屏处放上照相底片，若减弱光的强度使光子只能一个一个地通过狭缝，实验结果表明，如果曝光时间不太长，底片上只能出现一些无规则的亮点；如果曝光时间足够长，底片上就会出现规则的干涉条纹．下列与这个实验结果相关的分析中，正确的是()表现的波动性为一种概率波，故选项B、C、D正确．答案：BCD点评：粒子和波动对宏观物体是两个对立的事物，但是对于微观粒子，波动性和粒子性是统一的．【高考真题解析】【2012高考】（2012•重庆）以下是物理学史上3个著名的核反应方程：x＋37Li―→2y，y＋714N―→x ＋817O，y＋49Be―→z＋612C.x、y和z是3种不同的粒子，其中z是()A．α粒子B．质子C．中子D．电子【答案】C【解析】将上述三个方程相加，整理后得37Li＋714N＋49Be―→ 817O＋612C＋z，根据电荷数守恒和质量数守恒，z 的质量数为1，电荷数为0，为中子，C 正确．【考点定位】原子物理（2011·上海）1．在光电效应实验中，用单色光照时某种金属表面，有光电子逸出，则光电子的最大初动能取决于入射光的 （ ）（A ）频率 （B ）强度 （C ）照射时间 （D ）光子数目【答案】A【解析】根据爱因斯坦的光电效应方程：212h W mv ν-=，光电子的最大初动能只与入射光的频率在关，与其它无关，选项A 正确。

高考物理一轮复习学习讲义
或极限频率)，入射光的频率必须大于截止频率才能产生光电效应．低于截止频率时不能发生光电效应．
．甲图中光电管得到的电压为正向电压
时，产生的光电子的最大初动能为E
E 时，产生的光电子的最大初动能为
表明光具有粒子性
表明光具有波动性．用紫外光观察不到类似的图象
，则每秒钟从光电管阴极发射出的光电子数至少是
．图中直线的斜率与普朗克常量有关
求此时光电子的最大初动能的大小．
的光照射时，光电子的最大初动能为
射线被石墨散射后部分波长增大②锌板被紫外线照射时有电子逸出但被可见光照射时没有粒子中有少数运动方向发生较大偏转④氢原子发射的光经三棱镜分光后，
在光电效应实验中，用同一种单色光，先后照射锌和银的表面，都能发生光电效应．对于这两个过程，下列四个物理量中，一定不同的是( ACD )
，当电流表示数为零时，电压表示数为遏止电压
向右滑动的过程中，电流表示数将一直增大
．不改变光束颜色和电路，增大入射光束强度，电流表示数会增大
需要预热，光束照射后需要一定的时间才会有光电流
在光电效应实验中，分别用频率为ν、ν的单色光
.
根据爱因斯坦光电效应方程E k＝hν－W0及动能定理eU c＝E k，可得U。

第1讲 光电效应板块一 主干梳理·夯实基础 【知识点1】 光电效应 Ⅰ1．定义照射到金属表面的光，能使金属中的电子从表面逸出的现象。

2．光电子光电效应中发射出来的电子。

3．光电效应规律(1)每种金属都有一个极限频率，入射光的频率必须大于等于这个极限频率才能产生光电效应。

低于这个频率的光不能产生光电效应。

(2)光电子的最大初动能与入射光的强度无关，只随入射光频率的增大而增大。

(3)光电效应的发生几乎是瞬时的，一般不超过10－9s 。

(4)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。

【知识点2】 爱因斯坦光电效应方程 Ⅰ 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＝h ν。

其中h ＝6.63×10－34J·s(称为普朗克常量)。

2．逸出功W 0使电子脱离某种金属所做功的最小值。

3．最大初动能发生光电效应时，金属表面上的电子吸收光子后克服金属的逸出功后所具有的动能。

4．爱因斯坦光电效应方程 (1)表达式：E k ＝h ν－W 0。

(2)物理意义：金属表面的电子吸收一个光子获得的能量是h ν，这些能量的一部分用来克服金属的逸出功W 0，剩下的表现为逸出后光电子的最大初动能E k ＝12m e v 2。

5．对光电效应规律的解释【知识点3】 光的波粒二象性 物质波 1．光的波粒二象性(1)光的干涉、衍射、偏振现象说明光具有波动性。

(2)光电效应和康普顿效应说明光具有粒子性。

(3)光既具有波动性，又具有粒子性，即光具有波粒二象性。

2．物质波(1)1924年，法国物理学家德布罗意提出：实物粒子也具有波动性，每一个运动着的粒子都有一个波和它对应，这种波叫做物质波，也叫德布罗意波。

(2)物质波的波长：λ＝h p ＝hmv，其中h 是普朗克常量。

物质波也是一种概率波。

板块二 考点细研·悟法培优考点1光电效应规律的理解[深化理解]1．光子与光电子光子是指组成光本身的一个个不可分割的能量子，光子不带电；光电子是指金属表面受到光照射时发射出来的电子。

光电效应波粒二象性知识梳理知识点一、光电效应1．定义照射到金属表面的光，能使金属中的电子从表面逸出的现象。

2．光电子光电效应中发射出来的电子。

3．研究光电效应的电路图(如图1)：图1其中A是阳极。

K是阴极。

4．光电效应规律(1)每种金属都有一个极限频率，入射光的频率必须大于这个极限频率才能产生光电效应。

低于这个频率的光不能产生光电效应。

(2)光电子的最大初动能与入射光的强度无关，只随入射光频率的增大而增大。

(3)光电效应的发生几乎是瞬时的，一般不超过10－9s。

(4)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。

知识点二、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。

3．最大初动能发生光电效应时，金属表面上的电子吸收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．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U c 。

(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。

5．爱因斯坦光电效应方程 (1)表达式：E k ＝h ν－W 0。

(2)物理意义：金属表面的电子吸收一个光子获得的能量是h ν，这些能量的一部分用来克服金属的逸出功W 0，剩下的表现为逸出后光电子的最大初动能E k ＝12m e v 2。

知识点三、光的波粒二象性与物质波 1．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。

2．物质波 (1)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。

近代物理初步6．裂变反应、聚变反应的应用，射线的危害和应用等知识与现代科技联系密切。

第1讲光电效应波粒二象性知识点光电效应及其规律Ⅰ1．定义01电子从表面逸出的现象。

2．光电子02光电效应中发射出来的电子。

3．光电效应的实验规律(1)03低于截止频率时不发生光电效应。

不同金属的截止频率不同，即截止频率与金属自身的性质有关。

(2)存在饱和电流：在光照条件不变的情况下，随着所加电压的增大，光电流趋于一个饱和值，即在一定的光照条件下，单位时间阴极K发射的光电子的数目04越大，单位05越多。

