文档文本内容
第56 讲 能量量子化、光电效应
目录
.....1
.....4
考点一 能量的量子化............................................................................................................................................................ 4
考向1：黑体与黑体辐射..............................................................................................................................................5
考向2：黑体辐射的实验规律....................................................................................................................................5
考向3：能量子、普朗克常量....................................................................................................................................6
考点二 光电效应规律的应用...............................................................................................................................................7
考向1：光电效应现象..................................................................................................................................................9
考向2：光电效应实验规律.........................................................................................................................................9
考点三 光电效应的方程和图像........................................................................................................................................11
考向1：光电效应方程的应用..................................................................................................................................12
考向2：光电效应图像选取.......................................................................................................................................13
考向3：光电效应I－U 图像信息应用...................................................................................................................13
考向4：光电效应Uc－ν 图像信息应用................................................................................................................14
考向5：光电效应Ek－ν 图像信息应用................................................................................................................14
考点四 光的波粒二象性和物质波...................................................................................................................................16
. .17
基础巩固练.............................................................................................................................................................................. 17
综合提升练.............................................................................................................................................................................. 21
核心考点
1.能量量子化与黑体辐射
黑体与黑体辐射：能完全吸收所有电磁波的理想物体。黑体辐射的强度与温度有关，
温度越高，辐射强度越大，且辐射强度的峰值向波长较短（频率较高）的方向移动。
能量量子化：普朗克提出，振动着的带电微粒的能量只能是某一最小能量值ε=hν 的整
数倍。这个最小能量值称为能量子。这打破了经典物理学中能量连续的观点，标志着量子
力学的诞生。
2.光电效应（核心考点）
（1）现象与规律：
定义：在光的照射下，金属表面发射电子的现象。
四大规律：
1.瞬时性：光电效应的发生几乎是瞬时的，延迟时间不超过10⁻⁹ 秒。
2.存在截止频率：对于每种金属，只有当入射光的频率大于某一频率ν₀ 时，才会发生
光电效应。“频率”是决定性因素。
3.光强影响光电流：在频率高于ν₀ 的前提下，光电流的强弱（单位时间内发射的光电
子数）与入射光的强度成正比。
4.光频影响最大初动能：光电子的最大初动能随入射光频率的增大而增大，与入射光的
强度无关。
（2）爱因斯坦光电效应方程：Ek＝hν－W0
Eₖ：光电子的最大初动能（Eₖ=eU₀，U₀ 为遏止电压）、hν：入射光子的能量、W₀：金
属的逸出功，即电子脱离金属表面所需克服原子核引力所做的最小功，与金属的种类有
关。
（3）光电效应的图像（重要）：
Eₖ-ν 图像：为一条倾斜直线。截距：在ν 轴上的截距为该金属的截止频率ν₀；斜率：普
朗克常量h；纵轴截距的绝对值：逸出功W₀。
U₀-ν 图像：也为一条倾斜直线。截距：在ν 轴上的截距为截止频率ν₀；斜率：h/e；纵
轴截距的绝对值：W₀/e。
考情透析
