1、第二章 波粒二象性知識點知識點 1 1 光電效應光電效應 1.1.定義定義照射到金屬表面的光，能使金屬中的照射到金屬表面的光，能使金屬中的_從表面逸出的現象。從表面逸出的現象。2.2.光電子光電子_中發射出來的電子。中發射出來的電子。電子電子光電效應光電效應3.3.光電效應規律光電效應規律(1)(1)每種金屬都有一個極限頻率，入射光的頻率必須每種金屬都有一個極限頻率，入射光的頻率必須_這個這個極限頻率才能產生光電效應。低于這個頻率的光不能產生光電極限頻率才能產生光電效應。低于這個頻率的光不能產生光電效應。效應。(2)(2)光電子的最大初動能與入射光的光電子的最大初動能與入射光的_無關，只隨入射

2、光頻無關，只隨入射光頻率的增大而率的增大而_。(3)(3)光電效應的發生光電效應的發生_的，一般不超過的，一般不超過1010-9-9 s s。(4)(4)當入射光的頻率大于極限頻率時，飽和光電流的強度與入當入射光的頻率大于極限頻率時，飽和光電流的強度與入射光的強度成射光的強度成_。大于大于強度強度增大增大幾乎是瞬時幾乎是瞬時正比正比知識點知識點 2 2 愛因斯坦光電效應方程愛因斯坦光電效應方程 1.1.光子說光子說在空間傳播的光是不連續的，而是一份一份的，每一份叫做在空間傳播的光是不連續的，而是一份一份的，每一份叫做一個光的能量子，簡稱光子，光子的能量一個光的能量子，簡稱光子，光子的能量_。其

3、中。其中h=6.63h=6.631010-34-34 Js Js。( (稱為普朗克常量稱為普朗克常量) )2.2.逸出功逸出功W W0 0使電子脫離某種金屬所做功的使電子脫離某種金屬所做功的_。hh最小值最小值3.3.最大初動能最大初動能發生光電效應時，金屬表面上的發生光電效應時，金屬表面上的_吸收光子后克服原子核吸收光子后克服原子核的引力逸出時所具有的動能的最大值。的引力逸出時所具有的動能的最大值。4.4.愛因斯坦光電效應方程愛因斯坦光電效應方程(1)(1)表達式：表達式：E Ek k=h-_=h-_。(2)(2)物理意義：金屬表面的電子吸收一個光子獲得的能量是物理意義：金屬表面的電子吸收一

4、個光子獲得的能量是hh，這些能量的一部分用來克服金屬的這些能量的一部分用來克服金屬的_，剩下的，剩下的表現為逸出后光電子的最大初動能表現為逸出后光電子的最大初動能E Ek k 。電子電子W W0 0逸出功逸出功W W0 02ec1m v25.5.對光電效應規律的解釋對光電效應規律的解釋對應規律對應規律對規律的產生的解釋對規律的產生的解釋存在極限存在極限頻率頻率0 0電子從金屬表面逸出，首先必須克服金屬電子從金屬表面逸出，首先必須克服金屬原子核的引力做功原子核的引力做功W W0 0，要使入射光子的能，要使入射光子的能量不小于量不小于W W0 0，對應的頻率，對應的頻率0 0= ,= ,即極限即極

5、限頻率頻率光電子的最大初光電子的最大初動能隨著入射光動能隨著入射光頻率的增大而增頻率的增大而增大，與入射光強大，與入射光強度無關度無關電子吸收光子能量后，一部分克服阻礙作電子吸收光子能量后，一部分克服阻礙作用做功，剩余部分轉化為光電子的初動用做功，剩余部分轉化為光電子的初動能，只有直接從金屬表面飛出的光電子才能，只有直接從金屬表面飛出的光電子才具有最大初動能，對于確定的金屬，具有最大初動能，對于確定的金屬，W W0 0是一定的，故光電子的最大初動能只隨是一定的，故光電子的最大初動能只隨入射光的頻率增大而入射光的頻率增大而_0Wh增大增大對應規律對應規律對規律的產生的解釋對規律的產生的解釋效應具

