资源简介

第1讲　光电效应　波粒二象性
学习目标　1. 知道普朗克黑体辐射理论，了解微观世界的量子化特征.2. 了解光电效应现象，知道爱因斯坦光电效应方程及其意义.3. 能根据实验结论说明光的波粒二象性，知道实物粒子具有波动性．
活动一 了解微观世界的量子化特征
1 [2025南通海门抽测]利用分光技术和热电偶等设备，可以测出黑体辐射电磁波的强度按波长分布的情况，1 700 K和1 500 K两种温度下的黑体，其辐射强度按波长分布的情况是(　　)
A B C D
黑体及其辐射的实验规律
1. 黑体：能够________入射的各种波长的电磁波而不发生反射的物体．
2. 黑体辐射的实验规律：
(1) 对于一般材料的物体，辐射电磁波的情况除了与________有关，还与材料的________及表面状况有关．
(2) 黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的________有关．随着温度的升高，一方面，各种波长的辐射强度都有________，另一方面，辐射强度的极大值向波长较________的方向移动．
[2026镇江期末]如图所示，一点光源以功率P向四周均匀地辐射波长为λ的光，已知在A处单位时间内垂直通过单位面积的光子数为n，普朗克常量为h，真空中光速为c.求：
(1) 每个光子的能量；
(2) A点与点光源的距离r.
能量子
1. 定义：普朗克认为，当带电微粒辐射或吸收能量时，只能辐射或吸收某个最小能量值ε的整数倍，这个不可再分的最小能量值ε叫作能量子．
2. 能量子大小：ε＝hν，其中ν是带电微粒吸收或辐射电磁波的频率，h称为普朗克常量．一般取h＝6.63×10-34 J·s.
活动二 分析光电效应现象
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．
一、 光电效应规律
3 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
1. 光电效应的四个规律．
(1) 存在____________．每种金属都有一个截止频率或极限频率．(放不放光电子，看入射光的最低频率是否大于金属的截止频率)
(2) 存在____________．光电流的强度与入射光的强度成正比．(放多少光电子，看光的强度)　
(3) 存在____________．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．(光电子的最大初动能大小，看入射光的频率和金属的逸出功W0)
(4) 光电效应具有____________性．当光的频率超过截止频率，照射到金属表面时，光电子的发射几乎是瞬时的．(要放光电子，瞬时放)
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．
即时训练1 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，饱和光电流不变
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. 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
二、 光电效应方程
4 [2025苏州三模]如图所示是研究光电效应的实验装置．大量处于n＝3激发态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能量为12.09 eV，用此光束照射到光电管电极K上．移动滑片P，当电压表的示数为7 V时，微安表的示数恰好为零．图示位置中滑片P和O点刚好位于滑动变阻器的上、下中点位置．则(　　)
A. 要使微安表的示数恰好为零，滑片P应由图示位置向b端移动
B. 不同频率的光子照射电极K，只要能发生光电效应，遏止电压是相同的
C. 电极K处金属的逸出功是7 eV
D. 从图示位置滑动滑片P，微安表的读数可能先增加后不变
1. 光电效应中三个重要关系．
(1) 爱因斯坦光电效应方程：_____________________________.
(2) 光电子的最大初动能Ek与遏止电压Uc的关系是____________________．
(3) 逸出功W0与极限频率νc的关系是___________________________．
2. 光电管上加正向与反向电压情况分析．
(1) 光电管加正向电压的情况：
①P右移时，参与导电的光电子数增加；
②P移到某一位置时，所有逸出的光电子恰好都参与了导电，光电流恰好达到最大值；
③P再右移时，光电流不再增大．
(2) 光电管加反向电压的情况：
①P右移时，参与导电的光电子数减少；
②P移到某一位置时，所有逸出的光电子恰好都不参与导电，光电流恰好为0，此时光电管两端加的电压为遏止电压；
③P再右移时，光电流始终为0.
即时训练2 [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.
即时训练3 [2025南京阶段练习]如图所示，一光电管的阴极用极限波长λ0＝500 nm的钠制成，用波长λ＝300 nm的紫外线照射阴极，光电管阳极A和阴极K之间的电势差U＝2.1 V，饱和电流的值I＝0.56 μA.普朗克常量h＝6.63×10-34 J·s，元电荷电量e＝1.6×10-19 C.
