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(共18张PPT)
第四章
波粒二象性
第三节　光的波粒二象性
核心目标 1. 知道光有波动性和粒子性．
2. 了解什么是概率波，知道光也是一种概率波.
必备知识·记忆理解
要点笔记
要点1　光的波粒二象性的本质
1. 双缝干涉实验装置如图所示．
2. 实验要求：降低光源S的强度，直到入射光减弱到没有两个光子同时存在的程度．
3. 实验结果：
(1) 短时间，感光片上呈现杂乱分布的________.
(2) 较长时间，感光片上呈现模糊的________.
(3) 长时间，感光片上形成清晰的____________.
4. 实验结论：光既有波动性，又有粒子性，光具有波粒二象性．
亮点
亮纹
干涉图样
要点2　概率波
1. 对干涉实验中明暗条纹的解释
每个光子按照一定的概率落在感光片的某一点，概率大的地方落下的光子多，形成________；概率小的地方落下的光子少，形成________.
2. 光波是一种__________，干涉条纹是光子在感光片上各点概率分布的反映．
亮纹
暗纹
概率波
要点3　光的波粒二象性的含义
1. 光的粒子性的含义
粒子的含义是“不连续”“一份一份”的，光的粒子即光子，不同于宏观概念的粒子，但也具有动量和能量．
(1) 当光同物质发生作用时，表现出________的性质．
(2) 少量或________光子易显示出光的粒子性．
(3) 频率______，波长______的光，粒子性特征显著．
粒子
个别
高
短
2. 光的波动性的含义
光的波动性是光子本身的一种属性，它不同于宏观的波，它是一种概率波，即光子在空间各点出现的可能性大小(概率)可用波动规律描述：
(1) 足够________的光(大量光子)在传播时，表现出波的性质．
(2) 频率______，波长长的______，波动性特征显著．
3. 光的波动性、粒子性是统一的
(1) 光的粒子性并不否定光的波动性，光既具有波动性，又具有粒子性，波动性、粒子性都是光的本身属性，只是在不同条件下的表现不同．
(2) 只有从波粒二象性的角度，才能统一说明光的各种行为．
特别提醒：光电效应和康普顿效应说明光具有粒子性．
能量
低
光
基础内化
1. 下列说法中正确的是(　　 )
A. 物质波属于机械波
B. 只有像电子、质子、中子这样的微观粒子才具有波动性
C. 德布罗意认为任何一个运动的物体，小到电子、质子、中子，大到行星、太阳都有一种波与之相对应，这种波叫物质波
D. 宏观物体运动时，看不到它的衍射和干涉现象，所以宏观物体运动时不具动性
【解析】　任何一个运动的物体都具有波动性，但因为宏观物体的德布罗意波长很短，所以很难看到它的衍射和干涉现象，故C正确，B、D错误；物质波不同于宏观意义上的机械波，故A错误．
C
2. (多选)人类对光的本性的认识经历了曲折的过程．下列关于光的本性的陈述符合科学规律或历史事实的是( )
A. 牛顿的“微粒说”与爱因斯坦的“光子说”本质上是一样的
B. 光的双缝干涉实验显示了光具有波动性
C. 麦克斯韦预言了光是一种电磁波
D. 光具有波粒二象性
【解析】　牛顿的“微粒说”认为光是一种物质微粒，爱因斯坦的“光子说”认为光是一份一份不连续的能量，A错误；干涉、衍射是波的特性，光能发生干涉说明光具有波动性，B正确；麦克斯韦根据光的传播不需要介质，以及电磁波在真空中的传播速度与光速近似相等，认为光是一种电磁波，后来赫兹用实验证实了光的电磁说，C正确；光具有波动性与粒子性，称为光的波粒二象性，D正确.
