高三物理課件15.1光的波粒二象性2

1、第十五章 近代物理,第一單元 光的波粒二象性,1.光電效應(yīng) （1）定義：照射到金屬表面的光，能使金屬中的電子從 表面逸出，這種現(xiàn)象稱為光電效應(yīng). （2）規(guī)律：存在飽和電流.在光照條件不變的情況下，隨著所加電壓增大，光電流趨于一個(gè)飽和值.入射光越強(qiáng)，單位時(shí)間內(nèi)發(fā)射的光電子數(shù)越多.,存在遏止電壓和截止頻率. a.使光電流減小到零的反向電壓U c稱為遏止電壓. b.當(dāng)入射光的頻率減小到某一數(shù)值c時(shí)，即使不施加反向電壓也沒有光電流，這表明已經(jīng)沒有光電子了，c稱為截止頻率或極限頻率. c .光電子的能量只與入射光的頻率有關(guān)，當(dāng)入射光的頻率低于截止頻率時(shí)不能發(fā)生光電效應(yīng). 光電效應(yīng)具有瞬時(shí)性.,2.逸出功

2、 使電子脫離某種金屬所做功的最小值，叫做這種金屬的逸出功，用W0表示. 3.愛因斯坦的光電效應(yīng)方程 （1）光子：光本身就是由一個(gè)個(gè)不可分割的能量子組成的，頻率為的光的能量子為h，h為普朗克常量，這些能量子被稱為光子. （2）光電效應(yīng)方程：Ek= hW0.其中Ek為光電子的最大初動(dòng)能，W0表示金屬的逸出功.,愛因斯坦方程表明，光電子的最大初動(dòng)能Ek與入射光的頻率有關(guān)，而與光的強(qiáng)弱無關(guān).只有當(dāng)hW0時(shí)，才有光電子逸出，c= 就是光電效應(yīng)的截止頻率. 電子一次性吸收光子的全部能量，不需要積累能量的時(shí)間，光電流自然幾乎是瞬時(shí)產(chǎn)生的. 光較強(qiáng)時(shí)，包含的光子數(shù)較多，照射金屬時(shí)產(chǎn)生的光電子較多，因而飽和電流

3、較大.,4.康普頓效應(yīng) 在研究電子對(duì)X射線的散射時(shí)發(fā)現(xiàn)：有些散射波的波長比入射波的波長略大.康普頓認(rèn)為這是因?yàn)楣庾硬粌H有能量，也具有動(dòng)量.實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明這個(gè)設(shè)想是正確的.因此康普頓效應(yīng)也證明了光具有粒子性. .,5.光的波粒二象性 光的干涉和衍射現(xiàn)象證明了光的波動(dòng)性的一面.光電效應(yīng)表明光具有能量，康普頓效應(yīng)表明光具有動(dòng)量.此二效應(yīng)揭示了光的粒子性的一面，由此可知光具有波粒二象性.,6.德布羅意波 德布羅意提出，實(shí)物粒子也具有波動(dòng)性，該波后來被稱為德布羅意波，也稱為物質(zhì)波. .,7.概率波 光波和物質(zhì)波都是概率波，單個(gè)光子或粒子的位置是不確定的，但在某點(diǎn)附近出現(xiàn)的概率大小可以由波動(dòng)的規(guī)律確定. 8

4、.不確定關(guān)系 以x表示粒子位置的不確定量，以p表示粒子在x方向上動(dòng)量的不確定量，那么xp ，式中h為普朗克常量,類型一.光電效應(yīng)現(xiàn)象【例1】 對(duì)愛因斯坦光電效應(yīng)方程Ek=hW0，下面的理解正確的有（ ）A.只要是用同種頻率的光照射同一種金屬，那么從金屬中逸出的所有光電子都會(huì)具有同樣的初動(dòng)能EkB.式中的W0表示每個(gè)光電子從金屬中飛出過程中克服金屬中正電荷引力所做的功 C.逸出功W0和極限頻率c之間應(yīng)滿足關(guān)系式W0=hcD.光電子的最大初動(dòng)能和入射光的頻率成正比,針對(duì)訓(xùn)練1：如圖所示，當(dāng)開關(guān)S斷開時(shí)，用光子能量為2.5 eV的一束光照射陰極P，發(fā)現(xiàn)電流表讀數(shù)不為零.合上開關(guān)，調(diào)節(jié)滑線變阻器，發(fā)現(xiàn)