(1) 求每秒内由K极发射的光电子数；
(2) 求光电子到达A极时的最大动能．如果电势差U不变，而照射光的强度增加到原值的三倍，此时光电子到达A极时最大动能是多大？(光速c＝3×108 m/s，结果均保留两位有效数字．)
(3) 光照射到物体表面时，如同大量气体分子与器壁的频繁碰撞一样，将产生持续均匀的压力，这种压力会对物体表面产生压强，这就是“光压”，用I0表示光压．一台发光功率为P0的激光器发出一束某频率的激光，光束的横截面积为S.当该激光束垂直照射到某物体表面时，假设光全部被吸收，物体始终保持静止，求其在物体表面引起的光压，已知光速为c.
三、 光电效应图像
5 用图甲装置研究光电效应，分别用a光、b光、c光照射阴极K得到图乙中a、b、c三条光电流I与A、K间的电压UAK的关系曲线，下列说法正确的是(　　)
甲 乙
A. 开关S扳向1时，测得的数据得到的是I轴左侧的图线
B. b光的光子能量大于a光的光子能量
C. 用a光照射阴极K时阴极的逸出功大于用c光照射阴极K时阴极的逸出功
D. b光照射阴极K时逸出的光电子最大初动能小于a光照射阴极时逸出的光电子最大初动能
光电效应的四类图像
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 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 ①遏止电压Uc1、Uc2 ②饱和光电流 ③最大初动能：Ek1＝eUc1， Ek2＝eUc2
即时训练4 [2025南通一模]用图示装置研究光电效应的规律，ν为入射光的频率，Uc为遏止电压，I为电流表示数，U为电压表示数．下列反映光电效应规律的图像可能正确的是(　　)
A B C D
即时训练5 [2025南通中学检测]在研究光电效应时，用不同波长的光照射某金属，产生光电子的最大初动能Ekmax与入射光波长λ的关系如图所示，Ekmax＝－E0为图像的渐近线，真空中光速为c，则(　　)
A. 该金属的逸出功为
B. 普朗克常量为
C. λ＝ 时，光电子的最大初动能为2E0
D. 波长为2λ0的光能使该金属发生光电效应
活动三 理解波粒二象性
6 [2022江苏卷]光源通过电子－光子散射使光子能量增加，光子能量增加后(　　)
A. 频率减小 B. 波长减小
C. 动量减小 D. 速度减小
光的波粒二象性的规律．(均选填“粒子”或“波动”)
(1) 从数量上看：个别光子的作用效果往往表现为________性；大量光子的作用效果往往表现为________性．
(2) 从频率上看：频率越低________性越显著，越容易看到光的干涉和衍射现象；频率越高________性越显著，贯穿本领越强，越不容易看到光的干涉和衍射现象．
(3) 从传播与作用上看：光在传播过程中往往表现出________性；在与物质发生作用时往往表现为________性．
(4) 波动性与粒子性的统一：由光子的能量E＝hν、光子的动量表达式p＝ 也可以看出，光的波动性和粒子性并不矛盾，表示粒子性的能量和动量的计算式中都含有表示波的特征的物理量——频率ν和波长λ.
即时训练6 [2025南通二模]康普顿在研究石墨对X射线的散射时，发现了部分X射线的波长变长，X射线波长变长，则(　　)
A. 速度变小 B. 频率变大
C. 动量变小 D. 能量变大
即时训练7 [2023江苏卷]“夸父一号”太阳探测卫星可以观测太阳辐射的硬X射线．硬X射线是波长很短的光子，设波长为λ.若太阳均匀地向各个方向辐射硬X射线，卫星探测仪镜头正对着太阳，每秒接收到N个该种光子．已知探测仪镜头面积为S，卫星离太阳中心的距离为R，普朗克常量为h，光速为c，求：
(1) 每个光子的动量p和能量E；
(2) 太阳辐射硬X射线的总功率P.
7 [2025扬州期末]大量实验证明电子、质子等实物粒子都具有波动性．一质子的质量为m，其德布罗意波长为λ，普朗克常量为h，真空中的光速为c，则该质子的动量p为(D)
A. mc　 B. 　 C. 　 D.
任何运动着的物体都有一种波与之对应，这种波叫作物质波，也叫德布罗意波．物质波的波长公式是______________，h是普朗克常量．
即时训练8 [2025南通如皋2.5模]激光冷却中性原子的原理如图所示，质量为m、速度为v0的原子在时间t内连续吸收多个迎面射来的频率为ν的光子后，速度减小为原来的一半．不考虑原子质量的变化，光速为c，普朗克常量为h.