6、有效應具有瞬時性瞬時性光照射金屬時，電子吸收一個光子的能量光照射金屬時，電子吸收一個光子的能量后，動能立即增大，不需要后，動能立即增大，不需要_的過的過程程光較強時光較強時飽和電流大飽和電流大光較強時，包含的光子數較多，照射金屬光較強時，包含的光子數較多，照射金屬時產生的時產生的_較多，因而飽和電流較大較多，因而飽和電流較大積累能量積累能量光電子光電子【思考辨析】【思考辨析】(1)(1)光電效應中的光電效應中的“光光”指的是可見光。指的是可見光。( )( )(2)(2)只要光照射的時間足夠長，任何金屬都能產生光電效應。只要光照射的時間足夠長，任何金屬都能產生光電效應。 ( )( )(3)(3)

7、光電子就是光子。光電子就是光子。( )( )(4)(4)入射光的強度相同，則入射光的頻率一定相同。入射光的強度相同，則入射光的頻率一定相同。( )( )(5)(5)極限頻率越大的金屬材料逸出功越大。極限頻率越大的金屬材料逸出功越大。 ( )( )(6)(6)從金屬表面出來的光電子的最大初動能越大，這種金屬的從金屬表面出來的光電子的最大初動能越大，這種金屬的逸出功越小。逸出功越小。( )( )(7)(7)入射光的頻率越大，逸出功越大。入射光的頻率越大，逸出功越大。( )( )(8)(8)光電子的最大初動能與入射光的頻率無關。光電子的最大初動能與入射光的頻率無關。( )( )分析分析: :(1)(

8、1)光電效應中的光電效應中的“光光”不是特指可見光，也包括不可見不是特指可見光，也包括不可見光，光，(1)(1)錯。錯。(2)(2)每種金屬都存在截止頻率，小于截止頻率的光照射時間再每種金屬都存在截止頻率，小于截止頻率的光照射時間再長也不會產生光電效應，長也不會產生光電效應，(2)(2)錯。錯。(3)(3)光電子實質上是電子，光電子實質上是電子，(3)(3)錯。錯。(4)(4)光強是單位時間內照射到金屬表面單位面積上的總能量光強是單位時間內照射到金屬表面單位面積上的總能量nhnh，即光強與光子數，即光強與光子數n n和頻率和頻率都有關系，都有關系，(4)(4)錯。錯。(5)(5)逸出功逸出功W

9、 W0 0=h=h0 0，0 0越大，越大，W W0 0越大，越大，(5)(5)正確。正確。(6)(6)由由E Ek k=h-W=h-W0 0知，只有在光照頻率不變的情況下，知，只有在光照頻率不變的情況下，E Ek k越大，越大，W W0 0越小，越小，(6)(6)錯。錯。(7)(7)逸出功由金屬本身決定，與其他因素無關，逸出功由金屬本身決定，與其他因素無關，(7)(7)錯。錯。(8)(8)光電子的最大初動能隨入射光頻率的增大而增大，光電子的最大初動能隨入射光頻率的增大而增大，(8)(8)錯。錯。考點考點 1 1 光電效應規律的理解光電效應規律的理解( (三年三年5 5考考) ) 深化理解深化

10、理解【考點解讀】【考點解讀】區分光電效應中的五組概念區分光電效應中的五組概念1.1.光子與光電子光子與光電子光子指光在空間傳播時的每一份能量，光子不帶電；光電子是光子指光在空間傳播時的每一份能量，光子不帶電；光電子是金屬表面受到光照射時發射出來的電子，其本質是電子。光子金屬表面受到光照射時發射出來的電子，其本質是電子。光子是光電效應的因，光電子是果。是光電效應的因，光電子是果。2.2.光電子的動能與光電子的最大初動能光電子的動能與光電子的最大初動能光照射到金屬表面時，電子吸收光子的全部能量，可能向各個光照射到金屬表面時，電子吸收光子的全部能量，可能向各個方向運動，需克服原子核和其他原子的阻礙而