1.题型与难度：高考的必考内容（近代物理模块），主要出现在选择题或填空题中。难
度基础→中档，是近代物理部分命题最密集、区分度较高的内容。
2.命题规律：
高频考查：
光电效应四大规律的理解与辨析（特别是截止频率的存在、瞬时性的理解、光强与光
电流的关系）。
爱因斯坦光电效应方程Ek＝hν－W0 的直接应用（已知ν、W₀ 求Eₖ，或求截止频率
ν₀）。
Eₖ-ν 图像或U₀-ν 图像的识图与关键信息提取（求h、W₀、ν₀）。
光子能量E=hν 的简单计算。
常规考法：
给出某金属的逸出功，求发生光电效应的入射光最小频率（截止频率）。
通过光电效应实验装置图，判断电流方向或电压正负极。
创新考法：
与原子跃迁结合：氢原子从高能级跃迁到低能级时发射的光子照射某金属，判断能否
发生光电效应，并计算光电子的最大初动能。这是经典的“原子物理+光电效应”综合题。
与图像结合：结合Eₖ-ν 图或U₀-ν 图，考查定量计算。
与实际应用结合：如光电管在自动控制（路灯、计数器）、光电池、夜视仪等器件中
的应用原理。
3.考查方向：侧重对光电效应基本规律的深刻理解（特别是“频率决定一切”）、熟练
应用Ek＝hν－W0进行简单计算的能力、对相关物理图像（Eₖ-ν 图）中斜率、截距的物理意
义认识、理解能量量子化对经典物理的突破意义。
素养对接
1.科学革命与突破思维：
能量量子化和光电效应是物理学从经典走向现代的重要转折点。学生通过学习，应理
解经典物理在解释黑体辐射和光电效应现象时遇到的困难（“紫外灾难”），以及普朗克
和爱因斯坦是如何用“量子化”的思想打破“能量连续”的经典观念，从而培养敢于质
疑、勇于突破的批判性思维。
2.模型建构与类比思维：
光子模型：爱因斯坦将光的能量看成一份一份的“粒子”——光子，用“光子说”完
美解释了光电效应。这体现了模型建构思维（用微观粒子模型描述光的行为）。
对比经典波与量子：对比光的“波动性”（强度决定能量）和“粒子性”（频率决定
能量），理解“波粒二象性”的辩证统一，培养类比与对立统一的思维。
3.图像分析与数形结合：
Eₖ-ν 图或U₀-ν 图是该部分最重要的数形结合工具。学生需要能从图上提取信息（斜
率、截距），并能通过图像表达物理规律（线性关系），这培养了利用函数图像进行科学
推理的能力。
4.守恒与转化思维：
光电效应方程Ek＝hν－W0本质上是能量守恒定律在微观领域的体现：一个光子的能量
hν 一部分用于克服逸出功W₀，剩余的转化为光电子的初动能Eₖ。
学习目标
1.知识目标：
能说出黑体辐射的规律（温度升高，辐射强度增大，峰值波长变短）及能量子的概念
ε=hν。
能背诵光电效应的四大规律（瞬时性、截止频率、光强决定光电流、频率决定初动
能）。
能默写爱因斯坦光电效应方程及各物理量的含义。
能说出截止频率ν₀ 与逸出功W₀ 的关系（W₀=hν₀）。
2.能力目标：
辨析判断能力：能准确判断论述题中关于光电效应规律的表述是否正确（如“光电流
大小与频率成正比”等）。
定量计算能力：能根据已知条件（入射光频率、逸出功、遏止电压等），熟练运用
Eₖ=hν-W₀ 和Eₖ=eU₀ 进行求解入射光频率、光电子的最大初动能、遏止电压等。
图像分析能力：能根据Eₖ-ν 图或U₀-ν 图，求出普朗克常量h、金属的逸出功W₀ 和截止
频率ν₀。
综合应用能力：能将光电效应与原子能级跃迁、波粒二象性等模块知识结合，处理综
合问题。
备考建议
1.牢记“频率决定论”这一核心思想，这是辨析一切光电效应相关问题的“金钥匙”：
金句记忆：能否发生光电效应，只看入射光的频率是否大于截止频率，与光强和照射
时间无关。光强再大，频率不够，也打不出电子。
2.必须熟练掌握“爱因斯坦光电效应方程”及由其推导出的两个核心推论。
3.重点突破“光电效应的Eₖ-ν 图或U₀-ν 图”，这是高考选择题中的高频考点。
4.强化易错点专项训练，防止在简单概念上失分：
易错点一：混淆“光电子”与“光子”。光是光子流，光照射到金属上，金属发射出
的是光电子（电子），不是光子本身。
易错点二：误认为“光电流的大小与电压成正比”或“遏止电压与光强有关”。光电
流达到饱和后不再增大；遏止电压只与频率有关，与光强无关。
易错点三：误认为“只要有光照射，就能发生光电效应”。是否发生光电效应取决于
“频率”，而不是是否有光照射（如红外光再强，也不能让锌板打出光电子）。
易错点四：对光电管电路中的电压方向判断错误。使光电流减小的电压，一定是反向
电压，即阳极接电源负极，阴极（发光金属）接正极。增大反向电压至光电流为零，此时
的电压就是遏止电压U₀。
易错点五：混淆“能量子”与“光子”的概念或认为它们是不同的。能量子hν 是普朗
克提出的最小能量单元；光子也是hν，是爱因斯坦用“粒子”的方式称呼“能量子”，两
者本质一致，都代表一份能量为hν 的量子。
考点一 能量的量子化
【必备知识回顾】
1．热辐射
(1)定义：我们周围的一切物体都在辐射电磁波，这种辐射与物体的温度有关，所以叫作热辐射。
(2)特点：辐射强度按波长的分布情况随物体的温度而有所不同。
2．黑体、黑体辐射的实验规律
(1)黑体：能够完全吸收入射的各种波长的电磁波而不发生反射的物体。
(2)黑体辐射的实验规律
①对于一般材料的物体，辐射电磁波的情况除与温度有关外，还与材料的种类及表面状况有关。
②黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关。随着温度的升高，一方面，各种波长的
辐射强度都有增加，另一方面，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动，如图所示。
3．能量子
(1)定义：普朗克认为，振动着的带电微粒的能量只能是某一最小能量值ε 的整数倍，这个不可再分的
最小能量值ε 叫作能量子。
(2)能量子大小：ε＝，其中ν 是带电微粒吸收或辐射电磁波的频率，h 称为普朗克常量，h＝6.626×10－
34J·s(一般取h＝6.63×10－34J·s)。
【重难模型精讲】
考向1：黑体与黑体辐射
【典例1】（多选）(2026·河北省·同步练习)下列叙述正确的是
A.一切物体都在辐射电磁波
B.一般物体辐射电磁波的情况只与温度有关
C.黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体温度有关
D.黑体能够完全吸收入射的各种波长的电磁波
考向2：黑体辐射的实验规律
【典例2】(2026·河北省·同步练习)在T 1、T 2两种温度条件下，黑体辐射强度与辐射波长的关系图像如
图所示，则下列关于黑体辐射的说法正确的是
A.T 1>T 2
B.随着温度的升高，黑体辐射的峰值向波长较长的方向移动
C.图像与坐标轴围成的面积相等且都是1
D.黑体不仅可以反射电磁波，还可以向外辐射电磁波
考向3：能量子、普朗克常量
【典例3】（多选）(2026·河北省·同步练习)1900年德国物理学家普朗克在研究黑体辐射时提出了一个
大胆的假说，即能量子假说，下列说法属于能量子假说内容的是
A.物质辐射(或吸收)能量时，能量不是连续的，而是一份一份进行的
B.能量子假说中将每一份最小能量值，称为“能量子”
C.能量子假说中的能量子ε =hν，ν为带电微粒的振动频率，h为普朗克常量
D.能量子假说认为能量是连续的，是不可分割的
【变式训练与拓展】
【变式1】(2026·河北省·同步练习)非接触式温度计在公共场所被广泛应用，其测温原理基于黑体辐射
规律。下列描绘两种温度下黑体辐射强度与波长关系的图像中，符合黑体辐射实验规律的是
A.
