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光的粒子性和粒子的波动性ppt课件

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光(课件)

光(课件)

量子光学应用
包括量子通信、量子计算、量子精密 测量等领域，如量子密钥分发、量子 计算机等。
THANKS.
双缝干涉实验及结果分析
双缝干涉实验
通过双缝装置将单色光分成两列相干光波，在屏幕上产生明暗相间的干涉条纹的实验。
结果分析
根据干涉条纹的间距、宽度和亮度等信息，可以分析光源的波长、双缝间距和屏幕到双缝的距离等物 理量。
衍射现象及其条件
衍射现象
光波在传播过程中遇到障碍物或小孔时 ，偏离直线传播路径进入几何阴影区的 现象。
色散现象及其原理
色散现象
复色光分解为单色光的现象。
色散原理
不同波长的光在介质中的折射率不同，因此传播速度也不同。当复色光（如白光）经过 介质（如棱镜）时，不同波长的光会被分开，形成不同颜色的光谱。
彩虹形成原因分析
彩虹的形成
彩虹是阳光射到空中接近球形的小水滴，造成色散及 反射而在天空上形成拱形的七彩光谱。
光在不同介质中的传播速度不同，一般比真空中的速度小。 传播速度与介质的折射率有关，折射率越大，光速越小。
光的反射与折射现
02
象
光的反射定律及应用
反射定律
光在平滑界面上反射时，入射光线、反射光线和法线位于同一平面内，且入射 角和反射角相等。
应用
镜子、凹面镜和凸面镜等光学器件利用反射定律来改变光路或聚焦光线。
望远镜结构及工作原理
望远镜结构
望远镜主要由物镜、目镜、镜筒、调焦机构等组成。其 中物镜和目镜也是核心部件，用于收集光线和成像。
工作原理
望远镜利用物镜收集远处物体的光线，并将其聚焦到焦 点上形成一个实像。然后这个实像再经过目镜放大，最 终被人眼观察到。通过调节调焦机构，可以改变望远镜 的焦距和成像清晰度。

人教版高中物理选修3-5课件：17-3粒子的波动性 (共53张PPT)

人教版高中物理选修3-5课件：17-3粒子的波动性 (共53张PPT)

【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

光的波动说与微粒说之争(共18张PPT)

光的波动说与微粒说之争(共18张PPT)
但在争论展开以后，牛顿在很多论文中对胡克的波动说进行了反驳。 波面上的各点本身就是引起媒质振动的波源。 波面上的各点本身就是引起媒质振动的波源。 另一方面，牛顿把他的物质微粒观推广到了整个自然界，并与他的质点力学体系融为一体，为微粒说找到了坚强的后盾。 他认为，光的复合和分解就像不同颜色的微粒混合在一起又被分开一样。
托马斯杨
菲涅尔
面对种种不利情况，杨氏对光学再次 进行了深入的研究，1817年，他放弃 了惠更斯的光是一种纵波的说法，提 出了光是一种横波的假说，比较成功 的解释了光的偏振现象。吸收了一些 牛顿派的看法之后，他又建立了新的 波动说理论。
1819年，菲涅耳成功的完成了对由两个 平面镜所产生的相干光源进行的光的干 涉实验，继杨氏干涉实验之后再次证明 了光的波动说。
一个彩色光谱。 Βιβλιοθήκη 收了一些牛顿派的看法之后，他又建立了新的波动说理论。
他第一次记载了肥皂泡和玻璃球中的彩色条纹。 1672年，伟大的牛顿在他的论文《关于光和色的新理论》中谈到他所作的光的色散实验：让太阳光通过一个小孔后照在暗室里的棱镜上，在 对面的墙壁上会得到一个彩色光谱。 1819年，菲涅耳成功的完成了对由两个平面镜所产生的相干光源进行的光的干涉实验，继杨氏干涉实验之后再次证明了光的波动说。 但科学上的争论就是这样，一旦产生便要寻个水落石出。 1672年，伟大的牛顿在他的论文《关于光和色的新理论》中谈到他所作的光的色散实验：让太阳光通过一个小孔后照在暗室里的棱镜上，在 对面的墙壁上会得到一个彩色光谱。 1927年，杰默尔和后来的乔治·汤姆森在试验中证明了电子束具有波的性质。 另一方面，牛顿把他的物质微粒观推广到了整个自然界，并与他的质点力学体系融为一体，为微粒说找到了坚强的后盾。
光的反射
第9页，共18页。