11、損失一部分能量，方向運動，需克服原子核和其他原子的阻礙而損失一部分能量，剩余部分為光電子的初動能；只有金屬表面的電子直接向外飛剩余部分為光電子的初動能；只有金屬表面的電子直接向外飛出時，只需克服原子核的引力做功的情況，才具有最大初動能。出時，只需克服原子核的引力做功的情況，才具有最大初動能。光電子的初動能小于等于光電子的最大初動能。光電子的初動能小于等于光電子的最大初動能。3.3.光電流和飽和光電流光電流和飽和光電流金屬板飛出的光電子到達陽極，回路中便產生光電流，隨著所金屬板飛出的光電子到達陽極，回路中便產生光電流，隨著所加正向電壓的增大，光電流趨于一個飽和值，這個飽和值是飽加正向電壓的增大，

12、光電流趨于一個飽和值，這個飽和值是飽和光電流，在一定的光照條件下，飽和光電流與所加電壓大小和光電流，在一定的光照條件下，飽和光電流與所加電壓大小無關。無關。4.4.入射光強度與光子能量入射光強度與光子能量入射光強度指單位時間內照射到金屬表面單位面積上的總能量。入射光強度指單位時間內照射到金屬表面單位面積上的總能量。5.5.光的強度與飽和光電流光的強度與飽和光電流飽和光電流與入射光強度成正比的規律是對頻率相同的光照射飽和光電流與入射光強度成正比的規律是對頻率相同的光照射金屬產生光電效應而言的，對于不同頻率的光，由于每個光子金屬產生光電效應而言的，對于不同頻率的光，由于每個光子的能量不同，飽和光電

13、流與入射光強度之間沒有簡單的正比關的能量不同，飽和光電流與入射光強度之間沒有簡單的正比關系。系。【典例透析【典例透析1 1】(2013(2013海淀區模擬海淀區模擬) )入射光照射到某金屬表入射光照射到某金屬表面上發生光電效應，若入射光的強度減弱，而頻率保持不變，面上發生光電效應，若入射光的強度減弱，而頻率保持不變，則則( )( )A.A.從光照至金屬表面上到發射出光電子之間的時間間隔將明從光照至金屬表面上到發射出光電子之間的時間間隔將明顯增加顯增加B.B.逸出的光電子的最大初動能將減小逸出的光電子的最大初動能將減小C.C.單位時間內從金屬表面逸出的光電子數目將減少單位時間內從金屬表面逸出的光

14、電子數目將減少D.D.有可能不發生光電效應有可能不發生光電效應【解題探究】【解題探究】(1)(1)電子吸收光子的能量，需要一定的時間積累電子吸收光子的能量，需要一定的時間積累嗎？嗎？提示：提示：不需要積累吸收能量的時間。不需要積累吸收能量的時間。(2)(2)光電子的最大初動能與入射光的強度有關嗎？光電子的最大初動能與入射光的強度有關嗎？提示：提示：無關。無關。(3)(3)產生光電效應的條件是什么？產生光電效應的條件是什么？提示：提示：入射光的頻率大于極限頻率。入射光的頻率大于極限頻率。【解析】【解析】選選C C。光電效應的發生幾乎是瞬時的，一般不超過。光電效應的發生幾乎是瞬時的，一般不超過10

15、10-9-9 s s，且與入射光的強度無關，且與入射光的強度無關，A A錯；光電子的最大初動能與錯；光電子的最大初動能與入射光的強度無關，只隨著入射光頻率的增大而增大，入射光入射光的強度無關，只隨著入射光頻率的增大而增大，入射光的強度減弱而頻率保持不變，逸出的光電子的最大初動能將不的強度減弱而頻率保持不變，逸出的光電子的最大初動能將不變，變，B B錯；光強減弱單位時間內入射的光子數減少，則單位時錯；光強減弱單位時間內入射的光子數減少，則單位時間內從金屬表面逸出的光電子數目將減少，間內從金屬表面逸出的光電子數目將減少，C C對；只要入射光對；只要入射光的頻率大于極限頻率就能產生光電效應，入射光只

