高中物理人教版《波粒二象性》ppt课件

新课程标准教师课件系列，高中物理选择3-5，1，17章波粒二象性，2，17.1 能量量子化：物理学的新纪元，3，教育目标，1，知识和技能：(1)了解热辐射和热辐射的特性，黑体和黑体辐射(2)宏观物体和微观粒子的能量变化特性比较。理解量子理论的确立，加深了人们对物质世界的认识。4，3，情感态度和价值：享受自然奇观和和谐，发展对科学的好奇心和好奇心，体验探索自然奥秘和探索自然规律的苦难和喜悦。1、重点：能量者的概念2，困难：黑体辐射的实验规律，5，17世纪明显形成了两种对立学说：牛顿、惠更斯、粒子说、波动说，19世纪初证明了波动说的正确性，波动说由于没有数学基础和牛顿的名声，粒子说占了优势，19世纪后期的光电效应现象辐射电磁波的特性与温度有关。固体在温度上升时颜色的变化，7，没有反射的情况下，吸收各种波长的辐射能，折射和透射的物体被称为绝对黑体。称为黑体的不透明材料制造出有小孔的空腔，大致可以看作黑体。研究黑体模型、黑体辐射的规律是了解一般物体热辐射特性的基础。、2。黑体辐射实验定律，8，实验装置，能量者超过牛顿的发现，=h，但这些谐振子只能处于分离状态，不能以经典物理学允许的任何值使用能量。对应的能量是特定最小能量(称为能量子)的整数倍，1，2，3，n。n是正整数，称为量子数。能量，量子，经典，h=6.626 * 10-34j.s，12， ( m)，1235689通过实验了解光电效果的实验方法。知道爱因斯坦的光电效应方程及其意义。3.理解康普顿效应，理解光子的动量过程和方法：体验科学探索过程，理解科学探索的意义，应用科学探索的方法研究物理问题，验证物理定律。3、情感态度和价值：体验自然奇观和和谐，发展对科学的好奇心和好奇心，乐于探索自然的奥秘，体验探索自然规律的苦难和喜悦。1，重点：关于光电效应的实验定律2，难点：爱因斯坦光电效应方程和意义，15，物理问题：1888年，荷瓦发现，充电负电荷的金属板在紫外线照射下会放电。1897年，J.Thomson开始发现电子近十年后，人们意识到它是从金属表面发射出来的电子，后来被称为光电效应。根据光的完美理论(光的波动性，电磁理论)解释，会有什么结果呢？16，1校时光电效果光子，17，问题1:回顾前面的学习，总结人类对光的本质理解的发展过程？18.如果用弧光照射明亮的锌板(连接到没有用电线充电的电器)，将检查器长角增加到约30度，然后用丝绸擦过的玻璃棒靠近锌板，检查器的指针长角就会变大。即可从workspace页面中移除物件。第一，光电子效应现象是指与正电一起，锌板在辐射照射下失去电子，19，定义：光(包括可见光)照射下从物体发射电子的现象称为光电子效应。光电子，20，1。什么是光电效应，当光照射到金属表面时，电子从金属中逸出的现象称为光电效应。逸出的电子称为光电子。21，石英窗口，光通过石英窗口照射阴极，电子逸出-光电。光电在电场下形成光电流。2 .光电效应的实验规律，1。光电效应实验，22，反转交换开关，如果电场反转，光电离开阴极，就会被反转长度干扰。在k，a之间加上反向电压，光电克服电场功率，当电压达到特定值Uc时，光电流正好为零。Uc是指切断电压。抑制电压，23，I，UC，o，u，强度弱，光电效果电压电流特性曲线，光电效果实验装置，抑制电压，一，光电效果实验规律，24，I，s光电效应实验规律，光电流和光强的关系，饱和光电流强度和入射光强度，截止频率c -各金属材料各有一定截止频率c的极限频率。如果有入射光频率c，电子就可以离开金属表面。入射光频率c不脱离金属表面，无论亮度如何。光电效应是瞬间的。光从光的起点开始离开所需的时间10-9s。