BCD
关键能力·分析应用
分类悟法
考向1　对光的波粒二象性的理解
对光的波粒二象性的理解
从数量上看 个别光子的作用效果往往表现为粒子性；大量光子的作用效果往往表现为波动性
从频率上看 频率越低，波动性越显著，越容易看到光的干涉和衍射现象；频率越高，粒子性越显著，越不容易看到光的干涉和衍射现象，贯穿本领越强
(多选)关于光的认识，下列说法中正确的是(　　)
A. 个别光子的行为表现出粒子性，大量光子的行为表现出波动性
B. 高频光是粒子，低频光是波
C. 光表现出波动性时，就不具有粒子性了；光表现出粒子性时，就不再具有波动性了
D. 光的波粒二象性应理解为：在某种场合下光的波动性表现得明显，在另外某种场合下，光的粒子性表现得明显
1
【解析】　个别光子的行为表现为粒子性，大量光子的行为表现为波动性；光与物质相互作用，表现为粒子性，光的传播表现为波动性，光的波动性与粒子性都是光的本质属性，频率高的光粒子性强，频率低的光波动性强，光的粒子性表现明显时仍具有波动性，因为大量粒子的个别行为呈现出波动规律，故选项为A、D正确．
AD
考向2　对概率波的理解
对光是概率波的理解
1. 单个粒子运动的偶然性：我们可以知道粒子落在某点的概率，但不能预言粒子落在什么位置，即粒子到达什么位置是随机的，是预先不能确定的．
2. 大量粒子运动的统计规律：光在传播过程中，光子在空间出现的概率可以通过波动规律确定，所以光波是一种概率波．
3. 在宏观世界中，波与粒子是对立的概念；在微观世界中，波与粒子可以统一．
　(多选)在单缝衍射实验中，中央亮纹的光强占从单缝射入的整个光强的95%以上，假设现在只让一个光子通过单缝，那么该光子(　　 )
A. 一定落在中央亮纹处
B. 一定落在亮纹处
C. 可能落在暗纹处
D. 落在中央亮纹处的可能性最大
2
【解析】　根据光波是概率波的概念，对于一个光子通过单缝落在何处，是不可确定的，但概率最大的是落在中央亮纹处．当然也可能落在其他亮纹处，还可能落在暗纹处，不过，落在暗纹处的概率很小，故C、D正确．
CD
巩固验收
1. (多选)关于光的波粒二象性，下列说法中正确的是(　　 )
A. 光的粒子性说明每个光子就像一个极小的球体
B. 光是波，与橡皮绳上的波相似
C. 光的波动性是大量光子运动规律的表现，在干涉条纹中，那些光强度大的地方，光子到达的概率大
D. 在宏观世界中波动性和粒子性是对立的，在微观世界是可以统一的
【解析】　由于波动性和粒子性是光同时具有的两种属性，不同于宏观观念中的波和粒子，故A、B错误；在干涉实验中，光强度大的地方即为光子到达概率大的地方，表现为亮纹；光强度小的地方即为光子到达概率小的地方，表现为暗纹，故C正确；在宏观世界中，牛顿的“微粒说”与惠更斯的“波动说”是相互对立的，只有在微观世界中，波动性与粒子性才能统一，故D正确．
CD
2. (多选)关于物质的波粒二象性，下列说法中正确的是( )
A. 不仅光子具有波粒二象性，一切运动的微粒都具有波粒二象性
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
D. 实物的运动有特定的轨道，所以实物不具有波粒二象性
【解析】　德布罗意在爱因斯坦光子说的基础上提出了物质波的概念，认为一切运动的物体都具有波粒二象性，故A正确；运动的微观粒子与光子一样，当它们通过一个小孔时，没有特定的运动轨道，故B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C正确；宏观物体的德布罗意波的波长太小，实际很难观察到波动性，不是不具有波粒二象性，故D错误．
ABC(共24张PPT)
第四章
波粒二象性
第一节　光电效应
核心目标 1. 通过实验，了解光电效应现象及其实验规律.
2. 知道光电流与光的强度和频率之间的关系.
必备知识·记忆理解
要点笔记
要点1　光电效应
1. 光电效应
(1) 定义：金属在光的照射下发射________的现象．
(2) 光电子：光电效应中发射出来的________.