16、是強度減弱的頻率大于極限頻率就能產生光電效應，入射光只是強度減弱而頻率保持不變，故仍能發生光電效應，而頻率保持不變，故仍能發生光電效應，D D錯。錯。【總結提升】【總結提升】解決光電效應規律問題的技巧解決光電效應規律問題的技巧熟練掌握光電效應規律是解決此類問題的關鍵。熟練掌握光電效應規律是解決此類問題的關鍵。光電效應實驗規律可理解記憶：光電效應實驗規律可理解記憶：“放不放放不放( (光電子光電子) )，看光限，看光限( (入射光最低頻率入射光最低頻率) )；放多少；放多少( (光電子光電子) )，看光強；，看光強；( (光電子的光電子的) )最最大初動能大初動能( (大小大小) )，看，看(

17、(入射光的入射光的) )頻率；要放瞬時放頻率；要放瞬時放”。【變式訓練】【變式訓練】硅光電池是利用光電效應原理制成的器件，下列硅光電池是利用光電效應原理制成的器件，下列表述正確的是表述正確的是( )( )A.A.硅光電池是把光能轉變為電能的一種裝置硅光電池是把光能轉變為電能的一種裝置B.B.硅光電池中吸收了光子能量的電子都能逸出硅光電池中吸收了光子能量的電子都能逸出C.C.逸出的光電子的最大初動能與入射光的頻率無關逸出的光電子的最大初動能與入射光的頻率無關D.D.任意頻率的光照射到硅光電池上都能產生光電效應任意頻率的光照射到硅光電池上都能產生光電效應【解析】【解析】選選A A。光電效應是光。光

18、電效應是光( (包括不可見光包括不可見光) )照射金屬使其逸照射金屬使其逸出電子的現象，因此，硅光電池是把光能轉化為電能的一種裝出電子的現象，因此，硅光電池是把光能轉化為電能的一種裝置，置，A A正確。根據光電效應規律知，大于極限頻率的光才能被正確。根據光電效應規律知，大于極限頻率的光才能被金屬中的電子吸收而發生光電效應，跑向金屬內部的電子并不金屬中的電子吸收而發生光電效應，跑向金屬內部的電子并不能飛出金屬，能飛出金屬，B B、D D錯誤。光電子的最大初動能隨入射光頻率的錯誤。光電子的最大初動能隨入射光頻率的增大而增大，增大而增大，C C錯誤。錯誤。考點考點 2 2 光電效應的圖像分析光電效應

19、的圖像分析( (三年三年9 9考考) )對比分析對比分析【考點解讀】【考點解讀】 圖像名稱圖像名稱圖線形狀圖線形狀由圖線直接由圖線直接( (間接間接) )得到的物理量得到的物理量最大初動能最大初動能E Ek k與入射光與入射光頻率頻率的關的關系圖線系圖線極限頻率：圖線與極限頻率：圖線與軸交點的橫坐標軸交點的橫坐標0 0逸出功：圖線與逸出功：圖線與E Ek k軸軸交點的縱坐標的值交點的縱坐標的值W W0 0=|-E|=E=|-E|=E普朗克常量：圖線的普朗克常量：圖線的斜率斜率k=hk=h圖像名稱圖像名稱圖線形狀圖線形狀由圖線直接由圖線直接( (間接間接) )得到的物理量得到的物理量顏色相同、顏

20、色相同、強度不同的強度不同的光，光電流光，光電流與電壓的關與電壓的關系系遏止電壓遏止電壓U Uc c：圖線與：圖線與橫軸的交點橫軸的交點飽和光電流飽和光電流I Im m：電流：電流的最大值的最大值最大初動能：最大初動能：E Ekmkm=eU=eUc c顏色不同顏色不同時，光電流時，光電流與電壓的關與電壓的關系系遏止電壓遏止電壓U Uc1c1、U Uc2c2飽和光電流飽和光電流最大初動能最大初動能E Ek1k1=eU=eUc1c1E Ek2k2=eU=eUc2c2圖像名稱圖像名稱圖線形狀圖線形狀由圖線直接由圖線直接( (間接間接) )得到的物理量得到的物理量遏止電壓遏止電壓U Uc c與入射與入