B.
C.
D.
【变式2】(2026·北京市·月考试卷)新冠肺炎防控中有一个重要环节是对外来人员进行体温检测，检测
用的体温枪工作原理就是黑体辐射规律。黑体辐射的实验规律如图所示，由图可知下列描述正确的是()
A.随着温度升高，各种波长的辐射强度都有增加
B.温度降低，可能部分波长的辐射强度会减小
C.随温度升高，辐射强度的极大值向频率较小的方向移动
D.随温度降低，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动
【变式3】（多选）(2026·云南省·同步练习)下列有关黑体和黑体辐射的说法正确的是()
A.黑体的热辐射实际上是电磁辐射
B.能够完全吸收入射的各种波长的电磁波而不发生反射的物体叫作黑体
C.黑体辐射电磁波的强度按波长的分布与它的温度、材料的种类及表面状况有关
D.黑体的温度升高时可以辐射出任何频率的电磁波(包括可见光和不可见光)
考点二 光电效应规律的应用
【必备知识回顾】
1．光电效应
照射到金属表面的光，能使金属中的电子从表面逸出的现象。
2．光电子
光电效应中从金属表面逸出的电子。
3．光电效应的产生条件
入射光的频率大于金属的极限频率。
4．光电效应的实验规律
(1)存在截止频率：当入射光的频率低于截止频率时不发生光电效应。不同金属的截止频率不同，即截
止频率与金属自身的性质有关。
(2)存在饱和电流：在光照条件不变的情况下，随着所加电压的增大，光电流趋于一个饱和值，即在一
定的光照条件下，单位时间阴极K 发射的光电子的数目是一定的。实验表明，光的频率一定时，入射光越
强，饱和电流越大，单位时间内发射的光电子数越多。
(3)存在遏止电压：使光电流减小到0 的反向电压Uc称为遏止电压。遏止电压的存在意味着光电子的初
动能有最大值，Ek m= 1
2 me v
2=eU c，称为光电子的最大初动能。实验表明，遏止电压(或光电子的最大初
动能)与入射光的强度无关，只随入射光频率的增大而增大。
(4)光电效应具有瞬时性：当入射光的频率超过截止频率νc时，无论入射光怎样微弱，光电效应几乎是
瞬时发生的。
5．爱因斯坦光电效应方程
（1）光子说：光本身就是由一个个不可分割的能量子组成的，频率为ν 的光的能量为，其中h＝
6.63×10－34J·s(称为普朗克常量)。这些能量子后来称为光子。
（2）逸出功W0
要使电子脱离某种金属，需要外界对它做功，做功的最小值叫作这种金属的逸出功。
（3）光电子的最大初动能Ek
在光电效应中，金属中的电子吸收光子后，除了要克服金属的逸出功外，有时还要克服原子的其他束
缚而做功，这时光电子的初动能就比较小；当逸出过程只克服金属的逸出功而逸出时，光电子的初动能称
为最大初动能。
（4）表达式：Ek＝hν－W0。
（5）物理意义：金属表面的电子吸收一个光子获得的能量是hν，在这些能量中，一部分大小为W0的
能量被电子用来脱离金属，剩下的是逸出后电子的最大初动能Ek＝hν－W0。
6．对光电效应规律的解释
对应规律
对规律的解释
存在截止频率νc
电子从金属表面逸出，必须克服金属的逸出功W0，则入射光子
的能量不能小于W0，对应的频率必须不小于νc＝，即截止频率
光电子的最大初动能随着入
射光频率的增大而增大，与入射
光的强度无关
电子吸收光子能量后，一部分用来克服金属的逸出功，剩余部
分表现为光电子的初动能，只有直接从金属表面飞出的光电子才具
有最大初动能。对于确定的金属，W0是一定的，故光电子的最大初
动能只随入射光频率的增大而增大，和光强无关
光电效应具有瞬时性
光照射金属时，电子一次性吸收光子的全部能量，不需要积累
能量的时间
光较强时饱和电流较大
对于同种频率的光，光较强时，单位时间内照射到金属表面的
光子数较多，照射金属时产生的光电子较多，因而饱和电流较大
【重难模型精讲】
考向1：光电效应现象
【典例4】(2026·北京市·月考试卷)把一块带负电的锌板连接在验电器上，验电器指针张开一定的角度。
用紫外线灯照射锌板发现验电器指针的张角发生变化。下列推断合理的是()
A.验电器指针的张角会不断变大
B.验电器指针的张角会先变小后变大
