资源简介

第2节　光电效应
[学习目标要求]　1.知道光电效应现象，了解光电效应的实验规律。2.理解爱因斯坦的光子说及对光电效应的解释，会用光电效应方程解决一些简单问题。3.了解康普顿效应及其意义。4.知道光的波粒二象性。
　光电效应的实验规律
1．光电效应：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．光电效应的实验规律
(1)存在截止频率：当入射光的频率低于截止频率时不发生光电效应。
(2)存在饱和电流：在光的频率不变的情况下，入射光越强，饱和电流越大。
(3)存在遏止电压：使光电流减小到0的反向电压Uc，且满足mevc2＝eUc。
(4)光电效应具有瞬时性：光电效应几乎是瞬时发生的。
[想一想]
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，锌板表面逸出电子，使验电器带电，指针张开。
　光电效应经典解释中的疑难
1．逸出功：使电子脱离某种金属，外界对它做功的最小值，用W0表示。不同种类的金属，其逸出功的大小不相同。
2．光电效应经典解释
(1)不应存在截止频率。
(2)遏止电压Uc应该与光的强弱有关。
(3)电子获得逸出表面所需的能量需要的时间远远大于实验中产生光电流的时间。
[判一判]
(1)光电子的最大初动能与入射光的频率成正比。(×)
(2)逸出功的大小与入射光无关。(√)
　爱因斯坦的光电效应理论
1．光子：光本身就是由一个个不可分割的能量子组成的，频率为ν的光的能量子为hν，其中，h为普朗克常量。这些能量子后来称为光子。
2．爱因斯坦光电效应方程
(1)表达式：hν＝Ek＋W0或Ek＝hν－W0。
(2)物理意义：金属中的电子吸收一个光子获得的能量是hν，在这些能量中，一部分大小为W0的能量被电子用来脱离金属，剩下的是逸出后电子的初动能。
(3)Uc与ν、W0的关系
①表达式：Uc＝ν－；
②图像：Uc-ν图像是一条斜率为的直线。
[练一练]
用波长为300 nm的光照射锌板，电子逸出锌板表面的最大初动能为1.28×10－19 J。已知普朗克常量为6.63×10－34 J·s，真空中的光速为3.00×108 m/s。能使锌产生光电效应的单色光的最低频率约为(　　)
A．1×1014 Hz　　　　 B．8×1014 Hz
C．2×1015 Hz D．8×1015 Hz
解析：B　设单色光的最低频率为ν0，由Ek＝hν－W0知Ek＝hν1－W0，0＝hν0－W0，又知ν1＝，整理得ν0＝－，解得ν0≈8×1014 Hz。故B正确。
　康普顿效应和光子的动量
1．康普顿效应：在研究石墨对X射线的散射时，发现在散射的X射线中，除了与入射波长λ0相同的成分外，还有波长大于λ0的成分，这个现象称为康普顿效应。
2．康普顿效应的意义：康普顿效应表明光子不仅具有能量而且具有动量。
3．光子的动量
(1)表达式：p＝。
(2)说明：在康普顿效应中，当入射的光子与晶体中的电子碰撞时，要把一部分动量转移给电子，光子的动量可能变小。因此，有些光子散射后波长变大。
[判一判]
(1)经典物理学理论不能合理解释康普顿效应。(√)
(2)康普顿效应揭示了光子不仅具有能量，还具有动量。(√)
　光的波粒二象性
1．光的粒子性：光电效应和康普顿效应揭示了光的粒子性。
2．光的波动性：麦克斯韦的电磁理论认为光是一种电磁波。
3．光的波粒二象性：光既具有波动性，又具有粒子性。
[练一练]
(多选)对光的认识，下列说法正确的是(　　)
A．少量光子的行为易表现出粒子性，大量光子的行为易表现出波动性
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．光的波粒二象性可以理解为在某些场合下光的波动性表现明显，在某些场合下，光的粒子性表现明显
解析：ABD　少量光子的行为易表现出粒子性，大量光子的行为易表现出波动性；光与物质相互作用，表现为粒子性，光传播时表现为波动性；光的波动性与粒子性都是光的本质属性，因为波动性表现为粒子分布概率，光的粒子性表现明显时仍具有波动性，故选A、B、D。
学习任务一　光电效应现象及规律
[导学探究]
如图是研究光电效应的电路图。请结合装置图及产生的现象回答下列问题。
(1)保持入射光的强度不变，滑动变阻器的滑片向右滑动(增加电压)时，电流表示数不变，而光强增加时，保持所加电压不变，电流表示数会增大，这说明了什么？
(2)若将电源的正负极对调，当光强增大时，遏止电压不变，而入射光的频率增加时，遏止电压却增加，这一现象说明了什么？
提示：(1)说明发生光电效应时，饱和光电流的强度与光的强度有关；入射光越强，单位时间内发射的光电子数越多。
(2)光电子的能量只与入射光频率有关，而与光的强弱无关。
[思维深化]
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。
2．截止频率的理解
频率低于νc的入射光，无论光的强度多大，照射时间多长，都不能使光电子逸出。
3．光子的能量与入射光的强度
每个光子的能量为ε＝hν(ν为光子的频率)，其大小由光的频率决定。入射光的强度等于单位时间内光子能量hν与入射光子数n的乘积，即入射光的强度等于nhν。
4．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。
5．光的强度与饱和光电流
饱和光电流与入射光强度成正比的规律是对频率相同的光照射金属产生光电效应而言的。对于不同频率的光，由于每个光子的能量不同，饱和光电流与入射光强度之间没有简单的正比关系。
　如图所示，在演示光电效应的实验中，某同学分别用a、b两种单色光照射锌板。发现用a光照射时与锌板连接的验电器的指针张开一定角度；用b光照射时与锌板连接的验电器的指针不动。下列说法正确的是(　　)
A．增大b光的照射强度，验电器的指针有可能张开一定角度
B．a光在真空中的波长大于b光在真空中的波长
C．a光的频率大于b光的频率
D．若用b光照射另一种金属能发生光电效应，则用a光照射该金属时可能不会发生光电效应
解析：C　入射光频率低于截止频率时无法产生光电效应，增大b光的照射强度，仍不会发生光电效应，故A错误；根据a光照射锌板能够发生光电效应可知，a光的频率大于锌板的极限频率，根据b光照射锌板不能发生光电效应可知，b光的频率小于锌板的极限频率，则a光的频率大于b光的频率，a光在真空中的波长小于b光在真空中的波长，故C正确，B错误；根据光电效应实验规律可知，若用b光照射另一种金属能发生光电效应，则用a光照射该金属时一定能发生光电效应，故D错误。