26、经典理论无法解释光电效应的实验结果。经典认为，根据经典电磁理论，入射光的强度越大，光波电场强度的振幅越大，作用于金属的电子的力也越大，光电逸出的能量也越大。也就是说，光电子能量必须随着光亮度的增加而增加，不能与入射光的频率相关，更不能有任何截止频率。27、光电子效应实验表明，饱和电流不仅与亮度相关，而且与频率相关，光电子早期动能也与频率相关。只要频率高于极限频率，即使光强很弱，也有光电流；如果频率低于极限频率，那么即使亮度再大，也没有光电流。光电效果是瞬间的。古典认为光能量分布在波前，吸收能量的时间，即需要能量的积累过程。爱因斯坦为了说明光电子效应，在能量者假说的基础上提出了光子理论，提出了光量子假说。28，3。爱因斯坦的光量子假设，1。内容，光被发射和吸收时，不仅以能量为h的微粒形式出现，空间传播时也是如此。也就是说，频率的光是由大量能量=h光子组成的粒子流，这些光子沿着光的传播方向移动到光速c。在光电效应中，金属的电子吸收光子的能量，一部分在电子逸出工作a中消耗，另一部分在光电逃逸后变成动能Ek。能量保存可以产生以下结果：2 .爱因斯坦光电效应方程，29，3。从方程可以看出，光电的初始动能和照射光的频率是线性关系。4。在光电效应方程中，当原始动能为零时，可以得到极限频率：爱因斯坦对光电效应的描述：1。光强度强，光子数多，发射的光电子也多，所以光电流也大。电子只要吸收一个光子，就可以脱离金属表面，因此不需要时间的累积。30，爱因斯坦提出的光子假说成功地解释了光电效应实验规律，获得了1921年诺贝尔物理学奖。爱因斯坦光子假说令人满意地解释了光电子效应，但当时物理学家完全违背了光波动学说，因此没有得到广泛承认。4.光电效应理论的验证，美国物理学家密立根，进行了10年的“光电效应”实验，1915年证实了爱因斯坦方程，h的值与理论值完全一致，再次证明了“光量子论”理论的正确性。，31，爱因斯坦对光电效应的理论解释和对理论物理学的贡献，1921年获得诺贝尔物理学奖的密立根通过基本电荷和光电效应，特别是著名的油滴实验，证明电荷有最小单位。1923年获得诺贝尔物理学奖。可用于、32、自动控制、自动计数、自动报警、自动跟踪等。4 .光电效应在现代技术中的应用，1 .光控制继电器可以放大微弱的射线，将光电流放大105108倍，并用于灵敏度高的工程、天文、科学研究、军事等。2 .光电倍增管，33，应用，光电，电源，电流表，I，焦散，光在介质中与物质粒子相互作用，从而改变传播方向。这种现象是焦散，2 .康普顿效应，1923年康普顿通过x-ray进行物质散射实验时，发现散射线中不仅有入射波长等射线，而且有比入射波长更长的射线，其波长的变化量与散射角度有关，与入射波长或散射物质无关。36，I .康普顿散射实验装置和规则：晶体，膜片，探测器，0，散射波长，37，康普顿晶体x射线散射测量，根据经典电磁理论：入射x射线是任何波长的电磁波，散射光的波长不会改变！38，康普顿散射曲线特征：1。除了原始波长0以外，出现了在长波方向移动的新散射波长。2 .新波长随着散射角的增加而增加。被称为康普顿散射的散射 0。波长的偏移是称为电子的39，电子的Compton波长，康普顿效应只有在入射波长0和c相当的时候才可见，所以只有使用x射线才能观察康普顿散射，可见光不能看到康普顿散射。波长的偏移只与散射角度相关，与散射物质的种类和入射x射线的波长0无关。c=0.0241=2.4110-3 nm(实验值)，40，遇到的困难，古典电磁理论解释康普顿效应时为2。无法解释波长变化和散射角的关系。光频率必须与入射光频率相同。频率与入射光频率相同，因此发射的漫反射，通过物质时，物质的带电粒子会受到强迫振动。