(3) 光电流：光电管阴极发出的__________被________收集，在回路中会形成电流，称为光电流．
电子
电子
光电子
阳极
2. 光电流及变化
(1) 光电管是利用____________制成的一种常见的光电器件，它可以把__________转变成__________.光电管主要是由密封在玻璃壳内的________和________组成，阴极表面敷有束缚电子能力较______的碱金属．
(2) 在正向电压一定的情况下，光电流的变化与入射光的________有关，与入射光的________无关，光源强度可以使光电管________单位时间内发射的__________数目变化．
光电效应
光信号
电信号
阴极
阳极
弱
强度
频率
阴极
光电子
要点2　光电效应的实验规律
1. 实验研究电路，如图：
2. 光电效应的实验规律
(1) 存在截止频率或极限频率．对于给定的阴极材料，都存在一个截止频率ν0，只有________截止频率ν0的光，才能引起光电效应．频率低于νc的入射光，无论光的强度有多大，照射时间有多长，都不能发生光电效应．不同金属的截止频率不同．
(2) 存在着________电流：饱和光电流的大小由________决定，在光的频率不变的情况下，光强越大，饱和光电流越大．
(3) 存在遏止电压
①如果施加反向电压，也就是阴极接电源正极、阳极接电源负极，在光电管两极间形成使电子减速的电场，光电流有可能为0.施加反向电压，使光电流减小到0的______________称为遏止电压．
超过
饱和
光强
反向电压Uc
瞬时
瞬时
要点3　经典电磁理论解释的局限性
在光的照射下，物体内部的电子受到电磁波的作用做受迫振动．
经典电磁理论的结论 实验事实
成功解释 的现象 光越强，电磁波的振幅越大，对电子的作用越强，电子振动越厉害，电子越容易从物体内部逃逸出来 光越强，光电流就________
矛盾之一 无论入射光频率多大，只要光足够强，电子就能获得足够的能量逸出金属表面 每一种金属都对应有一个不同的极限频率，当入射光频率________极限频率时，无论光的强度多大，照射时间多长都________发生光电效应
越大
低于
不会
经典电磁理论的结论 实验事实
矛盾之二 出射电子的动能应该由入射光的能量即________决定 光电子的最大初动能与入射光的强度无关，与入射光的频率有关
矛盾之三 光的强度足够大，电子就能获得足够的能量，电子就能逸出金属表面，电子能量增加应该有一个积累过程，电子才能逸出金属表面 若能发生光电效应，即使光________，也是瞬间发生的
光强
很弱
基础内化
1. (2022·广东深圳光明区高级中学)如图所示，电路中所有元件完好，但光照射到光电管上，灵敏电流表中没有电流通过，其原因可能是(　　 )
A. 入射光太弱 B. 电源电压太小
C. 光照时间短 D. 入射光波长太长
D
【解析】　只要入射光频率大于光电管对应的极限频率即可发生光电效应，有光电子逸出，与入射光的强弱或光照时间长短无关，A、C错误；若电源电压是正向电压，即使很小时，也会有电流，如果灵敏电流表中没有电流通过，可能是所加的反向电压超过了遏止电压，B错误；若入射光波长太长，入射光的频率低于截止频率时，不能发生光电效应，灵敏电流表中没有电流通过，D正确．故选D.
2. (多选)(2022·河南南阳一中)光电效应的实验结论是：对于某种金属(　 　)
A. 无论光强多强，只要光的频率小于极限频率就不能产生光电效应
B. 无论光的频率多低，只要光照时间足够长就能产生光电效应
C. 超过极限频率的入射光强度越弱，所产生的光电子的最大初动能就越小
D. 超过极限频率的入射光频率越高，所产生的光电子的最大初动能就越大
【解析】　每种金属都有它的极限频率ν0，只有入射光子的频率大于极限频率ν0时，才会发生光电效应，只要光的频率小于极限频率，无论光照强度多强，都不能发生光电效应，A正确，B错误；由光电效应方程Ek＝hν－W，可知入射光子的频率越大，产生的光电子的最大初动能也越大，与入射光的强度无关，C错误，D正确.
AD
关键能力·分析应用
分类悟法
考向1　对光电效应现象的理解
1. 光电效应是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．
(1) 光电效应中的“光”不是特指可见光，也包括不可见光．
(2) 能否发生光电效应，不取决于光的强度而取决于光的 频率　. 当入射光的频率低于截止频率时 不　发生光电效应．
(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．
利用光电管研究光电效应实验如图所示，用频率为ν的可见光照射阴极K，电流表中有电流通过，则(　　 )
A. 用紫外线照射，电流表一定有电流通过
B. 用红光照射，电流表一定无电流通过
C. 用红外线照射，电流表一定无电流通过
D. 用频率为ν的可见光照射K，当滑动变阻器的滑片移到a端时，电流表中一定无电流通过
1
A
【解析】　因紫外线的频率比可见光的频率高，所以用紫外线照射时，电流表中一定有电流通过，A正确；因不知阴极K的截止频率，所以用红光或红外线照射时，也可能发生光电效应，B、C错误；即使UAK＝0，电流表中也可能有电流通过，D错误．
考向2　截止频率与遏止电压
1. 截止频率为ν0的光照射金属对应逸出电子的最大初动能为零，逸出功W＝hν0.
