2018—2019学年高中物理教科版选修3-5课件：模块复习课专题四:21张PPT

课件21张PPT。专题四　
波粒二象性①hν ②hν ⑤概率 一、光电效应规律的应用
有关光电效应的问题主要有两个方面:一是关于光电效应现象的判断,二是运用光电效应方程进行计算。求解光电效应问题的关键在于掌握光电效应规律,明确各概念之间的决定关系,准确把握它们的内在联系。1.决定关系及联系图。2.“光电子的动能”可以是介于0～Ekm的任意值,只有从金属表面逸出的光电子才具有最大初动能,且随入射光频率增大而增大。
3.光电效应是单个光子和单个电子之间的相互作用产生的,金属中的某个电子只能吸收一个光子的能量,只有当电子吸收的能量足够克服原子核的引力而逸出时,才能产生光电效应。4.入射光强度指的是单位时间内入射到金属表面单位面积上的光子的总能量,在入射光频率ν不变时,光强正比于单位时间内照到金属表面单位面积上的光子数,但若入射光频率不同,即使光强相同,单位时间内照到金属表面单位面积上的光子数也不相同,因而从金属表面逸出的光电子数也不相同(形成的光电流也不相同)。【典例1】(多选)如图所示的光电管的实验中,发现用一定频率的A单色光照射光电管时,电流表指针会发生偏转,而用另一频率的B单色光照射时不发生光电效应,那么　(　　)A.A光的频率大于B光的频率
B.B光的频率大于A光的频率
C.用A光照射光电管时流过电流表G的电流方向是a到b
D.用A光照射光电管时流过电流表G的电流方向是b到a【正确解答】选A、C。当入射光的频率大于金属的极限频率时才能发生光电效应。A光能使指针偏转,B光不能。即A光发生光电效应,B不能发生。可见A光的频率大于金属的极限频率而B光的频率小于金属的极限频率,故选项A正确。光电效应产生的电子在光电管内从右向左定向移动,所以电流方向从a经电流表G流向b,故选项C正确。【变式训练】
(多选)下列关于光电效应的说法正确的是　(　　)
A.若某材料的逸出功是W,则它的极限频率ν0=
B.光电子的初速度和照射光的频率成正比
C.光电子的最大初动能和照射光的频率成正比
D.光电子的最大初动能随照射光频率的增大而增大且
要吸收能量【解析】选A、D。由光电效应方程hν=W+ mv2得 mv2
=hν-W,逸出电子的最大初动能Ekm(即 mvmax)与入射
光的频率成一次函数关系,B、C错误,D正确;若Ek=0,得
极限频率ν0= ,故A正确。二、光的波粒二象性的进一步理解
现在提到的波动性和粒子性与17世纪提出的波动说和粒子说不同。当时的两种学说是相互对立的,都企图用一种观点去说明光的各种“行为”,这是由于传统观念的影响,这些传统观念是人们观察周围的宏观物体形成的。波动性和粒子性在宏观现象中是相互对立的、矛盾的,但对于光子这样的微观粒子却只有从波粒二象性的角度出发,才能统一说明光的各种“行为”。理解光的波粒二象性应注意以下几个方面:
1.光的波粒二象性,既不能把光子理解为宏观概念中的粒子,也不能理解为宏观概念中的波。
2.光子说并不否认光的电磁说,按光子说,光子的能量ε=hν,其中ν表示光的频率,即表示了波的特征,而且从光子说或电磁说推导电子的动量都得到一致的结论。可见,光的确具有波动性,也具有粒子性。3.光的波粒二象性在不同情况下的表现不同,大量光子往往显示波动性,少数光子往往显示粒子性。随频率增大,波动性越来越不显著,而粒子性越来越显著。
4.光波是概率波,即光子在某处出现的概率受波动规律支配。【典例2】(多选)从光的波粒二象性出发,下列说法正确的是　(　　)
A.光是高速运动的微观粒子,每个光子都具有波粒二象性
B.光的频率越高,光子的能量越大C.在光的干涉中,暗条纹的地方是光子不会到达的地方
D.在光的干涉中,亮条纹的地方是光子到达概率最大的地方【正确解答】选B、D。一个光子谈不上波动性,A错误,暗条纹是光子到达概率最小的地方,C错误.故B、D选项正确。【变式训练】
(多选)关于物质的波粒二象性,下列说法正确的是　
(　　)
A.若电子与频率为ν的光子动量相同,则可知电子的物
质波波长为
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.波粒二象性中的波动性,是大量光子和高速运动的微观粒子的行为
D.波动性和粒子性,是矛盾的、对立的、互相否定的【解析】选A、B、C。A项中,光子的能量ε=hν=mc2,
得光子的动量为p=mc= ,所以电子的物质波波长为
λ= 故A正确.运动的微观粒子与光子一样,具有
波粒二象性,当它们通过一个小孔时,都没有特定的运
动轨道,B正确。大量光子和高速运动的微观粒子的运
动规律表现出光的波动性,单个光子和高速运动的微观粒子的运动表现出其粒子性。C正确。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,故D错误。