2018版高中物理 第四章 波粒二象性章末整合导学案 教科版选修3-5

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1、第四章波粒二象性章末整合一、量子论与光子说1．量子论：德国物理学家普朗克提出：电磁波的发射和吸收是不连续的，而是一份一份的，每一份电磁波的能量E＝hν.2．光子说：爱因斯坦提出：空间传播的光也是不连续的，而是一份一份的，每一份称为一个光子，光子具有的能量与光的频率成正比，即E＝hν其中h为普朗克常量，h＝6.63×10－34J·s.【例1】　(多选)下列对光子的认识，正确的是(　　)A．“光子说”中的光子就是牛顿在微粒说中所说的“微粒”B．“光子说”中的光子就是光电效应的光电子C．在空间传播的光是

2、不连续的，而是一份一份的，每一份叫做一个光量子，简称光子D．光子的能量跟光的频率成正比答案　CD解析　根据光子说，在空间传播的光是不连续的，而是一份一份的，每一份叫做一个光量子，简称光子．而牛顿的“微粒说”中的微粒指宏观世界的微小颗粒．光电效应中，金属内的电子吸收光子后克服原子核的库仑引力等束缚，逸出金属表面，成为光电子，故A、B选项错误，C选项正确；由ε＝hν知，光子能量ε与其频率ν成正比，故D选项正确．【例2】　已知：功率为100W的灯泡消耗的电能的5%转化为所发出的可见光的能量，光速c＝3.

3、0×108m/s，普朗克常量h＝6.63×10－34J·s，假定所发出的可见光的波长都是560nm，计算灯泡每秒内发出的光子数．答案　1.4×1019个解析　一波长为λ的光子能量为E＝，设灯泡每秒内发出的光子数为n，灯泡电功率为P，则n＝，式中k＝5%是灯泡的发光效率．联立两式得n＝，代入题给数据得n＝1.4×1019(个)．二、光电效应的规律和光电效应方程1．光电效应规律(1)任何一种金属都对应一个极限(截止)频率，入射光频率必须大于极限频率才会产生光电效应．(2)光电子的最大初动能与入射光的强

4、度无关，只随着入射光频率的增大而增大．(3)当入射光频率大于极限频率时，保持频率不变，光电流的强度与入射光的强度成正比．(4)入射光照到金属上时，光电子的发射几乎是瞬时的，一般不超过10－9s.2．爱因斯坦光电效应方程Ek＝hν－A.A表示金属的逸出功，νc表示金属的极限频率，则A＝hνc.【例3】　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的动能是4.7×10－19J．由此可知，钨的极限频率是(普朗克常量h＝6.63×10－34J·s，光速c＝3.0×108m/s，结

5、果取两位有效数字)(　　)A．5.5×1014HzB．7.9×1014HzC．9.8×1014HzD．1.2×1015Hz答案　B解析　由爱因斯坦光电效应方程得h＝Ek＋A，而金属的逸出功A＝hνc，由以上两式得，钨的极限频率为：νc＝－＝7.9×1014Hz，B项正确．针对训练　已知钙和钾的截止频率分别为7.73×1014Hz和5.44×1014Hz，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．

6、动量答案　A解析　由爱因斯坦光电效应方程hν＝A＋mv，又由A＝hν0，可得光电子的最大初动能mv＝hν－hν0，由于钙的截止频率大于钾的截止频率，所以钙逸出的光电子的最大初动能较小，因此它具有较小的能量、频率和动量，B、C、D错；又由c＝λν可知光电子频率较小时，波长较大，A对．三、用图像表示光电效应的规律1．Ekν图像根据爱因斯坦光电效应方程Ek＝hν－A，光电子的最大初动能Ek是入射光频率ν的一次函数，图像如图1所示．其横轴截距为金属的极限频率νc，纵轴截距是金属的逸出功的负值；斜率为普朗克

7、常量h.图12．IU图像光电流强度I随光电管两极间电压U的变化图像如图2所示，图中Im为饱和光电流，Uc为遏止电压．利用mev＝eUc可得光电子的最大初动能．图2【例4】　(1)研究光电效应的电路如图3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的关系图像中，正确的是(　　)图3(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

8、________(选填“增大”、“减小”或“不变”)，原因是_____________________________________________________________________.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)解析　(1)同一金属的逸出功一定，对于同一频率的光，由eUc＝mv＝hν－A知，遏止电压相等，遏止电压与光的强度无关；光越强，光电流越大，所以C项正确．四、光的波粒二象性、物质波1．光的干涉、衍射、光的偏