文档内容
易错点 28 光电效应 波粒二象性
易错总结
一、光电效应方程E＝hν－W 的应用
k 0
1．光电效应方程的理解（更多免费资源关注公众号拾穗者的杂货铺）
(1)E 为光电子的最大初动能，与金属的逸出功W 和光的频率ν有关．
k 0
(2)若E＝0，则hν＝W，此时的ν即为金属的截止频率ν.
k 0 c
2．光电效应现象的有关计算
(1)最大初动能的计算：E＝hν－W＝hν－hν；
k 0 c
(2)截止频率的计算：hν＝W，即ν＝；
c 0 c
(3)遏止电压的计算：－eU＝0－E，
c k
即U＝＝.
c
二、光的波粒二象性
1．光的波动性
实验基础：光的干涉和衍射．
2．光的粒子性
(1)实验基础：光电效应、康普顿效应．
(2)表现：①当光同物质发生作用时，这种作用是“一份一份”进行的，表现出粒子的性质；
②少量或个别光子容易显示出光的粒子性．
(3)说明：①粒子的含义是“不连续”“一份一份”的；②光子不同于宏观观念的粒子．
解题方法
光电效应规律中的四类图像
图像名称 图线形状 由图线直接(间接)得到的物理量
①截止频率ν：图线与ν轴交点
c
的横坐标
最大初动能E 与 ②逸出功W：图线与E 轴交点
k 0 k
入射光频率ν的 的纵坐标的绝对值，即W＝|－E|
0
关系图线 ＝E
③普朗克常量h：图线的斜率，
即h＝k
入射光颜色相 ①遏止电压U：图线与横轴的交
c
同、强度不同 点的横坐标
时，光电流与电 ②饱和电流I ：电流的最大值
m
压的关系图线 ③最大初动能：E＝eU
k c
入射光颜色不同
①遏止电压U 、U
c1 c2
时，光电流与电
②饱和电流
压的关系图线③最大初动能E ＝eU ，E ＝
k1 c1 k2
eU
c2
①截止频率ν：图线与横轴交点
c
的横坐标
②遏止电压U：随入射光频率的
c
遏止电压U 与入
c
增大而增大
射光频率ν的关
③普朗克常量h：等于图线的斜
系图线
率与电子电荷量的乘积，即h＝
ke(注：此时两极之间接反向电
压)
【易错跟踪训练】
易错类型：对物理概念理解不透彻
1．（2021·全国高三专题练习）下列关于波粒二象性的说法不正确的是（ ）
A．光电效应揭示了光的波动性
B．使光子一个一个地通过单缝，若时间足够长，底片上也会出现衍射图样
C．黑体辐射的实验规律可用光的粒子性解释
D．热中子束射到晶体上产生衍射图样说明中子具有波动性
【答案】A
【详解】
A．光电效应揭示了光的粒子性，A错误；
B．单个光子通过单缝后在底片上呈现出随机性，但大量光子通过单缝后在底片上呈现出
波动性，B正确；
C．黑体辐射的实验规律说明了电磁辐射是量子化的，即黑体辐射是不连续的、一份一份
的，所以黑体辐射可用光的粒子性来解释，C正确；
D．热中子束射在晶体上产生衍射图样，是由于运动的实物粒子具有波的特性，即说明中
子具有波动性，D正确。
故选A。
2．（2021·全国高三课时练习）量子理论是现代物理学两大支柱之一。量子理论的核心观
念是“不连续”。关于量子理论，以下说法不正确的是（ ）
A．普朗克为解释黑体辐射，首先提出“能量子”的概念
B．爱因斯坦实际上是利用量子观念和能量守恒定律解释了光电效应
C．康普顿效应证明光具有动量，也说明光是不连续的
D．海森伯的不确定性关系告诉我们电子的位置是不能准确测量的
【答案】D
【详解】
A．普朗克通过对黑体辐射的研究，第一次提出了“能量子”的概念，选项A正确，不符合题意；
B．爱因斯坦引入量子观念，依据能量守恒定律对光电效应现象进行了解释，选项B正确，
不符合题意；
C．康普顿效应证明光具有动量，也说明光是一份一份的，选项C正确，不符合题意；
D．海森伯的不确定性关系告诉我们不能够同时准确知道粒子的位置和动量，选项D错误，
符合题意。（更多免费资源关注公众号拾穗者的杂货铺）
故选D。
3．（2020·全国高三专题练习）关于光的理解，下列正确的是（ ）