2. 某种金属的逸出功是一定值，随入射光频率的增大，光电子的最大初动能增大，但光电子的最大初动能与入射光的频率不成正比．
3. 遏止电压随光的频率的增大而增大，与光的强度无关，说明光电子的最大初动能随光的频率的增大而增大，与光的强度无关．
4. 随反向电压的增大，光电流逐渐减小，说明金属中逸出的光电子的初动能是不同的，而遏止电压对应光电子的最大初动能．
如图所示为一光电管的工作原理图，光电管能把光信号转变为电信号．当有波长为λ0的光照射光电管的阴极K时，电路中有电流通过灵敏电流表，则(　　 　)
A. 用波长为λ1(λ1>λ0)的光照射阴极时，电路中一定没有电流
B. 用波长为λ2(λ2<λ0)的光照射阴极时，电路中一定有电流
C. 用波长为λ3(λ3>λ0)的光照射阴极时，电路中可能有电流
D. 将电源的极性反接后，电路中一定没有电流
2
BC
【解析】　波长为λ1(λ1>λ0)的光的频率有可能大于截止频率，电路中可能有光电流，A错误，C正确；波长为λ2(λ2<λ0)的光的频率一定大于截止频率，电路中一定有光电流，B正确；将电源的极性反接，电路中电子受到电场阻力，当所加反向电压小于遏止电压时，电路中仍然有光电流，D错误．
考向3　经典电磁理论解释的局限性
电磁理论认为：光的能量是由光的强度决定，而光的强度又是由光波的振幅所决定的，跟频率无关．
(2020·江门检测)在光电效应的规律中，经典电磁理论能解释的有(　　 )
A. 入射光的频率必须大于被照射金属的极限频率时才能发生光电效应
B. 光电子的最大初动能与入射光强度无关，只随入射光频率的增大而增大
C. 入射光照射到金属上时，光电子的发射几乎是瞬时的，一般不超过10－9 s
D. 当入射光频率大于极限频率时，光电子数目随入射光强度的增大而增多
3
【解析】　经典电磁理论不能解释入射光的频率必须大于被照射金属的极限频率时才能发生光电效应，故A错误；经典电磁理论不能解释光电子的最大初动能与入射光强度无关，只随入射光频率的增大而增大，故B错误；经典电磁理论不能解释入射光照射到金属上时，光电子的发射几乎是瞬时的，一般不超过10－9 s，故C错误；经典电磁理论能解释当入射光频率大于极限频率时，光电子数目随入射光强度的增大而增多，故D正确．
D
巩固验收
1. 如图所示，用导线将验电器与某种金属板连接，用一束蓝光照射金属板时验电器金属箔片未张开，下列措施中可能使验电器金属箔片张开的是(　　 )
A. 换用强度更大的蓝光照射
B. 换用红外线照射
C. 换用极限频率较大的金属板
D. 换用极限频率较小的金属板
【解析】　能否发生光电效应与入射光的频率有关，与入射光的强度无关，A错误；红外线的频率小于蓝光的频率，则换用红外线照射仍不能发生光电效应，B错误；根据Ek＝hν－hνc可知，换用极限频率较小的金属板可能发生光电效应，验电器金属箔片会张开，C错误，D正确．
D
2. (多选)(2022·河南确山县一中)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．下列说法中正确的是(　　 )
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
C. 入射光的频率变高，光电子的最大初动能变大
D. 遏止电压的大小与入射光的频率和入射光的光强有关
【解析】　根据光电效应实验得出的结论：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错误，A正确；根据爱因斯坦光电效应方程得，入射光的频率变高，光电子的最大初动能变大，C正确；根据光电效应方程Ekm＝hν－W0、Ekm＝eU可知，遏止电压的大小与入射光的频率有关，与入射光的光强无关，D错误．
AC(共24张PPT)
第四章
波粒二象性
习题课2　光电效应图像
核心目标 1. 理解光电流与正反向电压的关系、光电子最大初动能与入射光频率的关系图像，进一步理解光电效应方程.
2. 理解遏止电压Uc与入射光频率ν的关系图线，能用于分析实验现象.
关键能力·分析应用
分类悟法
考向1　光电流与正、反向电压的关系
分析与说明 图线形状 由图线直接(间接)得到的物理量
在光的频率不变(同种光)的情况下 (1)饱和光电流的大小Im由　光强　决定，光强越大，饱和光电流越大．
(2) 由图可知，截止电压为Uc.
