高中物理鲁科版选修3-5第5章波与粒子--练习及答案

第五章 波与粒子 第1节 光电效应 第2节康普顿效应 一、光电效应 1 光电效应现象在物理学中，在光的照射下电了从物体表面逸出的现象. 2 光电效应的实验规律 ① 发生的条件每一种金属对应一种光的最小频率，又称极限频率.只有当光的频率大于 或等于这个最小频率时，才会产生光电效应.当光的频率小于这个最小频率时，即使增加光 的强度或照射时间，也不能产生光电效应. ② 与光的强度的关系产生光电效应时，光的强度越大，单位时间内逸出的电子数越多. ③ 发生光电效应所需的时间从光照射到金属表面至产生光电效应的时间间隔很短，通常 可在10-9_s内发生光电效应. 3 光了说看似连续的光实际上是由个数有限、分立于空间各点的光了组成的，每一个 光了的能量为/7V.光在发射和吸收时能量是一份一份的. 4 光电效应方程 ① 表达式hvWinv. ② 物理意义金属中电子吸收一个光子获得的能量是hv,这些能量一部分用于从金属表 面逸出时做功，剩下的表现为电子逸出后的最大初动能. 5 光电效应的应用 ① 光电开关.②光电成像.③光电池. 二、康普顿效应及光的波粒二象性 1 康普顿效应 X射线在石墨上散射时，发现部分散射光的波长变长，波长改变的多少与散射角有关.这 种现象称为康普顿效应. 2 康普顿的理论 当光子与电子相互作用时，既遵守能量守恒定律.又遵守动量守恒定律,在碰撞中光子将 能量所的一部分传递给了虫壬，光子能量减少，波长变长. 3 康普顿效应的意义 康普顿效应表明光子除了具有能量之外，还具有动量，深入揭示了光的粒子性的一面. 4 光电效应与康普顿效应 当波长较短的X射线或y射线入射时，产生康普顿效应;当波长较长的可见光或紫外光 入射时，主要产生光电效应. 5 光的波粒二象性 ① 光的本性光子既有粒子的特征,又有波的特征，即光具有波粒二象性. ② 光是一种电磁波. ③ 当光的波长较长时，光在传播过程中波动性明显；当光的波长较短时，光子与粒子相互 作用时，粒了性明显. 1. 入射光照射到某金属表面上发生光电效应，若入射光的强度减弱，而频率保持不变， 那么 A. 从光照射金属表面到发射出光电子之间的时间间隔将明显增加 B. 逸出的光电子的最大初动能将减小 C. 单位时间内从金属表面逸出的光电子数目将减少 D. 有可能不发生光电效应 2. 用不同频率的紫外线分别照射鸨和锌的表面而产生光电效应，可得到光电子最大初动 能瓜随入射频率v变化的瓦一v图象，已知鸨的逸出功是3.28 eV，锌的逸出功是3.34 eV, 若将二者的图线画在同一个Ekv坐标系中，如图所示中用实线表示鸨、虚线表示锌，则正 确反映这一过程的是（） 3. 康普顿效应证实了光子不仅具有能量，也具有动量.入射光和电子的作用可以看成弹 性碰撞，则当光子与电子碰撞时，光子的一些能量转移给了电子，如图5 1一2给出了光子 与静止电子碰撞后，电子的运动方向，则碰撞过程中动量（选填守恒”或“不守 恒”），能量（选填“守恒或“不守恒”）,碰后光子可能沿（选填“1”、“2” 或“3”）方向运动，并且波长（选填“不变”、变小”或“变长”）. 碰后 hv 普 碰前 当光子与电子碰撞时，光子的一些能量转移给 碰撞后的波长为矿则碰撞过程中（） 【答案】守恒守恒1变长 4. 科学研究证明，光子有能量也有动量， T电子.假设光子与电子碰撞前的波长为人， A. 能量守恒，动量守恒，且人人 B. 能量不守恒，动量不守恒，且人/ C. 能量守恒，动量守恒，且人， d.能量守恒，动量守恒，且2r 5. （多选）关于光的波粒二象性，下列说法中正确的是（） A. 光的频率越高，衍射现象越容易看到 B. 光的频率越高，粒子性越显著 C. 大量光子产生的效果往往显示波动性 D. 光的波粒二象性否定了光的电磁说 6. 对光的认识，下列说法不正确的是（） A. 个别光子的行为表现为粒子性，大量光子的行为表现为波动性 B. 光的波动性是光子本身的一种属性，不是光子之间的相互作用引起的 C. 光表现出波动性时，就不具有粒子性了，光表现出粒子性时，就不具有波动性了 D. 光的波粒二象性应理解为在某些场合下光的波动性表现明显，在某些场合下，光的 粒子性表现明显 7. 爱因斯坦因提出了光量子概念并成功地解释光电效应的规律而获得1921年诺贝尔物理 学奖，某种金属逸出光电子的最大初动能Ey与入射光频率v的关系如图所示，其中V。为极 限频率.从图中可以确定的是.（填选项前的字母） A. 逸出功与v有关 B. 与入射光强度成正比 C. 当vvo时，会逸出光电子 D. 图中直线的斜率与普朗克常量有关 8. 在演示光电效应实验中，原来不带电的一块锌板与灵敏验电器相连，用弧光灯照射锌 板时，验电器的指针张开一个角度，如图所示，这时（） 蛤由展锌板 A. 锌板带正电，指针带负电V\色p b.锌板带正电，指针带正电*灯 C. 锌板带负电，指针带正电XJ” D. 锌板带负电，指针带负电 9. （多选）关于光的本性，下列说法中正确的是（） A. 光子说并没有否定光的电磁说 B. 光电效应现象反映了光的粒子性 C. 光的波粒二象性是综合了牛顿的微粒说和惠更斯的波动说得出来的 D. 大量光子产生的效果往往显示出粒子性，个别光子产生的效果往往显示出波动性 10. 频率为v的光子，具有的能量为hv,动量为hvlc,将这个光子打在处于静止状态的 电子上，光子将偏离原来的运动方向，这种现象称为光的散射.散射后的光子（） A. 改变原来的运动方向，但频率保持不变 B. 光子将从电子处获得能量，因而频率将增大 C. 散射后的光子运动方向将与电子运动方向在一条直线上，但方向相反 D. 由于电子受到碰撞时会吸收光子的一部分能量，散射后的光子频率低于入射光的频率 11. （多选）产生光电效应时，关于逸出光电子的最大初动能Ek,下列说法正确的是 A. 对于同种金属，Ek与照射光的强度无关 B. 对于同种金属，么与照射光的波长成反比 C. 对于同种金属，么与照射光的时间成正比 D. 对于同种金属，Ek与照射光的频率成线性关系 E. 对于不同种金属，若照射光频率不变，瓦与金属的逸出功成线性关系 第3节实物粒子的波粒二象性 第4节“基本粒子”与恒星演化 一、粒子的波动性及物质波的实验验证 （1）德布罗意波 实物粒子也具有波动性.这种波叫物质波,也称为德布罗意波. （2）物质波的波长、频率与粒子能量、动量的关系 ① 粒子能量E与相应波的频率v之间的关系为Ehv. ② 动量p与相应波长2之间的关系为p （3）物质波的实验验证 ① 1927年，戴维孙和革末通过实验首次发现了电子的衍射现象. ② 1927年，汤姆孙用实验证明，电子在穿过金属片后像X射线一样产生衍射现象,也证 实了电子的波动性. ③ I960年，约恩孙直接做了电子双缝干涉实验,从屏上摄得了