2025届新高考物理重点突破：第31讲 原子物理
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第31 讲 原子物理
知识图谱
原子物理
知识精讲
一．波粒二象性
1．光电效应
（1）光电效应实验
在光的照射下物体发射电子的现象，叫做光电效应，发射出来的电子叫做光电子。
光通过小窗照到阴极 K上，在光的作用下，电子从电极 K逸出，并受电场加速而形成
电流，这种电流称为光电流。
（2）光电效应规律
任何一种金属都对应一个极限（截止）频率，入射光频率必须大于极限频率才会
产生光电效应。
（3）光电子的最大初动能与入射光的强度无关，只随着入射光频率的增大而增大。
（4）当入射光频率大于极限频率时，保持频率不变，光电流的强度与入射光的强
度成正比。
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（5）入射光照到金属上时，光电子的发射几乎是瞬时的，一般不超过 10－9 s。
（6）爱因斯坦光电效应方程：Ek＝hν－W0，W0表示金属的逸出功，若 νc表示金
属的极限频率，则 W0＝hνc。
为了解释光电效应的所有实验结果，1905 年爱因斯坦推广了普朗克关于能量子的
概念，提出了光子说，光子说能够很好地解释光电效应。把光子的概念应用于光电效
应时，爱因斯坦认为一个光子的能量是传递给金属中的单个电子的。电子吸收一个光
子后，把能量的一部分用来挣脱金属对它的束缚，余下的一部分就变成电子离开金属
表面后的动能 。
（7）康普顿效应
光子与石墨中的电子发生碰撞后，成分中出现波长变长的光子的现象。康普顿因此获
得1927 年的诺贝尔物理学奖。
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，光子与静止电子碰撞后
电子的运动方向，则碰撞过程中动量守恒，能量守恒，碰后光子可能沿 1方向运动，并且
波长变长。
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，也再次证明了爱因斯坦光子说的正确性。光电效应应用于电子吸收
光子的问题，而康普顿效应讨论光子与电子碰撞且没有被电子吸收的问题。
3．用图象表示光电效应的规律
（1） 图象
根据爱因斯坦光电效应方程 Ek＝hν－W0，光电子的最大初动能 Ek是入射光频率 ν
的一次函数，图象如图所示，其横轴截距为金属的极限频率 νc，纵轴截距是金属的逸
出功的负值，斜率为普朗克常量 h。
（2）IU 图象
光电流强度 I随光电管两极间电压 U的变化图象，如图所示，图中 Im为饱和光电