(3) 可求得光电子最大初动能Ek＝eUc
在入射光频率不同种的情况下 (1)由图可读出饱和光电流的大小Im
(2) 由图可知，截止电压为Uc1 > Uc2
可推知入射光频率ν1>ν2
(3) 可求得光电子最大初动能Ek1＝eUc1，Ek2＝eUc2
在光电效应实验中，小明同学用同一实验装置，如图1所示，在甲、乙、丙三种光的照射下得到了三条电流表与电压表读数之间的关系曲线，如图2所示．则下列说法中正确的是(　　 )
1
A
A. 乙光的频率大于甲光的频率
B. 甲光的波长小于丙光的波长
C. 丙光的光子能量小于甲光的光子能量
D. 乙光对应的光电子最大初动能小于丙光的光电子最大初动能
　(2022·河北深州长江中学)如图为通过某光电管的光电流与两极间电压的关系，当用光子能量为4.5 eV的蓝光照射光电管的阴极K时，对应图线与横轴的交点U1＝－2.37 V．(普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s，电子电荷量e＝1.6×10－19 C，以下计算结果保留两位有效数字)
2
(1) 求阴极K发生光电效应的极限频率．
【解析】　 由图中信息得 eU1＝Ek，根据光电效应方程Ek＝hν－W0，又W0＝hν0
联立并代入数据解得ν0＝5.2×1014 Hz
(2) 当用光子能量为7.0 eV的紫外线持续照射光电管的阴极K时，测得饱和电流为0.32 μA，求阴极K单位时间发射的光电子数．
考向2　光电子最大初动能Ek与入射光频率ν的关系图线
分析与说明 图线形状 由图线直接(间接)得到的物理量
根据光电效应方程Ekm＝hν－W0可作出图像 (1) 截止频率：图线与ν轴交点的横坐标νc
(2) 逸出功：图线与Ek轴交点的纵坐标的值的绝对值W0＝|－E|＝E
(3) 普朗克常量：图线的斜率k＝h
用如图甲所示的装置研究光电效应现象．用频率为ν的光照射光电管时发生了光电效应．图乙是该光电管发生光电效应时光电子的最大初动能Ek与入射光频率ν 的关系图像，图线与横轴的交点坐标为(a,0)，与纵轴的交点坐标为(0，－b)．下列说法中正确的是(　　 )
3
　　　
A
　(多选)(2022·广东深圳德琳学校)如图所示是甲、乙两种金属的光电子的最大初动能与入射光频率的关系图像，由图像可知(　　 )
A. 无论用什么金属做实验，图像的斜率不变
B. 同一色光照射下，甲金属发射的光电子的最大初动能比乙金属发射的光电子的最大初动能大
C. 要获得相等的最大初动能的光电子，照射甲金属的光的频率要比照射乙金属的光的频率大
D. 甲金属的逸出功比乙金属的逸出功大
4
AB
【解析】　由光电效应方程可知Ek＝hν－W0，图像的斜率表示普朗克常量，A正确；由图像可知，甲光的逸出功小，根据光电效应方程，因此同一色光照射下，甲金属发射的光电子的最大初动能比乙金属发射的光电子的最大初动能大，B正确；要获得相等的最大初动能的光电子，由于甲光的逸出功小，所以照射甲金属的光的频率要比照射乙金属的光的频率小，C错误；根据光电效应方程，结合图像可知，图像与纵轴的截距表示逸出功，所以甲金属的逸出功比乙金属的逸出功小，D错误.
(2022·河北承德联考)在光电效应实验中，用如图甲所示的电路探究遏止电压Uc与入射光频率ν的关系，某实验小组用各种频率的单色光照射锌极(K极)，G是电流表，得到了遏止电压Uc与入射光频率ν的关系如图乙所示．该直线的斜率为k，电子的电荷量为e，则下列说法中正确的是(　　 )
5
B
　小明用金属铷为阴极的光电管，观测光电效应现象，实验装置示意图如图甲所示．已知普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s.
　　
6
(1) 图甲中电极A为光电管的________(填“阴极”或“阳极”)．
【解析】　光电管中光束直接照射的K极为光电管的阴极，所以电极A为光电管的阳极．
(2) 实验中测得铷的遏止电压Uc与入射光频率ν之间的关系如图乙所示，则铷的截止频率νc和逸出功W0分别是多少？
【解析】　由Uc －ν图线可知，铷的截止频率νc＝5.15×1014 Hz，金属的逸出功W＝hνc＝6.63×10－34×5.15×1014 J＝3.41×10－19 J.
阳极
(3) 如果实验中入射光的频率ν＝7.00×1014 Hz，则产生的光电子的最大初动能Ek是多少？
【解析】　由光电效应方程Ek＝hν－W可得产生的光电子的最大初动能Ek＝6.63×10－34×7.00×1014 J－3.41×10－19 J＝1.23×10－19 J.
