资源简介

第1节　光电效应及其解释
(分值:100分)
选择题1~11题,每小题8分,共88分。
对点题组练
题组一　光电效应的实验规律及其解释
1.研究光电效应的实验电路图如图所示,滑动变阻器滑片处于图示位置。用绿光照射阴极K时,电流表示数为零,要使得电流表有示数 (　　)
可将照射光改为红光
可将电源正负极调换
可改变阴极K的材料
可将滑动变阻器滑片向左移动
2.如图所示,把一块不带电的锌板连接在验电器上,当用紫外线照射锌板时,发现验电器指针偏转一定角度,则 (　　)
锌板带正电,验电器带负电
若改用红外线照射锌板,验电器的指针仍然会发生偏转
若改用光强更小的紫外线照射锌板,验电器的指针也会偏转
这个现象可以说明光具有波动性
3.(2024·陕西榆林高二期末)在光电效应实验中,用两种单色光先后照射同一种金属表面,都能产生光电效应。对于这两个过程,下列四个物理量中一定相同的是 (　　)
遏止电压
饱和光电流
光电子的最大初动能
逸出功
4.光信号转换成电信号,工作光谱主要在可见光和红外线波段。若用蓝光和红外线照射同一微光夜视仪中光电管的阴极,下列说法正确的是 (　　)
红外线的频率比蓝光的频率大
用蓝光照射时产生光电子的最大初动能更大
用蓝光照射时产生的光电流一定更大
用红外线照射时产生的光电流一定更大
5.在图示电路中,当开关S断开时,用光子能量为2.6 eV的一束光照射阴极P,发现电流表A的示数不为零;合上开关S,调节滑动变阻器,发现当电压表V的示数小于0.6 V时,电流表A的示数仍不为零;当电压表V的示数大于或等于0.6 V时,电流表A的示数为零。该阴极材料的逸出功为 (　　)
0.6 eV 1.2 eV
2 eV 2.6 eV
题组二　光电效应的图像问题
6.(多选)如图甲为研究光电效应的实验装置,用频率为ν的单色光照射光电管的阴极K,得到光电流I与光电管两端电压U的关系图线如图乙所示,已知电子电荷量的绝对值为e,普朗克常量为h,则 (　　)
开关S扳向“2”,向右移动变阻器,当灵敏电流计示数刚刚减为零时,光电管两端的电压称为遏止电压Uc
阴极K所用材料的极限频率为
只增大光照强度时,图乙中I0的值将变大
用某色光照射金属板时不能发生光电效应,增大光照强度或延长光束照射时间可以使电流表示数变大
7.(多选)如图甲所示,为研究某金属材料的遏止电压Uc与入射光频率ν的关系的电路图,用不同频率的光分别照射甲图中同一光电管的阴极K,调节滑片P测出遏止电压,并描绘Uc-ν关系图如图乙所示。已知三种光的频率分别设为ν1、ν2、ν3,光子的能量分别为1.8 eV、2.4 eV、3.0 eV,测得遏止电压分别为U1=0.8 V、U2=1.4 V、U3(图乙中未知)。则下列说法正确的是 (　　)
普朗克常量可表达为h=
该阴极K金属材料的逸出功为1.0 eV
图乙中频率为ν3的光对应的遏止电压U3=2.0 V
用频率为ν2的光照射阴极K,电压表示数为2.0 V时,电流表示数不为零
题组三　光的波粒二象性
8.(2024·广东清远市期末)光学是现代科学领域的前沿科学之一,具有强大的生命力和不可估量的发展前景。下列说法正确的是 (　　)
3D电影利用了光的衍射
光纤通信利用了光的折射
光既具有波动性,又具有粒子性
当光从光疏介质射入光密介质时,可能发生全反射
9.如图所示,图甲为氢原子的能级示意图,大量处于n=4能级的氢原子跃迁时,发出频率不同的大量光子,其中频率最高的光子照射到图乙电路中光电管阴极K上时,电路中电流随电压变化的图像如图丙所示。下列说法正确的是 (　　)
光电管阴极K金属材料的逸出功为7.0 eV
这些氢原子跃迁时共发出5种频率的光
若调节滑动变阻器滑片能使光电流为零,则可判断图乙中电源右侧为正极
氢原子跃迁放出的光子中有3种频率的光子可以使阴极K发生光电效应现象
综合提升练
10.(多选)金属甲和金属乙发生光电效应时,光电子的最大初动能Ek与入射光的波长倒数的关系如图所示,已知普朗克常量为h,真空中的光速为c。则 (　　)
金属甲、乙的Ek-图线的斜率均等于h
金属乙的逸出功为hcb
要使金属甲发生光电效应,入射光的波长需要大于
能使金属乙发生光电效应的入射光,一定能使金属甲发生光电效应
11.(2024·山东济南高二期末)用如图甲所示的装置研究光电效应,得到光电流I与A、K之间电压U的关系图像如图乙所示,遏止电压Uc与入射光频率ν的关系图像如图丙所示。已知一个光电子电荷量为-e,下列说法正确的是 (　　)
a光的频率大于b光的频率
a光的光强小于b光的光强
根据图丙可计算出普朗克常量h=e
根据图丙可计算出该金属逸出功的大小为c
培优加强练
12.(12分)如图所示电路中,阴极K涂有极限波长为λ0=0.66 μm的金属。若闭合开关S,用波长为λ=0.50 μm的绿光照射阴极,调整光电管两极间的电压,使电流表的示数达到最大值0.64 μA。
(1)(6分)求阴极每秒发射的光电子数和光电子飞出阴极时的最大初动能;
(2)(6分)如果将照射阴极的绿光的光强增大为原来的2倍,求阴极每秒发射的光电子数和光电子飞出阴极时的最大初动能。
第1节　光电效应及其解释
1.C　[此时光电管加的是正向电压，电流表示数为零，说明没有发生光电效应，将照射光改为红光，则照射光频率减小，仍不会发生光电效应，故A错误；将电源正负极调换或将滑动变阻器滑片向左移动，仍不会发生光电效应，故B、D错误；改变阴极K的材料，当入射光子能量大于阴极材料的逸出功时即可发生光电效应，故C正确。]
2.C　[用紫外线照射锌板时会发生光电效应，从锌板上打出光电子，锌板由于缺少负电荷而带正电，验电器带正电，选项A错误；红外线的频率小于紫外线的频率，则改用红外线照射锌板，验电器的指针不一定会发生偏转，选项B错误；能否发生光电效应只与光的频率有关，与光强无关，若改用光强更小的紫外线照射锌板，仍能发生光电效应，则验电器的指针也会偏转，选项C正确；这个现象可以说明光具有粒子性，选项D错误。]
3.D　[根据光电效应方程hν＝W＋Ek，可知两种单色光先后照射同一种金属表面，光电子的最大初动能不同，故C错误；遏止电压为eUc＝Ek＝hν－W，可知两种单色光先后照射同一种金属表面，遏止电压不同，故A错误；饱和光电流与单色光的光强有关，饱和光电流不一定相同，故B错误；同一种金属的逸出功相同，故D正确。]
