人教版高中物理选修3-5课件 17 光的粒子性课件

光电子多
，因而饱和电流大，所以饱和电流与光强成 正 比．
三、康普顿效应和光子的动量 1．光的散射 光在介质中与物体微粒的相互作用，使光的传播方向
发生改变 的现象．
2．康普顿效应 在光的散射中，除了与入射波长相同的成分外，还有波 长 更长 的成分．
3．康普顿效应的意义 康普顿效应表明光子除了具有能量之外，还具有动量， 深入揭示了光的 粒子 性的一面． 4．光子的动量 根据爱因斯坦狭义相对论中的质能方程 E＝mc2 和光子 说 ε＝hν，每个光子的质量是 hν 光子的动量是 p＝ c 或
3．光子的能量与入射光的强度：光子的能量即每个光子的 能量，其值为E＝hν(ν为光子的频率)，其大小由光的频率决 定．入射光的强度指单位时间内照射到金属表面单位面积上的 总能量，入射光的强度等于单位时间内光子能量与入射光子数 的乘积．
4．光电流和饱和光电流：金属板飞出的光电子到达阳极， 回路中便产生光电流，随着所加正向电压的增大，光电流趋于 一个饱和值，这个饱和值是饱和光电流，在一定的光照条件 下，饱和光电流与所加电压大小无关． 5．光的强度与饱和光电流：饱和光电流与入射光强度成正 比的规律是对频率相同的光照射金属产生光电效应而言的，对 于不同频率的光，由于每个光子的能量不同，饱和光电流与入 射光强度之间没有简单的正比关系．
要 点 导 学
要点一 正确理解光电效应中的五组概念
1.光子与光电子：光子指光在空间传播时的每一份能量，光 子不带电，光电子是金属表面受到光照射时发射出来的电子， 其本质是电子，光子是光电效应的因，光电子是果．
2．光电子的动能与光电子的最大初动能：光照射到金属表 面时，光子的能量全部被电子吸收，电子吸收了光子的能量， 可能向各个方向运动，需克服原子核和其他原子的阻碍而损失 一部分能量，剩余部分为光电子的初动能；只有金属表面的电 子直接向外飞出时，只需克服原子核的引力做功，才具有最大 初动能．光电子的初动能小于或等于光电子的最大初动能．

【规范解答】
一切光都具有波粒二象性，光的有些行为
(如干涉、衍射)表现出波动性，光的有些行为(如光电效应)表现 出粒子性，所以不能说有的光是波，有的光是粒子． 虽然光子与电子都是微观粒子，但电子是实物粒子，有静 止质量，光子不是实物粒子，没有静止质量；电子是以实物形 式存在的物质，光子是以场形式存在的物质，所以不能说光子 与电子是同样的一种粒子．
2．德布罗意认为任何运动着的物体均有波动性，可是我们 观察运动着的汽车(如图所示)，并未感到它的波动性．你如何 理解该问题？请与同学交流自己的看法． 提示：一切微观粒子都存在波动性，宏观物体(汽车)也存 在波动性，只是因为宏观物体质量大、动量大、波长短，难以 观测．
3．为什么德布罗意波观点很难通过实验验证？又是在怎样 的条件下使实物粒子的波动性得到了验证？ 提示：因为宏观物体对应的德布罗意波的波长很短，所以 通常情况下，我们很难观察到其波动性；而当一个原来静止的 电子，在经过100 V电压加速后，德布罗意波长约为0.12 nm， 因此有可能观察到电子的波动性.
要点二 对物质波的理解
1.物质的分类 (1)由分子、原子、电子、质子及由这些粒子组成的物质； (2)“场”也是物质，像电场、磁场、电磁场这种看不见 的，不是由实物粒子组成的，而是一种客观存在的特殊物质．
2．物质波的普遍性 任何物体，小到电子、质子，大到行星、太阳都存在波动 性，我们之所以观察不到宏观物体的波动性，是因为宏观物体 对应的波长太小的缘故． 3．分析求解物质波问题的方法 (1)根据已知条件，写出宏观物体或微观粒子动量的表达式 p＝mv. h (2)根据德布罗意波长公式λ＝ p求解．
2．光子的能量和动量 (1)能量：e＝ hν ；
h (2)动量：p＝ λ