　利用如图所示的电路研究光电效应现象，滑片P的位置在O点的正上方。已知入射光的频率大于阴极K的截止频率，且光的强度较大，则(　　)
INCLUDEPICTURE "25R-96.tif"
A．减弱入射光的强度，遏止电压变小
B．P不移动时，微安表的示数为零
C．P向a端移动，微安表的示数增大
D．P向b端移动，光电子到达阳极A的最大动能增大
解析：D　遏止电压仅与入射光频率有关，与强度无关，故A错误；P不移动时，滑片P在O点正上方，光电管两端电压为零，由于入射光的频率大于阴极K的截止频率，则会发生光电效应，微安表应有示数，故B错误；P向a端移动，则光电管两端所加电压为负向电压，阻碍电子向A板运动，则光电流变小，微安表的示数变小，故C错误；P向b端移动，则光电管两端所加电压为正向电压，由eUAK＝EkA－Ek初，光电子到达阳极A的最大动能增大，故D正确。
[针对训练]
1．光电效应的规律中，经典波动理论能解释的有(　　)
A．入射光的频率必须大于被照射金属的极限频率时才产生光电效应
B．当入射光频率大于被照射金属的极限频率时，光电子数目与入射光的强度成正比
C．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
D．入射光照射到金属上时，光电子的发射几乎是瞬时的
解析：B　按经典的光的波动理论，光的能量随光的强度的增大而增大，与光的频率无关，金属中的电子必须吸收足够的能量后才能从其中飞出，电子有一个能量积蓄的时间，光的强度越大，单位时间内辐射到金属表面的能量越多，被电子吸收的能量自然也越多，产生的光电子数也越多，故经典波动理论只能解释B项。
学习任务二　爱因斯坦的光子说及光电效应方程
[导学探究]
爱因斯坦光电效应方程给出了光电子的最大初动能Ek与入射光的频率ν的关系。但是，很难直接测量光电子的动能，容易测量的是遏止电压Uc，怎样得到Uc与ν、W0的关系？
提示：由光电效应方程有Ek＝hν－W0，而遏止电压Uc与最大初动能的关系为eUc＝Ek，所以可得Uc与入射光频率ν的关系式是eUc＝hν－W0，即Uc＝ν－。
[思维深化]
1．三个关系
(1)爱因斯坦光电效应方程Ek＝hν－W0。
(2)光电子的最大初动能Ek可以利用光电管实验的方法测得，即Ek＝eUc，其中Uc是遏止电压，即光电流刚好为0时的反向电压。
(3)光电效应方程中的W0为逸出功，它与极限频率νc的关系是W0＝hνc。
2．四类图像
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 (1)截止频率(极限频率)：横轴截距(2)逸出功：纵轴截距的绝对值W0＝|－E|＝E(3)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 (1)截止频率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 (1)遏止电压Uc：横轴截距(2)饱和电流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 (1)遏止电压Uc1、Uc2(2)饱和电流(3)最大初动能Ek1＝eUc1，Ek2＝eUc2
　(2024·黑吉辽卷)(多选)X射线光电子能谱仪是利用X光照射材料表面激发出光电子，并对光电子进行分析的科研仪器。用某一频率的X光照射某种金属表面，逸出了光电子，若增加此X光的强度，则(　　)
A．该金属的逸出功增大
B．X光的光子能量不变
C．逸出的光电子最大初动能增大
D．单位时间逸出的光电子数增多
解析：BD　金属的逸出功是金属本身的特性，与照射光的强度无关，A错误；根据ε＝hν可知，X光的光子能量与其强度无关，B正确；根据爱因斯坦光电效应方程Ek＝hν－W0结合A、B项分析可知，逸出的光电子最大初动能与照射光的强度无关，C错误；若增加此X光的强度，则单位时间入射到金属表面的光子数增多，单位时间逸出的光电子数增多，D正确。
INCLUDEPICTURE "例4.TIF" 　(2025·江苏南京二模)研究光电效应时，当用波长为λ的光照射某种金属时，遏止电压为Uc，改变入射光波长，作出λUc λ图像如图。其横轴截距为a，纵轴截距为b，元电荷为e，真空中光速为c。下列说法正确的是(　　)
INCLUDEPICTURE "2026-58.tif"
A．普朗克常量为h＝
B．该金属的截止频率为νc＝
C．该金属的逸出功为W0＝
D．遏止电压Uc与入射光的波长λ成反比
解析：C　根据光电效应方程可知Uce＝mvm2＝－hνc，可得λUc＝－λ，结合图像可知＝b，＝，可得普朗克常量为h＝，该金属的截止频率为νc＝，该金属的逸出功为W0＝hνc＝，选项A、B错误，C正确；根据光电效应方程Uce＝－hνc，可知Uc＝－，可知遏止电压Uc与入射光波长λ不是成反比，选项D错误。
　(多选)1907年起，美国物理学家密立根开始以精湛的技术测量光电效应中几个重要的物理量，检验爱因斯坦光电效应方程的正确性。按照密立根的方法进行实验时得到了某金属的Uc和ν的几组数据，并作出如图所示的图线，电子的电荷量大小为e＝1.6×10－19 C。由图线可知，以下说法正确的是(　　)
A．该金属的截止频率约为4.27×1014 Hz
B．该金属的逸出功约为0.48 eV
C．可以求得普朗克常量h约为6.24×10－34 J·s
D．若用波长为500 nm的紫光照射该金属，能使该金属发生光电效应
解析：ACD　根据光电效应方程，有Ekm＝hν－W0，又eUc＝Ekm，解得Uc＝ν－，由图像可知该金属的截止频率约为νc＝4.27×1014 Hz，故A正确；由图像可知当Uc＝0时W0＝hνc，由图像可知＝，解得h≈6.24×10－34 J·s，W0≈1.67 eV，故B错误，C正确；波长为500 nm的紫光的能量为E＝＝2.34 eV>1.67 eV，则用波长为500 nm的紫光照射该金属，能使该金属发生光电效应，故D正确。
INCLUDEPICTURE "例6.TIF" 　(2025·山东潍坊二模)在光电效应实验中，小明用甲、乙、丙三种光分别照射同一光电管，得到的光电流I与电压U的关系曲线如图所示，下列说法正确的是(　　)
INCLUDEPICTURE "2026-59.tif"
A．甲光照射时光电子的最大初动能比丙光大
B．甲光的强度比丙光大
C．甲光的频率比乙光大
D．乙光的波长比丙光长
解析：B　结合图像，由光电子最大初动能公式Ek＝eUc＝hν－W0，可知甲与丙的最大初动能相同；遏止电压Uc越大，光子频率ν越大，甲光和丙光的频率相同，但甲光的强度比丙光大；乙光的频率最大，波长最短。故A、C、D均错误，只有B正确。