巩固验收
1. (2022·河南灵宝五中)用同一光电管研究a、b两种单色光产生的光电效应，得到光电流I与光电管两极间所加电压U的关系如图．下列说法中正确的是(　　 )
A. 另一个光电管加一定的正向电压，
如果a光能使该光电管产生光电流，则b光
一定能使该光电管产生光电流
B. 如果使b光的强度减半，则在任何
电压下，b光产生的光电流一定比a光产生的光电流小
C. a光光子的频率小于b光光子的频率，a光的强度小于b光的强度
D. a光光子的频率大于b光光子的频率，a光的强度小于b光的强度
A
【解析】　由图像可得b光照射光电管时反向截止电压大，使其逸出的光电子最大初动能大，所以b光的频率大，光子的能量大，而a光的饱和光电流较大，即单位时间逸出的电子数较多，单位时间发出的光子数较多，而光强与光子的能量与单位时间的光子数都有关，可知光照强度无法比较，C、D错误；b光的反向截止电压大，所以当反向电压大于a光的反向电压而小于b光的反向电压时，b光产生的光电流一定比a光产生的光电流大，B错误；由于b光的频率大，另一个光电管加一定的正向电压，如果a光能使该光电管产生光电流，则b光一定能使该光电管产生光电流，A正确．
2. (2022·河南南阳一中)在某次光电效应实验中，得到的遏止电压Uc与入射光的频率ν的关系如图所示，若该直线的斜率和纵截距分别为k和－b，电子电荷量的绝对值为e，则(　　 )
C(共20张PPT)
第四章
波粒二象性
第四节　德布罗意波
第五节　不确定性关系
核心目标 1. 了解物质波的概念和电子衍射实验及对德布罗意波假说的证明．
2. 了解不确定性关系及对一些现象的解释.
必备知识·记忆理解
要点笔记
要点1　德布罗意波假说和电子衍射
1. 粒子的波动性
(1) 任何一个运动着的____________都和一个波相对应，这种波称为德布罗意波，也称为__________.
(2) 德布罗意波长与动量之间的关系为λ＝______.
(3) 我们之所以看不到宏观物体的波动性，是因为宏观物体的动量太______，德布罗意波长太______的缘故．
实物粒子
物质波
大
小
2. 物质波的实验验证：电子衍射
(1) 实验探究思路：________、衍射是波特有的现象，如果实物粒子具有波动性，则在一定条件下，也能够发生________或衍射现象．
(2) 电子束在晶体的__________会发生衍射．
电子束在单晶MnO3上和在多晶Au上都能产生________图样，且________图样都跟光通过小孔的________图样相同，说明电子与光有相似之处，都具有__________，即电子具有波动性．
(3) 实验验证：1927年戴维森和汤姆孙分别利用晶体做了电子束衍射的实验，得到了电子的衍射图样，证实了电子的__________.
干涉
干涉
晶格上
衍射
衍射
衍射
波动性
波动性
(4) 说明
①实物粒子也具有和光一样的______________.
②总的来讲，波粒二象性是包括光子在内的一切____________的共同特征，和光子一样，对微观粒子运动状态的最准确的描述是__________.