(1) 求时间t内原子吸收的光子数量N；
(2) 若激光器每发出n个光子有1个被原子吸收，求激光器的功率P.
第1讲　光电效应　波粒二象性
【活动一】
例 1
B　黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关，随着温度升高，一方面，各种波长的辐射强度都有增加，另一方面，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动．故B正确．
总结提升：1 完全吸收　2 (1) 温度　种类　(2) 温度　增加　短
例 2
(1) 每个光子的能量ε＝hν＝h.
(2) 点光源以功率P向四周均匀辐射，则单位时间内辐射的光子总数N＝，
点光源的辐射为球面波，设A点到光源的距离为r，球面面积为S＝4πr2，
又N＝n·S，解得r＝.
【活动二】
例 3
D　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截止频率，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截止频率，电路中一定有光电流，故D正确．
总结提升：1 (1) 截止频率　(2) 饱和电流　(3) 遏止电压
(4) 瞬时
即时训练1 C　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，故A、B错误；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，故C正确；保持入射光的光强不变，若低于截止频率，则没有光电流产生，故D错误．
例 4
D　要使微安表的示数恰好为零，光电管应接入反向电压，即K板电势高于A板电势，则滑片P应由图示位置向a端移动，故A错误；根据eUc＝Ek＝hν－W0，可知不同频率的光子照射电极K，只要能发生光电效应，遏止电压是不同的，故B错误；用光子能量为12.09 eV照射到光电管电极K上，当电压表的示数为7 V时，微安表的示数恰好为零，可知遏止电压为7 V，根据eUc＝Ek＝hν－W0，可得逸出功为W0＝hν－eUc＝12.09 eV－7 eV＝5.09 eV，故C错误；图示电压趋近于零，未能达到饱和电流，若从图示位置向b端滑动滑片P，正向电压增大，则微安表的读数会先增加后不变，故D正确．
总结提升：1 (1) Ek＝hν－W0　(2) Ek＝eUc　(3) W0＝hνc
即时训练2 (1) 根据题意，由光电效应方程有Ek＝hν0－W0，
当Ek＝0时，可得该金属的截止频率ν0＝.
(2) 根据题意，由光电效应方程可得，光电子的最大初动能为Ekm＝hν－W0.
即时训练3 (1) 每秒内由K极发射的光电子数n＝＝个＝3.5×1012个．
(2) 由光电效应方程可知，Ek0＝hν－W0＝h－h＝hc，
在A、K间加电压U时，光电子到达阳极时的动能
Ek＝Ek0＋eU＝hc＋eU，
代入数据解得Ek＝6.0×10-19 J.
根据光电效应方程可知，光电子的最大初动能与入射光的强度无关，如果电势差U不变，则光电子到达A极的最大动能不变，仍为6.0×10-19 J.
(3) 一小段时间Δt内激光器发射的光子数为n＝，
光照射物体表面，由动量定理有FΔt＝np，
F ＝ I0S，
其中p＝，
联立解得产生的光压I0＝.