学习任务三　康普顿效应和光的波粒二象性
[思维深化]
1．康普顿效应与经典物理理论的矛盾
(1)按照经典物理理论，入射光引起物质内部带电粒子的受迫振动，振动着的带电粒子从入射光吸收能量，并向四周辐射，这就是散射光。
(2)散射光的频率应该等于带电粒子受迫振动的频率(即入射光的频率)。因此散射光的波长与入射光的波长应该相同，不应该出现波长变长的散射光。
(3)经典物理理论无法解释波长改变与散射角的关系。
2．光子说对康普顿效应的解释
假定X射线光子与电子发生弹性碰撞。
(1)光子和电子碰撞时，光子有一部分能量转移给电子，散射光子的能量减少，于是散射光的波长大于入射光的波长。
(2)因为碰撞中交换的能量与碰撞的角度有关，所以波长改变与散射角有关。
3．光的波粒二象性的理解
比较项目 实验基础 表现 说明
光的波动性 干涉和衍射 (1)光子在空间各点出现的可能性大小可用波动规律来描述(2)足够能量的光在传播时，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，表现出粒子的性质(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
　关于光的粒子性、波动性和波粒二象性，下列说法正确的是(　　)
A．光子说的确立完全否定了波动说
B．光的波粒二象性是指光既与宏观概念中的波相同又与微观概念中的粒子相同
C．光的波动说和粒子说都有其正确性，但又都是不完善的，都有其不能解释的实验现象
D．光电效应说明光具有粒子性，康普顿效应说明光具有波动性
解析：C　光子说的确立，没有完全否定波动说，使人们对光的本质认识更完善，光既有波动性，又有粒子性，光具有波粒二象性，故A错误；光的波粒二象性，与宏观观念的波不相同，与微观概念中的粒子也不相同，故B错误；波动说和粒子说都有其正确性，但又都是不完善的，都有其不能解释的实验现象，故C正确；光电效应和康普顿效应都说明光具有粒子性，故D错误。
[针对训练]
2．(多选)美国物理学家康普顿在研究石墨对X射线的散射时，发现在散射的X射线中，除了有与入射波长λ0相同的成分外，还有波长大于λ0的成分，这个现象称为康普顿效应。关于康普顿效应，下列说法正确的是(　　)
A．康普顿效应现象说明光具有波动性
B．康普顿效应现象说明光具有粒子性
C．当光子与晶体中的电子碰撞后，其能量增加
D．当光子与晶体中的电子碰撞后，其能量减少
解析：BD　康普顿用光子的模型成功地解释了康普顿效应，在散射过程中X射线的光子与晶体中的电子碰撞时要遵循动量守恒定律和能量守恒定律，由康普顿效应实验可知B、D正确，A、C错误。
1．(2025·广东卷)有甲、乙两种金属，甲的逸出功小于乙的逸出功。使用某频率的光分别照射这两种金属，只有甲发射光电子，其最大初动能为Ek，下列说法正确的是(　　)
A．使用频率更小的光，可能使乙也发射光电子
B．使用频率更小的光，若仍能使甲发射光电子，则其最大初动能小于Ek
C．频率不变，减弱光强，可能使乙也发射光电子
D．频率不变，减弱光强，若仍能使甲发射光电子，则其最大初动能小于Ek
解析：B　光电效应发生的条件是入射光的频率大于金属的极限频率(截止频率)，由于甲的逸出功小于乙的逸出功，所以甲的极限频率(截止频率)小于乙的极限频率(截止频率)，当使用某频率的光分别照射甲、乙时，只有甲发射光电子，发生光电效应现象，所以该光的频率大于甲的极限频率(截止频率)，小于乙的极限频率(截止频率)，故使用频率更小的光，乙肯定不会发射光电子，若频率更小的光的频率仍大于甲的极限频率(截止频率)，则甲仍能发射光电子，由爱因斯坦光电效应方程Ek＝hν－W0可知，甲发射的光电子的最大初动能小于之前的最大初动能，A错误，B正确；由AB项分析可知频率不变，减弱光强，光的频率仍小于乙的极限频率(截止频率)，仍不能使乙发射光电子，C错误；由爱因斯坦光电效应方程Ek＝hν－ W0可知，频率不变，减弱光强，甲发射的光电子的最大初动能不变，D错误。
2．如图所示，甲图为演示光电效应的实验装置；乙图为a、b、c三种光照射下得到的三条电流表与电压表读数之间的关系曲线。下列说法正确的是(　　)
甲　　　　　　　　　乙　
A．a、b、c三种光的频率各不相同
B．b、c两种光的光强可能相同
C．若b光为绿光，a光可能是紫光
D．图甲中的滑动变阻器的滑片向右滑动，电流表的读数可能增大
解析：D　由光电效应方程及遏止电压与光的频率间的关系可得eUc＝Ek＝hν－W0，b、c两种光的遏止电压相同，故频率相同，a光的遏止电压较小，频率较低，A错误；光的频率不变时，最大光电流与光强成正比，对比乙图可知，b光较强，B错误；由以上分析可知，a光频率较低，若b光为绿光，a光不可能是紫光，C错误；图甲中的滑动变阻器的滑片向右滑动，增大光电管两端电压，且为正向电压，电流表的读数可能增大，但不会超过饱和光电流，D正确。
3．(2025·山东卷)在光电效应实验中，用频率和强度都相同的单色光分别照射编号为1、2、3的金属，所得遏止电压如图所示，关于光电子最大初动能Ek的大小关系正确的是(　　)
INCLUDEPICTURE "26wk1.tif" INCLUDEPICTURE "E:\\大样\\同步\\学案\\人教物理选择性必修第三册\\26wk1.tif" \* MERGEFORMATINET
A．Ek1>Ek2>Ek3　　 B．Ek2>Ek3>Ek1
C．Ek3>Ek2>Ek1 D．Ek3>Ek1>Ek2
解析：B　根据光电子最大初动能与遏制电压关系Ek＝eUc，根据图像有|Uc2|>|Uc3|>|Uc1|，故Ek2>Ek3>Ek1，故B正确，ACD错误。
4．(2025·江苏卷)江门中微子实验室使用我国自主研发的光电倍增管，利用光电效应捕捉中微子信息。光电倍增管阴极金属材料的逸出功为W0，普朗克常量为h。
(1)求该金属的截止频率ν0；
(2)若频率为ν的入射光能使该金属发生光电效应，求光电子的最大初动能Ek。
(1)根据爱因斯坦光电效应方程可知，能够发生光电效应的光的最小频率ν满足hν0＝W0　①
解得ν0＝　②。
(2)根据爱因斯坦光电效应方程可得，光电子的最大初动能Ek＝hν－W0。
答案：(1)　(2)hν－W0
[基础对点练]
对点练1　光电效应现象及规律
1．在演示光电效应实验中，原来不带电的一块锌板与灵敏验电器相连，用紫外线灯照射锌板时，验电器的指针张开一个角度，如图所示。下列说法正确的是(　　)
A．验电器的指针带正电