(3)存在遏止电压：使光电流减小到0的反向电压U c称为遏止电压。

遏止电压的存在意味着光电子的初动能有最大值，E km＝12m e v 2c＝eU c，称为光电子的最大初动能。

实验表明，遏止电压(或光电子的最大初动能)06强度无关，07增大。

(4)光电效应具有瞬时性：当入射光的频率超过截止频率νc时，无论入射光怎样微弱，光电效应几乎是瞬时发生的。

知识点爱因斯坦光电效应方程Ⅰ1．光子说光本身就是由一个个不可分割的能量子组成的，频率为ν的光的能量为01 hν，其中h＝6.63×10－34 J·s(称为普朗克常量)。

这些能量子后来称为光子。

2．逸出功W002最小值叫作这种金属的逸出功。

3．光电子的最大初动能03电子吸收光子后，除了要克服金属的逸出功外，有时还要克服原子的其他束缚而做功，这时光电子的初动能就比较小；当逸出过程只克服金属的逸出功而逸出时，光电子的初动能称为最大初动能。

4．爱因斯坦光电效应方程(1)表达式：E k04hν－W0。

(2)物理意义：金属表面的电子吸收一个光子获得的能量是hν，在这些能量中，一部分大小为W005脱离金属，剩下的是逸出后电子的最大初动能E k0612m e v2。

5．对光电效应规律的解释对应规律对规律的解释存在截止频率νc 电子从金属表面逸出，必须克服金属的逸出功W0，则入射光子的能量不能小于W0，对应的频率必须不小于νc＝07W0h，即截止频率光电子的最大初动能随着入射光频率的增大而电子吸收光子能量后，一部分用来克服金属的逸出功，剩余部分表现为光电子的初动能，只有直接从金属表增大，与入射光的强度无关面飞出的光电子才具有最大初动能。

2023年一轮复习：波粒二象性、物质波学案一、知识梳理1．对光的波粒二象性的理解项目光的波动性光的粒子性从数量上看大量光子的作用效果往往表现为（）个别光子的作用效果往往表现为（）从频率上看频率越低波动性越显著，越容易看到光的（）和（）现象频率越高（）越显著，贯穿本领越（），越不容易看到光的干涉和衍射现象从传播与作用上看光在传播过程中往往表现出波动性在与物质发生作用时往往表现出粒子性能证明的实验光的干涉、衍射、偏振现象光电效应、（）效应联系由光子的能量E＝（）、光子的动量p＝（）也可以看出，光的波动性和粒子性并不矛盾：表示粒子性的能量和动量的计算式中都含有描述波动性的物理量——频率ν和波长λ2．德布罗意波(物质波)波长λ与动量p的关系符合德布罗意公式λ＝（）(h为普朗克常量)的波叫德布罗意波，简称（），德布罗意波假说是光的波粒二象性的一种推广，使之包含了物质粒子，即光子和实物粒子都具有（），又都具有（），与光子对应的波是电磁波，与实物粒子对应的波是德布罗意波。

二、练习题1．实验表明：光子与速度不太大的电子碰撞发生散射时，光的波长会变长或者不变，这种现象叫康普顿散射，该过程遵循能量守恒定律和动量守恒定律。

如果电子具有足够大的初速度，以至于在散射过程中有能量从电子转移到光子，则该散射被称为逆康普顿散射，这一现象已被实验证实。

关于上述逆康普顿散射，下列说法正确的是() A．相对于散射前的入射光，散射光在介质中的传播速度变大B．若散射前的入射光照射某金属表面时能发生光电效应，则散射光照射该金属时，光电子的最大初动能将变大C．散射后电子的速度一定变大D．散射后电子的能量一定变大2．用很弱的光做双缝干涉实验，把入射光减弱到可以认为光源和感光胶片之间不可能同时有两个光子存在，如图所示是不同数量的光子照射到感光胶片上得到的照片。

这些照片说明()A．光只有粒子性没有波动性B．光只有波动性没有粒子性C．少量光子的运动显示波动性，大量光子的运动显示粒子性D．少量光子的运动显示粒子性，大量光子的运动显示波动性3．(多选)利用金属晶格(大小约10－10 m)作为障碍物观察电子的衍射图样，对应的方法是让电子通过电场加速后，形成电子束照射到金属晶格上，从而得到电子的衍射图样，如果加速电压为U，则下列说法正确的是()A．该实验说明了电子具有波动性B．加速电压U越大，物质波波长越短C．加速电压U越大，电子的衍射现象越明显D．若用相同动能的质子替代电子，衍射现象更明显4．(多选)关于光的波粒二象性，正确的说法是()A．光的频率越高，光子的能量越大，粒子性越显著B．光的波长越长，光的能量越小，波动性越显著C．频率高的光子不具有波动性，波长较长的光子不具有粒子性D．个别光子产生的效果往往显示粒子性，大量光子产生的效果往往显示波动性5．(2020·江苏高考)“测温枪”(学名“红外线辐射测温仪”)具有响应快、非接触和操作方便等优点。

