高中物理 第十七章 波粒二象性章末学案（新人教版）选修3-5

第十七章 波粒二象性

章末复习

【知识网络梳理】

?热辐射??黑体与黑体辐射??黑体辐射?能量的量子化????普朗克假设??转化?现象：光现象????电现象???吸收光子本质：电子?????光电子???结论：①光具有粒子性——光子?????光的粒子性?光电效应??②光具有波粒二象性???光子说：光子能量??hv?????????光电效应方程：Ek?hv?W????康普顿效应?????光子的动量??光子的波动性：光波是概率波??h?物质波????p?粒子的波动性??概率波????不确定性关系：?x?p≥h?4??

波粒二象性【知识要点与方法指导】 一、重点、难点、方法

要澄清一些容易混淆的概念，如“光子”、“光电子”、“光子的能量”与“光电子的最大初动能”等，这对理解光电效应的规律具有重要意义。 1．“光子”与“光电子”

光子是指光在空间传播时的每一份能量（即能量是不连续的），光子不带电，是微观领域中的一种粒子，而光电子是金属表面受光照射时发射出来的电子，因而其本质就是电子。 2．“光子的能量”与“入射光的强度”

光子的能量是一份一份的，每一份能量为E?hv，其大小由光的频率决定，而入射光的强度是指单位时间内入射光中包含光子数的多少，入射光的强度可表示为p?nhv，其中n为单位时间的光子数。

3．“光电子的最大初动能”与“光电子的动能”

光照射到金属表面时，电子吸收光子的能量，只需克服原子核的引力做功就能从金属表面

逸出，那么这些光电子具有最大初动能，其值为Ekm?hv?W（式中W为金属的逸出功），而不从金属表面发射的光电子，在逸出的过程中损失的能量会更多，所以此时光电子的动能Ek?Ekm。

二、要点深化

在光电效应现象中，入射光的频率、强度对光电效应规律有什么影响，概括如下： ?决定光子的能量???决定光电子的最大初动能。 1．入射光的频率???决定单位时间内接收的光子数???决定单位时间内发射的光电子数。 2．入射光的强度???引起电现象。 3．光电效应的实质是：光现象??4．关于Ekm——v图线

如图所示，由图线可以得到的物理量： ①极限频率：图线与横轴交点的横坐标值v0； ②逸出功：图线与纵轴交点的纵坐标值W0?E；

0Ekmv0v?E③普朗克常量：图线的斜率k?h。

5．正确理解波粒二象性：波粒二象性中的波是一种概率波，对大量光子才有意义，波粒二象性中所说的粒子是指其不连续性，是一份能量。大量光子的作用效果往往表现为波动性，个别光子的作用效果往往表现为粒子性。 【典题探究】

【例1】已知能使某金属产生光电效应的极限频率为v0（ ）

A．当用频率为2v0的单色光照射该金属时，一定能产生光电子

B．当用频率为2v0的单色光照射该金属时，所产生的光电子的最大初动能为hv0 C．当照射光的频率v大于v0时，若v增大，则逸出功增大

D．当照射光的频率v大于v0时，若v增大一倍，则光电子的最大初动能也增大一倍

[解析]因照射光的频率大于极限频率产生光电效应，所以，A正确。因为极限频率为v0，所以W?hv0，再Ek?hv?W得Ek?2hv0?hv0?hv0，B正确。因为逸出功是光电子恰好逸出时需要的功，对于同种金属是恒定的，故C项错误。由Ek?hv?hv0?h(v?v0)，当v加倍时：

Ek?/Ek?2v?v0?2，故D项错。答案为AB。 v?v0[答案]AB

【例2】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正确的是（ ）

A．牛顿的“微粒说”与爱因斯坦的“光子说”本质上是一样的 B．任何一个运动着的物体，都具有波动性 C．麦克斯韦预言了光是一种电磁波 D．光波是概率波

[解析]牛顿的“微粒说”是牛顿所描绘的那种遵循经典力学规律的机械微粒，与“光子说”不同，故选项A错。任何一个运动着的物体，都具有波动性，这种波叫做物质波，故选项B对。

光子在空间各点出现的概率，可以用波动规律来描述，即光波是概率波，选项D对。答案为BCD。

[答案]BCD

【例3】紫光的波长为4 000?，金属钠的逸出功为3.5?10?19J，求：

（1）每个紫光光子的能量为多大？

（2）若用该紫光照射金属钠时，产生的光电子的最大初动能是多大？

6.63?10?34?3?108[解析]（1）因E?hv，而v?，所以E??J?5.0?10?19J ?10??4000?10chc（2）由爱因斯坦的光电效应方程得：hv?W?Ekmax， 所以Ekmax?hv?W?5.0?10?19J?3.5?10?19J?1.5?10?19J。 [答案]（1）5.0?10?19J （2）1.5?10?19J