例 5
B　当光电流恰为零，此时光电管两端加的电压为遏止电压，当开关S扳向1时，光电子在光电管中是加速的，则所加的电压是正向电压，因此测得的数据得到的是I轴右侧的图线，A错误；根据eUc＝mv＝hν－W0，入射光的频率越高，对应的遏止电压Uc越大；由图乙可知，b光的遏止电压大于a光的遏止电压，所以b光的频率大于a光的频率，依据E＝hν可知，b光的光子能量大于a光的光子能量，B正确；同一阴极的逸出功总是相等，与入射光的能量大小无关，C错误；b光的遏止电压大于a光的遏止电压，根据eUc＝mv＝hν－W0，所以b光对应的光电子最大初动能大于a光对应的光电子最大初动能，D错误．
即时训练4 C　根据光电效应方程得Ekm＝hν－W0，又因为Ekm＝eUc，解得Uc＝ν－，则遏止电压Uc与入射光子频率ν的关系图线是不过原点的直线；对于不同的金属逸出功W0不同，即截距不同，但两图线的斜率相同．故A、B错误．根据题中给定的图像，在发生光电效应的前提条件下，当电压表电压为0时，电流表示数不能为0，且存在饱和光电流，所以IU图像不能过原点，故C正确，D错误．
即时训练5 B　根据题意，由爱因斯坦光电效应方程有Ekmax＝hν－W0，又ν＝，可知Ekmax＝h－W0，结合图像可知W0＝E0，故A错误；由图可知，当λ＝λ0时，Ekmax＝0，则有h＝＝，故B正确；当λ＝ 时，代入Ekmax＝h－W0，解得Ekmax＝E0，故C错误；当λ≤λ0时，才能使该金属发生光电效应，λ>λ0的光不能使该金属发生光电效应，故D错误．
【活动三】
例 6
B　根据光子能量公式E＝hν，可知光子的能量增加后，光子的频率ν增加，根据波长与频率成反比，λ＝，可知光子波长减小，A错误，B正确；根据光子动量公式，p＝，可知光子的动量p增加，C错误；根据爱因斯坦狭义相对论的假设，真空中光速不变，D错误．
总结提升：(1) 粒子　波动　(2) 波动　粒子　(3) 波动　粒子
即时训练6 C　X射线是一种光，光在真空中传播速度始终为c，即X射线速度不变，故A错误；根据c＝λf可知，X射线波长变长，则频率变小，故B错误；根据λ＝可知，X射线波长变长，则动量变小，故C正确；结合上述可知，X射线波长变长，则频率变小，根据E＝hν可知，能量变小，故D错误．
即时训练7 (1) 由题意可知每个光子的动量为p＝，
每个光子的能量为E＝hν＝h.
(2) 探测仪镜头面积为S，每秒钟接收光子数为N，因为太阳向各个方向均匀辐射，则 ＝，
根据能量守恒定律有P＝N0E，
解得P＝.
例 7
D　根据德布罗意波长公式λ＝，变形可得质子的动量为p＝，D正确，A、B、C错误．
总结提升：λ＝＝
即时训练8 (1) 光子动量p＝，
由动量守恒定律可得mv0－Np＝mv0，
联立解得N＝.
(2) 在时间t内，激光器辐射总能量Pt＝nNhν，
解得P＝.(共49张PPT)
第十五章
近代物理
第1讲　光电效应　波粒二象性
内容索引
学习目标
核心体系
活动方案
学 习 目 标
1. 知道普朗克黑体辐射理论，了解微观世界的量子化特征.
2. 了解光电效应现象，知道爱因斯坦光电效应方程及其意义.3. 能根据实验结论说明光的波粒二象性，知道实物粒子具有波动性．
核 心 体 系
活 动 方 案
活动一　了解微观世界的量子化特征
[2025南通海门抽测]利用分光技术和热电偶等设备，可以测出黑体辐射电磁波的强度按波长分布的情况，1 700 K和1 500 K两种温度下的黑体，其辐射强度按波长分布的情况是(　 　)
1
A
B
C
D
B
【解析】 黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关，随着温度升高，一方面，各种波长的辐射强度都有增加，另一方面，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动．故B正确．
黑体及其辐射的实验规律
1. 黑体：能够____________入射的各种波长的电磁波而不发生反射的物体．
2. 黑体辐射的实验规律：
(1) 对于一般材料的物体，辐射电磁波的情况除了与________有关，还与材料的________及表面状况有关．
(2) 黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的________有关．随着温度的升高，一方面，各种波长的辐射强度都有________，另一方面，辐射强度的极大值向波长较______的方向移动．
完全吸收
温度
种类
温度
增加
短
[2026镇江期末]如图所示，一点光源以功率P向四周均匀地辐射波长为λ的光，已知在A处单位时间内垂直通过单位面积的光子数为n，普朗克常量为h，真空中光速为c.求：
(1) 每个光子的能量；
(2) A点与点光源的距离r.
2
能量子
1. 定义：普朗克认为，当带电微粒辐射或吸收能量时，只能辐射或吸收某个最小能量值ε的整数倍，这个不可再分的最小能量值ε叫作能量子．
2. 能量子大小：ε＝hν，其中ν是带电微粒吸收或辐射电磁波的频率，h称为普朗克常量．一般取h＝6.63×10－34 J·s.
