第17章--波粒二象性基礎知識

1、第17章 波粒二象性基礎知識第1節(jié) 能量量子化一、黑體與黑體輻射1、熱輻射：我們周圍的一切物體都在輻射電磁波，這種輻射與物體的溫度有關，所以叫做熱輻射。2、熱輻射特性之一：輻射強度按波長的分布情況隨物體的溫度而有所不同。3、黑體：如果某種物體能夠完全吸收入射的各種波長的電磁波而不發(fā)生反射，這種物體就是絕對黑體，簡稱黑體。4、一般材料物體：輻射電磁波的情況除與溫度有關外，還與材料的種類及表面狀況有關。5、黑體：輻射電磁波的強度按波長的分布只與黑體的溫度有關。二、黑體輻射的實驗規(guī)律1、規(guī)律：（1）隨著溫度升高，各種波長的輻射強度都增加。（2）輻射強度的極大值向波長較短的方向移動。2、規(guī)律解釋：（1

2、）德國、維恩、1896年、短波區(qū)與實驗非常接近，在長波區(qū)則與實驗偏離很大。（2）英國、瑞利、1900年、長波區(qū)與實驗基本一致、但短波區(qū)與實驗嚴重不符。波長趨于0時，輻射強度無窮大，紫外災難。三、能量子1、能量子：（1）1900年、普朗克、1918年獲諾貝爾獎（2）振動著的帶電微粒的能量只能是某一能量值的整數倍。當帶電微粒輻射或吸收能量時，也是以這個最小能量值為單位一份一份地輻射或吸收的。這個不可再分的最小能量值叫做能量子。（3）表達式：=hv（4）普朗克公式與實驗值的對比： 第2節(jié) 能量量子化一、 光電效應1、 現象：照射在金屬表面的光，能使金屬中的電子從表面逸出的現象。2、 發(fā)現：1887年

3、、赫茲、電磁波電火花。后來，德國P 勒納德、英國、JJ湯姆生二、光電效應的實驗規(guī)律1、實驗裝置說明：（1）電子從K逸出，光電子從K到A經其它部分電路回到K。電流表顯示示數。（2）、正向電壓：左正右負，有助于電子向A板運動。當所有逸出電子都跑到A板，則電流達到最大值即飽和電流。（3）、反向電壓：左負右正，阻礙電子向A板運動，當最容易運動到A板的電子到達A板時，速度為零，則電流為零，電流為零時的電壓稱為遏止電壓。（4）.實驗結果圖象：2、實驗規(guī)律（1）飽和電流規(guī)律：一定顏色的光，入射光越強，單位時間內發(fā)射的光電子數越多。（2）遏制電壓規(guī)律：遏制電壓隨頻率的改變而改變，光電子的能量只與入射光的頻率有

4、關，而與入射光的強弱無關。（3）截止頻率規(guī)律：入射光的頻率低于截止頻率時，不發(fā)生光電效應。不同的金屬截止頻率不同。（4）瞬時性規(guī)律：光電效應發(fā)生的時間不超過10-9s。三、光電效應解釋中的疑難1、逸出功：金屬表面層中存在一種力，阻礙電子的逃逸，電子要從金屬中掙脫出來，必須克服這種阻礙做功，使電子脫離某種金屬所做功的最小值。2、光的強度：單位時間照在單位面積上光的能量。經典物理學認為與振幅有關而與頻率無關。3、解釋困難：（1）光越強，光電子的最大初動能越大，所以遏制電壓應與光的強弱有關，與實驗不符。（2）不光光的頻率如何，只要光足夠強，電子都能獲得能量而飛出，不應該存在截止頻率。（3）如果光很弱

5、，按經典理論估算，經過幾分鐘或十幾分鐘會有電子逸出。四、愛因斯坦光電效應方程1、物理學史：愛因斯坦、1905年、關于光的產生和轉化的一個試探性觀點2、光子：光本身就是由一個個不可分割的能量子組成的，頻率為v的光的能量子為hv，h為普朗克常量，這些能量子后來稱為光子。3、光電效應方程：Ek=hv-W0 圖象如圖：由Ek曲線可以得到的物理量(1)極限頻率：圖線與軸交點的橫坐標c.(2)逸出功：圖線與Ek軸交點的縱坐標的值W0E.(3)普朗克常量：圖線的斜率kh.4、光子說理論光的強度：N*hv N:單位時間內、單位面積上照射的光子數。5、解釋：（1）據表達式，光電子的最大初動能與入射光的頻率有關。

6、特例：當Ek=0，則：（2）電子一次性吸收光子的全部能量，不需要積累能量的時間，光電流自然幾乎是瞬時產生的。（3）對于同種顏色（頻率相同）的光，光越強，包含的光子數較多，照射金屬時產生的光電子較多，因而飽和電流較大。6、密立根檢驗光電效應方程的正確性（1）表達式：Uc （2）圖象如圖：注意斜率、截距含義。與遏止電壓Uc0對應的頻率為截止頻率，斜率五、康普頓效應1、光的散射：光在介質中與物質微粒相互作用，因而傳播方向發(fā)生改變 ，這種現象叫做光的散射。2、康普頓效應：（1）美國、康普頓、發(fā)現：19181922年，1927年諾貝爾獎。（2）現象：石墨對X射線散射，發(fā)現散射的X射線中除與原波長相同部分外還有大于原波長的成分。（3）中國、吳有訓，測試了多種物質，證實了康普頓效應的普遍性。（4）解釋：康普頓用光子模型成功解釋了這種效應，X射線不僅具有能量還具有動量。利用能量和動量守恒求解，與實驗吻合好。（5）意義：表明光子除了具有能量之外還具有動量。（6）光子動量：第3節(jié) 粒子的波動性一、光的波粒二象性性1、光的本性：光既具有波動性，又具有粒子性。2、表達式： =h二、粒子的波動性：1、物理學史：1924年、法國、德布羅意，博士論文，1929年諾貝爾獎2、假設：實物粒子也具有波動性。3、表達式： =h4、物質波（德布羅意波）：與實物粒子相聯系的波。三、物質波的實驗驗證1、X射線（倫琴射