[高考命题解读]第1讲光电效应波粒二象性一、光电效应及其规律1.光电效应现象在光的照射下，金属中的电子从表面逸出的现象，发射出来的电子叫光电子.2.光电效应的产生条件入射光的频率大于等于金属的极限频率.3.光电效应规律(1)每种金属都有一个极限频率，入射光的频率必须大于等于这个极限频率才能产生光电效应.(2)光电子的最大初动能与入射光的强度无关，只随入射光频率的增大而增大.(3)光电效应的发生几乎是瞬时的，一般不超过10－9 s.(4)当入射光的频率大于极限频率时，饱和光电流的大小与入射光的强度成正比.自测1教材P36第2题改编(多选)在光电效应实验中，用频率为ν的光照射光电管阴极，发生了光电效应，下列说法正确的是()A.增大入射光的强度，光电流增大B.减小入射光的强度，光电效应现象消失C.改用频率小于ν的光照射，一定不发生光电效应D.改用频率大于ν的光照射，光电子的最大初动能变大答案AD解析增大入射光强度，单位时间内照射到单位面积上的光子数增加，则光电流增大，故选项A正确；光电效应是否发生取决于入射光的频率，而与入射光强度无关，故选项B错误.用频率为ν的光照射光电管阴极，发生光电效应，用频率较小的光照射时，若光的频率仍大于极限频率，则仍会发生光电效应，选项C错误；根据hν－W逸＝E k可知，增大入射光频率，光电子的最大初动能也增大，故选项D正确.二、爱因斯坦光电效应方程1.光子说：在空间传播的光不是连续的，而是一份一份的，每一份叫做一个光子，光子的能量ε＝hν.2.逸出功W0：电子从金属中逸出所需做功的最小值.3.最大初动能：发生光电效应时，金属表面上的电子吸收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.光电效应方程(1)表达式：hν＝E k＋W0或E k＝hν－W0.(2)物理意义：金属表面的电子吸收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电子的最大初动能.自测2(多选)如图1是某金属在光的照射下产生的光电子的最大初动能E k与入射光频率ν的关系图象.由图象可知()图1A.该金属的逸出功等于EB.该金属的逸出功等于hν0C.入射光的频率为2ν0时，产生的电子的最大初动能为ED.入射光的频率为ν02时，产生的电子的最大初动能为E2答案 ABC三、光的波粒二象性与物质波 1.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. 2.物质波(1)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.(2)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＝hp，p 为运动物体的动量，h 为普朗克常量.自测3(多选)下列说法中正确的是()A.光的波粒二象性学说彻底推翻了麦克斯韦的光的电磁说B.在光的双缝干涉实验中，暗条纹的地方是光子永远不能到达的地方C.光的双缝干涉实验中，大量光子打在光屏上的落点是有规律的，暗纹处落下光子的概率小D.单个光子具有粒子性，大量光子具有波动性答案CD命题点一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(1)光强大→光子数目多→发射光电子多→光电流大；(2)光子频率高→光子能量大→光电子的最大初动能大.3.三个关系式(1)爱因斯坦光电效应方程：E k＝hν－W0.(2)最大初动能与遏止电压的关系：E k＝eU c.(3)逸出功与极限频率的关系W0＝hνc.例1(多选)现用某一光电管进行光电效应实验，当用某一频率的光入射时，有光电流产生.下列说法正确的是()A.保持入射光的频率不变，入射光的光强度变大，饱和光电流变大B.入射光的频率变高，饱和光电流变大C.入射光的频率变高，光电子的最大初动能变大D.保持入射光的光强度不变，不断减小入射光的频率，始终有光电流产生答案AC解析在发生光电效应时，饱和光电流大小由光照强度来决定，与频率无关，光照强度越大饱和光电流越大，因此A正确，B错误；根据E k＝hν－W0可知，对于同一光电管，逸出功W0不变，入射光频率变高，光电子的最大初动能E k变大，因此C正确；由光电效应规律可知，当频率低于截止频率时无论光照强度多大，都不会有光电流产生，因此D错误.例2(多选)(2017·全国卷Ⅲ·19)在光电效应实验中，分别用频率为νa、νb的单色光a、b照射到同种金属上，测得相应的遏止电压分别为U a和U b，光电子的最大初动能分别为E k a和E k b.h为普朗克常量.下列说法正确的是()A.若νa＞νb，则一定有U a＜U bB.若νa＞νb，则一定有E k a＞E k bC.若U a＜U b，则一定有E k a＜E k bD.若νa＞νb，则一定有hνa－E k a＞hνb－E k b答案BC解析由爱因斯坦光电效应方程得，E km＝hν－W0，由动能定理得，E km＝eU，若用a、b单色光照射同种金属时，逸出功W0相同.当νa＞νb时，一定有E k a＞E k b，U a＞U b，故选项A错误，B正确；若U a＜U b，则一定有E k a＜E k b，故选项C正确；因逸出功相同，有W0＝hνa－E k a＝hνb－E k b，故选项D错误.变式1(多选)(2017·山东潍坊中学一模)下列说法中正确的是()A.用不可见光照射金属一定比用可见光照射同种金属产生的光电子的初动能大B.按照玻尔理论，氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，电子的动能减小，但原子的能量增大C.光电子的最大初动能随入射光频率增大而增大D.在光照条件不变的情况下，对发射出来的光电子加上正向电压对光电子加速，所加电压不断增大，光电流也不断增大答案BC变式2光电效应实验装置示意图如图2所示.用频率为ν的普通光源照射阴极K，没有发生光电效应.换用同样频率为ν的强激光照射阴极K，则发生了光电效应；此时，若加上反向电压U，即将阴极K接电源正极，阳极A接电源负极，在K、A之间就形成了使光电子减速的电场.逐渐增大U，光电流会逐渐减小；当光电流恰好减小到零时，所加反向电压U可能是下列的(其中W为逸出功，h为普朗克常量，e为电子电荷量)()图2A.U ＝hνe －W eB.U ＝2hνe －W eC.U ＝2hν－WD.U ＝5hν2e －We答案 B解析 由题意知，一个电子吸收一个光子不能发生光电效应，换用同样频率为ν的强激光照射阴极K ，则发生了光电效应，即吸收的光子能量为nhν(n ＝2,3,4…) 由光电效应方程可知：nhν＝W ＋12m v 2(n ＝2,3,4…)① 在减速电场中由动能定理得－eU ＝0－12m v 2②联立①②得：U ＝nhνe －We (n ＝2,3,4…)，选项B 正确.命题点二 光电效应图象四类图象例3用如图3甲所示的电路研究光电效应中光电流大小与照射光的强弱、频率等物理量的关系.图中A、K两极间的电压大小可调，电源的正负极也可以对调.分别用a、b、c三束单色光照射，调节A、K间的电压U，得到光电流I 与电压U的关系如图乙所示.由图可知()图3A.单色光a和c的频率相同，但a更强些B.单色光a和c的频率相同，但a更弱些C.单色光b的频率小于a的频率D.改变电源的极性不可能有光电流产生答案 A解析由题图乙知，a、c的遏止电压相同，根据光电效应方程可知单色光a和c的频率相同，但a产生的光电流大，说明a光的强度大，选项A正确，B错误；b的遏止电压大于a、c的遏止电压，所以单色光b的频率大于a的频率，选项C错误；只要光的频率不变，改变电源的极性，仍可能有光电流产生，选项D错误.变式3 (多选)如图4所示是用光照射某种金属时逸出的光电子的最大初动能随入射光频率的变化图线(直线与横轴的交点坐标为4.27，与纵轴交点坐标为0.5).由图可知( )图4A.该金属的截止频率为4.27×1014 HzB.该金属的截止频率为5.5×1014 HzC.该图线的斜率表示普朗克常量D.该金属的逸出功为0.5 eV答案 AC解析 图线与横轴的交点为截止频率，A 正确，B 错误；由光电效应方程E k ＝hν－W 0，可知图线的斜率为普朗克常量，C 正确；该金属的逸出功为：W 0＝hνc ＝6.63×10－34×4.27×10141.6×10－19eV≈1.77 eV，D错误.变式4(2015·全国卷Ⅰ·35(1))在某次光电效应实验中，得到的遏止电压U c与入射光的频率ν的关系如图5所示.若该直线的斜率和纵截距分别为k和b，电子电荷量的绝对值为e，则普朗克常量可表示为________，所用材料的逸出功可表示为________.图5答案ek－eb解析光电效应中，入射光子能量为hν，克服逸出功W0后多余的能量转化为电子动能，eU c＝hν－W0，整理得U c＝he ν－W0e，斜率即he＝k，所以普朗克常量h＝ek，截距为b，即eb＝－W0，所以逸出功W0＝－eb.命题点三光的波粒二象性和物质波1.从数量上看：个别光子的作用效果往往表现为粒子性；大量光子的作用效果往往表现为波动性.2.从频率上看：频率越低波动性越显著，越容易看到光的干涉和衍射现象；频率越高粒子性越显著，贯穿本领越强，越不容易看到光的干涉和衍射现象.3.从传播与作用上看：光在传播过程中往往表现出波动性；在与物质发生作用时往往表现出粒子性. 4.波动性与粒子性的统一：由光子的能量E ＝hν、光子的动量表达式p ＝hλ也可以看出，光的波动性和粒子性并不矛盾：表示粒子性的能量和动量的计算式中都含有表示波的特征的物理量——频率ν和波长λ.例4 (多选)(2015·全国卷Ⅱ·35(1)改编)实物粒子和光都具有波粒二象性.下列事实中突出体现波动性的是( ) A.电子束通过双缝实验装置后可以形成干涉图样 B.β射线在云室中穿过会留下清晰的径迹 C.人们利用慢中子衍射来研究晶体的结构 D.人们利用电子显微镜观测物质的微观结构答案 ACD解析电子束通过双缝实验装置后可以形成干涉图样，说明电子是一种波，故A正确；β射线在云室中穿过会留下清晰的径迹，可以说明β射线是一种粒子，故B错误；人们利用慢中子衍射来研究晶体的结构，中子衍射说明中子是一种波，故C正确；人们利用电子显微镜观测物质的微观结构，利用了电子束的衍射现象，说明电子束是一种波，故D正确.变式5下列各组现象能说明光具有波粒二象性的是()A.光的色散和光的干涉B.光的干涉和光的衍射C.泊松亮斑和光电效应D.光的反射和光电效应答案 C变式6(多选)1927年戴维孙和汤姆孙分别完成了电子衍射实验，该实验是荣获诺贝尔奖的重大近代物理实验之一.如图6所示的是该实验装置的简化图，下列说法正确的是()图6A.亮条纹是电子到达概率大的地方B.该实验说明物质波理论是正确的C.该实验再次说明光子具有波动性D.该实验说明实物粒子具有波动性答案ABD变式7(多选)波粒二象性是微观世界的基本特征，以下说法正确的有()A.光电效应现象揭示了光的粒子性B.热中子束射到晶体上产生衍射图样说明中子具有波动性C.黑体辐射的实验规律可用光的波动性解释D.动能相等的质子和电子，它们的德布罗意波长也相等答案AB。