4.B　[蓝光的频率大于红外线的频率，故A错误；蓝光的频率比红外线的大，根据Ek＝hν－W，可知蓝光照射时产生光电子的最大初动能更大，故B正确；光电流大小与入射光强度有关，蓝光和红外线的强度大小未知，无法比较，故C、D错误。]
5.C　[设当用光子能量为2.6 eV的光照射时，光电子的最大初动能为Ekm、阴极材料的逸出功为W，当反向电压达到U0＝0.6 V后，具有最大初动能的光电子不能到达阳极，有eU0＝Ekm，由光电效应方程有Ekm＝hν－W，解得W＝2 eV，故C正确，A、B、D错误。]
6.BC　[测量遏止电压Uc时光电管加反向电压，则开关S应扳向“1”，选项A错误；根据光电效应方程有eUc＝mv2＝hν－hν0，可得阴极K所用材料的极限频率为ν0＝，选项B正确；只增大光照强度时，饱和光电流增加，则图乙中I0的值将变大，选项C正确；用某色光照射金属板时不能发生光电效应，增大光照强度或延长光束照射时间也不能发生光电效应，则电流表无示数，故D错误。]
7.BC　[由光电效应方程得eUc＝hν－W，解得h＝，选项A错误；由eUc＝hν－W得W＝1.8 eV－0.8 eV＝1.0 eV，选项B正确；由eU3＝hν3－W得eU3＝3.0 eV－1.0 eV＝2.0 eV，选项C正确；对该金属材料，频率为ν2的光对应的遏止电压为1.4 V，则电压表示数为2.0 V时，反向电压大于遏止电压，电流表示数为零，选项D错误。]
8.C　[3D电影利用了光的偏振，A错误；光纤通信利用了光的全反射，B错误；光既具有波动性，又具有粒子性，即光具有波粒二象性，C正确；只有当光从光密介质射入光疏介质时，才可能发生全反射，D错误。]
9.D　[大量处于n＝4能级的氢原子跃迁时，发出的光子中频率最高的光子，对应的能量为E＝hν＝(－0.85 eV)－(－13.6 eV)＝12.75 eV，由光电效应方程得eUc＝mv＝hν－W，由丙图可知遏止电压为7 V，代入数据解得阴极K金属材料的逸出功为W＝5.75 eV，A错误；这些氢原子跃迁时发出频率不同的光子种类数为C＝6，B错误；若调节滑动变阻器滑片能使光电流为零，则电子受到的电场力应向左，场强应向右，则可判断图乙中电源左侧为正极，C错误；由于阴极K金属材料的逸出功为W＝5.75 eV，氢原子跃迁放出的光子中，4、3、2能级跃迁至1能级的光子能量大于该逸出功，可以使阴极K发生光电效应现象，故共有3种，D正确。]
10.BD　[根据光电效应方程有Ek＝hc－W知两图线的斜率均为hc，故A错误；乙图线与横轴交点对应Ek＝0，即0＝hc－W，且由乙图线可知＝b，联立解得W＝hcb，故B正确；由甲图线可知，Ek＝0时，则极限频率为＝ca，解得极限波长为λa＝，故要使金属甲发生光电效应，入射光的波长需要小于，故C错误；由题图可知，乙的极限波长小，因此极限频率大于甲的极限频率，根据光电效应发生的条件，可知能使金属乙发生光电效应的入射光，一定能使金属甲发生光电效应，故D正确。]
11.C　[由光电效应方程，可得Ek＝hν－W，又eUc＝Ek，解得Uc＝－，由乙图可知，a光和b光的遏止电压相同，即二者的频率相同。结合丙图中图线斜率和截距的物理意义，有＝，＝c，解得h＝，W＝ce，故A、D错误，C正确；由乙图可知a光的饱和光电流大于b光的饱和光电流，可知a光的光强大于b光的光强，故B错误。]
12.(1)4.0×1012　9.6×10－20 J　(2)8.0×1012　9.6×10－20 J
解析　(1)当阴极发射的光电子全部到达阳极时，光电流达到饱和。阴极每秒发射的光电子个数
n＝＝＝4.0×1012
根据爱因斯坦光电效应方程知，光电子飞出阴极时的最大初动能为Ek＝hν－W＝h－h
代入数据可得Ek＝9.6×10－20 J。
(2)如果照射光的频率不变，光强加倍，则每秒发射的光电子数加倍，饱和光电流增大为原来的2倍。根据光电效应实验规律可得阴极每秒发射的光电子个数n′＝2n＝8.0×1012
光电子的最大初动能不变，仍为Ek＝9.6×10－20 J。第1节　光电效应及其解释
学习目标　1.了解光电效应和光电效应的实验规律及应用。2.理解光子说，掌握爱因斯坦光电效应方程，并能利用它解决光电效应的有关问题。3.理解光的波粒二象性，了解光是一种概率波。
知识点一　光电效应的理解及应用
如图所示，紫外线照射锌板后，验电器指针张开说明了什么？
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
1.光电效应现象
在光的照射下电子从物体表面逸出的现象，称为____________，这种逸出的电子称为__________________________________________________________。
2.光电效应实验规律
(1)当入射光的频率低于某一频率时，光电流消失，不会产生____________，这一频率称为极限频率。极限频率与金属的种类有关。只有当入射光的频率____________极限频率，才会产生光电效应；若入射光的频率小于极限频率，即使增加____________或____________，也不能产生光电效应。
(2)从光照射到金属表面至产生光电效应间隔的时间________，通常在10－9 s内。
(3)产生光电效应时，在____________不变的情况下，光电流随电压的增大而________，当电流增大到一定值后，即使电压再增大，电流也不再增加，达到一个饱和值，即为____________。在光频率不变的情况下，入射光越强，单位时间内逸出的电子数也________，饱和电流越大。
(4)如果施加反向电压，当反向电压大于某一值时，光电流为零，这一电压值称为____________。遏止电压Uc与光电子最大初动能满足的关系为____________。光电子最大初动能与入射光的________有关，与入射光的________无关。入射光的频率越高，光电子的最大初动能越大。
3.光电效应的解释
(1)光子说：光是由数量有限的、分立的________组成的，每一个光子的能量为________。
(2)爱因斯坦光电效应方程
①表达式：hν＝W＋mv2。