B．若仅增大紫外线的频率，则锌板的逸出功增大
C．若仅增大紫外线灯照射的强度，则单位时间内产生的光电子数减少
D．若仅减小紫外线灯照射的强度，则可能不发生光电效应
解析：A　锌板原来不带电，用紫外线灯照射锌板时，验电器的指针发生了偏转，说明锌板在紫外线灯的照射下发生了光电效应，发生光电效应时，锌板向空气中发射电子，所以锌板带正电，验电器的指针也带正电，故A正确；金属的逸出功与金属本身的材料有关，与光的频率无关，故B错误；增大紫外线灯照射的强度，即单位时间内照在锌板上的光子数增多，所以单位时间内产生的光电子数增多，故C错误；能否发生光电效应与光照强度无关，取决于入射光的频率和金属截止频率之间的关系，故D错误。
2．(2025·浙江台州二模)光电传感器如图甲所示，若通过放大器的电流发生变化，工作电路立即报警。图乙为a、b两种单色光分别照射K极时，光电子到达A极时动能的最大值Ekm与光电管两端电压U的关系图像。则下列说法正确的是(　　)
INCLUDEPICTURE "2026-60.TIF" 甲
INCLUDEPICTURE "2026-61.TIF" 乙
A.用同一装置做双缝干涉实验，a光的条纹间距较小
B．图乙中图线a、b的斜率均是电子电量的大小
C．单色光a、b的频率之比为1∶2
D．图甲中电源电压及变阻器滑片位置不变，部分光线被遮挡，则放大器的电流将增大，一定会引发报警
解析：B　根据Ekm＝Ue＋hν－W逸出功，由图像可知，斜率k＝e，即图乙中图线a、b的斜率均是电子电量的大小；截距b＝hν－W逸出功，因b光截距较大，可知b光频率较大，波长较小，根据Δx＝λ，可知用同一装置做双缝干涉实验，b光的条纹间距较小，选项A错误，B正确；由图像可知E0＝hνa－W逸出功，2E0＝hνb－W逸出功，可知单色光a、b的频率之比不等于1∶2，选项C错误；图甲中电源电压及变阻器滑片位置不变，若部分光线被遮挡，即光照强度减小，单位时间逸出的光电子数目减小，则放大器的电流将减小，选项D错误。
对点练2　爱因斯坦的光子说及光电效应方程
3．如图甲所示，合上开关，用光子能量为2.5 eV的一束光照射阴极K，发现电流表读数不为零。调节滑动变阻器，发现当电压表读数小于0.6 V时，电流表读数仍不为零，当电压表读数大于或等于0.6 V时，电流表读数为零。把电路改为图乙，当电压表读数为2 V时，逸出功及电子到达阳极时的最大动能为(　　)
甲　　　　　　　　　　　　乙
A．0.6 eV　1.9 eV　　 B．1.7 eV　1.9 eV
C．1.9 eV　2.6 eV D．3.1 eV　4.5 eV
解析：C　题图甲中所加的电压为反向电压，根据题意可知，遏止电压为0.6 V，根据Ek＝eUc知，光电子的最大初动能Ek＝0.60 eV，根据光电效应方程Ek＝hν－W0，逸出功W0＝hν－Ek＝2.5－0.60 eV＝1.9 eV，题图乙中所加的电压为正向电压，根据动能定理得eU＝Ek′－Ek，解得电子到达阳极的最大动能Ek′＝eU＋Ek＝2 eV＋0.6 eV＝2.6 eV，故选C。
4．(2025·湖北七市州二模)某种金属板M受到一束紫外线照射时会不停地发射电子，射出的电子具有不同的速度方向，速度大小也不相同。平行M放置一个金属网N，在M、N间连一电流表，如图(a)所示，将在电流表中检测到电流；如果在M、N之间加电压U，如图(b)所示，调节电压U的大小，观察电流表中的电流大小。下列说法正确的是(　　)
INCLUDEPICTURE "2026-62.TIF" (a)　 INCLUDEPICTURE "2026-63.TIF" (b)
A．图(a)中流过电流表的电流方向为从a到b
B．图(b)中当U增大时，电流表的读数也增大
C．图(b)中当U增大到某一值时电流表的读数可能为零
D．所有电子从M板到金属网N均做匀减速直线运动
解析：C　由题意可知，电子从a运动到b，则图(a)中流过电流表的电流方向为从b到a，选项A错误；由于电子受静电力方向水平向左，加速度恒定，其方向与电子速度方向间的夹角为钝角(当电子的速度方向沿金属板M板面方向时，静电力方向与电子速度方向间的夹角为直角，该方向射出的电子是不会在两板间做直线运动)，故电子在两板间均做匀变速曲线运动，不是匀减速直线运动，只有垂直板面射出的电子在板间才做匀减速运动，故D错误；根据动能定理－eU＝0－mv2，U增大，到达N极板电子数减少，电流表的读数减小，故B错误；当U增大到某一值时，电子到达N板的速度恰好为0，此时电流为0，故C正确。
对点练3　康普顿效应和光的波粒二象性
5．我国已研发成功“世界上首台分辨率最高的紫外超分辨光刻装备”，对芯片制造领域技术突破作出重大贡献，光刻所用光的波长越短，分辨率越高。下面关于光的波粒二象性的说法中，正确的说法是(　　)
A．光不可能同时既具有波动性，又具有粒子性
B．频率越小的光其粒子性越显著，频率越大的光其波动性越显著
C．光在传播时往往表现出粒子性，光在跟物质相互作用时往往表现出波动性
D．大量光子产生的效果往往显示出波动性，个别光子产生的效果往往显示出粒子性
解析：D　光的波粒二象性是指光既具有波动性，又具有粒子性，二者是统一的，故A错误；在光的波粒二象性中，频率越大的光其粒子性越显著，频率越小的光其波动性越显著，故B错误；光在传播时往往表现出波动性，光在跟物质相互作用时往往表现出粒子性，故C错误；光既具有粒子性，又具有波动性，大量的光子波动性比较明显，个别光子粒子性比较明显，故D正确。
6．关于康普顿效应，下列说法正确的是(　　)
A．康普顿效应证明光具有波动性
B．康普顿效应可用经典电磁理论进行解释
C．康普顿在研究石墨对X射线的散射时发现，在散射的X射线中，有些波长变长了
D．康普顿在研究石墨对X射线的散射时发现，在散射的X射线中，有些波长变短了
解析：C　康普顿效应揭示了光具有粒子性，故A错误；光电效应和康普顿效应都无法用经典电磁理论进行解释，故B错误；在康普顿效应中，当入射光子与晶体中的电子碰撞时，把一部分动量转移给电子，则动量减小，根据λ＝，知波长变长，故C正确，D错误。
[能力提升练]
7．利用光电管研究光电效应的实验电路图如图所示，用波长为λ的光照射某种金属，发生光电效应时，光电子的最大初动能为Ek；若用波长为的光照射该金属，发生光电效应时光电子的最大初动能为2.25Ek。则该金属极限波长λ0为(　　)
A．3λ B．5λ
C．7λ D．9λ
解析：B　设金属的逸出功为W0，根据光电效应方程－W0＝Ek，2－W0＝2.25Ek，联立解得W0＝，又因为W0＝，所以λ0＝5λ，故选B。