专题50 光电效应波粒二象性1.知道什么是光电效应，理解光电效应的实验规律.2.会利用光电效应方程计算逸出功、极限频率、最大初动能等物理量.3.知道光的波粒二象性，知道物质波的概念．一、黑体辐射与能量子1．黑体与黑体辐射(1)黑体：是指能够完全吸收入射的各种波长的电磁波而不发生反射的物体．(2)黑体辐射的实验规律①一般材料的物体，辐射的电磁波除与温度有关外，还与材料的种类及表面状况有关．②黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关．a．随着温度的升高，各种波长的辐射强度都增加．b．随着温度的升高，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动．2．能量子(1)定义：普朗克认为，带电微粒辐射或者吸收能量时，只能辐射或吸收某个最小能量值的整数倍．即能量的辐射或者吸收只能是一份一份的．这个不可再分的最小能量值ε叫做能量子．(2)能量子的大小：ε＝hν，其中ν是电磁波的频率，h称为普朗克常量． h＝6.63×10－34J·s.二、光电效应1．光电效应现象光电效应：在光的照射下金属中的电子从金属表面逸出的现象，叫做光电效应，发射出来的电子叫做光电子．2．光电效应规律(1)每种金属都有一个极限频率．(2)光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．(3)光照射到金属表面时，光电子的发射几乎是瞬时的．(4)光电流的强度与入射光的强度成正比．3．爱因斯坦光电效应方程(1)光子说：空间传播的光的能量是不连续的，是一份一份的，每一份叫做一个光子．光子的能量为ε＝h ν，其中h 是普朗克常量，其值为6.63×10－34J·s.(2)光电效应方程：E k ＝h ν－W 0.其中h ν为入射光的能量，E k 为光电子的最大初动能，W 0是金属的逸出功． 4． 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U c .(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．(3)逸出功：电子从金属中逸出所需做功的最小值，叫做该金属的逸出功． 三、光的波粒二象性与物质波 1． 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． 2． 物质波 (1)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． (2)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ph=λ，p 为运动物体的动量，h 为普朗克常量.考点一 光电效应现象和光电效应方程的应用 1．对光电效应的四点提醒(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 光电效应与光量子假说[目标定位] 1.知道光电效应现象，能说出光电效应的实验规律.2.能用爱因斯坦光电效应方程对光电效应作出解释，会用光电效应方程解决一些简单的问题.一、光电效应1．光电效应：照射到金属表面的光，能使金属中的电子从表面逸出的现象．2．光电子：光电效应中发射出来的电子．3．光电效应的实验规律(1)对于给定的光电阴极材料，都存在一个截止频率ν0，只有超过截止频率ν0的光，才能引起光电效应．(2)光电流的大小由光强决定，光强愈大，光电流愈大．(3)光电子的最大初动能与入射光的频率成线性关系．(4)光电效应具有瞬时性：光电效应中产生电流的时间不超过10－9s.想一想 紫外线灯照射锌板，为什么与锌板相连的验电器指针张开一个角度？答案 紫外线灯照射锌板，发生光电效应现象，锌板上的电子飞出锌板，使锌板带正电，与锌板相连的验电器也会因而带正电，使得验电器指针张开一个角度．二、爱因斯坦的光电效应方程1．光子说：光本身就是由一个个不可分割的能量子组成的，这些能量子被称为光子，频率为ν的光的能量子为h ν.2．爱因斯坦光电效应方程的表达式：h ν＝12mv 2＋A .其中A 为电子从金属内逸出表面时所需做的功．想一想 怎样从能量守恒角度理解爱因斯坦光电效应方程？答案 爱因斯坦光电效应方程中的h ν是入射光子的能量，逸出功A 是光子飞出金属表面消耗的能量，12mv 2是光子的最大初动能，因此爱因斯坦光电效应方程符合能量的转化与守恒定律．预习完成后，请把你疑惑的问题记录在下面的表格中一、光电效应现象1．光电效应的实质：光现象――→转化为电现象．2．光电效应中的光包括不可见光和可见光．3．光电子：光电效应中发射出来的光电子，其本质还是电子．【例1】 一验电器与锌板相连(如图1所示)，用一紫外线灯照射锌板，关灯后，验电器指针保持一定偏角．图1(1)现用一带负电的金属小球与锌板接触，则验电器指针偏角将________(填“增大”、“减小”或“不变”)．(2)使验电器指针回到零，再用相同强度的钠灯发出的黄光照射锌板，验电器指针无偏转．那么，若改用强度更大的红外线灯照射锌板，可观察到验电器指针________(填“有”或“无”)偏转．答案 (1)减小 (2)无解析 当用紫外线灯照射锌板时，锌板发生光电效应，锌板放出光电子而带上正电，此时与锌板连在一起的验电器也带上了正电，故指针发生了偏转．当带负电的小球与锌板接触后，中和了一部分正电荷，从而使验电器的指针偏角减小．使验电器指针回到零，用钠灯发出的黄光照射锌板，验电器指针无偏转，说明钠灯发出的黄光的频率小于锌的极限频率，而红外光比黄光的频率还要低，更不可能使锌板发生光电效应．能否发生光电效应与入射光的强弱无关．二、光电效应的实验规律1．对光电效应的理解(1)入射光的强度：指单位时间内照射到金属表面单位面积上的光子的总能量，是由入射光子数和入射光子的频率决定的．可用P ＝nh ν表示，其中n 为单位时间内的光子数．(2)在入射光频率不变的情况下，光的强度与单位时间内照射到金属表面上单位面积的光子数成正比．(3)对于不同频率的入射光，即使光的强度相等，在单位时间内照射到金属单位面积的光子数也不相同，从金属表面逸出的光电子数不同，形成的光电流不同．(4)饱和光电流：指光电流的最大值(即饱和值)，在光电流未达到最大值之前，因光电子尚未全部形成光电流，所以光电流的大小不仅与入射光的强度有关，还与光电管两极间的电压有关，电压越大，被吸引变成光电流的光电子越多．(5)饱和光电流与入射光的强度成正比：在入射光频率不变的情况下，光电流的最大值与入射光的强度成正比．原因是在高电压下光电子个数决定了光电流大小，而电子个数决定于入射光强度．“频率高，光子能量大，光就强，产生的光电流也强”、“光电子的初动能大，电子跑得快，光电流就强”等说法均是错误的．总之，在理解光电效应规律时应特别注意以下几个关系：照射光频率决定着⎩⎪⎨⎪⎧ 是否产生光电效应发生光电效应时光电子的最大初动能照射光强度决定着单位时间内发射出来的电子数2．爱因斯坦对光电效应的解释(1)饱和光电流与光强关系光越强，包含的光子数越多，照射金属时产生的光电子越多，因而饱和光电流越大，所以，入射光频率一定时，饱和光电流与光强成正比．(2)存在截止频率和遏止电压爱因斯坦的光电效应方程表明光电子的初动能与入射光频率成线性关系，与光强无关，所以遏止电压由入射光频率决定，与光强无关．光电效应方程同时表明，只有h ν>A 0时，才有光电子逸出，ν0＝A 0h就是光电效应的截止频率．(3)光电效应具有瞬时性电子一次性吸收光子的全部能量，不需要积累能量的时间，所以光电效应几乎是瞬时发生的．【例2】 利用光电管研究光电效应实验如图2所示，用频率为ν的可见光照射阴极K ，电流表中有电流通过，则( )图2A ．用紫外线照射，电流表不一定有电流通过B ．用红光照射，电流表一定无电流通过C ．用频率为ν的可见光照射K ，当滑动变阻器的滑动触头移到A 端时，电流表中一定无电流通过D ．用频率为ν的可见光照射K ，当滑动变阻器的滑动触头向B 端滑动时，电流表示数可能不变答案 D解析 因紫外线的频率比可见光的频率高，所以用紫外线照射时，电流表中一定有电流通过，。

