高考物理第100讲 电磁波 光电效应与波粒二象性（原卷版）.docxVIP

第100讲电磁波光电效应与波粒二象性

1．（2021?天津）光刻机是制造芯片的核心装备，利用光源发出的紫外线，将精细图投影在硅片上，再经技术处理制成芯片。为提高光刻机清晰投影最小图像的能力，在透镜组和硅片之间充有液体。紫外线进入液体后与其在真空中相比（）

A．波长变短 B．光子能量增加

C．频率降低 D．传播速度增大

2．（2022?江苏）光源通过电子—光子散射使光子能量增加，光子能量增加后（）

A．频率减小 B．波长减小 C．动量减小 D．速度减小

3．（2022?河北）如图是密立根于1916年发表的钠金属光电效应的遏止电压Uc与入射光频率ν的实验曲线，该实验直接证明了爱因斯坦光电效应方程，并且第一次利用光电效应实验测定了普朗克常量h。由图像可知（）

A．钠的逸出功为hνc

B．钠的截止频率为8.5×1014Hz

C．图中直线的斜率为普朗克常量

D．遏止电压Uc与入射光频率v成正比

一.知识回顾

1．麦克斯韦电磁场理论：变化的磁场产生电场，变化的电场产生磁场(如图所示)。

2．电磁场：变化的电场和变化的磁场总是相互联系的，形成一个不可分割的统一的电磁场。

3．电磁波

(1)产生：变化的电场和磁场由近及远地向周围传播，形成了电磁波。

(2)电磁波是横波，在空间传播不需要介质。

电磁波的电场、磁场、传播方向三者两两垂直，如图所示。

(3)电磁波的波速：真空中电磁波的波速与光速相同，c＝3.0×108m/s。

(4)v＝λf对电磁波同样适用。

(5)电磁波能产生反射、折射、干涉、偏振和衍射等现象。

(6)赫兹在人类历史上首先捕捉到了电磁波，并证实了麦克斯韦的电磁场理论。

(7)电磁波与机械波的比较

名称

项目

电磁波

机械波

产生

由周期性变化的电场、磁场产生

由质点(波源)的振动产生

波的特点

横波

纵波或横波

波速

在真空中等于光速c＝3×108m/s；在介质中波速较小

在空气中不大(如声波波速在空气中约为340m/s)；在液体和固体中较大

是否需要介质

不需要介质(在真空中仍可传播)

必须有介质(真空中不能传播)

传播能量

电磁能

机械能

4．电磁波的发射

(1)发射电磁波的条件

①要有足够高的振荡频率；

②必须是开放电路，使振荡电路的电场和磁场分散到尽可能大的空间。

(2)信号的调制：为了利用电磁波传递信号，就要对电磁波调制。有调幅和调频两种调制方法。

①调幅：使高频电磁波的振幅随信号的强弱而变。

②调频：使高频电磁波的频率随信号的强弱而变。

5．电磁波的传播

三种传播方式：天波、地波、直线传播。

6．电磁波的接收

(1)当接收电路的固有频率跟收到的电磁波的频率相同时，接收电路中产生的振荡电流最强，这种现象叫作电谐振。

(2)使接收电路产生电谐振的过程叫作调谐。

(3)从经过调制的高频振荡电流中还原出原来的信号的过程叫作解调，它是调制的逆过程。调幅波的解调也叫检波。

7.电磁波谱Ⅰ

（1）定义

按电磁波的波长大小或频率高低的顺序把它们排列成谱，叫作电磁波谱。

将电磁波按波长从长到短排列顺序是无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线和γ射线。

（2）电磁波谱的特性、应用

电磁

波谱

频率

/Hz

真空中

波长/m

特性

应用

递变

规律

无线

电波

小于

3×1011

大于

10－3

波动性强，

易发生衍射

无线电技术

红外线

1011～

1015

10－3

～10－7

热效应

红外线

遥感

可见光

1015

10－7

引起视觉

照明、摄影

紫外线

1015～

1017

10－7

～10－9

化学效应、

荧光效应、

医用消毒、

防伪

能杀菌

X射线

1016～

1019

10－8

～10－11

穿透能力强

检查、医用

透视

γ射线

大于

1019

小于

10－11

穿透能

力最强

工业探伤、

医用治疗

说明

(1)波长不同的电磁波，表现出不同的特性。其中波长较长的无线电波和红外线，易发生干涉、衍射现象；波长较短的X射线、γ射线，穿透能力较强。

(2)电磁波谱中，相邻两波段的电磁波的波长并没有很明显的界线，如紫外线和X射线、X射线和γ射线都有重叠。

(3)不同的电磁波，产生的机理不同，无线电波是振荡电路中自由电子的周期性运动产生的；红外线、可见光、紫外线是原子的外层电子受到激发后产生的；X射线是原子的内层电子受到激发后产生的；γ射线是原子核受到激发后产生的。

(4)电磁波的能量随频率的升高而增大。

一.必备知识

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：光电效应中发射出来的电子。

3．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