21、射光頻率光頻率的關系圖的關系圖線線截止頻率截止頻率0 0: :圖線與圖線與橫軸的交點橫軸的交點遏止電壓遏止電壓U Uc c：隨入射：隨入射光頻率的增大而增大光頻率的增大而增大普朗克常量普朗克常量h:h:等于圖等于圖線的斜率與電子電量的線的斜率與電子電量的乘積，即乘積，即h=keh=ke。( (注：此注：此時兩極之間接反向電壓時兩極之間接反向電壓) )【典例透析【典例透析2 2】(2013 (2013 淮安模擬淮安模擬) )從從19071907年起，美國物理學家年起，美國物理學家密立根開始以精湛的技術測量光電效應中幾個重要的物理量。密立根開始以精湛的技術測量光電效應中幾個重要的物理量。他通過如圖

22、所示的實驗裝置測量某金屬的遏止電壓他通過如圖所示的實驗裝置測量某金屬的遏止電壓U Uc c與入射光與入射光頻率頻率，作出，作出U Uc c-的圖像，由此算出普朗克常量的圖像，由此算出普朗克常量h h，并與普朗，并與普朗克根據黑體輻射測出的克根據黑體輻射測出的h h相比較，以檢驗愛因斯坦方程的正確相比較，以檢驗愛因斯坦方程的正確性。圖中頻率性。圖中頻率1 1、2 2，遏止電壓，遏止電壓U Uc1c1、U Uc2c2及電子的電荷量及電子的電荷量e e均均為已知，求：為已知，求：(1)(1)普朗克常量普朗克常量h h；(2)(2)該金屬的截止頻率該金屬的截止頻率0 0。【解題探究】【解題探究】(1)

23、(1)試分析得出試分析得出U Uc c與與的關系式用到的公式：的關系式用到的公式：最大初動能最大初動能E Ek k與光的頻率與光的頻率的關系：的關系：_。最大初動能最大初動能E Ek k與遏止電壓與遏止電壓U Uc c的關系：的關系：_。(2)U(2)Uc c-圖線與橫軸交點的物理意義是什么？圖線與橫軸交點的物理意義是什么？提示：提示：與遏止電壓與遏止電壓U Uc c=0=0對應的頻率是截止頻率對應的頻率是截止頻率0 0。E Ek k=h-W=h-W0 0E Ek k=eU=eUc c【解析】【解析】根據愛因斯坦光電效應方程根據愛因斯坦光電效應方程E Ek k=h-W=h-W0 0及動能定理及

24、動能定理eUeUc c=E=Ek k得得結合圖像知結合圖像知普朗克常量普朗克常量 , ,答案答案: :(1) (2)(1) (2)c0hhUeec2c1c12110UUUhke c2c121e UUh c21c120c2c1UUUU c2c121e UU c21c12c2c1UUUU 【總結提升】【總結提升】應用光電效應方程時的注意事項應用光電效應方程時的注意事項(1)(1)每種金屬都有一個截止頻率，光頻率大于這個截止頻率才每種金屬都有一個截止頻率，光頻率大于這個截止頻率才能發生光電效應。能發生光電效應。(2)(2)截止頻率是發生光電效應的最小頻率，對應著光的極限波截止頻率是發生光電效應的最小頻率，對應著光的極限波長和金屬的逸出功，即長和金屬的逸出功，即hh0 0=h =W=h =W0 0。(3)(3)應用光電效應方程應用光電效應方程E Ek k=h-W=h-W0 0時，注意能量單位電子伏和焦時，注意能量單位電子伏和焦耳的換算耳的換算(1 eV=1.6(1 eV=1.61010-19 -19 J)J)。0c(4)(4)作為能量守恒的一種表達式可以定性理解方程作為能量守恒的一種表達式可以定性理解方程h=Wh=W0 0+ + mv mv2 2的意義：即入射