②各量的意义：hν为一个光子的________；W为金属的____________；mv2为电子离开金属表面的________________。
4.康普顿效应
(1)X射线通过石墨等较轻物质产生的散射现象，散射谱线中除了有波长与原波长相同的成分外，还有波长较长的成分，这种现象称为康谱顿效应。
(2)解释：为了解释波长变长的现象，康普顿假设电子是自由电子，当光子与电子相互作用时，其过程可视为弹性碰撞，既遵守能量守恒定律，又遵守动量守恒定律。在碰撞中光子将能量hν的一部分传递给了电子，光子的能量减少，波长变长，如图所示。康普顿提出的理论与实验结果相符，从而进一步说明光具有粒子性。
5.光电效应的应用
(1)光电开关：控制电路的________或________。
(2)光电成像：原理是利用光电效应先将____________转换成____________，然后将____________转换成____________。例如：红外成像。
【思考】 研究光电效应的实验电路如图所示。
(1)某单色光照射到金属表面上结果没有光电子逸出，请思考：我们应如何操作才能使该金属发生光电效应呢？
(2)光电流的强度与入射光的强度一定成正比吗？
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
角度1　光电效应现象
例1 (2024·广东深圳市期末)如图所示，用一光电管进行光电效应的实验，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.遏止电压的大小与入射光的频率无关，仅与入射光的光强有关
B.入射光的频率变高，光电子的最大初动能变大，饱和光电流变大
C.保持入射光的光强不变，不断减小入射光的频率，始终有光电流产生
D.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
听课笔记　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
INCLUDEPICTURE"总结提升.tif" INCLUDEPICTURE "总结提升.tif" \* MERGEFORMAT
1.一个条件
发生光电效应的条件是入射光的频率大于或等于金属的极限频率。
2.两条线索
　　
训练1 光照在某金属表面上发生了光电效应，若只减弱光的强度，而保持频率不变，则(　　)
A.有可能不发生光电效应
B.该金属可能带负电
C.单位时间内从金属表面逸出的光电子数将减少
D.从光照射到金属表面到有光电子逸出的时间明显增加
角度2　爱因斯坦光电效应方程的应用
例2 (多选)某实验小组做光电效应的实验，用不同频率的光照射某种金属，测量结果如下表所示。已知电子电荷量大小为e。下列说法中正确的是(　　)
入射光频率 遏止电压 饱和电流
ν U1 I1
3ν U2 I2
A.一定有U2＝ 3U
B.一定有I2＝ 3I1
C.可以推测普朗克常量h＝
D.可以推测该金属的逸出功为W＝
听课笔记　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
INCLUDEPICTURE"总结提升.tif" INCLUDEPICTURE "总结提升.tif" \* MERGEFORMAT
光电效应现象的有关计算
(1)最大初动能的计算
Ek＝hν－W＝hν－hνc。
(2)极限频率的计算
hνc＝W，即νc＝。
(3)遏止电压的计算
－eUc＝0－Ek，即Uc＝＝。　　
训练2 (多选)“微光夜视仪”是利用光电效应工作的一种仪器，当夜间物体反射的低亮度的光，照到阴极时产生光电子，这些光电子经过几十万倍的放大后投射到荧光屏上成像，便于夜间侦察、观测等工作。产生光电子的原理如图所示，阴极K由逸出功为W0的某金属构成，当某一频率的光照射到阴极时，微安表有示数，普朗克常量为h，下列说法正确的是(　　)
INCLUDEPICTURE"LK86.TIF" INCLUDEPICTURE "LK86.TIF" \* MERGEFORMAT
A.只有光照强度足够大才能发生光电效应
B.若增大入射光频率，微安表示数一定增大
C.若光照频率小于，则不能发生光电效应
D.阴极K接电源正极，微安表示数可能不为零
角度3　光电效应的图像问题
例3 (鲁科版教材P148节练习3改编)(2024·山东威海市期末)某同学用如图甲所示电路研究光电效应中遏止电压Uc与入射光频率ν的关系，Uc－ν图像如图乙所示。电子的电荷量为e，下列说法正确的是(　　)
A.普朗克常量h＝
B.该金属的逸出功为
C.入射光频率越高，金属的极限频率越高
D.入射光的频率为ν2，电压表示数为U1时，增加入射光的强度，则电流表有示数
听课笔记　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
总结提升　光电效应中的四类图像
图像名称 图线形状 读取信息
最大初动能Ek与入射光频率ν的关系图线 INCLUDEPICTURE"S338.tif" INCLUDEPICTURE "E:\\2024\\同步\\高二下\\2024（春）物理 选择性必修 第三册 鲁科版 教师用书（鲁琼闽贵）\\S338.tif" \* MERGEFORMATINET ①极限频率：横轴截距②逸出功：纵轴截距的绝对值W＝|－E|＝E③普朗克常量：图线的斜率k＝h
遏止电压Uc与入射光频率ν的关系图线 INCLUDEPICTURE"S339.tif" INCLUDEPICTURE "E:\\2024\\同步\\高二下\\2024（春）物理 选择性必修 第三册 鲁科版 教师用书（鲁琼闽贵）\\S339.tif" \* MERGEFORMATINET ①极限频率νc：横轴截距②遏止电压Uc：随入射光频率的增大而增大③普朗克常量h：等于图线的斜率与电子电荷量的乘积，即h＝ke
颜色相同、强度不同的光，光电流与电压的关系 INCLUDEPICTURE"S340.tif" INCLUDEPICTURE "E:\\2024\\同步\\高二下\\2024（春）物理 选择性必修 第三册 鲁科版 教师用书（鲁琼闽贵）\\S340.tif" \* MERGEFORMATINET ①遏止电压Uc：横轴截距②饱和光电流Im：电流的最大值③最大初动能：Ekm＝eUc
