《高考物理新编大一轮总复习》第十二章 第一节 光电效应波粒二象性

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第一节　光电效应　波粒二象性　
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)其中 A是__阳极__，K是__阴极__。
4．光电效应的四个规律
(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 10－9 s。
(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__。
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，每一份叫作一个光的能量子，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．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 Uc。
(2)截止频率：能使某种金属发生光电效应的__最小__频率叫作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
(1)表达式：Ek＝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
W 0__，剩下的表现为逸出后光电子的最大初动能 Ek＝　 mev2　。
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。
[自我诊断]
判断下列说法的正误。
(1)光子和光电子都是实物粒子。(×)
(2)只要入射光的强度足够强，就可以使金属发生光电效应。(×)
(3)要想在光电效应实验中测到光电流，入射光子的能量必须大于金属的逸出功。(√)
(4)光电子的最大初动能与入射光子的频率成正比。(×)
(5)光的频率越高，光的粒子性越明显，但仍具有波动性。(√)
(6)德国物理学家普朗克提出了量子假说，成功地解释了光电效应规律。(×)
(7)美国物理学家康普顿发现了康普顿效应，证实了光的粒子性。(√)
第十二章　近代物理初步高考总复习·物 理
考点一　对光电效应的理解
1．与光电效应有关的五组概念对比
(1)光子与光电子：光子指光在空间传播时的每一份能量，光子不带电；光电子是金属
表面受到光照射时发射出来的电子，其本质是电子。光子是因，光电子是果。
(2)光电子的动能与光电子的最大初动能：只有金属表面的电子直接向外飞出时，只需
克服原子核的引力做功的情况，才具有最大初动能。
(3)光电流和饱和光电流：金属板飞出的光电子到达阳极，回路中便产生光电流，随着
所加正向电压的增大，光电流趋于一个饱和值，这个饱和值是饱和光电流，在一定的光照
条件下，饱和光电流与所加电压大小无关。
(4)入射光强度与光子能量：入射光强度指单位时间内照射到金属表面单位面积上的总
2
能量。
(5)光的强度与饱和光电流：频率相同的光照射金属产生光电效应，入射光越强，饱和
光电流越大，但不是简单的正比关系。
2．光电效应的研究思路
(1)两条线索：
(2)两条对应关系：入射光强度大→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→光电子的最大初动能大。
[题组突破]
[光电效应的产生条件]
1．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．若增加电路中电源电压，电路中光电流一定增大
B．若将电源极性反接，电路中一定没有光电流产生
C．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
D．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
[解析]　光电流的强度与入射光的强度有关，当光越强时，光电子数目会增多，初始
时电压增加光电流可能会增加，当达到饱和光电流后，再增大电压，光电流不会增大，故
A错误；将电路中电源的极性反接，电子受到电场阻力，到达 A极的数目会减小，则电路
中电流会减小，甚至没有电流，故 B错误；波长为 λ1(λ1＞λ0)的光的频率有可能大于极限频
率，电路中可能有光电流，故 C错误；波长为 λ2(λ2＜λ0)的光的频率一定大于极限频率，电
路中一定有光电流，故 D正确。
[答案]　D
[光电效应现象的理解]
2．(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
3
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