【物理教案】2021江苏高考物理：第十二章第1讲光电效应　波粒二象性

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目标要求
内容 要求 说明
1.原子核式结构和
能级结构
了解人类探索原子及其结构的历史．知道原子的核式结
构模型．通过对氢原子光谱的分析，了解原子的能级结
构.
2.原子核与核反应 了解原子核的组成和核力的性质．知道四种基本相互作
用．能根据质量数守恒、电荷数守恒写出核反应方程.
3.放射性和原子核
衰变
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.原子核的结合能
核裂变反应和核聚
变反应
认识原子核的结合能，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．了解人
类对物质结构的探索历程.
5.光电效应现象 通过实验，了解光电效应现象．知道爱因斯坦光电效应
方程及其意义．能根据实验结论说明光的波粒二象性.
6.波粒二象性　量
子化
知道实物粒子具有波动性，了解微观世界的量子化特
征．体会量子论的建立对人们认识物质世界的影响.
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　(2019·广西钦州市四月综测)用一束单色光照射 A、B两种金属，若照射 A得到光电
子的最大初动能比照射 B得到光电子的最大初动能大．则(　　)
A．若增大光照强度，则光电子的最大初动能增大
B．金属 A的逸出功比金属 B的逸出功大
C．金属 A的截止频率比金属 B的截止频率低
D．得到的光电子在真空中运动的速度为光速
答案　C
解析　根据光电效应方程 Ek＝hν－W0＝hν－hνc，由题意可知金属 A的逸出功比金属 B的逸
出功小，金属 A的截止频率比金属 B的截止频率低，增大光照强度，单色光的频率不变，
则光电子的最大初动能不变，得到的光电子在真空中运动的速度小于光速，故 C正确，
A、B、D错误．
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＝Ek＋W0或Ek＝hν － 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 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　(2019·陕西宝鸡市高考模拟检测(二))已知某种金属的极限频率为 νc，现用频率为
3νc的光照射此金属板，所产生光电子的最大初动能为(h为普朗克常量)(　　)
A．4hνc B．3hνc C．2hνc D．hνc
答案　C
解析　该金属的逸出功为 W0＝hνc，改用频率为 3νc的光照射同一金属材料，根据光电效应
方程，所产生光电子的最大初动能 Ek＝3hνc－W0＝2hνc，故 C正确，A、B、D错误．
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＝，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，暗条纹处落下光子的概
率小
D．单个光子显示粒子性，大量光子显示波动性
答案　CD
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)光照强度大→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：Ek＝hν－W0.
(2)最大初动能与遏止电压的关系：Ek＝eUc.
(3)逸出功与极限频率的关系W0＝hνc.
例1　(多选)(2020·福建厦门市质检)利用光电管研究光电效应的实验电路图如图 1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1
A．改用紫外线照射 K，电流表中没有电流通过
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