颜色不同时，光电流与电压的关系 INCLUDEPICTURE"S341.tif" INCLUDEPICTURE "E:\\2024\\同步\\高二下\\2024（春）物理 选择性必修 第三册 鲁科版 教师用书（鲁琼闽贵）\\S341.tif" \* MERGEFORMATINET ①遏止电压Uc1、Uc2②饱和光电流③最大初动能Ek1＝eUc1，Ek2＝eUc2
训练3 研究光电效应的电路图如图甲所示。某同学利用该装置在不同实验条件下得到了三条光电流I与A、K两极之间的电压UAK的关系曲线(甲光、乙光、丙光)，如图乙所示，则下列说法正确的是(　　)
A.光电效应现象说明光具有波动性
B.甲光与乙光的频率不相同
C.丙光照射时金属的逸出功大于甲光照射时金属的逸出功
D.丙光的波长小于乙光的波长
知识点二　光的波粒二象性
人类对光的本性的认识的过程中先后进行了一系列实验，比如：光的单缝衍射实验(图A)；光的双缝干涉实验(图B)；光电效应实验(图C)；光的薄膜干涉实验(图D)。
在以上实验中哪些体现了光的波动性？哪些体现了光的粒子性？
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
1.光具有波粒二象性：光子既有______________________________，又有____________。
2.光波是一种____________。通过双缝后，光子出现在哪个位置，服从统计规律。单个光子出现在哪个位置是________的，因此少量光子形成的光点是无规律的。当有大量光子时，概率大的位置出现的光子多，形成________；概率小的位置出现的光子少，形成____________。
3.光的波动性和粒子性不是均衡表现的，波长较长时，光子的________和________很小，波动性比较________，波长越长，波动性越________。光在与电子等物质相互作用时更多地表现为________性，在传播过程中更多地表现为________性。
【思考】 用极微弱的可见光做双缝干涉实验，随着时间的增加，在屏上先后出现如图甲、乙、丙所示的图像。
(1)图像甲是曝光时间很短的情况，光点的分布有什么特点？说明了什么问题？
(2)图像乙是曝光时间稍长情况，当光子数较多时落在哪些区域的概率较大？可用什么规律来确定？
(3)图像丙是曝光时间足够长的情况，体现了光的什么性？怎样解释上述现象？
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
例4 (多选)物理学家做了一个有趣的实验：在双缝干涉实验中，在光屏处放上照相底片，若减小入射光的强度，使光子只能一个一个地通过狭缝。实验结果表明，如果曝光时间不太长，底片上只能出现一些如图甲所示不规则的点子；如果曝光时间足够长，底片上就会出现如图丙所示规则的干涉条纹。对于这个实验结果的认识正确的是(　　)
A.曝光时间不长时，光的能量太小，底片上的条纹看不清楚，故出现不规则的点
B.单个光子的运动没有确定的轨道
C.干涉条纹中明亮的部分是光子到达机会较多的地方
D.只有光子具有波粒二象性，微观粒子不具有波粒二象性
听课笔记　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
总结提升　光的波粒二象性的理解
实验基础 表现 说明
光的波动性 光的干涉和衍射 1.大量光子产生的效果显示出波动性2.频率较低的光在传播时，表现出波的性质 1.光的波动性是光子本身的一种属性，不是光子之间相互作用产生的2.光的波动性不同于宏观概念的波
光的粒子性 光电效应、康普顿效应 1.当光同物质发生作用时，这种作用是“一份一份”进行的，表现出粒子性2.少量或个别光子容易显示出光的粒子性 1.粒子的含义是“不连续”“一份一份”的2.光子不同于宏观概念的粒子
说明 对于不同频率的光，频率越高，光的粒子性越强；频率越低，光的波动性越强
训练4 (多选)下列对光的认识正确的是(　　)
A.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
B.光的波动性是光子本身的一种属性，不是光子之间的相互作用引起的
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明显，在另外某种场合下，光的粒子性表现明显
随堂对点自测
1.(光电效应的实验规律)在光电效应实验中，用频率为ν的光照射光电管阴极，发生了光电效应，下列说法正确的是(　　)
A.减小入射光的强度，光电效应现象消失
B.增大入射光的强度，光电流增大
C.改用频率小于ν的光照射，一定不发生光电效应
D.光电子的最大初动能与入射光的频率成正比
2.(光电效应方程的应用)(多选)(2024·福建宁德高二期中)在光电效应实验中，用频率为ν0的光照射光电管阴极，恰好发生了光电效应。普朗克常量为h，电子电荷量为e，下列说法正确的是(　　)
A.减弱入射光的强度，仍会发生光电效应现象
B.换用频率为2ν0的光照射光电管阴极，光电子的最大初动能为2hν0
C.此光电管的逸出功为hν0
D.换用频率为2ν0的光照射光电管阴极，遏止电压为
3.(光电效应的图像问题)(多选)如图所示是某金属在光的照射下，光电子最大初动能Ek与入射光频率ν的关系图像，由图像可知(　　)
INCLUDEPICTURE"LK87.TIF" INCLUDEPICTURE "LK87.TIF" \* MERGEFORMAT
A.该金属的逸出功等于E
B.该金属的逸出功等于hνc
C.入射光的频率为νc时，产生的光电子的最大初动能为E
D.入射光的频率为2νc时，产生的光电子的最大初动能为2E
4.(光的波粒二象性)(多选)下列说法正确的是 (　　)
A.光电效应表明光具有波动性
B.光的康普顿效应表明光具有粒子性
C.光的干涉现象表明光具有波动性
D.光的衍射现象表明光具有粒子性
第1节　光电效应及其解释
知识点一
导学
提示　紫外线照射锌板后，发生光电效应，锌板表面逸出电子，使验电器带电。
知识梳理
1.光电效应　光电子