大学物理物理学波动光学PPT课件

大学物理物理学波动光学PPT课件

一束光分解为振动面垂直的两束光。
S2
E
2、杨氏双缝干涉实验装置
1801年，杨氏巧妙地设计了一种把单个波阵面分解为两个 波阵面以锁定两个光源之间的相位差的方法来研究光的干涉现 象。杨氏用叠加原理解释了干涉现象，在历史上第一次测定了 光的波长，为光的波动学说的确立奠定了基础。
3、双缝干涉的光程差
两光波在P点的光程差为 = r2-r1
?人的眼睛不能区分自然光与偏振光用于鉴别光的偏振状态的器件称为检偏器2偏振片是一种人工膜片对不同方向的光振动有选择吸收的性能从而使膜片中有一个特殊的方向当一束自然光射到膜片上时与此方向垂直的光振动分量完全被吸收只让平行于该方向的光振动分量通过即只允许沿某一特定方向的光通过的光学器件叫做偏振片
绪言
一、光学的研究内容 二、光的两种学说
薄膜干涉属于分振幅法
1、等倾干涉：
实验装置
在空气（或真空）中放入上
下表面平行，厚度为 e 的均 匀介质 n
光a与光 b的光程差为：
n(AB BC) (AD / 2)
光a有半波损失。
a
iD
b
n
A r
C e
B
由折射定律和几何关系可得出：
sin i nsin
AD ACsin i AC 2e tan n AB BC e / cos 代入 n(AB BC) (AD / 2)
光的干涉和衍射现象表明了光的波动性， 而光的偏振现象则显示了光是横波。光波作为 一种电磁波也包含两种矢量的振动，即电矢量 E和磁矢量H，引起感光作用和生理作用的是其 中的电矢量E，所以通常把E矢量称为光矢量， 把E振动称为光振动。
§8－1 光波及其相干条件
一、光波
1．光波的概念：

人教版高中物理选修3-5 第17章 第3节 粒子的波动性(共45张PPT)

人教版高中物理选修3-5 第17章 第3节 粒子的波动性(共45张PPT)
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.（一切实物粒子都有波动性）
(2)德布罗意是一种概率波,粒子在空间各处出现的概率受到 波动规律的支配,不要以宏观观点中的波（机械波）来理 解德布罗意波.
第12第页1共2页42 页
(3)德布罗意假说是光子的波粒二象性的一种推广,使之包括 了所有的物质粒子,即光子和实物粒子都具有粒子性,又都 具有波动性,与光子对应的是电磁波,与实物粒子对应的波 是物质波.
④光在传播过程中往往表现出波动性；在与物质发生作用时
往往表现为粒子性。
第6页第共6页42 页
二､粒子的波动性 1.物质波
波
德布罗意 (due de Broglie, 1892-1960)
法国物理学家，1929 年诺贝尔物理学奖获
得者，波动力学的创
始人，量子力学的奠 基人之一。
第7页第共7页42 页
答案:(1)4.0×10-10 m 6.63×10-35 m
第34第页3共4页42 页
1.对光的行为,下列说法正确的是( ) A.个别光子的行为表现为粒子性,大量光子的行为表
现为波动性
B.光的波动性是光的一种特性,不是光子之间的相互 作用引起的
C.光表现出波动性时,就不具有粒子性了,光表现出 粒子性时,就不具有波动性了
毒样貌
第23第页2共3页42 页
人类对于光的认识历程
能量量子化 普朗克
德布罗意： 粒子和波这两种观点应该以某种方式统一
第24第页2共4页42 页
父子诺贝尔奖——汤姆逊
J.J.汤姆逊 1856-1940 1906年,汤姆逊由于发现电 子和对气体放电理论和实验 做出了重大贡献获得诺贝尔 物理学奖。
是粒子.虽然光子和电子都是微观粒子,都具有波粒 二象性,但电子是实物粒子,有静止的质量;光子不 是实物粒子,没有静止的质量,电子是以实物粒子存 在的物质,而光子是以场的形式存在的物质,所以不 能说光子和电子是同样的一种粒子,大量光子的行 为往往表现出波动性,