A．光电效应和康普顿效应都表明光具有粒子性
B．光在传播时是波，而与物质相互作用时就转变成粒子
C．德布罗意是历史上第一个实验验证了物质波存在的人
D．牛顿的微粒说与爱因斯坦的光子说本质上是一样的
【答案】A
【详解】
物体在光的照射下发射出电子的现象叫光电效应，根据爱因斯坦光子说的理论可知，光电
效应说明了光具有粒子性．康普顿效应也揭示了光具有粒子性．A正确；光同时具有波粒
二象性，B错误；德布罗意是历史上第一个提出物质波的人，C错误；牛顿认为光是一种
实物，是一些硬的小球，是按照牛顿运动定路运动的．爱因斯坦的光子说认为，光子还是
波动，只不过是一种不连续的，分离的粒子状的波动，D错误．
4．（2019·全国）关于光的波粒二象性的理解正确的是
A．大量光子的行为往往表现出粒子性，个别光子的行为往往表现出波动性
B．光在传播时是波，而与物质相互作用时就转变成粒子
C．光的波动性是大量光子之间的相互作用引起的
D．波粒二象性是光的根本属性，有时它的波动性显著，有时它的粒子性显著
【答案】D
【详解】
光既具有粒子性，又具有波动性，大量的光子波动性比较明显，个别光子粒子性比较明显；
光在传播时表现为波动性，而与物质相互作用时表现为粒子性，故AB错误．光的波动性
与粒子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，故C错误．波粒二象
性是光的根本属性，有时它的波动性显著，有时它的粒子性显著，选项D正确；故选D.
5．（2020·全国高三专题练习）如图所示，一束光射向半圆形玻璃砖的圆心O，经折射后
分为两束单色光a和b。下列判断不正确的是
A．a光的频率小于b光的频率B．a光光子能量小于b光光子能量
C．玻璃砖对a光的折射率大于对b光的折射率
D．a光在玻璃砖中的速度大于b光在玻璃砖中的速度
【答案】C
【详解】
A．b光的偏折程度比a大，则b的折射率大， 故b的频率较大，A说法正确，故A不符
合题意。
B．根据 可知，b光的频率大于a光，故b光光子能量较大，B说法正确，故B不符合
题意。
C．因为b光的偏折程度大于a光，所以玻璃对b光的折射率大于对a光的折射率。C说法
不正确，故C符合题意。
D．根据公式 可知，a的折射率小，所以a光在玻璃砖中的速度大于b光在玻璃砖中
的速度，故D说法正确，故D不符合题意。
故选C。
6．（2021·江苏）如图所示为研究光电效应规律的实验电路，电源的两个电极分别与接线
柱c、d连接。用一定频率的单色光a照射光电管时，灵敏电流计G的指针会发生偏转，而
用另一频率的单色光b照射该光电管时，灵敏电流计G的指针不偏转。下列说法不正确的
是（ ）
A．a光的频率一定大于b光的频率
B．用b光照射光电管时，一定没有发生光电效应
C．电源正极可能与c接线柱连接
D．若灵敏电流计的指针发生偏转，则电流方向一定是由d→G→f
【答案】B
【详解】
ABC．由于电源的接法不知道，所以有两种情况：
(1)c接负极，d接正极：单色光a频率大于金属的截止频率，b光的频率小于金属的截止频
率，所以a光的频率一定大于b光的频率。
(2)c接正极，d接负极：a、b两光可能都发生光电效应，a光产生的光电子能到达负极而b
光产生的光电子不能到达负极，a光产生的光电子的最大初动能大，所以a光的频率一定
大于b光的频率，故A、C正确，不符合题意；B错误，符合题意；
D．电流的方向与负电荷定向移动的方向相反，若灵敏电流计的指针发生偏转，则电流方向一定是由d→G→f，故D正确，不符合题意。
故选B。
7．（2021·全国高三专题练习）下列关于光电效应的叙述不正确的是（ ）
A．对任何一种金属都存在一个“极限频率”，入射光的频率必须大于等于这个频率，才
能产生光电效应
B．光电流的大小与入射光的强度有关