8．如图所示，分别用1、2两种材料作阴极K进行光电效应实验，其逸出功的大小关系为W1>W2，保持入射光不变，则光电子到达A极时动能的最大值Ek随电压U变化关系的图像是(　　)
解析：C　光电管所加电压为正向电压，则根据爱因斯坦光电效应方程可知光电子到达A极时动能的最大值Ek＝Ue＋hν－W0，可知Ek-U 图像的斜率相同，均为e；逸出功越大，则图像在纵轴上的截距越小，因W1>W2，则图像C正确，A、B、D错误。
[尖子生选练]
9．某学校科技活动小组设计了一个光电烟雾探测器(如图甲)，当有烟雾进入探测器时(如图乙)，来自光源S的光会被烟雾散射进入光电管C，当光射到光电管中的钠表面时会产生光电流，当光电流大于10－8 A时，便会触发报警系统报警。已知钠的截止频率为6.0×1014 Hz，普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s，光速c＝3.0×108 m/s，单个电子的电荷量e＝1.6×10－19 C，则下列说法正确的是(　　)
甲　　　　　　　 　乙　　
A．要使该探测器正常工作，光源S发出的光的波长不能小于5×10－7 m
B．若光电管发生光电效应，那么光源的光变强时，并不能改变光电烟雾探测器的灵敏度
C．光电管C中能发生光电效应是因为光发生了全反射现象
D．当报警器报警时，钠表面每秒释放出的光电子最少数目是N＝6.25×1010个
解析：D　根据光电效应方程有Ek＝hν－W0＝h－hνc，则光源S发出的光波最大波长λmax＝＝ m＝5×10－7 m，即要使该探测器正常工作，光源S发出的光的波长不能大于5×10－7 m，选项A错误；光源S发出的光能使光电管发生光电效应，那么光源越强，被烟雾散射进入光电管C的光子数越多，越容易探测到烟雾，即光电烟雾探测器灵敏度越高，选项B错误；光电管C中能发生光电效应是因为光被烟雾散射，照射光电管的光束能量大于其逸出功而使其发射出电子，选项C错误；光电流等于10－8 A时，每秒产生的光电子的个数N＝＝个＝6.25×1010个，选项D正确。(共82张PPT)
第2节　光电效应
[学习目标要求]　1.知道光电效应现象，了解光电效应的实验规律。2.理解爱因斯坦的光子说及对光电效应的解释，会用光电效应方程解决一些简单问题。3.了解康普顿效应及其意义。4.知道光的波粒二象性。
课前预习·夯基固本
光电效应的实验规律
1．光电效应：照射到金属表面的光，能使金属中的_________从表面逸出的现象。
2．光电子：光电效应中发射出来的_________。
知识点一
3．光电效应的实验规律
(1)存在_________频率：当入射光的频率低于截止频率时______发生光电效应。
(2)存在_________电流：在光的频率不变的情况下，入射光越强，饱和电流越______。

(4)光电效应具有瞬时性：光电效应几乎是瞬时发生的。
[想一想]
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，锌板表面逸出电子，使验电器带电，指针张开。
光电效应经典解释中的疑难
1．逸出功：使电子脱离某种金属，外界对它做功的_________值，用W0表示。不同种类的金属，其逸出功的大小____________。
2．光电效应经典解释
(1)不应存在_________频率。
(2)遏止电压Uc应该与光的强弱______关。
(3)电子获得逸出表面所需的能量需要的时间_______________实验中产生光电流的时间。
知识点二
[判一判]
(1)光电子的最大初动能与入射光的频率成正比。( )
(2)逸出功的大小与入射光无关。( )
×
√
爱因斯坦的光电效应理论
1．光子：光本身就是由一个个不可分割的能量子组成的，频率为ν的光的能量子为_________，其中，h为普朗克常量。这些能量子后来称为_________。
2．爱因斯坦光电效应方程
(1)表达式：hν＝__________________或Ek＝hν－W0。
(2)物理意义：金属中的电子吸收一个光子获得的能量是_________，在这些能量中，一部分大小为W0的能量被电子用来脱离金属，剩下的是逸出后电子的____________。
知识点三
(3)Uc与ν、W0的关系
[练一练]
用波长为300 nm的光照射锌板，电子逸出锌板表面的最大初动能为1.28×10－19 J。已知普朗克常量为6.63×10－34 J·s，真空中的光速为3.00×108 m/s。能使锌产生光电效应的单色光的最低频率约为(　　)
A．1×1014 Hz　　　　 B．8×1014 Hz
C．2×1015 Hz D．8×1015 Hz
B
康普顿效应和光子的动量
1．康普顿效应：在研究石墨对X射线的散射时，发现在散射的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．康普顿效应的意义：康普顿效应表明光子不仅具有能量而且具有动量。
知识点四
3．光子的动量
(1)表达式：____________。
(2)说明：在康普顿效应中，当入射的光子与晶体中的电子碰撞时，要把一部分动量转移给电子，光子的动量可能变小。因此，有些光子散射后波长_________。
[判一判]
(1)经典物理学理论不能合理解释康普顿效应。( )
(2)康普顿效应揭示了光子不仅具有能量，还具有动量。( )
√
√
光的波粒二象性
1．光的粒子性：_______________和康普顿效应揭示了光的粒子性。
2．光的波动性：麦克斯韦的电磁理论认为光是一种____________。
3．光的波粒二象性：光既具有_________性，又具有_________性。
知识点五
[练一练]
(多选)对光的认识，下列说法正确的是(　 　)
A．少量光子的行为易表现出粒子性，大量光子的行为易表现出波动性
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．光的波粒二象性可以理解为在某些场合下光的波动性表现明显，在某些场合下，光的粒子性表现明显
ABD
ABD　少量光子的行为易表现出粒子性，大量光子的行为易表现出波动性；光与物质相互作用，表现为粒子性，光传播时表现为波动性；光的波动性与粒子性都是光的本质属性，因为波动性表现为粒子分布概率，光的粒子性表现明显时仍具有波动性，故选A、B、D。
课堂探究·拓展思维
学习任务一　光电效应现象及规律
[导学探究]
如图是研究光电效应的电路图。请结合装置图及产生的现象回答下列问题。
(1)保持入射光的强度不变，滑动变阻器的滑片向右滑动(增加电压)时，电流表示数不变，而光强增加时，保持所加电压不变，电流表示数会增大，这说明了什么？