第58讲 光电效应 波粒二象性[研读考纲明方向](对应人教版选修3－5的页码及相关问题)1.P 31结合图17.2－2阅读“光电效应的实验规律”一段。

从图17.2－3中各图线能得出什么规律？提示：由图可知，随着正向电压增大，光电流趋于饱和值，且光的颜色一定时(黄光)，光越强饱和光电流越大；加反向电压时，光电流逐渐减小到零，即存在遏止电压，且遏止电压与光的频率有关，与光的强度无关，频率越大，遏止电压越大。

2．P 33[思考与讨论]推导U c 与ν、W 0的关系。

提示：由12m e v 2c ＝eU c ，E k ＝hν－W 0，E k ＝12m e v 2c ，联立得eU c ＝hν－W 0。

3．P 34[例题]体会由实验数据画出图象的方法，图17.2－4中图象的斜率、截距分别有什么物理意义？提示：由E k ＝hν－W 0，E k ＝eU c 得U c ＝he ν－W 0e ，故U c －ν 图象的斜率为h e，令U c ＝0，得横截距νc ＝W 0h，即截止频率，纵截距即ν＝5.5×1014Hz 时的遏止电压。

4．P 37阅读教材：哪些现象说明光具有粒子性？哪些现象说明光具有波动性？ 提示：粒子性：光电效应、康普顿效应；波动性：光的干涉、衍射、偏振。

5．P 58图18.4－2思考：一群氢原子处于量子数为3的激发态时，可发出几种频率的光子？提示：3种6．P 69[问题与练习]T 6，6629Cu 里有多少质子？多少中子？ 提示：29个质子，37个中子。

