【目标要求】
核心知识
质量要求
1. 原子核结构模型氢原子光谱基态结构
了解人类探索原子及其结构的历史，了解核结构模型。 通过对氢原子光谱的分析，了解原子的基态结构。
2.核力与核反应方程
了解原子核的组成和核力的性质。 了解四种基本相互作用。 能根据质量数守恒和电荷守恒写出核反应方程式。
3、放射性元素的衰变
了解放射性和核衰变。 了解半衰期及其统计意义。 了解放射性核素的应用，了解辐射的危害和防护。
4. 结合能、核裂变反应和核聚变反应
知道原子核的结合能，了解核裂变反应和核聚变反应。 关注核技术应用对人类生活和社会发展的影响。 了解人类探索物质结构的历史。
5、光电效应现象
通过实验了解光电效应现象。 了解爱因斯坦光电效应多项式及其含义。 光的波粒二象性可以用实验推导来解释。
6. 粒子波动
知道物理粒子具有波动性，了解微观世界的量子化特性。 感受量子理论的建构对人们对物质世界认识的影响。
第1讲 光电效应的波粒二象性
讲课提示：对应中学生书229页
1、光电效应
1.定义
光照射金属表面时，金属中的电子从表面逸出的现象。
2.光电
光电效应发射的电子。
3、研究光电效应的电路图（如图）
其中 A 是阳极，K 是阴极。
4.光电效应定律
(1)每种金属都有一个极限频率，入射光的频率必须小于这个极限频率才能形成光电效应。 高于此频率的光不能形成光电效应。
(2) 光电子的最大初始动能与入射光的硬度无关，只随入射光频率的降低而减小。
(3)光电效应的发生几乎是瞬时的，一般不超过10-9s。
(4)当入射光的频率小于极限频率时，饱和光电流的硬度与入射光的硬度成反比。
2.爱因斯坦光电效应多项式
1.光子说
光在空间中传播是不连续的，而是一片一片的，每一片称为光的一个能量子，简称光子，一个光子的能量ε=hν。 其中 h = 6.63 × 10-34J s（称为普朗克常数）。
2.功函数W0
将电子从金属中分离出来所做的最小功。
3.最大初始动能
当光电效应发生时，金属表面的电子吸收光子，克服原子核的引力而逃逸动能最大值。
4.抑制电流和截止频率
(1) Curb ：使光电流减小为零的反向电流Uc。
(2)截止频率：能使某种金属产生光电效应的最低频率称为该金属的截止频率(也称极限频率)。 不同的金属对应不同的极限频率。
5.爱因斯坦光电效应多项式
(1) 表达式：Ek=hν-W0。
(2)化学意义：金属表面电子吸收一个光子所获得的能量为hν，此能量的一部分用于克服金属的功函数W0，其余表示为最大初始动能Ek逃逸后的光电子 = mev2。
3. 光与物质波的波粒二象性
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)光电效应表明光具有粒子性。
(3)光具有波粒二象性，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遵循涨落规律运动的表现。 亮白色是光子到达概率高的地方，暗白色是光子到达概率低的地方，所以光波也叫概率波。
(2) 物质波
任何运动的物体，从微观粒子到宏观物体，都有一个与之对应的波，它的波长λ=，p是运动物体的动量，h是普朗克常数。
讲课提示：对应中学生书第230页
自我查询
1.区分光电效应中的四组概念
(1)光子和光电子：光子是指光在空间传播时的每一种能量，光子不带电； 光电子是金属表面受光照射时放出的电子，其本质是电子。
(2)光电子动能和光电子最大初始动能：电子吸收光子能量后，一部分克服限制做功，其余转化为光电子初始动能。 只有直接从金属表面飞出的光电子才有最大的初始动能。 动能。
(3)光电流和饱和光电流：从金属板飞出的光电子到达阳极，在电路中形成光电流。 随着外加正向电流的减小，光电流趋于饱和值，即饱和光电流。 在一定光照条件下，饱和光电流与外加电流无关。
(4)入射光硬度和光子能量：入射光硬度是指单位时间内照射在单位面积金属表面上的总能量。 光子能量是普朗克常数与电磁场频率的乘积，ε=hν。
2.光电效应定律的解释
相应的法律
法律形成的解释
光电子的最大初始动能随入射光频率的降低而降低，与入射光硬度无关
电子吸收光子能量后，一部分克服限制做功，其余部分转化为光电子的初始动能。 只有直接从金属表面飞出的光电子才有最大的初始动能。 对于某种金属，W0是一定的，所以光电子的最大初始动能只随着入射光频率的降低而降低
光电效应瞬时
光照射金属时，电子吸收光子的能量后，动能立即下降，没有能量积累的过程
光线强时，饱和光电流大
光线强时，所含的光子数较多，照射金属时形成的光电子较多，因此饱和光电流较大