活动二　分析光电效应现象
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．
一、光电效应规律
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(　 　)
3
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
D
【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截止频率，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截止频率，电路中一定有光电流，故D正确．
1. 光电效应的四个规律．
(1) 存在____________.每种金属都有一个截止频率或极限频率．(放不放光电子，看入射光的最低频率是否大于金属的截止频率)
(2) 存在____________.光电流的强度与入射光的强度成正比．(放多少光电子，看光的强度)
(3) 存在____________.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．(光电子的最大初动能大小，看入射光的频率和金属的逸出功W0)
(4) 光电效应具有________性．当光的频率超过截止频率，照射到金属表面时，光电子的发射几乎是瞬时的．(要放光电子，瞬时放)
截止频率
饱和电流
遏止电压
瞬时
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．
　　　　 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，饱和光电流不变
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．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
1
C
【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，故A、B错误；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，故C正确；保持入射光的光强不变，若低于截止频率，则没有光电流产生，故D错误．
二、光电效应方程
[2025苏州三模]如图所示是研究光电效应的实验装置．大量处于n＝3激发态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能量为12.09 eV，用此光束照射到光电管电极K上．移动滑片P，当电压表的示数为7 V时，微安表的示数恰好为零．图示位置中滑片P和O点刚好位于滑动变阻器的上、下中点位置．则(　 　)
4
A．要使微安表的示数恰好为零，滑片P应由图示位置向b端移动
B．不同频率的光子照射电极K，只要能发生光电效应，遏止电压是相同的
C．电极K处金属的逸出功是7 eV
D．从图示位置滑动滑片P，微安表的读数可能先增加后不变
D
【解析】 要使微安表的示数恰好为零，光电管应接入反向电压，即K板电势高于A板电势，则滑片P应由图示位置向a端移动，故A错误；根据eUc＝Ek＝hν－W0，可知不同频率的光子照射电极K，只要能发生光电效应，遏止电压是不同的，故B错误；用光子能量为12.09 eV照射到光电管电极K上，当电压表的示数为7 V时，微安表的示数恰好为零，可知遏止电压为7 V，根据eUc＝Ek＝hν－W0，可得逸出功为W0＝hν－eUc＝12.09 eV－7 eV＝5.09 eV，故C错误；图示电压趋近于零，未能达到饱和电流，若从图示位置向b端滑动滑片P，正向电压增大，则微安表的读数会先增加后不变，故D正确.
1. 光电效应中三个重要关系．
(1) 爱因斯坦光电效应方程：______________.
(2) 光电子的最大初动能Ek与遏止电压Uc的关系是____________.
(3) 逸出功W0与极限频率νc的关系是___________.
Ek＝hν－W0
Ek＝eUc
W0＝hνc
2. 光电管上加正向与反向电压情况分析．
(1) 光电管加正向电压的情况：
①P右移时，参与导电的光电子数增加；
②P移到某一位置时，所有逸出的光电子恰好都参与
了导电，光电流恰好达到最大值；
③P再右移时，光电流不再增大．
(2) 光电管加反向电压的情况：
①P右移时，参与导电的光电子数减少；
②P移到某一位置时，所有逸出的光电子恰好都不参与导电，光电流恰好为0，此时光电管两端加的电压为遏止电压；
③P再右移时，光电流始终为0.
　　　　[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.
2
[2025南京阶段练习]如图所示，一光电管的阴极用极限波长λ0＝500 nm的钠制成，用波长λ＝300 nm的紫外线照射阴极，光电管阳极A和阴极K之间的电势差U＝2.1 V，饱和电流的值I＝0.56 μA.普朗克常量h＝6.63×10-34 J·s，元电荷电量e＝1.6×10-19 C.
(1) 求每秒内由K极发射的光电子数；
3
(2) 求光电子到达A极时的最大动能．如果电势差U不变，而照射光的强度增加到原值的三倍，此时光电子到达A极时最大动能是多大？(光速c＝3×108 m/s，结果均保留两位有效数字．)
(3) 光照射到物体表面时，如同大量气体分子与器壁的频繁碰撞一样，将产生持续均匀的压力，这种压力会对物体表面产生压强，这就是“光压”，用I0表示光压．一台发光功率为P0的激光器发出一束某频率的激光，光束的横截面积为S.当该激光束垂直照射到某物体表面时，假设光全部被吸收，物体始终保持静止，求其在物体表面引起的光压，已知光速为c.
