第四章原子结构和波粒二象性之光电效应的图像问题、康普顿效应、光的波粒二象性课件高二下学期物理人教版选择性必修第三册

第四章

原子结构和波粒二象性2第2课时

光电效应的图像问题康普顿效应光的波粒二象性Highschoolphysics了解光的波粒二象性了解康普顿效应及其意义，知道光子具有动量02会用图像描述光电效应有关物理量之间的关系，能利用图像求光电子最大初动能、截止频率和普朗克常量01难点03重难点1.回顾光电效应的三个关系式。爱因斯坦光电效应方程：Ek=hν-W0逸出功与极限频率的关系：W0=hνc最大初动能与遏止电压的关系：Ek=eUc2.你能导出Uc与ν的函数关系式吗？

01光电效应图像问题最大初动能与入射光频率的关系Ek=hν-W0-W0vc金属的截止频率(极限频率)金属的逸出功

k=h金属截止电压与入射光频率的关系

金属的截止频率(极限频率)普朗克常量h=kevc密里根Ek=hv-w0

光电流大小与电压关系遏止电压Uc光电子的最大初动能Ek=eUc饱和电流Im[点击图片

播放视频]下列两幅图中饱和电流、遏止电压为何出现图示情况？蓝光频率大于黄光频率，同样条件下光电子的最大初动能Ek蓝>Ek黄，遏止电压U蓝>U黄。同种色光频率相同，同样条件下光电子的最大初动能相同，由Ek=eUc知遏止电压Uc也相同。强光中含有的光子个数多，单位时间内激发出的光电子个数多，饱和电流大1.(2022·河北卷)如图是密立根于1916年发表的钠金属光电效应的遏止电压Uc与入射光频率ν的实验曲线，该实验直接证明了爱因斯坦光电效应方程，并且第一次利用光电效应实验测定了普朗克常量h。由图像可知A.钠的逸出功为hνcB.钠的截止频率为8.5×1014HzC.图中直线的斜率为普朗克常量hD.遏止电压Uc与入射光频率ν成正比√

2.(2025·日照市高二期末)如图所示，光强相同的a、b两种单色光，分别照射同一个光电管，均能产生光电流。已知频率νa>νb，下列光电流随电压变化的图像，可能正确的是√根据光电效应方程Ek=hν-W0，由于νa>νb同一光电管W0相同，所以有Eka>Ekb，根据eUc=Ek，可得Uca>Ucb，光强相同，由于a光频率大，则单位时间内照射到光电管上的光子数少，所以单位时间内逸出的光电子数少，饱和光电流小，即Ima<Imb，故B正确。02康普顿效应和光子的动量康普顿效应

1918〜1922年，美国物理学家康普顿在研究石墨对X射线的散射时发现在散射的X射线中除了与入射波长λ0相同的成分外，还有大于λ0的成分石墨X射线λ0=λ0>λ0[点击图片

播放视频]光子的动量

在康普顿效应中，当入射的光子与晶体中的电子碰撞时，要把一部分动量转移给电子。爱因斯坦质能方程：光子能量：E=hν康普顿效应表明光子不仅具有能量而且具有动量进一步揭示了光的粒子性，也再次证明了爱因斯坦光子说的正确性有些光子的动量可能变小，散射后波长变大3.(多选)(2024·贵州卷)我国在贵州平塘建成了世界最大单口径球面射电望远镜FAST，其科学目标之一是搜索地外文明。在宇宙中，波长位于搜索地外文明的射电波段的辐射中存在两处较强的辐射，一处是波长为21cm的中性氢辐射，另一处是波长为18cm的羟基辐射。在真空中，这两种波长的辐射相比，中性氢辐射的光子A.频率更大

B.能量更小C.动量更小

D.传播速度更大√√

03光的波粒二象性为了对光的本性做进一步的考察与分析，物理学家把屏换成感光底片，在不断变化光强的情况下，用短时间曝光的方法进行了光的双缝干涉实验。(a)光很弱时，感光底片上的图像与我们通常观察到光的

双缝干涉的图像相差很远；(b)增强光的强度，光的双缝干涉的图像变得清晰起来；(c)当光较强时，得到的图像与我们通常观察到的光的双缝干涉图像一样。这个实验说明了什么？光弱时，显示出了光的粒子性光强时，显示出光的波动性光为一个个粒子光与感光底片量子化的作用积累起来形成明暗相间的条纹光的波粒二象性

干涉衍射光具有波动性

康普顿效应光具有粒子性光具有波粒二象性光电效应光子的能量ε=hν4.关于光的波粒二象性的理解正确的是A.大量光子的行为往往表现出粒子性，个别光子的行为往往表现出波动性B.光在传播时是波，而与物质相互作用时就转化成粒子C.高频光是粒子，低频光是波D.波粒二象性是光的根本属性，有时它的波动性显著，有时它的粒子性显著√光同时具有波的性质和粒子的性质，大量光子往往表现出波动性，个别光子往往表现出粒子性，即波粒二象性是光的根本属性，有时它的波动性显著，有时它的粒子性显著，故D正确，A、B错误；波长越长，频率越小，波动性越明显，而不是说其是波，故C错误。最大初动能与入射光频率的关系光电效应图像问题康普顿效应和光子的动量金属截止电压与入射光频率的关系Ek=