第1节 光电效应 波粒二象性
基础必备
1.(2019·四川德阳质检)(多选)下列关于光的波粒二象性的说法中正确的是( BCD ) A.光显示粒子性时是分立而不连续的,无波动性;光显示波动性时是连续而不分立的,无粒子性
B.光的频率越高,其粒子性越明显;光的频率越低,其波动性越明显 C.光的波动性可以看做是大量光子运动的规律 D.频率大的电磁波更容易发生光电效应
解析:我们既不能把光看成宏观现象中的波,也不能把光看成宏观现象中的粒子,光既具有波动性,又具有粒子性,即光具有波粒二象性,A项错误;光的波动性和粒子性都与光的频率有关,随着频率的增大,波动性减弱而粒子性增强,B项正确;大量光子表现出波动性,少量光子则表现出粒子性,C项正确;频率大的电磁波更容易发生光电效应而更不容易观察到干涉和衍射现象,D项正确.
2.(2019·河南郑州二模)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所示,该实验表明( C )
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,在胶片上出现的图样说明光具有波粒二象性,故A,B错误;该实验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正确,D错误.
3.(2019·山东滨州模拟)已知钙和钾的极限频率分别为7.73×1014 Hz和5.44×1014 Hz,在某种单色光的照射下两种金属均发生光电效应,比较它们表面逸出的具有最大初动能的光电子,钙逸出的光电子具有较大的( A ) A.波长 B.频率 C.能量 D.动量
解析:由光电效应方程得mv2=hν-W,且W=hν0,可得光电子的最大初动能mv2=hν-hν0,由于钙的极限频率大于钾的极限频率,所以钙逸出的光电子的最大初动能较小,因此它具有较小的能量、动量,C,D错误;又由p=可知光电子动量较小时,波长较大,频率较小,A正确,B错误. 4.
(2019·甘肃兰州月考)(多选)如图所示,电路中所有元件完好,但光照射到光电管上,灵敏电流计中没有电流通过,其原因可能是( BD ) A.入射光太弱 B.入射光波长太长 C.光照时间短 D.电源正、负极接反
解析:若入射光波长太长,入射光的频率低于极限频率时,不能发生光电效应,选项B正确;电路中电源反接,对光电管加了反向电压,若该电压超过了遏止电压,也没有光电流产生,选项D正确.
5.(2019·广东肇庆二模)频率为ν的光照射某金属时,产生光电子的最大初动能为Ekm.改为频率为2ν的光照射同一金属,所产生光电子的最大初动能为(h为普朗克常量)( C ) A.Ekm-hν C.Ekm+hν
B.2Ekm D.Ekm+2hν
Ekm=hν-W,若入射光频率变为
2ν,则
解析:根据光电效应方程得
Ekm'=h·2ν-W=2hν-hν-Ekm=hν+Ekm,故选项C正确.
6.(2019·辽宁葫芦岛一模)普朗克在研究黑体辐射的基础上,提出了量子理论,下列关于描绘两种温度下黑体辐射强度与波长关系的图中,符合黑体实验规律的是( D )
解析:黑体辐射以电磁辐射的形式向外辐射能量,温度越高,辐射强度越大,故A,C错误;黑体辐射的波长分布情况随温度变化而改变,温度越高,辐射的电磁波的波长越短,辐射强度的极大值向波长缩短的方向移动,故B错误,D正确.
7.(2019·辽宁鞍山调研)(多选)关于光电效应和康普顿效应的规律,下列说法正确的是( BD )
A.光电效应中,金属板向外发射的光电子又可以叫做光子
B.用光照射金属不能发生光电效应是因为该入射光的频率小于金属的极限频率 C.对于同种金属而言,遏止电压与入射光的频率无关
D.石墨对X射线散射时,部分X射线的散射光波长会变长,这个现象称为康普顿效应 解析:光电效应中,金属板向外发射的电子叫光电子,光子是光量子的简称,A错误;用光照射金属不能发生光电效应是因为该入射光的频率小于金属的极限频率,B正确;根据光电效应方程hν=W+eU0可知,对于同种金属而言(逸出功一样),入射光的频率越大,遏止电压也越大,即遏止电压与入射光的频率有关,C错误;在石墨对X射线散射时,部分X射线的散射光波长会变长的现象称为康普顿效应,D正确.
8.(2019·福建莆田一模)分别用频率为ν和2ν的甲、乙两种单色光照射某金属,逸出光电子的最大初动能之比为1∶3,已知普朗克常量为h,真空中光速为c,电子电荷量为e.下列说法正确的是( B )
A. 用频率为2ν的单色光照射该金属,单位时间内逸出的光电子数目一定较多 B.用频率为ν的单色光照射该金属不能发生光电效应
C.甲、乙两种单色光照射该金属,只要光的强弱相同,对应光电流的遏止电压就相同 D.该金属的逸出功为hν
解析:单位时间内逸出的光电子数目与光的强度有关,与光的频率无关,选项A错误;根据光电效应方程可知,光电子的最大初动能m
=hν-W和m
=2hν-W,逸出光电子的最大初动能之
比为1∶3,联立可得逸出功W=hν,用频率为hν的单色光照射该金属不能发生光电效应,选
项B正确,D错误;两种光的频率不同,光电子的最大初动能不同,由mv=eU0可知对应的遏止电压是不同的,选项C错误.
能力培养
9.某光源发出的光由不同波长的光组成,不同波长的光的强度如图所示,表中给出了一些材料的极限波长,用该光源发出的光照射表中材料( D )
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材料 极限波长(nm)
钠 541 铜 268 铂 196 A.仅钠能产生光电子 B.仅钠、铜能产生光电子 C.仅铜、铂能产生光电子 D.都能产生光电子
解析:根据光电效应方程可知,mv=hν-W=h-W,只要光源的波长小于某金属的极限波长,就有光电子逸出,该光源发出的光的波长最小值小于100 nm,小于钠、铜、铂三个的极限波长,都能产生光电子,故D正确,A,B,C错误.
10.(2019·湖南长沙模拟)用不同频率的紫外线分别照射钨和锌的表面而产生光电效应,可得到光电子最大初动能mv随入射光频率ν变化的mvν图象.已知钨的逸出功是3.28 eV,锌
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的逸出功是3.34 eV,若将二者的图线画在同一个mvν坐标系中,用实线表示钨、虚线表示锌,则正确反映这一过程的图是( A )
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