1。根据经典电磁波理论，电磁波通过，41，光子理论，康普顿效应是光子和电子产生弹性碰撞，子能量几乎不变，波长不变。小于原子质量。根据碰撞理论，碰撞前光晕是光子与原子交换能量。光子的质量很远，因此2 .光子和束缚很强的内层电子发生碰撞时，散射光的波长大于入射光。1.光子和外部电子碰撞时，光子为1，结果解释如下：42，3。由于碰撞中交换的能量和碰撞的角度，波长的变化与散射角度有关。光子理论对康普顿效应的解释，43，3。康普顿散射实验的意义，(1)有力地支持爱因斯坦的“光的量子”假说；(2)在实验中首次确认了有动量的假设。(3)动量和能量守恒定律确认在微观世界的单次碰撞事件中仍然成立。康普顿的成功也不顺利。在他早期的几篇论文中，认为散射光频率的变化是因为“混入了一种荧光辐射”。计算最初只考虑了能量保存，后来发现还使用了动量保存。康普顿荣获1927年诺贝尔物理学奖。44，康普顿，1927年获得诺贝尔物理学奖，(1892-1962)美国物理学家，1927，45，1925-1926年，牛奶勋银的x射线(0=5.62纳米)，在相同的散射角度下测量了各种波长的散射强度，并做了大量x射线散射实验。，46，光子的能量和动量，47，动量能量用于描述粒子，频率和波长用于描述波，48，17.3 科学的转折：光的粒子性，49，教育目标，1，知识和技术：理解光的波粒子二重性；了解粒子的可变性。2、课程和方法：培养学生的观察、分析能力。3、情感态度和价值：培养学生严谨的科学态度，正确获取知识的方法。1，焦点：了解粒子波动2，困难：对德布罗意波的实验验证，50，德布罗意波粒子双重性，51，1，德布罗意物质波，德布罗意(duedefforie，1892-1960)，他善于运用历史观点，用对照方法分析问题。1923年，德布罗意在使颗粒性和可变性单一化。1924年在博士论文崭新的一页：粒子的波动性中，提出了德布罗意波，提出了在晶体上使用电子作为衍射实验的想法。爱因斯坦意识到德布罗意物质派思想的重大意义，并称赞它“拉开了一幅大幕”。法国物理学家，1929年诺贝尔物理学奖获奖者，波动力学的创始人，量子力学的创始人之一。52，能量为E，动量为p的粒子与频率为v，波长为波长的波相关联，E=mc2=hv，与这种物理粒子相关联的波称为德布罗意波(物质波或概率波)，其波长称为德布罗意波。53，所有物理粒子都有波动后，很多实验证明：质子、中子和原子、分子等物理微粒都有波动，德弗罗语义关系得到满足。一颗子弹，一个足球有变动吗？质量m=0.01kg千克，速度v=300m/s的子弹的德布罗意波长是子弹的波长小到实验难以测量的程度的计算结果。所以宏观的物体只显示颗粒性。54、从光的波粒子二重性扩展到微粒和所有移动的物体，推导出物质波(德布罗意)的概念。所有移动的物体都有相当于其波长=的波。一名中学生跑100米时，试着估计德布罗意波长。解决方案：有计算结果表明，如果一名中学生估计质量m 50公斤、100米跑速度v 7m/s，宏观物体的光波波长很小，很难展示其波动。55，案例2(1)电子动能ek=100e v；(2)子弹动量p=6.63106kg.m.s-1，寻找德布罗意波长。解决方案(1)电子动能小，速度小，可以用非相对论公式解决。=1.23，h=6.6310-34，=1.010-40m表明，只有微粒的波动更大。子弹等宏观粒子的可变性完全无法预测。56，m质量的物理粒子移动到速度v时，有粒子性，用能量e和动量p描述，也有波动性，用频率n和波长l描述。德布罗意关系，(2)子弹问题，57，2，戴维森-盖尔实验，1927年，戴维森和杰默进行了电子衍射实验。该实验于193