代入数据解得Ek＝6.0×10-19 J.
根据光电效应方程可知，光电子的最大初动能与入射光的强度无关，如果电势差U不变，则光电子到达A极的最大动能不变，仍为6.0×10-19 J.
三、光电效应图像
用图甲装置研究光电效应，分别用a光、b光、c光照射阴极K得到图乙中a、b、c三条光电流I与A、K间的电压UAK的关系曲线，下列说法正确的是(　 　)
5
甲
乙
B
A．开关S扳向1时，测得的数据得到的是I轴左侧的图线
B．b光的光子能量大于a光的光子能量
C．用a光照射阴极K时阴极的逸出功大于用c光照射阴极K时阴极的逸出功
D．b光照射阴极K时逸出的光电子最大初动能小于a光照射阴极时逸出的光电子最大初动能
光电效应的四类图像
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 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
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饱和光电流Im：电流的最大值
③最大初动能：Ekm＝eUc
图像名称 图线形状 读取信息
颜色不同时，光电流与电压的关系 ①遏止电压Uc1、Uc2
②饱和光电流
③最大初动能：Ek1＝eUc1，
Ek2＝eUc2
　　　　[2025南通一模]用图示装置研究光电效应的规律，ν为入射光的频率，Uc为遏止电压，I为电流表示数，U为电压表示数．下列反映光电效应规律的图像可能正确的是(　 　)
4
A
B
C
D
C
　　　　[2025南通中学检测]在研究光电效应时，用不同波长的光照射某金属，产生光电子的最大初动能Ekmax与入射光波长λ的关系如图所示，Ekmax＝－E0为图像的渐近线，真空中光速为c，则(　 　)
5
B
活动三　理解波粒二象性
[2022江苏卷]光源通过电子－光子散射使光子能量增加，光子能量增加后(　 　)
A．频率减小 B．波长减小
C．动量减小 D．速度减小
6
B
光的波粒二象性的规律．(均选填“粒子”或“波动”)
(1) 从数量上看：个别光子的作用效果往往表现为________性；大量光子的作用效果往往表现为________性．
(2) 从频率上看：频率越低________性越显著，越容易看到光的干涉和衍射现象；频率越高________性越显著，贯穿本领越强，越不容易看到光的干涉和衍射现象．
(3) 从传播与作用上看：光在传播过程中往往表现出________性；在与物质发生作用时往往表现为________性．
粒子
波动
波动
粒子
波动
粒子
　　　　[2025南通二模]康普顿在研究石墨对X射线的散射时，发现了部分X射线的波长变长，X射线波长变长，则(　 　)
A．速度变小 B．频率变大
C．动量变小 D．能量变大
6
C
　　　　[2023江苏卷]“夸父一号”太阳探测卫星可以观测太阳辐射的硬X射线．硬X射线是波长很短的光子，设波长为λ.若太阳均匀地向各个方向辐射硬X射线，卫星探测仪镜头正对着太阳，每秒接收到N个该种光子．已知探测仪镜头面积为S，卫星离太阳中心的距离为R，普朗克常量为h，光速为c，求：
(1) 每个光子的动量p和能量E；
(2) 太阳辐射硬X射线的总功率P.
7
[2025扬州期末]大量实验证明电子、质子等实物粒子都具有波动性．一质子的质量为m，其德布罗意波长为λ，普朗克常量为h，真空中的光速为c，则该质子的动量p为( )
7
D
任何运动着的物体都有一种波与之对应，这种波叫作物质波，也叫
德布罗意波．物质波的波长公式是______________，h是普朗克常量．
　　　　[2025南通如皋2.5模]激光冷却中性原子的原理如图所示，质量为m、速度为v0的原子在时间t内连续吸收多个迎面射来的频率为ν的光子后，速度减小为原来的一半．不考虑原子质量的变化，光速为c，普朗克常量为h.
(1) 求时间t内原子吸收的光子数量N；
(2) 若激光器每发出n个光子有1个被原子吸收，求激光器的功率P.
8
谢谢观看
Thank you for watching

展开更多......

收起↑