1.（多选）用光电管进行光电效应实验。 当一定频率的光入射时，会形成光电流。 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，饱和光电流变大
B．入射光频率变高，饱和光电流变大
C．入射光的频率变高，光电子的最大初始动能变大
D．保持入射光的光强恒定，不断降低入射光的频率，仍然有光电流形成
解析：光电效应形成时，光的硬度越大，单位时间内逸出的光电子越多，饱和光电流越大，A正确； 饱和光电流与入射光频率无关，B错； 最大初始动能随入射光频率的降低而减小，与入射光的硬度无关，C正确； 如果降低入射光的频率，如果高于极限频率，就不能发生光电效应，不形成光电流，D错。
答案：交流
2、（2021年湖南长沙初一测得）在光电效应实验中，实验组用同频率的单色光依次照射锌和银表面，可形成光电效应。 对于这两个过程，下列四个化学量可能相同（）
A．饱和光电流
B．遏制电流
C．光电子的最大初始动能
D、功函数
分析：饱和光电流与光的硬度有关。 本实验通过控制光的硬度可以实现相同的饱和光电流，A正确； 不同的金属有不同的功函数。 根据光电效应多项式Ek=hν-W0，用同频率的单色光，光子能量hν相同高中物理光电效应，光电子的最大初始动能Ek不同，C、D错误； 根据约束电流与最大初始动能的关系U=可知，光电子的最大初始动能不同，约束电流也不同，B错。
答案：一个
容易出错的警告
关于光电效应的4条提醒
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(1) 光电效应能否发生，不取决于光的硬度，而取决于光的频率。
(2)光电效应中的“光”并不是特指可见光，也包括不可见光。
(3)功函数由金属本身决定，与入射光无关。
(4)光电子不是光子，而是电子。
自我查询
一、光电效应的“三关系”
(1)爱因斯坦光电效应多项式Ek=hν-W0。
(2)光电子的最大初始动能Ek可以通过光电池实验测得，即Ek=eUc，其中Uc为约束电流。
(3)光电效应多项式中的W0为功函数，其与极限频率νc的关系为W0=hνc。
2.四种图像
图片名称
图形形状
阅读信息
最大初始动能Ek与入射光频率ν的关系
(1)截止频率(limit )：纵轴截距；
(2)功函数：横轴截距的绝对值W0=|-E|=E；
(3)普朗克常数：图形的斜率k=h
包容电流Uc与入射光频率ν的关系图
(1)截止频率νc：纵轴截距；
(2) 遏制电流Uc：随入射光频率的降低而降低；
(3)普朗克常数h：等于图形斜率与电子电荷的乘积，即h=ke
相同颜色不同强度的光，光电流与电流的关系
(1) 遏制电流Uc：纵轴截距；
(2)饱和光电流Im：电压的最大值；
(3) 最大初始动能：Ekm＝eUc
颜色不同时光电流与电流的关系
(1) 抑制电流Uc1、Uc2；
(2) 饱和光电流；
(3) 最大初始动能Ek1=eUc1,Ek2=eUc2
3、实验中，当一束频率为ν的红光照射极限频率（俗称“截止频率”）为ν0的金属时，发生光电效应现象，则下列说法正确的是()
A。 金属的功函数 W = hν
B．如果用绿光代替照射，一定不能发生光电效应
C．如果红光的一半被阻挡，逃逸光电子的最大初始动能将减少一半
D． 在本实验中，调节反向电流可以使光电流正好为零，这个电流的大小Uc=(ν－ν0)
分析：金属的功函数W=hν0，故A错误； 其实绿光的频率是大于红光的，但是我们不知道绿光的频率和截止频率之间的关系，所以我们用绿光代替 如果是照射的话，光电效果不一定会发生，所以B错； 由光电效应多项式Ekm=hν-W0可知，如果阻挡一半的红光，光的频率不变，逃逸光电子的最大初始动能不变，所以C错了； 本实验中，调整反向电流可以使光电流正好为零，由动能定律，eUc=Ekm，Ekm=hν-W0，同时可得Uc==，故D正确。
答案：D
4.（2021年山东省泰安市初一测量）同事在光电效应实验中，用同一个光电管得到光电流与电流的三条关系曲线（光A，光B，和光C）在不同的实验条件下，如图所示。 则可以确定 ()
A、A光的频率小于B光的频率
B．B光的波长大于C光的波长
C．B光对应的截止频率小于B光的截止频率
D．A光对应的光电子最大初始动能小于C光对应的光电子最大初始动能
分析：由图可知，A灯和B灯对应的路缘电流相等，由eUc=Ek和hν=W0+Ek可知，A灯和B灯的频率相等，A错； C光的频率小于B光的频率，则C光的波长大于B光的波长，B正确； 由hνc=W0可知A、B、C光对应的截止频率相同，C错； 由光电效应方程可知，光A对应的光电子最大初始动能大于丙光对应的光电子最大初始动能D是错误的。