C．用不可见光照射金属一定比可见光照射金属产生的光电子的最大初动能要大
D．光电效应几乎是瞬时发生的
【答案】C
【详解】
A．根据产生光电效应的条件可知，对任何一种金属都存在一个“极限频率”，入射光的
频率必须大于等于这个频率，才能产生光电效应，A不符合题意；
B．入射光的强度影响单位时间内发出光电子的数目，即影响光电流的大小，B不符合题意；
C．红外线属于不可见光，且红外线的频率比可见光的频率小，根据光电效应方程知，产
生的光电子的最大初动能小，C符合题意；
D．根据光电效应的特点可知，光电效应几乎是瞬时发生的，D不符合题意。
故选C。
8．（2021·全国高三专题练习）对光电效应现象的理解，下列说法正确的是（ ）
A．当某种单色光照射金属表面时，能产生光电效应，如果入射光的强度减弱，从光照至
金属表面上到发射出光电子之间的时间间隔将明显增加
B．若发生了光电效应且入射光的频率一定时，光强越强，单位时间内逸出的光电子数就
越多
C．无论光强多强，只要光的频率小于截止频率就能产生光电效应
D．以上说法都不正确
【答案】B
【详解】
A．光电效应具有瞬时性，从光照至金属表面上到发射出光电子之间的时间间隔与光的照
射强度无关，故A错误；
BD．在发生光电效应的情况下，频率一定的入射光的强度越强，单位时间内发出光电子的
数目越多，故B正确，D错误；
C．每种金属都有它的截止频率ν，只有入射光子的频率大于等于截止频率ν 时，才会发
c c
生光电效应，故C错误。
故选B。
9．（2020·江西高三）2016年8月16日01时40分，由我国研制的世界首颗量子科学试验
卫星“墨子号”在酒泉卫星发射中心用长征二号丁运载火箭成功发射升空，它的成功发射
和在轨运行，不仅将有助于我国广域量子通信网络的构建，服务于国家信息安全，它将开
展对量子力学基本问题的空间尺度试验检验，加深人类对量子力学自身的理解，关于量子和量子化，下列说法错误的是（ ）
A．玻尔在研究原子结构中引进了量子化的概念
B．普朗克把能量子引入物理学，破除了“能量连续变化”的传统观念
C．光子的概念是爱因斯坦提出的
D．光电效应实验中的光电子，也就是光子
【答案】D
【解析】
【详解】
A、玻尔在研究原子结构中引进了轨道量子化、能量量子化和能量差量子化的观念；故A
正确.
B、普朗克引入能量子的观点，正确地破除了“能量连续变化”的传统观念，故B正确；
C、爱因斯坦提出了光子说并建立了光电效应方程，故C正确；
D、光电效应实验中发射出来的电子叫光电子，所以光电效应实验中的光电子，还是电子，
不是光子，故D错误；
本题选错误的故选D.（更多免费资源关注公众号拾穗者的杂货铺）
10．（2020·全国高三专题练习）用功率P＝1 W的光源，照射离光源r＝3 m处的某金属薄
片。已知光源发出的是波长λ＝5890 Å的单色光，（1 Å＝10－10 m）试计算：
(1)单位时间内打到金属片单位面积上的光子数；
(2)若取该金属原子的半径r＝0.5×10－10 m，则金属表面上每个原子平均需要隔多长时间才
1
能接收到一个光子？（更多免费资源关注公众号拾穗者的杂货铺）
【答案】(1)2.62×1016个；(2)4854.4 s
【详解】
(1)离光源3 m处的金属片每秒内单位面积上接收的光能为
W＝ ＝ J≈8.846×10－3 J
每个光子的能量
ε＝h ＝ J≈3.377×10－19 J
所以单位时间内打到金属片单位面积上的光子数为
n＝ ＝ ≈2.62×1016（个）
(2)每个原子的截面积为
S＝πr2＝3.14×（0.5×10－10）2 m2＝7.85×10－21 m2
1 1
把金属板看成由原子密集排列组成的，则每个原子截面上每秒内接收到的光子数
n＝nS＝2.62×1016×7.85×10－21≈2.06×10－4（个）
1 1
每相邻的两个光子落在原子上的时间间隔为Δt＝ ＝ s≈4854.4 s