(2)若将电源的正负极对调，当光强增大时，遏止电压不变，而入射光的频率增加时，遏止电压却增加，这一现象说明了什么？
提示：(1)说明发生光电效应时，饱和光电流的强度与光的强度有关；入射光越强，单位时间内发射的光电子数越多。
(2)光电子的能量只与入射光频率有关，而与光的强弱无关。
3．光子的能量与入射光的强度
每个光子的能量为ε＝hν(ν为光子的频率)，其大小由光的频率决定。入射光的强度等于单位时间内光子能量hν与入射光子数n的乘积，即入射光的强度等于nhν。
4．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。
5．光的强度与饱和光电流
饱和光电流与入射光强度成正比的规律是对频率相同的光照射金属产生光电效应而言的。对于不同频率的光，由于每个光子的能量不同，饱和光电流与入射光强度之间没有简单的正比关系。
如图所示，在演示光电效应的实验中，某同学分别用a、b两种单色光照射锌板。发现用a光照射时与锌板连接的验电器的指针张开一定角度；用b光照射时与锌板连接的验电器的指针不动。下列说法正确的是(　　)
A．增大b光的照射强度，验电器的指针有可能
张开一定角度
B．a光在真空中的波长大于b光在真空中的波长
C．a光的频率大于b光的频率
D．若用b光照射另一种金属能发生光电效应，则用a光照射该金属时可能不会发生光电效应
例 1
C　入射光频率低于截止频率时无法产生光电效应，增大b光的照射强度，仍不会发生光电效应，故A错误；根据a光照射锌板能够发生光电效应可知，a光的频率大于锌板的极限频率，根据b光照射锌板不能发生光电效应可知，b光的频率小于锌板的极限频率，则a光的频率大于b光的频率，a光在真空中的波长小于b光在真空中的波长，故C正确，B错误；根据光电效应实验规律可知，若用b光照射另一种金属能发生光电效应，则用a光照射该金属时一定能发生光电效应，故D错误。
利用如图所示的电路研究光电效应现象，滑片P的位置在O点的正上方。已知入射光的频率大于阴极K的截止频率，且光的强度较大，则(　　)
A．减弱入射光的强度，遏止电压变小
B．P不移动时，微安表的示数为零
C．P向a端移动，微安表的示数增大
D．P向b端移动，光电子到达阳极A的
最大动能增大
例 2
D
D　遏止电压仅与入射光频率有关，与强度无关，故A错误；P不移动时，滑片P在O点正上方，光电管两端电压为零，由于入射光的频率大于阴极K的截止频率，则会发生光电效应，微安表应有示数，故B错误；P向a端移动，则光电管两端所加电压为负向电压，阻碍电子向A板运动，则光电流变小，微安表的示数变小，故C错误；P向b端移动，则光电管两端所加电压为正向电压，由eUAK＝EkA－Ek初，光电子到达阳极A的最大动能增大，故D正确。
[针对训练]
1．光电效应的规律中，经典波动理论能解释的有(　　)
A．入射光的频率必须大于被照射金属的极限频率时才产生光电效应
B．当入射光频率大于被照射金属的极限频率时，光电子数目与入射光的强度成正比
C．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
D．入射光照射到金属上时，光电子的发射几乎是瞬时的
B
B　按经典的光的波动理论，光的能量随光的强度的增大而增大，与光的频率无关，金属中的电子必须吸收足够的能量后才能从其中飞出，电子有一个能量积蓄的时间，光的强度越大，单位时间内辐射到金属表面的能量越多，被电子吸收的能量自然也越多，产生的光电子数也越多，故经典波动理论只能解释B项。
学习任务二　爱因斯坦的光子说及光电效应方程
[导学探究]
爱因斯坦光电效应方程给出了光电子的最大初动能Ek与入射光的频率ν的关系。但是，很难直接测量光电子的动能，容易测量的是遏止电压Uc，怎样得到Uc与ν、W0的关系？
[思维深化]
1．三个关系
(1)爱因斯坦光电效应方程Ek＝hν－W0。
(2)光电子的最大初动能Ek可以利用光电管实验的方法测得，即Ek＝eUc，其中Uc是遏止电压，即光电流刚好为0时的反向电压。
(3)光电效应方程中的W0为逸出功，它与极限频率νc的关系是W0＝hνc。
2．四类图像
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
(1)截止频率(极限频率)：横轴截距
(2)逸出功：纵轴截距的绝对值W0＝|－E|＝E
(3)普朗克常量：图线的斜率k＝h
图像名称 图线形状 读取信息
遏止电压Uc与入射光频率ν的关系图线 (1)截止频率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
图像名称 图线形状 读取信息
颜色相同、强度不同的光，光电流与电压的关系
(1)遏止电压Uc：横轴截距
(2)饱和电流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
(1)遏止电压Uc1、Uc2
(2)饱和电流
(3)最大初动能Ek1＝eUc1，Ek2＝eUc2
(2024·黑吉辽卷)(多选)X射线光电子能谱仪是利用X光照射材料表面激发出光电子，并对光电子进行分析的科研仪器。用某一频率的X光照射某种金属表面，逸出了光电子，若增加此X光的强度，则(　　)
A．该金属的逸出功增大
B．X光的光子能量不变
C．逸出的光电子最大初动能增大
D．单位时间逸出的光电子数增多
例 3
BD
例 4
(2025·江苏南京二模)研究光电效应时，当用波长为λ的光照射某种金属时，遏止电压为Uc，改变入射光波长，作出λUc-λ图像如图。其横轴截距为a，纵轴截距为b，元电荷为e，真空中光速为c。下列说法正确的是(　　)
C　
(多选)1907年起，美国物理学家密立根开始以精湛的技术测量光电效应中几个重要的物理量，检验爱因斯坦光电效应方程的正确性。按照密立根的方法进行实验时得到了某金属的Uc和ν的几组数据，并作出如图所示的图线，电子的电荷量大小为e＝1.6×10－19 C。由图线可知，以下说法正确的是(　　)
例 5
A．该金属的截止频率约为4.27×1014 Hz
B．该金属的逸出功约为0.48 eV
C．可以求得普朗克常量h约为6.24×10－34 J·s
D．若用波长为500 nm的紫光照射该金属，能使该金属发生光电效应
(2025·山东潍坊二模)在光电效应实验中，小明用甲、乙、丙三种光分别照射同一光电管，得到的光电流I与电压U的关系曲线如图所示，下列说法正确的是(　　)
A．甲光照射时光电子的最大初动能比丙光大
B．甲光的强度比丙光大
C．甲光的频率比乙光大