答案：乙
5、小明用金属铷作为阴极的光电管观察光电效应现象。 实验装置示意图如图A所示。已知普朗克常数h=6.63×10-34J·s。
(1) 图A中的电极A为光电管（可选填“阴极”或“阳极”）。
(2)实验测得铷的抑制电流Uc与入射光频率ν的关系如图B所示，则铷的截止频率νc=，功函数W0=。
(3) 若实验中入射光的频率ν=7.00×，则形成的光电子的最大初始动能Ek=。
解析：（1）光束照射阴极，打在阳极A上。
(2)读取铷的截止频率νc=5.15×，
其功函数W0=hνc≈3.41×10－19J。
(3) 从爱因斯坦的光电效应方程
Ek=hν-W0≈1.23×10-19J。
答：（1）阳极 （2）5.15×1014（5.12×1014～5.19×1014可以） 3.41×10－19（3.39×10－19～3.44×10－19可以）
(3) 1.23×10-19（1.20×10-19～1.25×10-19也可以）
法律概要
1.光电管的认识
(1)当给光电池施加正向电流时，如图A所示，入射光的硬度降低→光子数增加→产生的光电子数增加→光电流减小。
(2)当给光电池施加反向电流时，如图B所示，光子频率降低→光子能量降低→光电子最大初始动能降低→抑制电流降低。 抑制电流与光照强度无关。
2.解决光电效应中图像相关问题的途径
(1)清晰图像中纵坐标和横坐标表示的数学量。
(2)弄清图像所代表的数学意义及对应的函数关系，同时知道截、交等特殊点的意义。 例如：
①Ekm-ν图，为光电子最大初始动能Ekm随入射光频率ν的变化曲线，图A纵轴截距为阴极金属极限频率，横轴截距坐标轴表示阴极金属逸出功的负值，直线的斜率是普朗克常数，图像的函数公式为Ek=hν-W0。
②光电效应中的IU图像是光电流硬度I随两极板间电流U的变化曲线。 图 B 中的 Im 是饱和光电流，Uc 是抑制电流。
自我查询
1.理解光的波粒二象性
实验依据
表现
阐明
光的波动
干涉和衍射
(1)光是一种概率波，即光子出现在空间各点的可能性(概率)可以用涨落规律来描述。
(2)大量光子传播时，表现出波的性质
(1) 光的波动性是光子本身的性质，不是光子之间相互作用形成的。
(2)光的波动性不同于宏观概念中的波
光的粒子性
光电效应、康普顿效应
(1)光与物质相互作用时，这些作用是“一个接一个”进行的高中物理光电效应，表现出粒子的本性。
(2) 少数或部分光子清楚地表现出光的粒子性
(1) 粒子的意思是“不连续”、“一个接一个”。
(2) 光子不同于宏观粒子
波动性和粒子性的对立统一
(1) 大量的光子倾向于表现出波动性，而少量的光子倾向于表现出粒子性。
(2)波长长(频率低)的光波动性强，波长短(频率高)的光具有强粒子性
(1) 光子理论并没有否定波动理论。 在ε=hν=h中，ν和λ是波的概念。
(2) 波粒在宏观上不能统一，在微观上却是统一的
2. 物质波
(1) 定义：任何运动的物体都有与之对应的波。 这些波称为物质波，也称为德布罗意波。
(2)物质波的波长：λ==，h为普朗克常数。
(3) 德布罗意波也是一种概率波。 衍射图中的亮圆圈是电子着陆概率高的地方，但概率受涨落规律支配。
6.（多选）关于物质的波粒二象性，下列说法正确的是（）
A．除了光子具有波粒二象性外，所有运动的粒子都具有波粒二象性
B．运动的微观粒子，如光子，在通过小孔时没有特定的轨迹
C．波动性和粒子性在宏观现象中是矛盾对立的，在微观高速运动现象中是统一的
D．物体的运动有特定的轨道，所以物体不具有波粒二象性
解析：波粒二象性是微观世界的独特规律。 除了光子具有波粒二象性外，所有运动的粒子都具有波粒二象性。 A是正确的； 因为微观粒子的运动服从不确定性关系，运动的微观粒子与光子是一样的。 当它们通过小孔衍射时，它们没有特定的轨迹。 B是正确的； 波粒二象性适用于微观高速场，C正确； 事实上，宏观物体运动产生的德布罗意波波长太小，无法观测到，但它仍然具有波粒二象性，D误差。
答案：ABC
7、X射线是一种高频电磁波。 若X射线在真空中的波长为λ，则h表示普朗克常数，c表示光在真空中的速度，E和p分别表示X射线每个光子的能量和动量。 ，但（）
A。 E=, p=0
B． E=, p=
C。 E=, p=0
D． E=, p=
分析：根据E=hν，λ=，c=λν，能量E=X射线的每个光子，动量p=每个光子，所以选择D。
答案：D