物理选修3-517.3《粒子的波动性》ppt课件

物理选修3-517.3《粒子的波动性》ppt课件

()
A．光的干涉和衍射现象说明光具有波动性
B．光的频率越大，波长越长
C．光的波长越长，光子的能量越大
D．光在真空中的传播速度为 3.0×108 m/s 解析：光既具有波动性又具有粒子性，A正确。由v＝λv知B
错。由爱因斯坦光子理论ε＝hv，v＝λν，知波长越长，光频
率越小，光子能量越小，C错。任何光在真空中传播速度均
第3节
粒子的波动性
1．光的干涉、衍射、偏振现象说明光具有
波动性，光电效应和康普顿效应说明光
具有粒子性；即光具有波粒二象性。
2．光子的能量ε＝hv和动量p＝
h λ
是描述物
质的粒子性的重要物理量，揭示了光的
粒子性和波动性之间的密切关系。
3．德布罗意波又叫物质波，其波长和频率
分别为：λ＝hp，v＝hε 。
B．宏观物体和微观粒子都具有波动性
C．宏观物体的波动性不易被人观察到是因为它的波长太长
D．速度相同的质子和电子相比，电子的波动性更为明显 解析：一切运动的物体都有一种物质波与它对应，所以宏观
物体和微观粒子都具有波动性，A选项错误，B选项正确；宏
观物体的物质波波长很短，不易观察到它的波动性，所以C选
项错误；速度相同的质子与电子相比，电子质量小，物质波
实验 依据
内容 要点
微粒说 波动说 电磁说 光子说 波粒二象性
牛顿 惠更斯 麦克斯韦
爱因 斯坦
光线光射的传的直播反、光涉射的、干衍
能在真空中 传播，是横 波，光速等 于电磁波的 速度
光电效 应、康 普顿效 应
光既有波动现象， 又有粒子特征
光是一 群弹性 粒子
光是一 种机械 波
光是一种电 磁波
光是由 一份一 份光子 组成的

《光的粒子性》课件

《光的粒子性》课件
2、若用绿光照射某种金属板不能发生光电效应，则下列哪一
种方法可能使该金属发生光电效应（D ）
A. 增大入射光的强度
B. 增加光的照射时间
C. 改用黄光照射
D. 改用紫光照射
3、三种不同的入射光线甲、乙、丙分别照射在三种不同的
金属a、b、c上，均恰能使金属中逸出光电子。已知三种光
线的波长λ甲>λ乙>λ丙，则A（ ）
实验，结果在1915年证实了爱因斯坦方程，h 的值与理
论值完全一致，又一次证明了“光量子”理论的正确。
爱因斯坦由于对光电效 应的理论解释和对理论 物理学的贡献获得1921 年诺贝尔物理学奖
密立根由于研究基本电荷和 光电效应，特别是通过著名 的油滴实验，证明电荷有最 小单位。获得1923年诺贝尔 物理学奖
A、用三种入射光照射金属a ，均可发生光电效应 B、用三种入射光照射金属c ，均可发生光电效应 C、用入射光甲和乙同时照射金属c，可能发生光电效应 D、用入射光甲照射金属b ，可能发生光电效应
△精确测量表明产生电流的时间不超过10－9 秒，即光 电效应几乎是瞬时的。
三.光电效应解释中的疑难
按照光的电磁理论，应得出以下结论：①光 越强，光电子的初动能应该越大，所以遏止电压 UC应与光的强弱有关 ；②不管光的频率如何， 只要光足够强，电子都可获得足够能量从而逸出 表面，不应存在截止频率 ；③如果光很弱，按 经典电磁理论估算，电子需几分钟到十几分钟的 时间才能获得逸出表面所需的能量，这个时间远 远大于10-9 S。
只由金属决定
Ek h W 0
W0 ch
由光的频率和金属决定 只由金属决定
U h W0 C e e 由光的频率和金属决定
爱因斯坦光子假说圆满解释了光电效应，但当时并 未被物理学家们广泛承认，因为它完全违背了光的波 动理论。

光的波动性和粒子性

光的波动性和粒子性
光的波动性和粒子性
光的波粒二象性的发现是物理学发展史上的一个重要里程碑。它不仅解决了经典物理与量子物理之间的矛盾，也为量子力学的发展奠定了基础。此外，它也提醒我们，在描述自然现象时，不能只看到表面现象，而需要深入了解其本质
01
总结起来，光是一种具有独特性质的物质。它既有波动性，也有粒子性。这两种性质在不同的场合下表现出来，形成了光的波粒二象性。这种特性让我们对光的理解更加深入，也为我们探索自然现象提供了新的视角和工具
量子力学是描述微观粒子行为的物理学理论，而光作为能量传递的方式，也应该具有一定的粒子性质。这种对光的粒子性质的研究导致了量子力学的发展。在量子力学中，光被描述为光子的集合，光子的能量是离散的、不可分割的量子
光的波动性和粒子性
康普顿散射实验进一步证实了光的粒子性。这个实验中，高能光与物质相互作用时，光子与原子碰撞并改变方向而发生散射。通过测量康普顿散射的角度和能量变化，我们可以推断光子的动量和能量。这个实验结果与光的粒子模型相符，而与经典的波动模型不符
光的反射和折射也是波动性的表现。当光遇到平滑的表面时，会按照特定的角度反射；当光通过两种不同介质的界面时，会发生折射现象。这些现象都遵循光的波动理论
光的波动性和粒子性
光的粒子性
光电效应是光的粒子性的一个重要证据。当光照射到金属表面时，会释放出电子。这个现象不能用光的波动模型来解释，而需要用光的粒子模型来解释
光的波动性和粒子性
-
光的波动性和粒子性
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
x
光是一种非常奇特的现象，它同时具有波动性和粒子性
这两种性质分别构成了经典光学的波动模型和量子光学的粒子模型
光的波动性和粒子性
光的波动性
光的波动性最明显的表现是干涉和衍射现象。干涉是指两束或多束相干光波在空间某一点叠加时，形成明暗相间的条纹的现象。而衍射则是光波遇到障碍物或通过孔洞时，发生绕射或穿过现象。这两种现象都是波动性质的具体体现