C.验电器指针的张角发生变化是因为锌板获得了电子
D.若改用红外线照射锌板也一定会使验电器指针的张角发生变化
考向2：光电效应实验规律
【典例5】(2026·山东省烟台市·其他类型)处于激发态的汞原子可辐射出波长为423.3nm的靛光和波长
为587.6nm的黄光，靛光可以使金属a发生光电效应，但不能使金属b发生光电效应。下列说法正确的是()
A.黄光比靛光的光子能量大
B.黄光可能使两种金属都发生光电效应
C.在同一介质中靛光比黄光的传播速度大D.金属a的截止频率小于金属b的截止频率
【变式训练与拓展】
【变式4】(2026·全国·模拟题)关于光电效应现象，下列说法正确的是()
A.对于某种金属，只要光照时间足够长，就会发生光电效应
B.在光电效应现象中，遏止电压与入射光的频率成正比
C.在光电效应现象中，光电子的最大初动能与入射光的强度无关
D.对于任何一种金属都存在一个“最大波长”，入射光的波长必须大于此波长，才能产生光电效应
【变式5】(2026·四川省·单元测试)如图所示，将一带电锌板与验电器相连，验电器指针张开。先用红
光照射锌板，观察到验电器指针张角保持不变;再用紫外线照射锌板，观察到验电器指针张角减小。下列说
法正确的是()
A.锌板原来带正电
B.验电器原来带负电
C.若用红光照射锌板，增大红光的强度，能观察到验电器指针张角减小
D.若用红外线照射锌板，能观察到验电器指针张角减小
【方法规律】
1．与光电效应有关的五组概念对比
(1)光子与光电子：光子指光在空间传播时的每一份能量，光子不带电；光电子是金属表面受到光照射
时发射出来的电子，其本质是电子。光子是光电效应的因，光电子是果。
(2)光电子的初动能与光电子的最大初动能：光照射到金属表面时，电子吸收光子的全部能量，可能向
各个方向运动，需克服原子核和其他原子的阻碍而损失一部分能量，剩余部分为光电子的初动能；只有金
属表面的电子直接向外飞出，只需克服原子核的引力做功的情况，光电子才具有最大初动能。光电子的初
动能小于或等于光电子的最大初动能。
(3)光电流与饱和光电流：金属板飞出的光电子到达阳极，回路中便产生光电流，随着所加正向电压的
增大，光电流趋于一个饱和值，这个饱和值是饱和光电流。在一定的光照条件下，饱和光电流与所加电压
大小无关。
(4)入射光的强度与光子的能量：入射光的强度指单位时间内照射到金属表面单位面积上的总能量，即
I＝nhν，n 是单位时间照射到单位面积上频率为ν 的单色光的光子数。
(5)光的强度与饱和光电流：饱和光电流随入射光的强度增大而增大的规律是对频率相同的光照射金属
产生光电效应而言的，对于不同频率的光，由于每个光子的能量不同，饱和光电流与入射光的强度之间没
有简单的正比关系。
2．四点提醒
(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。
3．三个关系式
(1)爱因斯坦光电效应方程：Ek＝hν－W0。
(2)光电子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。
4．两条对应关系
(1)光强大(频率一定时)→光子数目多→发射光电子多→饱和光电流大。
(2)光子频率高→光子能量大→光电子的最大初动能大。
5．光电管上加正向与反向电压情况分析
①P 右移时，参与导电的光电子数增加；
②P 移到某一位置时，所有逸出的光电子恰好都参与了导电，光电流恰好达到
最大值；
③P 再右移时，光电流不再增大
①P 右移时，参与导电的光电子数减少；
②P 移到某一位置时，所有逸出的光电子恰好都不参与导电，光电流恰好为
0，此时光电管两端加的电压为遏止电压；
③P 再右移时，光电流始终为0
考点三 光电效应的方程和图像
【必备知识回顾】
1．三个关系式
(1)爱因斯坦光电效应方程Ek＝hν－W0。
(2)光电子的最大初动能Ek可以利用光电管通过实验的方法测得，即Ek＝eUc，其中Uc是遏止电压。
(3)光电效应方程中的W0为逸出功，由金属本身决定，它与金属的截止频率νc的关系是W0＝hνc。
2．四类图像
图像名称