2.(1)光电效应　大于或等于　光的强度　照射时间　(2)很短　(3)光照强度　增大　饱和电流　越多　(4)遏止电压
eUc＝mv　频率　强度
3.(1)光子　hν　(2)②能量　逸出功　最大初动能
5.(1)接通　断开　(2)光信号　电信号　电信号　光信号
[思考] 提示　(1)增大入射光频率，使其高于该金属的极限频率。
(2)不一定。光电流未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相同频率的入射光越强，产生的饱和光电流越大。
例1 D　[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，故A错误；根据光电效应的规律，光电子的最大初动能随入射光频率的增大而增大，所以入射光的频率变高，光电子的最大初动能变大，饱和光电流与入射光的光照强度有关，故B错误；不断减小入射光的频率，若入射光的频率小于极限频率则不能产生光电流，故C错误；在入射光频率不变的情况下，入射光光强变大，光子数增加，从金属板逸出的光电子数增加，饱和光电流变大，故D正确。]
训练1 C　[入射光照射到某金属表面上发生光电效应，若入射光的强度减弱，频率保持不变，可知仍然可以发生光电效应，A错误；该金属发生光电效应，向外发射光电子，故一定带正电，B错误；入射光的强度减弱，则单位时间内入射光的光子数减少，单位时间内从金属表面逸出的光电子数将减少，C正确；发生光电效应的时间与光的强度无关，D错误。]
例2 CD　[遏止电压的大小与入射光频率有关，根据爱因斯坦光电效应方程有mv2＝ hν － W＝ eU，知遏止电压与入射光频率成一次函数关系，A错误；饱和光电流与入射光强度有关，题中未知入射光强度，B错误；根据爱因斯坦光电效应方程得hν1＝ eU1 ＋ W，hν2＝ eU2 ＋ W，联立得普朗克常量为h＝，解得h＝，C正确；金属的逸出功W＝hν1－eU1＝，解得W＝，D正确。]
训练2 CD　[发生光电效应的条件是入射光的频率大于金属的极限频率，与入射光的强度无关，故A错误；只增大入射光频率，若光强减小，则单位时间内产生的光电子数减少，则微安表示数不一定会增大，故B错误；若光照频率小于，则有hν例3 B　[由Uc－ν图像可知，金属的极限频率为ν1，由光电效应方程得Ek＝hν2－hν1，又有Ek＝eU1，整理得h＝，故A错误；因为该金属的极限频率为ν1，所以其逸出功为W＝hν1＝ν1，故B正确；对于同一种金属来说，其极限频率是固定值，不会发生改变，故C错误；由Uc－ν图像可知，当入射光的频率为ν2时，遏止电压为U1，而电压表示数也为U1，所以此时所加反向电压为遏止电压，所以增大入射光的光强并不会使电流表有示数，故D错误。]
训练3 D　[光电效应现象说明光具有粒子性，故A错误；由eUc＝hν－W，可知甲光、乙光的遏止电压相同，故甲光与乙光的频率相同，故B错误；金属的逸出功由金属自身决定，与入射光无关，故C错误；由eUc＝hν－W，又由题图乙知丙光的遏止电压比乙光的遏止电压大，故丙光的频率比乙光的频率高，又由c＝λν，所以丙光的波长小于乙光的波长，故D正确。]
知识点二
导学
提示　光的单缝衍射、双缝干涉、薄膜干涉体现了光的波动性；光电效应体现了光的粒子性。
知识梳理
1.粒子的特征　波的特征
2.概率波　随机　亮条纹　暗条纹
3.能量　动量　明显　明显　粒子　波动
[思考] 提示　(1)当曝光时间很短时，屏上的光点是随机分布的，具有不确定性，说明了光具有粒子性。
(2)落在亮条纹区域的概率较大，这种概率可用波动规律来确定。
(3)体现了光的波动性。综合上面三个图像可知，少量光子呈现粒子性，大量光子呈现波动性，而且光是一种概率波。
例4 BC　[单个光子通过双缝后的落点无法预测，大量光子的落点出现一定的规律性，落在某些区域的可能性较大，这些区域正是波通过双缝后发生干涉时振幅加强的区域。光具有波粒二象性，少数光子的行为表现为粒子性，大量光子的行为表现为波动性。不论光子还是微观粒子，都具有波粒二象性，故B、C正确，A、D错误。]
训练4 ABD　[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；光与物质相互作用时，表现为粒子性，光在传播过程中，表现为波动性；光的波动性与粒子性都是光的本质属性，光的粒子性表现明显时仍具有波动性，故A、B、D正确。]
随堂对点自测
1.B　[发生光电效应的条件是入射光的频率大于金属的极限频率，能否发生光电效应，与入射光的强度无关，与光照时间也无关，当发生光电效应时，增大入射光的强度，则光电流会增大，故A错误，B正确；改用频率小于ν的光照射，若仍大于金属的极限频率，则还能发生光电效应，故C错误；根据光电效应方程知，Ek＝hν－W，入射光的频率越高，光电子的最大初动能越大，但不是正比关系，故D错误。]
2.AC　[根据光电效应发生的条件可知能否发生光电效应与入射光的强度无关，所以减弱入射光的强度，仍会发生光电效应现象，故A正确；根据光电效应方程可知，用频率为ν0的光照射光电管阴极恰能发生光电效应，则此光电管阴极逸出功为W＝hν0，故C正确；换用频率为2ν0的光照射光电管阴极，根据光电效应方程可知eUc＝mv＝h×2ν0－W，解得mv＝hν0，Uc＝，故B、D错误。]
3.AB　[题中图像反映了光电子的最大初动能Ek与入射光频率ν的关系，根据爱因斯坦光电效应方程有Ek＝hν－W，知当入射光的频率恰为该金属的极限频率νc时，光电子的最大初动能Ek＝0，此时有hνc＝W，即该金属的逸出功等于hνc，选项B正确；根据图线的物理意义，有W＝E，选项A正确，C、D错误。]
4.BC　[光电效应表明光具有粒子性；康普顿效应说明光子具有动量，即具有粒子性；干涉和衍射现象都是波特有的现象，故光的干涉现象和衍射现象表明光具有波动性。故A、D错误，B、C正确。](共70张PPT)
第1节　光电效应及其解释
第6章 波粒二象性
1.了解光电效应和光电效应的实验规律及应用。2.理解光子说，掌握爱因斯坦光电效应方程，并能利用它解决光电效应的有关问题。3.理解光的波粒二象性，了解光是一种概率波。
学习目标
目 录
CONTENTS
知识点
01
随堂对点自测
02
课后巩固训练
03
知识点
