第一部分必考内容选修3-5 第十二章波粒二象性原子结构和原子核第1讲波粒二象性

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考点内容要求全国卷三年考情分析

2017 2018 2019

光电效应 Ⅰ

Ⅰ卷·T17：质

量亏损与核能

的计算

Ⅱ卷·T15：动

量守恒、衰变、

质量亏损

Ⅲ卷·T19：光

电效应方程的

应用

Ⅱ卷·T17：光

电效应方程的

应用

Ⅲ卷·T14：核

反应方程

Ⅰ卷·T14：玻

尔原子理论和

能级跃迁

Ⅱ卷·T15：核

反应释放核能

的计算及其相

关知识点

爱因斯坦光电效应方程 Ⅰ

氢原子光谱 Ⅰ

氢原子的能级结构、能

级公式 Ⅰ

原子核的组成、放射性、

原子核的衰变、半衰期 Ⅰ

放射性同位素 Ⅰ

核力、核反应方程 Ⅰ

结合能、质量亏损 Ⅰ

裂变反应和聚变反应、

裂变反应堆 Ⅰ

射线的危害和防护 Ⅰ

第1讲　波粒二象性

知识要点

一、光电效应

1.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。

2.光电效应的四个规律

(1)每种金属都有一个极限频率。

(2)光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。

(3)光照射到金属表面时，光电子的发射几乎是瞬时的。

(4)光电流的强度与入射光的强度成正比。

3.遏止电压与截止频率

(1)遏止电压：使光电流减小到零的反向电压 Uc。

(2)截止频率：能使某种金属发生光电效应的最小频率叫做该种金属的截止频率

(又叫极限频率)。不同的金属对应着不同的极限频率。

二、爱因斯坦光电效应方程

1.光子说

在空间传播的光是不连续的，而是一份一份的，每一份叫做一个光的能量子，

简称光子，光子的能量 ε＝hν。其中 h＝6.63×10－34J·s。(称为普朗克常量)

2.逸出功 W0

使电子脱离某种金属所做功的最小值。

3.最大初动能

发生光电效应时，金属表面上的电子吸收光子后克服原子核的引力逸出时所具

有的动能的最大值。

4.爱因斯坦光电效应方程

(1)表达式：Ek＝hν－W0。

(2)物理意义：金属表面的电子吸收一个光子获得的能量是 hν，这些能量的一部

分用来克服金属的逸出功

W 0，剩下的表现为逸出后光电子的最大初动能 Ek＝

mev 2

。

三、光的波粒二象性与物质波

1.光的波粒二象性

(1)光的干涉、衍射、偏振现象证明光具有波动性。

(2)光电效应说明光具有粒子性。

(3)光既具有波动性，又具有粒子性，称为光的波粒二象性。

2.物质波

(1)概率波

光的干涉现象是大量光子的运动遵循波动规律的表现，亮条纹是光子到达概率

大的地方，暗条纹是光子到达概率小的地方，因此光波又叫概率波。

(2)物质波

任何一个运动着的物体，小到微观粒子大到宏观物体都有一种波与它对应，其

波长 λ＝，p为运动物体的动量，h为普朗克常量。

基础诊断

1.(多选)[人教版选修 3－5·P30·演示实验改编]如图 1所示，用导线把验电器与锌

板相连接，当用紫外线照射锌板时，发生的现象是(　　)

图1

A.有光子从锌板逸出

B.有电子从锌板逸出

C.验电器指针张开一个角度

D.锌板带负电

解析　用紫外线照射锌板是能够发生光电效应的，锌板上的电子吸收紫外线的

能量从锌板表面逸出，称之为光电子，故选项 A错误，B正确；锌板与验电器

相连，带有相同电性的电荷，锌板失去电子应该带正电，且失去电子越多，带

正电的电荷量越多，验电器指针张角越大，故选项 C正确，D错误。

答案　BC

2.(多选)光电效应实验中，下列表述正确的是(　　)

A.光照时间越长光电流越大

B.入射光足够强就可以有光电流

C.遏止电压与入射光的频率有关

D.入射光频率大于极限频率才能产生光电子

解析　光电流的大小与光照时间无关，A项错误；如果入射光的频率小于金属

的极限频率，入射光再强也不会发生光电效应，B项错误；遏止电压 Uc，满足

eUc＝hν－hνc，从表达式可知，遏止电压与入射光的频率有关，C项正确；只有

当入射光的频率大于极限频率，才会有光电子逸出，D项正确。

答案　CD

3.(多选)已知某金属发生光电效应的截止频率为 νc，则(　　)

A.当用频率为 2νc的单色光照射该金属时，一定能产生光电子

B.当用频率为 2νc的单色光照射该金属时，所产生的光电子的最大初动能为 hνc

C.当照射光的频率 ν大于 νc时，若ν增大，则逸出功增大

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

一倍

解析　该金属的截止频率为 νc，则可知逸出功 W0＝hνc，逸出功由金属材料的性

质决定，与照射光的频率无关，因此 C错误；由光电效应的实验规律可知 A正

确；由光电效应方程 Ek＝hν－W0，将 W0＝hνc代入可知 B正确，D错误。

答案　AB

4.用很弱的光做单缝衍射实验，改变曝光时间，在胶片上出现的图象如图 2所

示，该实验表明(　　)

图2

A.光的本质是波

B.光的本质是粒子

C.光的能量在胶片上分布不均匀

D.光到达胶片上不同位置的概率相同

解析　用很弱的光做单缝衍射实验，改变曝光时间在胶片出现的图样，说明光

有波粒二象性，故 A、B项错误；说明光到达胶片上的不同位置的概率是不一样

的，也就说明了光的能量在胶片上分布不均匀，故 C项正确，D项错误。

答案　C

　光电效应现象和光电效应方程的应用

1.四点提醒

(1)能否发生光电效应，不取决于光的强度而取决于光的频率。

(2)光电效应中的“光”不是特指可见光，也包括不可见光。

(3)逸出功的大小由金属本身决定，与入射光无关。

(4)光电子不是光子，而是电子。

2.定量分析时应抓住三个关系式

(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。

3.两条对应关系

(1)光的强度大→光子数目多→发射光电子多→光电流大。

(2)光子频率高→光子能量大→产生光电子的最大初动能大→遏止电压大。

【例 1】 (2019·北京卷，19)光电管是一种利用光照射产生电流的装置，当入射光

照在管中金属板上时，可能形成光电流。表中给出了6次实验的结果。

组次入射光子

的能量/eV

相对

光强

光电流大

小/mA

逸出光电子的

最大动能/eV

第一组

4.0

弱

中

强

0.9

第二组 4 6.0 弱27 2.9

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[高考导航]考点内容要求全国卷三年考情分析201720182019光电效应ⅠⅠ卷·T17：质量亏损与核能的计算Ⅱ卷·T15：动量守恒、衰变、质量亏损Ⅲ卷·T19：光电效应方程的应用Ⅱ卷·T17：光电效应方程的应用Ⅲ卷·T14：核反应方程Ⅰ卷·T14：玻尔原子理论和能级跃迁Ⅱ卷·T15：核反应释放核能的计算及其相关知识点爱因斯坦光电效应方程Ⅰ氢原子光谱Ⅰ氢原子的能级结构、能级公式Ⅰ原子核的组成、放射性、原子核的衰变、半衰期Ⅰ放射性同位素Ⅰ核力、核反应方程Ⅰ结合能、质量亏损Ⅰ裂变反应和聚变反应、裂变反应堆Ⅰ射线的危害和防护Ⅰ第1讲　波粒二象性知识要点一、光电效应1.光电效应现象：在光的照射下金属中...

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