D．乙光的波长比丙光长
例 6
B
B　结合图像，由光电子最大初动能公式Ek＝eUc＝hν－W0，可知甲与丙的最大初动能相同；遏止电压Uc越大，光子频率ν越大，甲光和丙光的频率相同，但甲光的强度比丙光大；乙光的频率最大，波长最短。故A、C、D均错误，只有B正确。
学习任务三　康普顿效应和光的波粒二象性
[思维深化]
1．康普顿效应与经典物理理论的矛盾
(1)按照经典物理理论，入射光引起物质内部带电粒子的受迫振动，振动着的带电粒子从入射光吸收能量，并向四周辐射，这就是散射光。
(2)散射光的频率应该等于带电粒子受迫振动的频率(即入射光的频率)。因此散射光的波长与入射光的波长应该相同，不应该出现波长变长的散射光。
(3)经典物理理论无法解释波长改变与散射角的关系。
2．光子说对康普顿效应的解释
假定X射线光子与电子发生弹性碰撞。
(1)光子和电子碰撞时，光子有一部分能量转移给电子，散射光子的能量减少，于是散射光的波长大于入射光的波长。
(2)因为碰撞中交换的能量与碰撞的角度有关，所以波长改变与散射角有关。
3．光的波粒二象性的理解
比较项目 实验基础 表现 说明
光的波动性 干涉和衍射 (1)光子在空间各点出现的可能性大小可用波动规律来描述
(2)足够能量的光在传播时，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
比较项目 实验基础 表现 说明
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，表现出粒子的性质
(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
关于光的粒子性、波动性和波粒二象性，下列说法正确的是
(　　)
A．光子说的确立完全否定了波动说
B．光的波粒二象性是指光既与宏观概念中的波相同又与微观概念中的粒子相同
C．光的波动说和粒子说都有其正确性，但又都是不完善的，都有其不能解释的实验现象
D．光电效应说明光具有粒子性，康普顿效应说明光具有波动性
例 7
C
C　光子说的确立，没有完全否定波动说，使人们对光的本质认识更完善，光既有波动性，又有粒子性，光具有波粒二象性，故A错误；光的波粒二象性，与宏观观念的波不相同，与微观概念中的粒子也不相同，故B错误；波动说和粒子说都有其正确性，但又都是不完善的，都有其不能解释的实验现象，故C正确；光电效应和康普顿效应都说明光具有粒子性，故D错误。
[针对训练]
2．(多选)美国物理学家康普顿在研究石墨对X射线的散射时，发现在散射的X射线中，除了有与入射波长λ0相同的成分外，还有波长大于λ0的成分，这个现象称为康普顿效应。关于康普顿效应，下列说法正确的是(　　)
A．康普顿效应现象说明光具有波动性
B．康普顿效应现象说明光具有粒子性
C．当光子与晶体中的电子碰撞后，其能量增加
D．当光子与晶体中的电子碰撞后，其能量减少
BD
BD　康普顿用光子的模型成功地解释了康普顿效应，在散射过程中X射线的光子与晶体中的电子碰撞时要遵循动量守恒定律和能量守恒定律，由康普顿效应实验可知B、D正确，A、C错误。
随堂练习·培养能力
1．(2025·广东卷)有甲、乙两种金属，甲的逸出功小于乙的逸出功。使用某频率的光分别照射这两种金属，只有甲发射光电子，其最大初动能为Ek，下列说法正确的是(　　)
A．使用频率更小的光，可能使乙也发射光电子
B．使用频率更小的光，若仍能使甲发射光电子，则其最大初动能小于Ek
C．频率不变，减弱光强，可能使乙也发射光电子
D．频率不变，减弱光强，若仍能使甲发射光电子，则其最大初动能小于Ek
B　
B　光电效应发生的条件是入射光的频率大于金属的极限频率(截止频率)，由于甲的逸出功小于乙的逸出功，所以甲的极限频率(截止频率)小于乙的极限频率(截止频率)，当使用某频率的光分别照射甲、乙时，只有甲发射光电子，发生光电效应现象，所以该光的频率大于甲的极限频率(截止频率)，小于乙的极限频率(截止频率)，故使用频率更小的光，乙肯定不会发射光电子，若频率更小的光的频率仍大于甲的极限频率(截止频率)，则甲仍能发射光电子，由爱因斯坦光电效应方程Ek＝hν－W0可知，甲发射的光电子的最大初动能小于之前的最大初动能，A错误，B正确；由AB项分析可知频率不变，减弱光强，光的频率仍小于乙的极限频率(截止频率)，仍不能使乙发射光电子，C错误；由爱因斯坦光电效应方程Ek＝hν－ W0可知，频率不变，减弱光强，甲发射的光电子的最大初动能不变，D错误。
2．如图所示，甲图为演示光电效应的实验装置；乙图为a、b、c三种光照射下得到的三条电流表与电压表读数之间的关系曲线。下列说法正确的是(　　)
甲　　　　　　乙　
A．a、b、c三种光的频率各不相同
B．b、c两种光的光强可能相同
C．若b光为绿光，a光可能是紫光
D．图甲中的滑动变阻器的滑片向右滑动，电流表的读数可能增大
D
D　由光电效应方程及遏止电压与光的频率间的关系可得eUc＝Ek＝hν－W0，b、c两种光的遏止电压相同，故频率相同，a光的遏止电压较小，频率较低，A错误；光的频率不变时，最大光电流与光强成正比，对比乙图可知，b光较强，B错误；由以上分析可知，a光频率较低，若b光为绿光，a光不可能是紫光，C错误；图甲中的滑动变阻器的滑片向右滑动，增大光电管两端电压，且为正向电压，电流表的读数可能增大，但不会超过饱和光电流，D正确。
3．(2025·山东卷)在光电效应实验中，用频率和强度都相同的单色光分别照射编号为1、2、3的金属，所得遏止电压如图所示，关于光电子最大初动能Ek的大小关系正确的是(　　)
A．Ek1>Ek2>Ek3　　 B．Ek2>Ek3>Ek1
C．Ek3>Ek2>Ek1 D．Ek3>Ek1>Ek2
B　
B　根据光电子最大初动能与遏制电压关系Ek＝eUc，根据图像有|Uc2|>|Uc3|>|Uc1|，故Ek2>Ek3>Ek1，故B正确，ACD错误。
4．(2025·江苏卷)江门中微子实验室使用我国自主研发的光电倍增管，利用光电效应捕捉中微子信息。光电倍增管阴极金属材料的逸出功为W0，普朗克常量为h。
(1)求该金属的截止频率ν0；
(2)若频率为ν的入射光能使该金属发生光电效应，求光电子的最大初动能Ek。
课后训练·凝练素养
[基础对点练]
对点练1　光电效应现象及规律
1．在演示光电效应实验中，原来不带电的一块锌板与灵敏验电器相连，用紫外线灯照射锌板时，验电器的指针张开一个角度，如图所示。下列说法正确的是(　　)
A．验电器的指针带正电
B．若仅增大紫外线的频率，则锌板的逸出
功增大
C．若仅增大紫外线灯照射的强度，则单位时间内产生的光电子数减少