1
知识点二　光的波粒二象性
知识点一　光电效应的理解及应用
知识点一　光电效应的理解及应用
如图所示，紫外线照射锌板后，验电器指针张开说明了什么？
提示　紫外线照射锌板后，发生光电效应，锌板表面逸出电子，使验电器带电。
1.光电效应现象
在光的照射下电子从物体表面逸出的现象，称为__________，这种逸出的电子称为________。
2.光电效应实验规律
(1)当入射光的频率低于某一频率时，光电流消失，不会产生__________，这一频率称为极限频率。极限频率与金属的种类有关。只有当入射光的频率____________极限频率，才会产生光电效应；若入射光的频率小于极限频率，即使增加__________或__________，也不能产生光电效应。
光电效应
光电子
光电效应
大于或等于
光的强度
照射时间
很短
光照强度
增大
饱和电流
越多
遏止电压
频率
强度
3.光电效应的解释
光子
hν
能量
逸出功
最大初动能
4.康普顿效应
(1)X射线通过石墨等较轻物质产生的散射现象，散射谱线中除了有波长与原波长相同的成分外，还有波长较长的成分，这种现象称为康谱顿效应。
(2)解释：为了解释波长变长的现象，康普顿假设电子是自由电子，当光子与电子相互作用时，其过程可视为弹性碰撞，既遵守能量守恒定律，又遵守动量守恒定律。在碰撞中光子将能量hν的一部分传递给了电子，光子的能量减少，波长变长，如图所示。康普顿提出的理论与实验结果相符，从而进一步说明光具有粒子性。
5.光电效应的应用
(1)光电开关：控制电路的______或______。
(2)光电成像：原理是利用光电效应先将________转换成________，然后将________转换成________。例如：红外成像。
接通
断开
光信号
电信号
电信号
光信号
【思考】 研究光电效应的实验电路如图所示。
(1)某单色光照射到金属表面上结果没有光电子逸出，请思考：我们应如何操作才能使该金属发生光电效应呢？
(2)光电流的强度与入射光的强度一定成正比吗？
提示　(1)增大入射光频率，使其高于该金属的极限频率。
(2)不一定。光电流未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相同频率的入射光越强，产生的饱和光电流越大。
角度1　光电效应现象
例1 (2024·广东深圳市期末)如图所示，用一光电管进行光电效应的实验，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(　　)
D
A.遏止电压的大小与入射光的频率无关，仅与入射光的
光强有关
B.入射光的频率变高，光电子的最大初动能变大，饱和
光电流变大
C.保持入射光的光强不变，不断减小入射光的频率，始
终有光电流产生
D.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
解析　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，故A错误；根据光电效应的规律，光电子的最大初动能随入射光频率的增大而增大，所以入射光的频率变高，光电子的最大初动能变大，饱和光电流与入射光的光照强度有关，故B错误；不断减小入射光的频率，若入射光的频率小于极限频率则不能产生光电流，故C错误；在入射光频率不变的情况下，入射光光强变大，光子数增加，从金属板逸出的光电子数增加，饱和光电流变大，故D正确。
1.一个条件
发生光电效应的条件是入射光的频率大于或等于金属的极限频率。
2.两条线索
训练1 光照在某金属表面上发生了光电效应，若只减弱光的强度，而保持频率不变，则(　　)
A.有可能不发生光电效应
B.该金属可能带负电
C.单位时间内从金属表面逸出的光电子数将减少
D.从光照射到金属表面到有光电子逸出的时间明显增加
C
解析　入射光照射到某金属表面上发生光电效应，若入射光的强度减弱，频率保持不变，可知仍然可以发生光电效应，A错误；该金属发生光电效应，向外发射光电子，故一定带正电，B错误；入射光的强度减弱，则单位时间内入射光的光子数减少，单位时间内从金属表面逸出的光电子数将减少，C正确；发生光电效应的时间与光的强度无关，D错误。
角度2　爱因斯坦光电效应方程的应用
例2 (多选)某实验小组做光电效应的实验，用不同频率的光照射某种金属，测量结果如下表所示。已知电子电荷量大小为e。下列说法中正确的是(　　)
CD
入射光频率 遏止电压 饱和电流
ν U1 I1
3ν U2 I2
训练2 (多选)“微光夜视仪”是利用光电效应工作的一种仪器，当夜间物体反射的低亮度的光，照到阴极时产生光电子，这些光电子经过几十万倍的放大后投射到荧光屏上成像，便于夜间侦察、观测等工作。产生光电子的原理如图所示，阴极K由逸出功为W0的某金属构成，当某一频率的光照射到阴极时，微安表有示数，普朗克常量为h，下列说法正确的是(　　)
CD
角度3　光电效应的图像问题
例3 (鲁科版教材P148节练习3改编)(2024·山东威海市期末)某同学用如图甲所示电路研究光电效应中遏止电压Uc与入射光频率ν的关系，Uc－ν图像如图乙所示。电子的电荷量为e，下列说法正确的是(　　)
B
训练3 研究光电效应的电路图如图甲所示。某同学利用该装置在不同实验条件下得到了三条光电流I与A、K两极之间的电压UAK的关系曲线(甲光、乙光、丙光)，如图乙所示，则下列说法正确的是(　　)
D
A.光电效应现象说明光具有波动性
B.甲光与乙光的频率不相同
C.丙光照射时金属的逸出功大于甲光照射时
金属的逸出功
D.丙光的波长小于乙光的波长
解析　光电效应现象说明光具有粒子性，故A错误；由eUc＝hν－W，可知甲光、乙光的遏止电压相同，故甲光与乙光的频率相同，故B错误；金属的逸出功由金属自身决定，与入射光无关，故C错误；由eUc＝hν－W，又由题图乙知丙光的遏止电压比乙光的遏止电压大，故丙光的频率比乙光的频率高，又由c＝λν，所以丙光的波长小于乙光的波长，故D正确。
知识点二　光的波粒二象性
人类对光的本性的认识的过程中先后进行了一系列实验，比如：光的单缝衍射实验(图A)；光的双缝干涉实验(图B)；光电效应实验(图C)；光的薄膜干涉实验(图D)。