图线形状
由图线直接(间接)得到
的物理量
最大初动能Ek 与入射光
频率ν 的关系
①截止频率νc：图线与ν
轴交点的横坐标
②逸出功W0：图线与Ek
轴交点的纵坐标的绝对值，
即W0＝|－E|＝E
③普朗克常量h：图线
的斜率，即k＝h
遏止电压Uc与入射光频
率ν 的关系
①截止频率νc：图线与
横轴交点的横坐标
②遏止电压Uc：随入射
光频率的增大而增大
③普朗克常量h：等于
图线的斜率与电子电荷量的
乘积，即h＝ke
④逸出功W0：图线与Uc
轴交点的纵坐标的绝对值与
电子电荷量的乘积，即W0＝
eUm
入射光颜色不同时，光
电流与电压的关系
①遏止电压Uc1、Uc2
②饱和电流
③最大初动能
Ek1＝eUc1、
Ek2＝eUc2
入射光颜色相同、强度
不同时，光电流与电压的关
系
①遏止电压Uc：图线与
横轴交点的横坐标
②饱和电流Im1、Im2：光
电流的最大值
③最大初动能Ek＝eUc
【重难模型精讲】
考向1：光电效应方程的应用
【典例6】(2026·辽宁省·期中考试)如图所示，是研究光电效应的电路图，对于某金属用绿光照射时，
电流表指针发生偏转。则以下说法正确的是()
A.将滑动变阻器滑动片向右移动，电流表的示数一定增大
B.如果改用紫光照射该金属时，电流表无示数
C.将K极换成逸出功小的金属板，仍用相同的绿光照射时，电流表的示数一定增大
D.将电源的正负极调换，仍用相同的绿光照射时，将滑动变阻器滑动片向右移动一些，电流表的读数
可能不为零
考向2：光电效应图像选取
【典例7】(2026·湖北省·模拟题)如图，若x轴表示时间，y轴表示位置，则该图像反映了某质点做匀速
直线运动时，位置与时间的关系，若令x轴和y轴分别表示其他的物理量，则该图像又可以反映在某种情况
下，相应的物理量之间的关系，下列说法中正确的是()
A.若x轴表示时间，y轴表示动能，则该图像可以反映某物体受恒定合外力作用做直线运动过程中，物
体动能与时间的关系
B.若x轴表示频率，y轴表示动能，则该图像可以反映光电效应中，光电子最大初动能与入射光频率之
间的关系
C.若x轴表示时间，y轴表示动量，则该图像可以反映某物体在沿运动方向的恒定合外力作用下，物体
动量与时间的关系
D.若x轴表示时间，y轴表示感应电动势，则该图像可以反映静置于磁场中的某闭合回路，当磁感应强
度随时间均匀增大时，闭合回路的感应电动势与时间的关系
考向3：光电效应I－U 图像信息应用
【典例8】(2026·湖北省襄阳市·其他类型)在探究光电效应现象时，某同学分别用频率为ν1、ν2的两单
色光照射密封真空管的钠阴极，钠阴极发射出的光电子被阳极A吸收，在电路中形成光电流，实验得到了
两条光电流与电压之间的关系曲线(甲、乙)，如图所示，已知U 1=2U 2，ν1>ν2，普朗克常量用h表示.则
以下说法正确的是()
A.曲线甲为频率为ν1的光照射时的图像
B.频率为ν1的光在单位时间内照射到钠阴极的光子数多
C.两单色光的频率之比为2：1
D.该金属的逸出功为h(2ν2- ν1)
考向4：光电效应Uc－ν 图像信息应用
【典例9】(2026·专项测试)用光电管做实验研究光电效应规律，当用不同频率的光照射光电管的阴极
时，测出光电管遏止电压与对应入射光频率，以遏止电压U c为纵坐标、入射光频率ν为横坐标作出U c - v
图象如图所示，图线的截距为a，电子电荷量为e，M (b,c)是图线上的一点，那么()
A.阴极金属材料的逸出功为ac
b
B.普朗克常量为ce
b-a
C.普朗克常量为b-a
c
e
D.当用频率为b的光照射光电管阴极时，产生的光电子的最大初动能为ce
b (b-a)
考向5：光电效应Ek－ν 图像信息应用
【典例10】(2026·广东省·单元测试)在研究甲、乙两种金属的光电效应现象实验中，光电子的最大初
动能Eₖ 与入射光频率ν的关系如图所示，则下列说法正确的是()
A.甲金属的逸出功大于乙金属的逸出功
B.两条图线与横轴的夹角α和β可能不相等
C.若增大入射光的频率，则所需遏止电压随之增大
D.若增大入射光的强度，但不改变入射光的频率，则光电子的最大初动能将增大