D．若仅减小紫外线灯照射的强度，则可能不发生光电效应
3
4
5
6
7
8
9
1
2
A
3
4
5
6
7
8
9
1
2
A　锌板原来不带电，用紫外线灯照射锌板时，验电器的指针发生了偏转，说明锌板在紫外线灯的照射下发生了光电效应，发生光电效应时，锌板向空气中发射电子，所以锌板带正电，验电器的指针也带正电，故A正确；金属的逸出功与金属本身的材料有关，与光的频率无关，故B错误；增大紫外线灯照射的强度，即单位时间内照在锌板上的光子数增多，所以单位时间内产生的光电子数增多，故C错误；能否发生光电效应与光照强度无关，取决于入射光的频率和金属截止频率之间的关系，故D错误。
2
1
2．(2025·浙江台州二模)光电传感器如图甲所示，若通过放大器的电流发生变化，工作电路立即报警。图乙为a、b两种单色光分别照射K极时，光电子到达A极时动能的最大值Ekm与光电管两端电压U的关系图像。则下列说法正确的是(　　)
A.用同一装置做双缝干涉实验，a光
的条纹间距较小
B．图乙中图线a、b的斜率均是电子电
量的大小
C．单色光a、b的频率之比为1∶2
D．图甲中电源电压及变阻器滑片位置
不变，部分光线被遮挡，则放大器的电流将
增大，一定会引发报警
3
4
5
6
7
8
9
D
2
1
3
4
5
6
7
8
9
2
3
1
对点练2　爱因斯坦的光子说及光电效应方程
3．如图甲所示，合上开关，用光子能量为2.5 eV的一束光照射阴极K，发现电流表读数不为零。调节滑动变阻器，发现当电压表读数小于0.6 V时，电流表读数仍不为零，当电压表读数大于或等于0.6 V时，电流表读数为零。把电路改为图乙，当电压表读数为2 V时，逸出功及电子到达阳极时的最大动能为(　　)
A．0.6 eV　1.9 eV　　
B．1.7 eV　1.9 eV
C．1.9 eV　2.6 eV
D．3.1 eV　4.5 eV
4
5
6
7
8
9
甲　　　　　　　　　乙
C
2
3
1
4
5
6
7
8
9
C　题图甲中所加的电压为反向电压，根据题意可知，遏止电压为0.6 V，根据Ek＝eUc知，光电子的最大初动能Ek＝0.60 eV，根据光电效应方程Ek＝hν－W0，逸出功W0＝hν－Ek＝2.5－0.60 eV＝1.9 eV，题图乙中所加的电压为正向电压，根据动能定理得eU＝Ek′－Ek，解得电子到达阳极的最大动能Ek′＝eU＋Ek＝2 eV＋0.6 eV＝2.6 eV，故选C。
2
3
4
1
4．(2025·湖北七市州二模)某种金属板M受到一束紫外线照射时会不停地发射电子，射出的电子具有不同的速度方向，速度大小也不相同。平行M放置一个金属网N，在M、N间连一电流表，如图(a)所示，将在电流表中检测到电流；如果在M、N之间加电压U，如图(b)所示，调节电压U的大小，观察电流表中的电流大小。下列说法正确的是(　　)
A．图(a)中流过电流表的电流方向为从a到b
B．图(b)中当U增大时，电流表的读数也增大
C．图(b)中当U增大到某一值时电流表的读数
可能为零
D．所有电子从M板到金属网N均做匀减速
直线运动
5
6
7
8
9
C
2
3
4
5
6
7
8
9
1
2
3
4
5
1
对点练3　康普顿效应和光的波粒二象性
5．我国已研发成功“世界上首台分辨率最高的紫外超分辨光刻装备”，对芯片制造领域技术突破作出重大贡献，光刻所用光的波长越短，分辨率越高。下面关于光的波粒二象性的说法中，正确的说法是
(　　)
A．光不可能同时既具有波动性，又具有粒子性
B．频率越小的光其粒子性越显著，频率越大的光其波动性越显著
C．光在传播时往往表现出粒子性，光在跟物质相互作用时往往表现出波动性
D．大量光子产生的效果往往显示出波动性，个别光子产生的效果往往显示出粒子性
6
7
8
9
D
2
3
4
5
1
6
7
8
9
D　光的波粒二象性是指光既具有波动性，又具有粒子性，二者是统一的，故A错误；在光的波粒二象性中，频率越大的光其粒子性越显著，频率越小的光其波动性越显著，故B错误；光在传播时往往表现出波动性，光在跟物质相互作用时往往表现出粒子性，故C错误；光既具有粒子性，又具有波动性，大量的光子波动性比较明显，个别光子粒子性比较明显，故D正确。
2
3
4
5
6
1
6．关于康普顿效应，下列说法正确的是(　　)
A．康普顿效应证明光具有波动性
B．康普顿效应可用经典电磁理论进行解释
C．康普顿在研究石墨对X射线的散射时发现，在散射的X射线中，有些波长变长了
D．康普顿在研究石墨对X射线的散射时发现，在散射的X射线中，有些波长变短了
7
8
9
C
2
3
4
5
6
1
7
8
9
7
8
9
1
3
4
5
6
2
A．3λ B．5λ
C．7λ D．9λ
B
7
8
9
1
3
4
5
6
2
8
8．如图所示，分别用1、2两种材料作阴极K进行光电效应实验，其逸出功的大小关系为W1>W2，保持入射光不变，则光电子到达A极时动能的最大值Ek随电压U变化关系的图像是(　　)
9
1
3
4
5
6
7
2
C
8
9
1
3
4
5
6
7
2
C　光电管所加电压为正向电压，则根据爱因斯坦光电效应方程可知光电子到达A极时动能的最大值Ek＝Ue＋hν－W0，可知Ek-U 图像的斜率相同，均为e；逸出功越大，则图像在纵轴上的截距越小，因W1>W2，则图像C正确，A、B、D错误。
9
[尖子生选练]
9．某学校科技活动小组设计了一个光电烟雾探测器(如图甲)，当有烟雾进入探测器时(如图乙)，来自光源S的光会被烟雾散射进入光电管C，当光射到光电管中的钠表面时会产生光电流，当光电流大于10－8 A时，便会触发报警系统报警。已知钠的截止频率为6.0×1014 Hz，普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s，光速c＝3.0×108 m/s，单个电子的电荷量e＝1.6×10－19 C，则下列说法正确的是(　　)
1
3
4
5
6
7
8
2
甲　　　　　　　 　乙　　
9
1
3
4
5
6
7
8
2
A．要使该探测器正常工作，光源S发出的光的波长不能小于5×10－7 m
B．若光电管发生光电效应，那么光源的光变强时，并不能改变光电烟雾探测器的灵敏度
C．光电管C中能发生光电效应是因为光发生了全反射现象
D．当报警器报警时，钠表面每秒释放出的光电子最少数目是N＝6.25×1010个
9
1
3
4
5
6
7
8
2
9
1
3
4
5
6
7
8
2
点击进入WORD文档
课时规范训练(十八)
本部分内容讲解结束
按ESC键退出全屏播放

展开更多......

收起↑