专题119光电效应（解析版）-2023高考一轮复习知识点精讲和最新高考题模拟题同步训练

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2023 高考一轮知识点精讲和最新高考题模拟题同步训练

第二十章原子物理

专题 119 光电效应与波粒二象性

第一部分知识点精讲

一、黑体辐射

1.黑体辐射的维恩和瑞利理论解释

（1）建立理论的基础：依据热学和电磁学的知识寻求黑体辐射的理论解释。

（2）维恩公式：在短波区与实验非常接近，在长波区则与实验偏离较大。

（3）瑞利公式：在长波区与实验基本一致，但在短波区与实验严重不符，由瑞利公式得出

的荒谬结果被称为“紫外灾难”。

2.能量子的理解

（1）组成黑体的振动着的带电微粒的能量只能是某一最小能量值 ε的整数倍。例如，可能

是

或

2ε

、

3ε

……把这个不可再分的最小能量值

叫作能量子。

（2）能量子公式：

ε=νℎ

，其中 ν是电磁波的频率，

ℎ

称为普朗克常量。

ℎ=6.626 ×10−34 J⋅s

。

（3）能量的量子化：微观粒子的能量是量子化的，或者说微观粒子的能量是分立的。

3.黑体辐射的实验规律

（1）温度一定时，黑体辐射强度随波长的分布有一个极大值。

（2）随着温度的升高，各种波长的辐射强度都有增加；辐射强度的极大值向波长较短的方

向移动。

（3）普朗克能量量子化假设对黑体辐射的解释：

在能量量子化假设的基础上，普朗克得出了黑体辐射的强度按照波长分布的公式，根据公

式得出的理论结果与实验结果完全相符。如图所示，曲线是根据普朗克公式得出黑体辐射

强度按照波长分布的函数图像，小圆圈代表黑体辐射的实验值。从图像看出，两者吻合的

非常完美。

4.能量量子化假说的意义

普朗克的量子化假设把人类对微观世界的认识推到了一个新的高度，对现代物理学的

发展产生了革命性的影响。普朗克常量

ℎ

是自然界中最基本的常量之一，它展现了微观世

界的基本特征，架起了电磁波的波动性与粒子性的桥梁。

二、光电效应

1．光电效应现象：在光的照射下金属中的电子从金属表面逸出的现象，称为光电效应，

发射出来的电子称为光电子。

【特别提醒】光电子的本质是电子，而不是光子。

2．光电效应的四个规律

(1)每种金属都有一个极限频率。

【特别提醒】每种金属都有一个极限频率，入射光的频率不低于这个极限频率才能使

金属产生光电效应。

(2)光照射到金属表面时，光电子的发射几乎是瞬时的。

(3)光电子的最大初动能与入射光的强度无关，只随入射光的频率增大而增大。

(4)光电流的强度与入射光的强度成正比。

【特别提醒】光照强度决定着每秒钟光源发射的光子数，频率决定着每个光子的能量。

3．遏止电压与截止频率

(1)遏止电压 Uc：使光电流减小到零的反向电压。

(2)截止频率 νc：能使某种金属发生光电效应的最小频率叫做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。

4 .光电效应规律的理解

（1）“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。

（2）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。

（3）“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。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)。

（4）“饱和电流”对应从阴极发射出的电子全部被“拉向”阳极的状态，即使电压再增大，

电流也不会增大。当光电流达到饱和值之前，其大小不仅与入射光的强度有关，还与光电

管两极间的电压有关，只有在光电流达到饱和值以后才和入射光的强度成正比。

5.爱因斯坦光电效应方程

（1）．爱因斯坦的光子说

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。

【温馨提示】金属越活跃，逸出功越小，越容易发生光电效应。

（3）．光电子的最大初动能

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。

【特别提醒】光电子的初动能介于 0～Ekm 之间。

（4）．爱因斯坦光电效应方程

(1)表达式：Ek＝hν－W0。

光电效应方程表明，光电子最大初动能与入射光的频率 ν呈线性关系但不是成正比，与光

强无关。只有当

νℎ>W0

时，才有光电子逸出。

(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

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