【变式训练与拓展】
【变式6】(2026·云南省昆明市·模拟题)如图甲所示，分别用1、2两种材料作阴极K进行光电效应探究，
频率相同的a、b两束光分别照射1、2两种材料，直流电源的正负极可以调节，产生的光电流I随电压U的
变化关系如图乙所示，则()
A.甲图对应的电源正负极可以测量电子的最大初动能
B.a、b相比，a光子的能量小，a光的光照强度强
C.材料1的逸出功小，截止频率小，更容易发生光电效应
D.材料1逸出光电子的最大初动能小，德布罗意波波长长
【变式7】(2026·河北省唐山市·月考试卷)某学生研究光电效应实验，现得出三条光电流与光电管两端
电压的图像，如图所示，其中A、C对应的遏止电压相同，下列说法正确的是()
A.图像A与C可能对应的是同一束光分别照射不同的金属，其中C中金属的逸出功更大
B.图像A与C可能对应的是光强不同的同一颜色光分别照射同一块金属，其中A中光强更大
C.图像B与C可能对应的是不同频率的光分别照射同一块金属，其中C中光的频率更大
D.图像B与C可能对应的是不同的光分别照射不同的金属，其中C中光电子的最大初动能更大
【变式8】(2026·湖南省·单元测试)如图甲为用金属铷为阴极的光电管观测光电效应的实验装置，实验
测得铷的截止电压U C与入射光频率ν的关系图像如图乙所示，图线与横轴的交点坐标为5.15×10
14 Hz。
已知普朗克常量h=6.63×10
-34 J ⋅s。下列说法正确的是()
A.欲测截止电压，应选择电源左端为正极
B.入射光的频率ν不同时，U C - ν图像的斜率不同
C.入射光的强度增大，则光电子的最大初动能增大
D.金属铷的逸出功约为3.41×10
-19J
【变式9】（多选）(2026·广东省江门市·其他类型)照射到金属表面的光可能使金属中的电子逸出，可
以用甲图的电路研究电子逸出的情况。阴极K在受到光照时能够逸出电子，阳极A吸收阴极K逸出的电子，
在电路中形成光电流。在光照条件不变的情况下改变光电管两端的电压得到乙图。断开开关换用不同频率
的单色光照射阴极K得到电子最大初动能与入射光波长倒数的关系图像，如丙图所示。下列说法正确的是
A.由丙图可知普朗克常量h= E λ0
c
B.丙图中的λ0是产生光电效应的最小波长
C.乙图中遏止电压的存在意味着光电子具有一定的初动能，且有最大值
D.乙图中电压由0到U 1，光电流越来越大，说明单位时间内逸出光电子的个数越来越多
考点四 光的波粒二象性和物质波
【必备知识回顾】
1．光的波粒二象性
(1)光的波动性是光子本身的一种属性，不是光子之间相互作用产生的；光的波动性不同于宏观观念的
波。
(2)光的粒子性的含义是“不连续”“一份一份”的；光子不同于宏观观念的粒子。
2．物质波
(1)物质波的波长：λ＝＝，h 是普朗克常量。
(2)德布罗意波也是概率波，衍射图样中的亮圆是电子落点概率大的地方，但概率的大小受波动规律的
支配。
【重难模型精讲】
【典例11】(2026·四川省内江市·模拟题)关于近代物理学，下列说法正确的是()
A.光既有粒子性，也有波动性，康普顿散射与光电效应都表明光具有粒子性
B.激光频率约为5×10
14 Hz，h=6.63×10
-34 J ⋅s，据此可推测功率为50千瓦级的激光器每秒射出光
子数达10
20量级
C.黑体是指能够完全吸收所有入射电磁波的理想物体，因此黑体一定是黑色的
D.放射性元素❑27
60Co的衰变方程是❑27
60Co→28
60 Ni+-1
0 e，说明原子核内有电子
【变式训练与拓展】
【变式10】(2026·浙江省·期中考试)北京时间2024年5月5日19时54分，太阳爆发了一次X射线耀斑，
X射线耀斑的级别划定通常以地球同步轨道卫星观测到的X射线流量来表征。射线流量指在单位时间、单
位面积上接收到的射线能量。若太阳均匀地向各个方向辐射X射线，设波长为λ，太阳辐射X射线的总功率
为P。同步卫星探测仪正对太阳的面积为S，卫星离太阳中心的距离为R，普朗克常量为h，光速为c，则
同步卫星探测仪探测到的X射线流量中的光子数为()
A.
Pλ
4 πhc R
2
B.
Pλ
πhc R
2
C.