7．P 71阅读教材：β衰变中出现的电子来源于哪里？ 提示：核内中子转化为一个质子和一个电子。

8．P 73[问题与练习]T 6，铋210的半衰期是5天，经过多少天后，20 g 铋还剩1.25 g? 提示：m ＝m 0·12tτ，代入数据得t ＝20天。

9．P 82图19.5－3思考：重核裂变时比结合能变大还是变小？轻核聚变时呢？ 提示：都变大。

第二节光电效应、波粒二象性一、光电效应1．定义：在光的照射下从物体发射出电子的现象(发射出的电子称为光电子)．2．产生条件：入射光的频率大于极限频率．3．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10－9 s.1.(2014·高考广东卷)在光电效应实验中，用频率为ν的光照射光电管阴极，发生了光电效应，下列说法正确的是( )A．增大入射光的强度，光电流增大B．减小入射光的强度，光电效应现象消失C．改用频率小于ν的光照射，一定不发生光电效应D．改用频率大于ν的光照射，光电子的最大初动能变大答案：AD二、光电效应方程1．基本物理量(1)光子的能量ε＝hν，其中h＝6.626×10－34 J·s(称为普朗克常量)．(2)逸出功：使电子脱离某种金属所做功的最小值．(3)最大初动能发生光电效应时，金属表面上的电子吸收光子后克服原子核的引力逸出时所具有动能的最大值．2．光电效应方程：E k＝hν－W0.2.用波长为2.0×10－7m的紫外线照射钨的表面，释放出来的光电子中最大初动能是4.7×10－19J.由此可知，钨的极限频率是(普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s，光速c＝3.0×108 m/s，结果取两位有效数字)( )A．5.5×1014Hz B．7.9×1014HzC．9.8×1014Hz D．1.2×1015Hz答案：B三、光的波粒二象性与物质波1．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．2．物质波(1)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．(2)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＝hp，p为运动物体的动量，h 为普朗克常量．3.下列说法正确的是( )A．光电效应反映了光的粒子性B．大量光子产生的效果往往显示出粒子性，个别光子产生的效果往往显示出波动性C．光的干涉、衍射、偏振现象证明了光具有波动性D．只有运动着的小物体才有一种波和它相对应，大的运动物体是没有波和它对应的答案：AC考点一光电效应规律的理解1．放不放光电子，看入射光的最低频率．2．单位时间内放多少光电子，看光的强度．3．光电子的最大初动能大小，看入射光的频率．4．要放光电子，瞬时放．1905年是爱因斯坦的“奇迹”之年，这一年他先后发表了三篇具有划时代意义的论文，其中关于光量子的理论成功的解释了光电效应现象．关于光电效应，下列说法正确的是 ( ) A．当入射光的频率低于极限频率时，不能发生光电效应B．光电子的最大初动能与入射光的频率成正比C．光电子的最大初动能与入射光的强度成正比D．某单色光照射一金属时不发生光电效应，改用波长较短的光照射该金属可能发生光电效应[解析] 根据光电效应现象的实验规律，只有入射光频率大于极限频率才能发生光电效应，故A、D正确．根据光电效应方程，最大初动能与入射光频率为线性关系，但非正比关系，B错误；根据光电效应现象的实验规律，光电子的最大初动能与入射光强度无关，C错误．[答案] AD1.关于光电效应，下列说法正确的是( )A．爱因斯坦用光子说成功解释了光电效应B．极限频率越大的金属材料逸出功越大C．光电效应是瞬时发生的D．若入射光的强度减弱，频率保持不变，单位时间内从金属表面逸出的光电子数目不变解析：选ABC.显然选项A正确；金属的逸出功W0＝hν，所以极限频率越大的金属材料逸出功越大，选项B正确；由光电效应相关知识知，光电效应是瞬时发生的，选项C正确；入射光强度减弱时，单位时间内从金属表面逸出的光电子数目减少，D错．考点二光电效应方程及图象问题1．爱因斯坦光电效应方程E k＝hν－W0hν：光电子的能量．W0：逸出功，即从金属表面直接飞出的光电子克服正电荷引力所做的功．E k：光电子的最大初动能．2．图象分析图象名称图线形状由图线直接(间接)得到的物理量最大初动能E k与入射光频率ν的关系图线①极限频率：ν0②逸出功：W0＝|－E|＝E③普朗克常量：图线的斜率k＝h遏止电压U c与入射光频率ν的关系图线①截止(极限)频率：ν0②遏止电压U c：随入射光频率的增大而增大③普朗克常量：h＝ke(k为斜率，e为电子电量)频率相同、光强不同时，光电流与电压的关系①遏止电压：U c②饱和光电流：I m(电流的最大值)③最大初动能：E km＝eU c频率不同、光强相同时，光电流与电压的关系①遏止电压：U c1、U c2②饱和光电流：电流最大值③最大初动能E k1＝eU c1，E k2＝eU c2(2013·高考浙江自选模块)小明用金属铷为阴极的光电管，观测光电效应现象，实验装置示意图如图甲所示．已知普朗克常量h＝6.63×10－34J·s.(1)图甲中电极A为光电管的________(填“阴极”或“阳极”)；(2)实验中测得铷的遏止电压U c与入射光频率ν之间的关系如图乙所示，则铷的截止频率νc＝________Hz，逸出功W0＝________J；(3)如果实验中入射光的频率ν＝7.00×1014Hz，则产生的光电子的最大初动能E k＝________J.[解析] (1)在光电效应中，电子向A极运动，故电极A为光电管的阳极．(2)由题图可知，铷的截止频率νc为5.15×1014Hz，逸出功W0＝hνc＝6.63×10－34×5.15×1014J≈3.41×10－19J.(3)当入射光的频率为ν＝7.00×1014Hz时，由E k＝hν－hνc 得，光电子的最大初动能为E k＝6.63×10－34×(7.00－5.15)×1014J≈1.23×10－19J.[答案] (1)阳极(2)5.15×1014[(5.12～5.18)×1014均视为正确] 3.41×10－19[(3.39～3.43)×10－19均视为正确] (3)1.23×10－19[(1.21～1.25)×10－19均视为正确]2.在光电效应实验中，某同学用同一光电管在不同实验条件下得到三条光电流与电压之间的关系曲线(甲光、乙光、丙光)，如图所示．则可判断出( )A．甲光的频率大于乙光的频率B．乙光的波长大于丙光的波长C．乙光对应的截止频率大于丙光的截止频率D．甲光对应的光电子最大初动能大于丙光的光电子最大初动能解析：选B.由图象知，甲、乙光对应的遏止电压相等，由eU c ＝E k和hν＝W0＋E k得甲、乙光频率相等，A错误；丙光的频率大于乙光的频率，则丙光的波长小于乙光的波长，B正确；由hνc＝W0得甲、乙、丙光对应的截止频率相同，C错误；由光电效应方程知，甲光对应的光电子最大初动能小于丙光对应的光电子最大初动能，D错误．物理思想——用统计规律理解光的波粒二象性微观粒子中的粒子性与宏观概念中的粒子性不同，通俗地讲，宏观粒子运动有确定的轨道，能预测，遵守经典物理学理论，而微观粒子运动轨道具有随机性，不能预测，也不遵守经典物理学理论；微观粒子的波动性与机械波也不相同，微观粒子波动性是指粒子到达不同位置的机会不同，遵守统计规律，所以这种波叫概率波．物理学家做了一个有趣的实验：在双缝干涉实验中，在光屏处放上照相底片，若减弱光的强度，使光子只能一个一个地通过狭缝．实验结果表明，如果曝光时间不太长，底片上只能出现一些不规则的点子；如果曝光时间足够长，底片上就会出现规则的干涉条纹．对这个实验结果下列认识正确的是( )A．曝光时间不长时，光的能量太小，底片上的条纹看不清楚，故出现不规则的点子B．单个光子的运动没有确定的轨道C．干涉条纹中明亮的部分是光子到达机会较多的地方D．只有大量光子的行为才表现出波动性[错因分析] 此题易错选A，主要原因是对光是一种概率波理解不透彻造成的．[解析] 单个光子通过双缝后的落点无法预测，大量光子的落点出现一定的规律性，落在某些区域的可能性较大，这些区域正是波通过双缝后发生干涉时振幅加强的区域．光具有波粒二象性，少数光子的行为表现为粒子性，大量光子的行为表现为波动性．所以正确选项为B、C、D.[答案] BCD1．(2015·太原质检)关于物质的波粒二象性，下列说法中不正确的是( )A．不仅光子具有波粒二象性，一切运动的微粒都具有波粒二象性B．运动的微观粒子与光子一样，当它们通过一个小孔时，都没有特定的运动轨道C．波动性和粒子性，在宏观现象中是矛盾的、对立的，但在微观高速运动的现象中是统一的D．实物的运动有特定的轨道，所以实物不具有波粒二象性解析：选D.光具有波粒二象性是微观世界具有的特殊规律，大量光子运动的规律表现出光的波动性，而单个光子的运动表现出光的粒子性．光的波长越长，波动性越明显，光的频率越高，粒子性越明显．而宏观物体的德布罗意波的波长太小，实际很难观察到波动性，不是不具有波粒二象性，D项不正确．2．(2015·北京朝阳模拟)用绿光照射一个光电管，能产生光电效应．欲使光电子从阴极逸出时最大初动能增大，可以( ) A．改用红光照射B．改用紫光照射C．增加绿光照射时间D．增加绿光照射强度解析：选B.光电子的最大初动能与照射时间或照射强度无关，而与入射光子的能量有关，入射光子的能量越大，光电子从阴极逸出时最大初动能越大，所以本题中可以改用比绿光光子能量更大的紫光照射，以增大光电子从阴极逸出时的最大初动能．3．(2015·河南林州模拟)如图所示是光电管的原理图，已知当有波长为λ0的光照到阴极K上时，电路中有光电流，则( ) A．若换用波长为λ1(λ1>λ0)的光照射阴极K时，电路中一定没有光电流B．