在以上实验中哪些体现了光的波动性？哪些体现了光的粒子性？
提示　光的单缝衍射、双缝干涉、薄膜干涉体现了光的波动性；光电效应体现了光的粒子性。
1.光具有波粒二象性：光子既有____________，又有__________。
2.光波是一种________。通过双缝后，光子出现在哪个位置，服从统计规律。单个光子出现在哪个位置是______的，因此少量光子形成的光点是无规律的。当有大量光子时，概率大的位置出现的光子多，形成________；概率小的位置出现的光子少，形成________。
3.光的波动性和粒子性不是均衡表现的，波长较长时，光子的______和______很小，波动性比较______，波长越长，波动性越______。光在与电子等物质相互作用时更多地表现为______性，在传播过程中更多地表现为______性。
粒子的特征
波的特征
概率波
随机
亮条纹
暗条纹
能量
动量
明显
明显
粒子
波动
【思考】 用极微弱的可见光做双缝干涉实验，随着时间的增加，在屏上先后出现如图甲、乙、丙所示的图像。
(1)图像甲是曝光时间很短的情况，光点的分布有什么特点？说明了什么问题？
(2)图像乙是曝光时间稍长情况，当光子数较多时落在哪些区域的概率较大？可用什么规律来确定？
(3)图像丙是曝光时间足够长的情况，体现了光的什么性？怎样解释上述现象？
提示　(1)当曝光时间很短时，屏上的光点是随机分布的，具有不确定性，说明了光具有粒子性。
(2)落在亮条纹区域的概率较大，这种概率可用波动规律来确定。
(3)体现了光的波动性。综合上面三个图像可知，少量光子呈现粒子性，大量光子呈现波动性，而且光是一种概率波。
例4 (多选)物理学家做了一个有趣的实验：在双缝干涉实验中，在光屏处放上照相底片，若减小入射光的强度，使光子只能一个一个地通过狭缝。实验结果表明，如果曝光时间不太长，底片上只能出现一些如图甲所示不规则的点子；如果曝光时间足够长，底片上就会出现如图丙所示规则的干涉条纹。对于这个实验结果的认识正确的是(　　)
BC
A.曝光时间不长时，光的能量太小，底片上的条纹看不清楚，故出现不规则的点
B.单个光子的运动没有确定的轨道
C.干涉条纹中明亮的部分是光子到达机会较多的地方
D.只有光子具有波粒二象性，微观粒子不具有波粒二象性
解析　单个光子通过双缝后的落点无法预测，大量光子的落点出现一定的规律性，落在某些区域的可能性较大，这些区域正是波通过双缝后发生干涉时振幅加强的区域。光具有波粒二象性，少数光子的行为表现为粒子性，大量光子的行为表现为波动性。不论光子还是微观粒子，都具有波粒二象性，故B、C正确，A、D错误。
总结提升　光的波粒二象性的理解
实验基础 表现 说明
光的波动性 光的干涉和衍射 1.大量光子产生的效果显示出波动性 2.频率较低的光在传播时，表现出波的性质 1.光的波动性是光子本身的一种属性，不是光子之间相互作用产生的
2.光的波动性不同于宏观概念的波
光的粒子性 光电效应、康普顿效应 1.当光同物质发生作用时，这种作用是“一份一份”进行的，表现出粒子性 2.少量或个别光子容易显示出光的粒子性 1.粒子的含义是“不连续”“一份一份”的
2.光子不同于宏观概念的粒子
说明 对于不同频率的光，频率越高，光的粒子性越强；频率越低，光的波动性越强
训练4 (多选)下列对光的认识正确的是(　　 )
A.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
B.光的波动性是光子本身的一种属性，不是光子之间的相互作用引起的
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明显，在另外某种场合下，光的粒子性表现明显
ABD
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；光与物质相互作用时，表现为粒子性，光在传播过程中，表现为波动性；光的波动性与粒子性都是光的本质属性，光的粒子性表现明显时仍具有波动性，故A、B、D正确。
随堂对点自测
2
B
1.(光电效应的实验规律)在光电效应实验中，用频率为ν的光照射光电管阴极，发生了光电效应，下列说法正确的是(　　)
A.减小入射光的强度，光电效应现象消失
B.增大入射光的强度，光电流增大
C.改用频率小于ν的光照射，一定不发生光电效应
D.光电子的最大初动能与入射光的频率成正比
解析　发生光电效应的条件是入射光的频率大于金属的极限频率，能否发生光电效应，与入射光的强度无关，与光照时间也无关，当发生光电效应时，增大入射光的强度，则光电流会增大，故A错误，B正确；改用频率小于ν的光照射，若仍大于金属的极限频率，则还能发生光电效应，故C错误；根据光电效应方程知，Ek＝hν－W，入射光的频率越高，光电子的最大初动能越大，但不是正比关系，故D错误。
AC
2.(光电效应方程的应用)(多选)(2024·福建宁德高二期中)在光电效应实验中，用频率为ν0的光照射光电管阴极，恰好发生了光电效应。普朗克常量为h，电子电荷量为e，下列说法正确的是(　　)
AB
3.(光电效应的图像问题)(多选)如图所示是某金属在光的照射下，光电子最大初动能Ek与入射光频率ν的关系图像，由图像可知(　　)
A.该金属的逸出功等于E
B.该金属的逸出功等于hνc
C.入射光的频率为νc时，产生的光电子的最大初动能为E
D.入射光的频率为2νc时，产生的光电子的最大初动能为2E
解析　题中图像反映了光电子的最大初动能Ek与入射光频率ν的关系，根据爱因斯坦光电效应方程有Ek＝hν－W，知当入射光的频率恰为该金属的极限频率νc时，光电子的最大初动能Ek＝0，此时有hνc＝W，即该金属的逸出功等于hνc，选项B正确；根据图线的物理意义，有W＝E，选项A正确，C、D错误。
BC
4.(光的波粒二象性)(多选)下列说法正确的是 (　　)
A.光电效应表明光具有波动性
B.光的康普顿效应表明光具有粒子性
C.光的干涉现象表明光具有波动性
D.光的衍射现象表明光具有粒子性
解析　光电效应表明光具有粒子性；康普顿效应说明光子具有动量，即具有粒子性；干涉和衍射现象都是波特有的现象，故光的干涉现象和衍射现象表明光具有波动性。故A、D错误，B、C正确。
课后巩固训练
3
C