5、當(dāng)電壓表讀數(shù)小于0.6 V時(shí)，電流表讀數(shù)仍不為零；當(dāng)電壓表讀數(shù)大于或等于0.6 V時(shí)，電流表讀數(shù)為零.由此可知陰極材料的逸出功為（ ） A.1.9 eV B.0.6 eV C.2.5 eV D.3.1 eV,類型二.光的波粒二象性【例2】下列關(guān)于光具有波粒二象性的敘述中正確的是（ ）A.光的波動(dòng)性與機(jī)械波，光的粒子性與質(zhì)點(diǎn)都是等同的B.大量光子的效果往往顯示出波動(dòng)性，個(gè)別光子產(chǎn)生的效果往往顯示出粒子性C.光有波動(dòng)性又有粒子性，是互相矛盾的，是不能統(tǒng)一的D.光的頻率越高，波動(dòng)性越顯著,針對(duì)訓(xùn)練2：下列有關(guān)光的波粒二象性的說法中，正確的是（ ）A.有的光是波，有的光是粒子B.光子與電子是同樣的一種

6、粒子C.光的波長越長，其波動(dòng)性越顯著；波長越短，其粒子性越顯著D.大量光子的行為往往顯示出粒子性,類型三.德布羅意波【例3】某金屬晶體中晶格大小為a.電子經(jīng)加速電場加速，形成電子束，電子束照射該金屬晶體時(shí)，獲得明顯的衍射圖樣.問這個(gè)加速電場的電壓約為多少?（已知電子的電荷量為e，質(zhì)量為m）,針對(duì)訓(xùn)練3：用顯微鏡觀看細(xì)微結(jié)構(gòu)時(shí)，由于受到衍射現(xiàn)象的影響而觀察不清，因此觀察越細(xì)小的結(jié)構(gòu)，就要求波長越短，波動(dòng)性越弱.在加速電壓值相同的情況下，電子顯微鏡與質(zhì)子顯微鏡的分辨本領(lǐng)，下列判定正確的是（ ）A.電子顯微鏡分辨本領(lǐng)較強(qiáng)B.質(zhì)子顯微鏡分辨本領(lǐng)較強(qiáng)C.兩種顯微鏡分辨本領(lǐng)相同D.兩種顯微鏡分辨本領(lǐng)不便比

7、較,【補(bǔ)充例1】 如圖所示，陰極K用極限波長0=0.66 m的金屬銫制成.用波長=0.50 m的綠光照射陰極K，調(diào)整兩個(gè)極板間的電壓，當(dāng)A板電壓比陰極高出2.5 V時(shí)，光電流達(dá)到飽和.電流表示數(shù)為0.64 A.求： （1）每秒鐘陰極發(fā)射的光電子數(shù)和光電子飛出陰極時(shí)的最大初動(dòng)能. （2）如果把照射陰極的綠光 的光強(qiáng)增大為原來的2倍.每 秒鐘陰極發(fā)射的光電子數(shù)和 光電子飛出陰極的最大初動(dòng)能.,【補(bǔ)充例2】 試估算一個(gè)中學(xué)生在跑百米時(shí)的德布羅意波的波長.,【補(bǔ)充例3】為了觀察到納米級(jí)的微小結(jié)構(gòu)，需要用到分辨率比光學(xué)顯微鏡更高的電子顯微鏡.下列說法中正確的是（ ）A.電子顯微鏡所利用電子物質(zhì)波的波長可以比可見光短，因此不容易發(fā)生明顯衍射B