PSλ
4 πhc R
2
D. 3 PSλ
4 πhc R
3
基础巩固练
1.(2026·湖南省长沙市·其他类型)黑体辐射的相关研究是量子理论的开端，下面有关黑体辐射的论述正
确的是()
A.能够完全反射所有入射的各种波长的电磁波的物体称为绝对黑体，简称黑体
B.维恩给出的辐射强度关于波长分布的理论公式中，在长波区符合良好而在短波区与实验偏离较大;瑞
利的公式则恰好相反，甚至出现了“紫外灾难”
C.普朗克在爱因斯坦的光量子理论的基础上，提出了使用能量子观点来解决黑体辐射问题，并最终给
出了与实验完美吻合的黑体辐射公式
D.黑体辐射最终导致了量子力学的建立。在量子力学的观点里，能量、动量等物理量都不再是连续的，
而是分立的
2.(2025·河北省邯郸市·期中考试)热辐射是指物体由于具有温度而向外辐射电磁波的现象，辐射强度是
指垂直于电磁波传播方向上的单位面积上单位时间内所接收到的辐射能量。如图所示，在研究某一黑体热
辐射时，得到了四种温度下黑体辐射强度与波长的关系。图中横轴λ表示电磁波的波长，纵轴表示某种波
长电磁波的辐射强度，则由图可知，同一黑体在不同温度下()
A.向外辐射同一波长的电磁波的辐射强度随温度升高均减小
B.向外辐射的电磁波的总能量随温度升高而减小
C.辐射强度的极大值随温度升高而向波长较长的方向移动
D.辐射强度的极大值随温度升高而向波长较短的方向移动
3.(2026·江苏省南通市·其他类型)一氦氖激光器发射的单色光在真空中的波长为λ，该激光器的发光功
率为P，光在真空中传播的速度为c，普朗克常量为h，则该激光器每秒发射光子的个数为()
A. Pλ
hc
B. P
hcλ
C.Pc
hλ
D. hc
Pλ
4.(2026·广西壮族自治区·单元测试)某同学学习完光电效应后，设计了一款太阳能充电手电筒，简化原
理如图所示，白天通过太阳光照射光电管，对蓄电池进行充电，晚上闭合开关照明，下列说法正确的是()
A.光应该照射光电管左侧极板
B.若绿光能使阴极发生光电效应，则红光也能
C.入射光强度增大，蓄电池充满电所需时间减小
D.入射光强度增大，蓄电池充满电所需时间不变
5.(2026·上海市·期中考试)如图甲所示，一束复色光经玻璃砖折射后分成a、b两束单色光。用b光照射
光电管时，电流表有示数，如图乙所示，若使电流表的示数增大，可以采取的措施是()
A.增加b光的照射时间
B.增强b光的光照强度
C.将滑动变阻器的滑片向左移动
D.换用相同光照强度的a光照射
6.(2026·河北省·单元测试)如图为研究光电效应的实验装置图，将滑动变阻器的滑片移到最左端，用a、
b两束不同的单色光分别照射光电管K极，发现两次电流表示数相同。将滑动变阻器向右移，发现电流表
的示数为零时，用单色光a照射时电压表的示数比用单色光b照射时电压表的示数大，下列说法正确的是()
A.a光遏止电压比b光遏止电压大
B.a光频率比b光频率低
C.滑动变阻器向右移动过程中，从K极打出的光电子逐渐减少
D.滑动变阻器向右移动过程中，从K极打出的光电子最大初动能减小
7.(2026·湖北省·单元测试)利用如图所示的装置研究光电效应，闭合开关S，用频率为ν的光照射光电管
的阴极材料K，调节滑动变阻器，使电流表的示数刚好为零，此时电压表的示数为U，已知电子电荷量为
e，普朗克常量为h，下列说法正确的是()
A.增大照射光的频率，调节滑动变阻器，使电流表的示数为零，电压表示数仍为U
B.若开关S不闭合，则电流表没有示数
C.将照射光频率提高为2ν，调节滑动变阻器，使电流表的示数为零，电压表示数为2U
D.光电管阴极材料的截止频率νC = ν - eU
h
8.(2026·四川省成都市·月考试卷)图像可以直观地反映物理量之间的关系，如图所示，是光电效应实验
中a、b两种单色光的光电流与电压的关系图像，下列说法正确的是()
A.在同一介质中a光的波长大于b光的波长
B.a光单个光子的能量比b光单个光子的能量大
C.若正向电压不断升高，则光电流不断增大
D.若增大光强，则反向遏止电压增大
9.(2025·北京市·入学测验)如图所示为光电效应实验中某金属的遏止电压U c与入射光的频率ν的关系图
像。已知元电荷e。根据该图像不能得出的是()
A.饱和光电流
B.该金属的逸出功
C.普朗克常量
D.该金属的截止频率
10.(2025·四川省成都市·月考试卷)如图所示是某金属在光的照射下，光电子最大初动能Ek与入射光频
率v的关系图像，普朗克常量为h，下列说法正确的是()
A.该金属的逸出功等于2 E
B.该金属的逸出功等于h ν0
C.入射光的频率为2ν0时，产生的光电子的最大初动能为2 E
D.入射光的频率为ν0
2 时，产生的光电子的最大初动能为E
2
11.（多选）(2026·河北省秦皇岛市·月考试卷)如图甲所示，某款条形码扫描探头上装有发光二极管和
光电管，工作原理图如图乙。打开扫描探头，发光二极管发出红光。将探头对准条形码移动，红光遇到条