对点题组练
题组一　光电效应的实验规律及其解释
1.研究光电效应的实验电路图如图所示，滑动变阻器滑片处于图示位置。用绿光照射阴极K时，电流表示数为零，要使得电流表有示数(　　)
A.可将照射光改为红光
B.可将电源正负极调换
C.可改变阴极K的材料
D.可将滑动变阻器滑片向左移动
解析　此时光电管加的是正向电压，电流表示数为零，说明没有发生光电效应，将照射光改为红光，则照射光频率减小，仍不会发生光电效应，故A错误；将电源正负极调换或将滑动变阻器滑片向左移动，仍不会发生光电效应，故B、D错误；改变阴极K的材料，当入射光子能量大于阴极材料的逸出功时即可发生光电效应，故C正确。
C
2.如图所示，把一块不带电的锌板连接在验电器上，当用紫外线照射锌板时，发现验电器指针偏转一定角度，则(　　)
A.锌板带正电，验电器带负电
B.若改用红外线照射锌板，验电器的指针仍然
会发生偏转
C.若改用光强更小的紫外线照射锌板，验电器
的指针也会偏转
D.这个现象可以说明光具有波动性
解析　用紫外线照射锌板时会发生光电效应，从锌板上打出光电子，锌板由于缺少负电荷而带正电，验电器带正电，选项A错误；红外线的频率小于紫外线的频率，则改用红外线照射锌板，验电器的指针不一定会发生偏转，选项B错误；能否发生光电效应只与光的频率有关，与光强无关，若改用光强更小的紫外线照射锌板，仍能发生光电效应，则验电器的指针也会偏转，选项C正确；这个现象可以说明光具有粒子性，选项D错误。
D
3.(2024·陕西榆林高二期末)在光电效应实验中，用两种单色光先后照射同一种金属表面，都能产生光电效应。对于这两个过程，下列四个物理量中一定相同的是(　　)
A.遏止电压
B.饱和光电流
C.光电子的最大初动能
D.逸出功
解析　根据光电效应方程hν＝W＋Ek，可知两种单色光先后照射同一种金属表面，光电子的最大初动能不同，故C错误；遏止电压为eUc＝Ek＝hν－W，可知两种单色光先后照射同一种金属表面，遏止电压不同，故A错误；饱和光电流与单色光的光强有关，饱和光电流不一定相同，故B错误；同一种金属的逸出功相同，故D正确。
B
4.光信号转换成电信号，工作光谱主要在可见光和红外线波段。若用蓝光和红外线照射同一微光夜视仪中光电管的阴极，下列说法正确的是(　　)
A.红外线的频率比蓝光的频率大
B.用蓝光照射时产生光电子的最大初动能更大
C.用蓝光照射时产生的光电流一定更大
D.用红外线照射时产生的光电流一定更大
解析　蓝光的频率大于红外线的频率，故A错误；蓝光的频率比红外线的大，根据Ek＝hν－W，可知蓝光照射时产生光电子的最大初动能更大，故B正确；光电流大小与入射光强度有关，蓝光和红外线的强度大小未知，无法比较，故C、D错误。
C
5.在图示电路中，当开关S断开时，用光子能量为2.6 eV的一束光照射阴极P，发现电流表A的示数不为零；合上开关S，调节滑动变阻器，发现当电压表V的示数小于0.6 V时，电流表A的示数仍不为零；当电压表V的示数大于或等于0.6 V时，电流表A的示数为零。该阴极材料的逸出功为(　　)
A.0.6 eV B.1.2 eV C.2 eV D.2.6 eV
解析　设当用光子能量为2.6 eV的光照射时，光电子的最大
初动能为Ekm、阴极材料的逸出功为W，当反向电压达到U0
＝0.6 V后，具有最大初动能的光电子不能到达阳极，有eU0
＝Ekm，由光电效应方程有Ekm＝hν－W，解得W＝2 eV，故
C正确，A、B、D错误。
BC
题组二　光电效应的图像问题
6.(多选)如图甲为研究光电效应的实验装置，用频率为ν的单色光照射光电管的阴极K，得到光电流I与光电管两端电压U的关系图线如图乙所示，已知电子电荷量的绝对值为e，普朗克常量为h，则(　　)
BC
7.(多选)如图甲所示，为研究某金属材料的遏止电压Uc与入射光频率ν的关系的电路图，用不同频率的光分别照射甲图中同一光电管的阴极K，调节滑片P测出遏止电压，并描绘Uc－ν关系图如图乙所示。已知三种光的频率分别设为ν1、ν2、ν3，光子的能量分别为1.8 eV、2.4 eV、3.0 eV，测得遏止电压分别为U1＝0.8 V、U2＝1.4 V、U3(图乙中未知)。则下列说法正确的是(　　)
C
题组三　光的波粒二象性
8.(2024·广东清远市期末)光学是现代科学领域的前沿科学之一，具有强大的生命力和不可估量的发展前景。下列说法正确的是(　　)
A.3D电影利用了光的衍射
B.光纤通信利用了光的折射
C.光既具有波动性，又具有粒子性
D.当光从光疏介质射入光密介质时，
可能发生全反射
D
A.光电管阴极K金属材料的逸出功为
7.0 eV
B.这些氢原子跃迁时共发出5种频率
的光
C.若调节滑动变阻器滑片能使光电流为零，则可判断图乙中电源右侧为正极
D.氢原子跃迁放出的光子中有3种频率的光子可以使阴极K发生光电效应现象
9.如图所示，图甲为氢原子的能级示意图，大量处于n＝4能级的氢原子跃迁时，发出频率不同的大量光子，其中频率最高的光子照射到图乙电路中光电管阴极K上时，电路中电流随电压变化的图像如图丙所示。下列说法正确的是(　　)
BD
综合提升练
C
11.(2024·山东济南高二期末)用如图甲所示的装置研究光电效应，得到光电流I与A、K之间电压U的关系图像如图乙所示，遏止电压Uc与入射光频率ν的关系图像如图丙所示。已知一个光电子电荷量为－e，下列说法正确的是(　　)
培优加强练
12.如图所示电路中，阴极K涂有极限波长为λ0＝0.66 μm的金属。若闭合开关S，用波长为λ＝0.50 μm的绿光照射阴极，调整光电管两极间的电压，使电流表的示数达到最大值0.64 μA。
(1)求阴极每秒发射的光电子数和光电子飞出阴极时的最大
初动能；
(2)如果将照射阴极的绿光的光强增大为原来的2倍，求阴
极每秒发射的光电子数和光电子飞出阴极时的最大初动能。
答案　(1)4.0×1012　9.6×10－20 J (2)8.0×1012　9.6×10－20 J
(2)如果照射光的频率不变，光强加倍，则每秒发射的光电子数加倍，饱和光电流增大为原来的2倍。根据光电效应实验规律可得阴极每秒发射的光电子个数
n′＝2n＝8.0×1012
光电子的最大初动能不变，仍为Ek＝9.6×10－20 J。

展开更多......

收起↑