学教科版选修35 4.3光的波粒二象性 课件（4）（18张）.ppt

第四章波粒二象性 第一节光的波粒二象性 1 光电效应 1 定义 照射到金属表面的光 能使金属中的电子从表面逸出 这种现象称为光电效应 2 规律 存在饱和电流 在光照条件不变的情况下 随着所加电压增大 光电流趋于一个饱和值 入射光越强 单位时间内发射的光电子数越多 存在遏止电压和截止频率 a 使光电流减小到零的反向电压uc称为遏止电压 b 当入射光的频率减小到某一数值 c时 即使不施加反向电压也没有光电流 这表明已经没有光电子了 c称为截止频率或极限频率 c 光电子的能量只与入射光的频率有关 当入射光的频率低于截止频率时不能发生光电效应 光电效应具有瞬时性 2 逸出功使电子脱离某种金属所做功的最小值 叫做这种金属的逸出功 用w0表示 3 爱因斯坦的光电效应方程 1 光子 光本身就是由一个个不可分割的能量子组成的 频率为 的光的能量子为h h为普朗克常量 这些能量子被称为光子 2 光电效应方程 ek h w0 其中ek为光电子的最大初动能 w0表示金属的逸出功 爱因斯坦方程表明 光电子的最大初动能ek与入射光的频率 有关 而与光的强弱无关 只有当h w0时 才有光电子逸出 c 就是光电效应的截止频率 电子一次性吸收光子的全部能量 不需要积累能量的时间 光电流自然几乎是瞬时产生的 光较强时 包含的光子数较多 照射金属时产生的光电子较多 因而饱和电流较大 4 康普顿效应在研究电子对x射线的散射时发现 有些散射波的波长比入射波的波长略大 康普顿认为这是因为光子不仅有能量 也具有动量 实验结果证明这个设想是正确的 因此康普顿效应也证明了光具有粒子性 5 光的波粒二象性光的干涉和衍射现象证明了光的波动性的一面 光电效应表明光具有能量 康普顿效应表明光具有动量 此二效应揭示了光的粒子性的一面 由此可知光具有波粒二象性 6 德布罗意波德布罗意提出 实物粒子也具有波动性 该波后来被称为德布罗意波 也称为物质波 7 概率波光波和物质波都是概率波 单个光子或粒子的位置是不确定的 但在某点附近出现的概率大小可以由波动的规律确定 8 不确定关系以 x表示粒子位置的不确定量 以 p表示粒子在x方向上动量的不确定量 那么 x p 式中h为普朗克常量 类型一 光电效应现象 例1 对爱因斯坦光电效应方程ek h w0 下面的理解正确的有 a 只要是用同种频率的光照射同一种金属 那么从金属中逸出的所有光电子都会具有同样的初动能ekb 式中的w0表示每个光电子从金属中飞出过程中克服金属中正电荷引力所做的功c 逸出功w0和极限频率 c之间应满足关系式w0 h cd 光电子的最大初动能和入射光的频率成正比 针对训练1 如图所示 当开关s断开时 用光子能量为2 5ev的一束光照射阴极p 发现电流表读数不为零 合上开关 调节滑线变阻器 发现当电压表读数小于0 6v时 电流表读数仍不为零 当电压表读数大于或等于0 6v时 电流表读数为零 由此可知阴极材料的逸出功为 a 1 9evb 0 6evc 2 5evd 3 1ev 类型二 光的波粒二象性 例2 下列关于光具有波粒二象性的叙述中正确的是 a 光的波动性与机械波 光的粒子性与质点都是等同的b 大量光子的效果往往显示出波动性 个别光子产生的效果往往显示出粒子性c 光有波动性又有粒子性 是互相矛盾的 是不能统一的d 光的频率越高 波动性越显著 针对训练2 下列有关光的波粒二象性的说法中 正确的是 a 有的光是波 有的光是粒子b 光子与电子是同样的一种粒子c 光的波长越长 其波动性越显著 波长越短 其粒子性越显著d 大量光子的行为往往显示出粒子性 类型三 德布罗意波 例3 某金属晶体中晶格大小为a 电子经加速电场加速 形成电子束 电子束照射该金属晶体时 获得明显的衍射图样 问这个加速电场的电压约为多少 已知电子的电荷量为e 质量为m 针对训练3 用显微镜观看细微结构时 由于受到衍射现象的影响而观察不清 因此观察越细小的结构 就要求波长越短 波动性越弱 在加速电压值相同的情况下 电子显微镜与质子显微镜的分辨本领 下列判定正确的是 a 电子显微镜分辨本领较强b 质子显微镜分辨本领较强c 两种显微镜分辨本领相同d 两种显微镜分辨本领不便比较 补充例1 如图所示 阴极k用极限波长 0 0 66 m的金属铯制成 用波长 0 50 m的绿光照射阴极k 调整两个极板间的电压 当a板电压比阴极高出2 5v时 光电流达到饱和 电流表示数为0 64 a 求 1 每秒钟阴极发射的光电子数和光电子飞出阴极时的最大初动能 2 如果把照射阴极的绿光的光强增大为原来的2倍 每秒钟阴极发射的光电子数和光电子飞出阴极的最大初动能 补充例2 试估算一个中学生在跑百米时的德布罗意波的波长 补充例3 为了观察到纳米级的微小结构 需要用到分辨率比光学显微镜更高的电子显微镜 下列说法中正确的是 a 电子显微镜所利用电子物质波的波长可以比可见光短 因此不容易发生明显衍射b 电子