若换用波长为λ2(λ2<λ0)的光照射阴极K时，电路中一定有光电流C．增加电路中电源电压，电路中光电流一定增大D．若将电源极性反接，电路中一定没有光电流产生解析：选B.由题设条件，不能知道光电管阴极材料极限波长的确切值，只能知道其极限波长λ极>λ0.换用的波长λ1虽比λ0大，但因为λ极大小不确定，因而无法确定是否发生光电效应，故A错．但若λ2<λ0，则一定能发生光电效应，故B对．光电管两端电压在原来情况下，光电流是否达到最大(饱和)，题设条件并不清楚，因而增大电压，光电流是否增大也不能确定；将电源极性接反后，所加电压阻碍光电子向阳极运动，但若eU<E km，仍会有一定数量的光电子可达阳极而形成光电流．因此，选项C、D也是错误的．4．当用一束紫外线照射锌板时，产生了光电效应，这时( ) A．锌板带负电B．有正离子从锌板逸出C．有电子从锌板逸出D．锌板会吸附空气中的正离子解析：选C.锌板在紫外线的照射下产生了光电效应，说明锌板上有光电子飞出，所以锌板带正电，选项C正确，A、B、D错误．5．用强激光照射金属，由于其光子密度极大，一个电子在极短时间内可吸收多个光子，从而形成多光子光电效应．用频率为ν的普通光源照射阴极K，没有发生光电效应，换用同样频率为ν的强激光照射阴极K，则发生了光电效应；此时，若加上反向电压U，即将阴极K接电源正极，阳极A接电源负极，在KA之间就形成了使光电子减速的电场．逐渐增大U ，光电流会逐渐减小；当光电流恰好减小到零时，所加反向电压U 可能是下列的(其中W 为逸出功，h 为普朗克常量，e 为电子电量)( )A ．U ＝hνe －W eB ．U ＝2hνe －W eC ．U ＝2hν－WD ．U ＝5hν2e －W e解析：选B.以从阴极K 逸出的且具有最大初动能的光电子为研究对象，由动能定理得：－Ue ＝0－12mv 2m ① 由光电效应方程得：nhν＝12mv 2m ＋W (n ＝2,3,4…)② 由①②式解得：U ＝nhνe －W e(n ＝2,3,4…)， 故选项B 正确．6.用同一光电管研究a 、b 两种单色光产生的光电效应，得到光电流I 与光电管两极间所加电压U的关系如图．则这两种光( )A ．照射该光电管时a 光使其逸出的光电子最大初动能大B ．从同种玻璃射入空气发生全反射时，a 光的临界角大C ．通过同一装置发生双缝干涉，a 光的相邻条纹间距大D ．通过同一玻璃三棱镜时，a 光的偏折程度大解析：选BC.由图可知b 光照射时对应遏止电压U c2大于a 光照射时的遏止电压U c1.因qU ＝12mv 2，而hν＝W 0＋12mv 2，所以b 光照射时光电子最大初动能大，A 错，且可得νb >νa ，λb <λa ，故D 错，C 对．b 光折射率大于a 光折射率，所以a 光临界角大，B 对．一、选择题1．(2015·苏北四市调研)下列说法中正确的是( )A ．光电效应现象说明光具有粒子性B ．普朗克在研究黑体辐射问题时提出了能量子假说C ．爱因斯坦建立了光量子理论，成功地解释了光电效应现象D ．运动的宏观物体也具有波动性，其速度越大物质波的波长越长解析：选ABC.光电效应现象说明光是一份一份的，即光具有粒子性，A 正确；由物理学史知B 、C 正确；物质波的波长与运动物体的动量有关系，动量越小波长越长，D 错误．2．用极微弱的可见光做双缝干涉实验，随着时间的增加，在照相底片上先后出现如图甲、乙、丙所示的图象，则( )A ．图象甲表明光具有粒子性B ．图象乙表明光具有波动性C ．用紫外光观察不到类似的图象D ．实验表明光是一种概率波解析：选ABD.图象甲曝光时间短，通过光子数很少，呈现粒子性．图象乙曝光时间长，通过了大量光子，呈现波动性，故A 、B 正确；同时也表明光波是一种概率波，故D 也正确；紫外光本质和可见光本质相同，也可以发生上述现象，故C错误．3．在光电效应实验中，用单色光照射某种金属表面，有光电子逸出，则光电子的最大初动能取决于入射光的( ) A．频率B．强度C．照射时间D．光子数目解析：选A.由E k＝hν－W知光电子的最大初动能取决于入射光的频率．4．(2014·高考江苏卷)已知钙和钾的截止频率分别为 7.73 ×1014 Hz 和5.44×1014 Hz，在某种单色光的照射下两种金属均发生光电效应，比较它们表面逸出的具有最大初动能的光电子，钙逸出的光电子具有较大的( )A．波长B．频率C．能量D．动量解析：选A.根据爱因斯坦光电效应方程12mv2m＝hν－W.由题知W钙>W钾，所以钙逸出的光电子的最大初动能较小．根据p＝2mE k及p＝hλ和c＝λν知，钙逸出的光电子的特点是：动量较小、波长较长、频率较小．选项A正确，选项B、C、D错误．5．入射光照射到某金属表面上发生光电效应，若入射光的强度减弱，而频率保持不变，则( )A．从光照至金属表面上到发射出光电子之间的时间间隔将明显增加B．逸出的光电子的最大初动能将减小C．单位时间内从金属表面逸出的光电子数目将减小D．有可能不发生光电效应解析：选C.只要入射光频率不变，光电效应仍能发生，且由E km＝hν－W知光电子的最大初动能不变，B、D错；若入射光强度减弱，则单位时间内逸出的光电子数目将减小，但发生光电效应的时间间隔不变，A错，C对．6.(2015·郑州模拟)甲、乙两种金属发生光电效应时，光电子的最大初动能与入射光频率间的函数关系分别如图中的Ⅰ、Ⅱ所示．下列判断正确的是( )A．Ⅰ与Ⅱ不一定平行B．乙金属的极限频率大C．图象纵轴截距由入射光强度判定D．Ⅰ、Ⅱ的斜率是定值，与入射光和金属材料均无关系解析：选BD.E k－ν图象的斜率表示普朗克常量，图线与ν轴交点的横坐标表示极限频率，图线与E k轴交点的纵坐标的绝对值为逸出功，由金属材料判定，故B、D正确．7．(2015·陕西师大附中检测)用a、b两种不同频率的光分别照射同一金属板，发现当a光照射时验电器的指针偏转，b光照射时指针未偏转，以下说法正确的是 ( )A．增大a光的强度，验电器的指针偏角一定减小B．a光照射金属板时验电器的金属小球带负电C．a光在真空中的波长小于b光在真空中的波长D．若a光是氢原子从n＝4的能级向n＝1的能级跃迁时产生的，则b光可能是氢原子从n＝5的能级向n＝2的能级跃迁时产生的解析：选CD.增大a光的强度，从金属板中打出的光电子数增多，验电器带电荷量增大，指针偏角一定增大，A错误．a光照射到金属板时发生光电效应现象，从金属板中打出电子，金属板带正电，因此，验电器的金属小球带正电，B错误．发生光电效应的条件是入射光的频率大于金属的极限频率，因此a光的频率大于b光的频率，a光在真空中的波长小于b光在真空中的波长，C正确．氢原子从n＝4的能级向n＝1的能级跃迁时产生的光子能量大于氢原子从n＝5的能级向n＝2的能级跃迁时产生的光子能量，D正确．8．在做光电效应实验时，某金属被光照射产生了光电效应，实验测得光电子的最大初动能E k与入射光的频率ν的关系如图所示，C、ν0为已知量．由图线可知( )A．普朗克常量的数值B．该金属的逸出功C．该金属的极限频率D．入射光的频率增大，金属的极限频率随之增大E．入射光的频率加倍，光电子的最大初动能加倍解析：选ABC.根据爱因斯坦光电效应方程E k＝hν－W0，E k－ν图象的斜率等于普朗克常量，A正确，E k－ν图象在纵轴上的截距的绝对值表示逸出功，B正确；当E k＝0时，ν＝ν0，极限频率为ν0，C正确；金属的极限频率是常量，D错误；根据E k＝hν－W0，光电子的最大初动能不与入射光频率成正比，E错误．9．产生光电效应时，关于逸出光电子的最大初动能E k，下列说法正确的是( )A．对于同种金属，E k与照射光的强度无关B．对于同种金属，E k与照射光的波长成反比C．对于同种金属，E k与照射光的时间成正比D．对于同种金属，E k与照射光的频率成线性关系E．对于不同种金属，若照射光频率不变，E k与金属的逸出功成线性关系解析：选ADE.发生光电效应，一个电子获得一个光子的能量，E k＝hν－W0，所以E k与照射光的强度无关，与光照射的时间无关，A正确，C错误；由E k＝hν－W0＝h cλ－W0可知E k与λ并非成反比关系，B错误；由E k＝hν－W0可知，E k与光的频率成线性关系．若频率不变，E k与W0成线性关系，D、E正确．☆10.研究光电效应电路如图所示，用频率相同、强度不同的光分别照射密封真空管的钠极板(阴极K)，钠极板发射出的光电子被阳极A吸收，在电路中形成光电流．下列光电流I与AK之间的电压U AK的关系图象中，正确的是( )解析：选C.由于是强度不同的光照射同种钠极板，则遏止电压相同，强度不同，饱和光电流不同．选项C正确．二、非选择题11．紫光在真空中的波长为4.5×10－7 m，问：(1)紫光光子的能量是多少？(2)用它照射极限频率为ν0＝4.62×1014 Hz的金属钾能否产生光电效应？若能产生，则光电子的最大初动能为多少？(h＝6.63×10－34 J·s)解析：(1)E＝hν＝h cλ＝4.42×10－19 J.(2)ν＝cλ＝6.67×1014 Hz，因为ν>ν0，所以能产生光电效应．光电子的最大初动能为E km＝hν－W0＝h(ν－ν0)＝1.36×10－19 J.答案：(1)4.42×10－19 J (2)能 1.36×10－19 J☆12.如图所示，当开关S断开时，用光子能量为2.5eV的一束光照射阴极P，发现电流表读数不为零．合上开关，调节滑动变阻器，发现当电压表读数小于0.60 V时，电流表读数仍不为零；当电压表读数大于或等于0.60 V时，电流表读数为零．(1)求此时光电子的最大初动能的大小；(2)求该阴极材料的逸出功．解析：设用光子能量为2.5 eV的光照射时，光电子的最大初动能为E km，阴极材料逸出功为W0当反向电压达到U0＝0.60 V以后，具有最大初动能的光电子达不到阳极，因此eU0＝E km由光电效应方程知E km＝hν－W0由以上二式得E km＝0.6 eV，W0＝1.9 eV.答案：(1)0.6 eV (2)1.9 eV。