ε=hv
爱因斯坦光电效应方程：
hv=Ek+W0 Ek=hv-W0
爱因斯坦光电效应方程对光电效应现象的解释：
Ek=hv-W0
实验规律：
1、存在饱和电流 2、存在遏制电压（反向电压） 3、存在截止频率 4、具有瞬时性
爱因斯坦
密立根
密立根经过十年之久的实验，证明了在很小的误差范围 内因斯坦方程的准确性。
牛顿权威让粒子说更占主导地位 。
新课导入
越来越多的物理现象支撑着光的电磁波本质。
泊 松 亮 斑
双
衍射图样
缝
干
涉
新课讲授
一、光电效应
新课讲授
二、光电效应实验研究
实验规律： 1、存在饱和电流 2、存在遏制电压（反向电压） 3、存在截止频率 4、具有瞬时性
试一试：观察图像，总结一下光电流的特点。
经典物理学的解释：
3、没有什么比顺其自然更有超凡的力量。没有什么比顺乎本性更具有迷人的魔力。 4. 曾经的肆无忌惮，放声的哭闹，想笑就笑，想使小性子就使，不必怕别人说些什么，因为我们会自豪的说——我们还青春。 9、每个人都有潜在的能量，只是很容易：被习惯所掩盖，被时间所迷离，被惰性所消磨。 31、在观察的领域中，机遇只有偏爱那种有准备的头脑。 2.没有必要羡慕别人增添自己的烦恼，生活有苦有甜，才叫完整！ 20、仰观宇宙之大，俯察品类之盛，所以游目骋怀，足以极视听之娱，信可乐也。 3. 静下来，铸我实力；拼上去，亮我风采。 8、淡薄功利，轻装前进，不计付出，坚忍不拔，不达目的誓不罢休。 6、空谈家用空谈来装饰自己，实干家用实干去创造业绩。 7、使用双手的是劳工，使用双手和头脑的舵手，使用双手、头脑与心灵的是艺术家，只有合作双手、头脑、心灵再加上双脚的才是推销员。 5、自信，是无尽智慧的凝聚，平淡，是成功路上的驿站。 13、敢于向黑暗宣战的人，心里必须充满光明。

感受自主学习 收获成果
第四页，编辑于星期日：一点 二十九分。
一、光电效应 1．光电效应：在光的照射下物体发射电子的现象，发射 出来的电子叫做光电子． 2．光电效应的实验规律 (1)存在着饱和电流． (2)存在着遏止电压和截止频率． (3)光电效应具有瞬时性．
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二、爱因斯坦的光电效应方程 1．光子说：光不仅在发射和吸收时能量是一份一份的， 而且光本身就是由一个个不可分割的能量子组成的，这些能量 子被称为光子，频率为ν的光的能量子为hν.
A．频率变大
B．速率变小
C．光子能量变大 D．波长变长
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解析 光子与电子碰撞时，遵守动量守恒和能量守恒．自
由电子碰撞前静止，碰撞后动量增加、能量增加，所以光子的
动量、能量减小，由E＝hν＝h
c λ
可知光子频率变小、波长变
长，所以A、C选项错误，D选项正确；由于光子的速度是不
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2．光电效应方程 (1)表达式：hν＝Ek＋W0或Ek＝hν－W0. (2)物理意义：金属中电子吸收一个光子获得的能量是 hν，这些能量一部分用于克服金属的逸出功，剩下的表现为逸 出后电子的初动能Ek.
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三、康普顿效应和光子的动量 1．光的散射：光在介质中与物体微粒的相互使用，使光 的传播方向发生改变的现象． 2．康普顿效应：在光的散射中，除了与入射波长相同的 成分外，还有波长更长的成分． 3．康普顿效应的意义：康普顿效应表明光子除了具有能 量之外，还具有动量，深入揭示了光的粒子性的一面．
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二、爱因斯坦的光电效应方程