特别提醒：所有物体都具有波动性和粒子性．
波粒二象性
微观粒子
概率波
要点2　不确定性关系
1. 定义：在经典物理学中，可以同时用质点的位置和动量精确描述它的运动，在微观物理学中，对光子位置的测量越精确，其动量的不确定性就越大，反之亦然，要同时测出微观粒子的位置和动量是不太可能的，这种关系叫____________关系．
不确定性
位置
动量
普朗克常量
位置
动量
概率
基础内化
1. 下列关于德布罗意波的认识正确的是(　　 )
A. 任何一个物体都有一种波和它对应，这就是物质波
B. X光的衍射证实了物质波的假设是正确的
C. 电子的衍射证实了物质波的假设是正确的
D. 宏观物体运动时，看不到它的衍射或干涉现象，所以宏观物体不具有波动性
【解析】　运动的物体才具有波动性，A错误；宏观物体由于动量太大，德布罗意波长太小，所以看不到它的干涉、衍射现象，但仍具有波动性，D错误；X光是波长极短的电磁波，是光子，它的衍射不能证实物质波的存在，B错误；只有C正确．
C
2. (2022·江苏铜山区期中)下列关于物质波的说法中正确的是(　　 )
A. 宏观物体也具有波动性
B. 质子比电子更容易形成晶格衍射图样
C. 两个物体的动能不等，物质波的波长一定不等
D. 两个物体的动量不等，物质波的波长可能相等
A
关键能力·分析应用
3. 需要注意的是：德布罗意波长一般都很短，比一般的光波波长还要短，可以根据结果的数量级大致判断结果是否合理．
4. 在宏观世界中，波与粒子是对立的概念；在微观世界中，波与粒子可以统一．
1
D
2
【解析】　不确定性关系表明，无论采用什么方法试图确定位置坐标和相应动量中的一个，必然引起另一个较大的不确定性，这样的结果与测量仪器及测量方法是否完备无关，无论怎样改善测量仪器和测量方法，都不可能逾越不确定性关系所给出的限度，故A、D正确．
AD
巩固验收
1. (多选)1927年戴维森和G.P.汤姆孙分别完成了电子束衍射的实验，该实验是荣获诺贝尔奖的重大近代物理实验之一．如图所示是该实验装置的简化图，下列说法中正确的是( )
A. 亮条纹说明电子不是沿直线运动的
B. 该实验说明物质波理论是正确的
C. 该实验再次说明光子具有波动性
D. 该实验说明实物粒子具有波动性
ABD
【解析】　亮条纹处是电子大概率到达的地方，A正确；电子是实物粒子，能发生衍射现象，说明实物粒子具有波动性，物质波理论是正确的，不能说明光子的波动性，B、D正确，C错误．
2. (2022·江苏泰州中学)1985年华裔物理学家朱棣文成功利用激光冷冻原子，现代激光制冷技术可实现1×10－9 K的低温．一个频率为ν的光子被一个相向运动的原子吸收，使得原子速度减为零，已知真空中光速为c，根据上述条件可确定原子吸收光子前的(　　 )
A. 速度 B. 动能
C. 物质波的波长 D. 物质波的频率
C(共26张PPT)
第四章
波粒二象性
第二节　光电效应方程及其意义
核心目标 1. 知道普朗克的能量子假说；了解康普顿效应.
2. 了解爱因斯坦光电效应理论及其意义，能用爱因斯坦光电效应方程解释光电效应现象.
必备知识·记忆理解
要点笔记
要点1　能量子假说
1. 假说内容：物体热辐射所发出的电磁波的能量是____________，只能是hν的__________.
2. 能量子：________称为一个能量子，其中ν是辐射频率，h是一个常量，称为普朗克常量，h＝6.63×10－34 J·s.
3. 假说的意义：能量子假说能够非常合理地解释某些电磁波的________和________的实验现象．
4. 量子化现象：在微观世界里，物理量的取值很多时候是不连续的，只能取一些__________的现象．
不连续的
整数倍
hν
辐射
吸收
分立值
要点2　光子假说和光电效应方程
1. 光子假设
(1) 爱因斯坦指出，光的能量不是连续的，而是一份一份的，每一份叫作一个________，一个________的能量为ε＝________.
(2) 光子概念是________思想的一个质的飞跃，可以完美解释____________的各种特征．
光子
光子
hν
量子
光电效应
特别提醒：光电效应方程对应的是光电子的最大初动能，而不是光电子的动能．
hν－W0　
逸出功
最大初动能
逸出功
W0
频率
强弱
要点4　康普顿效应和光子的动量
1. 康普顿效应
在散射的X射线中，除了与入射波长λ0相同的成分外，还有波长________λ0的成分，这个现象称为康普顿效应．
2. 光子的动量
光子不仅具有能量，而且具有________，公式p＝______.
大于
动量
基础内化
1. (2022·山西太原期末)关于能量量子化，下列说法中正确的是(　　 )
A. 能量子假设最早是由爱因斯坦提出来的
B. 微观粒子的能量是不连续的，只能是某一最小能量值的整数倍
C. 电磁波的波长越长，其能量子越大
D. 能量子假说与宏观世界中对能量的认识相矛盾，因而它一定是错误的观点
B
2. 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
【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.