波粒二象性光电效应高考频度：★☆☆☆☆难易程度：★☆☆☆☆用一单色光照射某种金属，有光电子从金属表面逸出，如果A．增大入射光的强度，光电子的最大初动能增大B．减小入射光的强度，就可能没有光电子逸出了C．增大入射光的频率，逸出的光电子数目一定增多D．减小入射光的频率，就可能没有光电子逸出了【参考答案】D【试题解析】入射光的强度只能影响单位时间逸出光电子的数目，不影响光电子的最大初动能，AB错误；入射光的频率，只能影响逸出光电子的最大初动能，如果减小入射光的频率，小于金属的极限频率，金属不发生光电效应，没有光电子逸出，C错误，D正确。

【知识补给】光电效应1．实验规律：（1）每种金属都有一个发生光电效应的最小频率，称为截止频率或极限频率（νc）。

（2）入射光的频率不变时，入射光越强，饱和光电流越大。

光电流的强度（单位时间内发射的光电子数）与入射光的强度成正比。

（3）入射光的频率不变时，存在一个使光电流减小到0的反向电压，即遏止电压（U c）。

表明光电子的能量只与入射光的频率有关，而与入射光的强度无关。

（4）光照射到金属表面时，光电子的逸出几乎是瞬时的，精确测量为10–9 s。

2．爱因斯坦光电效应方程：E k=hν–W03．光电流与电压的关系图象（I–U图象）（1）电压范围足够大时，电流的最大值为饱和光电流I m，图线与横轴交点的横坐标的绝对值为遏止电压U c ，光电子的最大初动能E k =eU c 。

（2）频率相同的入射光，遏止电压相同，饱和光电流与光照强度成正比。

（3）不同频率的入射光，遏止电压不同，入射光频率越大，遏止电压越大。

4．最大初动能与入射光频率的关系图象（E k –ν图象）（1）函数方程为E k =hν–W 0=hν–hνc 。

（2）图线斜率等于普朗克常量h ，横轴截距等于截止频率v c ，纵轴截距绝对值E 等于逸出功W 0=hνc 。

5．遏止电压与入射光频率的关系图象（U c –ν图象）（1）函数方程为U c =h e ν–0W e =h e ν–c h e。