形码的黑色线条时，光几乎全部被吸收;遇到白色空隙时光被大量反射到探头上，光电管发生光电效应产生
光电流。通过信号处理系统，条形码就被转换成了脉冲电信号，则()
A.扫描探头在条形码上移动的速度不能太快，否则光电管来不及发生光电效应
B.若仅将扫描探头的发光强度增大，光电子的最大初动能不变
C.若仅将发光二极管换为发蓝光，也能发生光电效应
D.若将发光二极管发出的光的频率减小，只要照射时间够长，也一定能正常识别条形码
12.（多选）(2025·四川省成都市·月考试卷)如图所示，甲、乙、丙、丁是关于光电效应的四个图象，
以下说法正确的是()
A.图甲是遏止电压U c与入射光频率ν的关系图象，由图象可求得普朗克常量h= be
2a
B.图乙是光电子最大初动能与入射光频率关系图象，由图象可知实线对应金属的逸出功比虚线的小
C.图丙是光电流与电压的关系图象，由图象可知在光的颜色不变的情况下，入射光越强，饱和光电流
越大
D.图丁是光电流与电压的关系图象，由图象可知电压越高则光电流越大
综合提升练
1．（2024·湖南·高考真题）量子技术是当前物理学应用研究的热点，下列关于量子论的说法正确的是
（ ）
A．普朗克认为黑体辐射的能量是连续的
B．光电效应实验中，红光照射可以让电子从某金属表面逸出，若改用紫光照射也可以让电子从该金
属表面逸出
C．康普顿研究石墨对X 射线散射时，发现散射后仅有波长小于原波长的射线成分
D．德布罗意认为质子具有波动性，而电子不具有波动性
2．（2024·江西·高考真题）近年来，江西省科学家发明硅衬底氮化镓基系列发光二极管，开创了国际
上第三条LED技术路线。某氮化镓基LED材料的简化能级如图所示，若能级差为2.20eV（约
）,
普朗克常量h=6.63×10
-34 J ⋅s，则发光频率约为（）
A．
B．
C．
D．
3．（2025·广西·高考真题）已知金属铷、钾、钠、钙的逸出功分别为2.13eV、2.25eV、2.29eV、
3.20eV．用光子能量为2.20eV 的单色光照射这些金属的表面，能逸出光电子的金属是（）
A．铷
B．钾
C．钠
D．钙
4．（2025·山东·高考真题）在光电效应实验中，用频率和强度都相同的单色光分别照射编号为1、2、
3 的金属，所得遏止电压如图所示，关于光电子最大初动能Ek的大小关系正确的是（ ）
A．Ek 1> Ek 2> Ek 3
B．
C．Ek 3> Ek 2> Ek 1
D．
5．（2020·江苏·高考真题）“测温枪”（学名“红外线辐射测温仪”）具有响应快、非接触和操作方
便等优点。它是根据黑体辐射规律设计出来的，能将接收到的人体热辐射转换成温度显示。若人体温度升
高，则人体热辐射强度I 及其极大值对应的波长λ的变化情况是（ ）
A．I 增大，λ增大B．I 增大，λ减小
C．I 减小，λ增大D．I 减小，λ减小
6．（2024·海南·高考真题）利用如图所示的装置研究光电效应，闭合单刀双掷开关S接1 时，用频率
为ν1的光照射光电管，调节滑动变阻器，使电流表的示数刚好为0，此时电压表的示数为U 1，已知电子电
荷量为e，普朗克常量为h，下列说法正确的是（ ）
A．其他条件不变，增大光强，电压表示数增大
B．改用比ν1更大频率的光照射，调整电流表的示数为零，此时电压表示数仍为U 1
C．其他条件不变，使开关接S接2，电流表示数仍为零
D．光电管阴极材料的截止频率νc = ν1- eU 1
h
7．（2025·重庆·高考真题）在科学实验中可利用激光使原子减速，若一个处于基态的原子朝某方向运
动，吸收一个沿相反方向运动的能量为E 的光子后跃迁到相邻激发态，原子速度减小，动量变为P。普朗
克常量为h，光速为c，则（ ）
A．光子的波长为E
hc
B．该原子吸收光子后质量减少了E
c
2
C．该原子吸收光子后德布罗意波长为h
p
D．一个波长更长的光子也能使该基态原子跃迁到激发态
8．（多选）（2024·贵州·高考真题）我国在贵州平塘建成了世界最大单口径球面射电望远镜FAST，
其科学目标之一是搜索地外文明。在宇宙中，波长位于搜索地外文明的射电波段的辐射中存在两处较强的
辐射，一处是波长为21cm的中性氢辐射，另一处是波长为18cm的羟基辐射。在真空中，这两种波长的辐
射相比，中性氢辐射的光子（ ）
A．频率更大
B．能量更小
C．动量更小
D．传播速度更大
9．（多选）（2025·浙江·高考真题）如图1 所示，三束由氢原子发出的可见光P、Q、R 分别由真空玻
璃管的窗口射向阴极K。调节滑动变阻器，记录电流表与电压表示数，两者关系如图2 所示。下列说法正
确的是（ ）
A．分别射入同一单缝衍射装置时，Q 的中央亮纹比R 宽
B．P、Q 产生的光电子在K 处最小德布罗意波长，P 大于Q
C．氢原子向第一激发态跃迁发光时，三束光中Q 对应的能级最高
D．对应于图2 中的M 点，单位时间到达阳极A 的光电子数目，P 多于Q