C
关键能力·分析应用
分类悟法
考向1　能量子的理解和计算
1. 对能量子的理解
(1) 物体热辐射所发出的电磁波是通过内部的带电谐振子向外辐射的，谐振子的能量是不连续的，只能是ν的整数倍．
(2) 微观世界中的物理系统，如原子、分子和离子等，其能量正如普朗克所假设的那样，只能取某些特定的值，即能量是量子化的．
2. 能量量子化假说的意义
普朗克的量子化假说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．
(多选)1900年德国物理学家普朗克在研究黑体辐射时提出了一个大胆的假说，即能量子假说，下列说法属于能量子假说内容的是( )
A. 物质发射(或吸收)能量时，能量不是连续的，而是一份一份进行的
B. 能量子假说中将每一份能量单位，称为“能量子”
C. 能量子假说中的能量子的能量E＝hν，ν为辐射的频率，h为普朗克常量
D. 能量子假说认为能量是连续的，是不可分割的
1
【解析】　能量子假说认为，物质发射(或吸收)能量时，能量不是连续的，而是一份一份进行的，A项符合题意，D项不符合题意；能量子假说认为，每一份能量单位，称为“能量子”， 能量子的能量E＝hν，ν为辐射的频率，h为普朗克常量，B、C两项正确．
ABC
　人眼对绿光较为敏感，正常人的眼睛接收到波长为530 nm的绿光时，只要每秒钟有6个绿光的光子射入瞳孔，眼睛就能察觉．普朗克常量为6.63×10－34 J·s，光速为3.0×108 m/s，则人眼能察觉到绿光时所接收到的最小功率是(　　 )
A. 2.3×10－18 W 　 B. 3.8×10－19 W
C. 7.0×10－10 W 　 D. 1.2×10－18 W
2
A
考向2　对光电效应方程的理解与应用
1. 光电效应方程Ek＝hν－W0的理解
(1) 式中的Ek是光电子的最大初动能，就某个光电子而言，其离开金属时剩余动能大小可以是0～Ek范围内的任何数值．
(2) 光电效应方程实质上是 能量守恒方程　.能量为E＝hν的光子被电子所吸收，电子把这些能量的一部分用来克服金属表面对它的吸引，另一部分就是电子离开金属表面时的动能．如果克服吸引力做功最少为W0，则电子离开金属表面时动能最大为Ek，根据能量守恒定律可知Ek＝ hν－W0　.
2. 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
(2) 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　.
(多选)在光电效应实验中，分别用频率为νa、νb的单色光a、b照射到同种金属上，测得相应的遏止电压分别为Ua和Ub、光电子的最大初动能分别为Eka和Ekb.h为普朗克常量．下列说法中正确的是( )
A. 若νa>νb，则一定有UaB. 若νa>νb，则一定有Eka>Ekb
C. 若UaD. 若νa>νb，则一定有hνa－Eka>hνb－Ekb
3
【解析】　设该金属的逸出功为W0，根据爱因斯坦光电效应方程有Ek＝hν－W0，同种金属的W0不变，则逸出光电子的最大初动能随ν的增大而增大，B正确；又Ek＝eU，则最大初动能与遏止电压成正比，C正确；根据上述有eU＝hν－W0，遏止电压U随ν增大而增大，A错误；又有hν－Ek＝W0，W0相同，则D错误．
BC
(2022·河南灵宝五中)一光电管的阴极K用截止频率为ν的金属铯制成，光电管阳极A和阴极K之间的正向电压为U.用波长为λ的单色光射向阴极，产生了光电流．已知普朗克常量为h，电子电荷量为e，真空中的光速为c.求：
4
(1) 金属铯的逸出功W.
【解析】　金属铯的逸出功W＝hν
(2) 光电子到达阳极的最大动能Ek.
如图所示是教材上解释康普顿效应的示意图，下列说法中正确的是(　　 )
A. 图中光子与电子不是正碰，故不遵循动量守恒定律
B. 图中碰撞后光子频率ν′可能等于碰撞前光子频率ν
C. 图中碰撞后光子速度可能小于碰撞前光子速度
D. 图中碰撞后光子波长一定大于碰撞前光子波长
5
D
巩固验收
1. (多选)已知能使某金属产生光电效应的截止频率为ν0，则( )
A. 当用频率为2ν0的单色光照射该金属时，一定能产生光电子
B. 当用频率为2ν0的单色光照射该金属时，所产生的光电子的最大初动能为hν0
C. 当照射光的频率ν大于ν0时，若ν增大，则逸出功增大
D. 金属的逸出功与照射光的频率无关
ABD
2. 一盏电灯发光功率为100 W，假设它发出的光向四周均匀辐射，光的平均波长λ＝6.0×10－7 m，在距电灯r＝10 m远处，以电灯为球心的球面上，1 m2的面积每秒通过的能量子数约为(　　 )
A. 2×1017个 B. 2×1016个
C. 2×1015个 D. 2×1023个
A

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