光的波动性

光的波动性
（3）单色光明（暗）条纹间距相同，各明条纹的亮度相同 中央是明条纹 红光干涉条纹间距最宽、紫光的干涉条纹间距最窄 屏到光源的距离增大，干涉条纹间距增大
白光内各种单色光的干涉条纹间距不同，屏上出现， 中央白色明条纹，两侧彩色条纹．
是不是只有双缝射出的相干光才能发生干涉呢？
三、薄膜干涉
1 、一束光经薄膜的两个表面反射后，形成的两束反 射光产生的干涉现象叫薄膜干涉．
光的直线传播
二、 十九世纪初，人们成功地观察到光的干 涉、衍射现象，确立了波动说。 三、 19世纪60年代麦克斯韦预言电磁波的存 在，并提出光的电磁说，认为光是一种电磁波。 赫兹通过实验证明了光是一种电磁波。 四、19世纪末,光电效应现象的发现，对波动说提 出挑战。20世纪初爱因斯坦提出光子说，解释了 光电效应现象，说明光子具有粒子性。
蓝光干涉
白光干涉
二、光的干涉
1、干涉条件：
1、两束振动情况完全相同的光在空间相互叠加，形成明 暗相间条纹的现象，叫做光的干涉。
2、干涉现象
3、干涉成因
光 束 缝双
屏上看到明暗相间的条纹 屏
4、干涉条纹规律 P1 S1 S2
Δr
P
P1 P2
P
Δx
相干光源 光程差
S1、S2
Δ r =P1S2－P1S1
d s
s1 s2
2、薄膜两表面的反射光的叠加
d1 d2
明 暗
2d1 = n
2d2=(2n +1) /2
——液膜中的波长
3、人与火焰同侧（入射光侧）,可以观察到水平的干涉条纹。
4、薄膜干涉在生产技术中的应用：
（1）用干涉法检查表面是否平整
a
a
a处条纹弯曲，被测表面有什么问题？

粒子的波动性课件

粒子的波动性课件

典例精析
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
【解析】 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， 都具有波粒二象性，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．光的波 粒二象性的理论和实验表明，大量光子的行为表现出波动性、个别光 子的行为表现出粒子性．光的波长越长，衍射性越好，即波动性越显 著，光的波长越短，其光子能量越大，个别或少数光子的作用就足以 引起光接收装置的反应，所以其粒子性就很显著，故选项 C 正确，A、 B、D 错误．
3 新课堂·互动探究 知识点一 光的波粒二象性
重点聚焦 光既具有波动性，又具有粒子性，即光具有波粒二象性．
(1)光子的能量 ε＝hν 和动量 p＝hλ都是描述光的性质的基本关系 式．能量 ε 和动量 p 是描述物质的粒子性的重要物理量，波长 λ 和频 率 ν 是描述物质的波动性的典型物理量．两式左侧的 ε 和 p 描述光的 粒子性，右侧的物理量 ν 和 λ 描述光的波动性，它们通过普朗克常量 h 联系在一起．
(2)光的干涉、衍射与偏振实验证明光具有波动性；光电效应和康 普顿效应证明光具有粒子性．
(3)说明 ①当光同物质发生作用时，表现出粒子的性质． ②少量或个别光子易显示出光的粒子性． ③频率高、波长短的光，粒子性特征显著． ④足够能量的光(大量光子)在传播时，表现出波的性质． ⑤频率低、波长长的光，波动性特征显著．

《光的波动性》课件

《光的波动性》课件

圆孔衍射
圆孔衍射实验
通过在光源和屏幕之间设置一个小圆孔，观察光波通过圆孔后的 衍射现象。
衍射图案
圆孔衍射的图案呈现为一个明亮的中心区域，周围环绕着一圈圈明 暗相间的条纹。
条纹特点
随着与中心距离的增加，条纹逐渐变得模糊和细窄。圆孔衍射的条 纹数量和分布规律与圆孔的直径和光波波长有关。
04
光的偏振
偏振现象及其原理
散射系数
描述散射作用的强弱的物理量，与颗粒的大小、 形状、折射率、入射光的波长等因素有关。
大气散射
大气散射的分类
根据散射颗粒的大小，大气散射可分为瑞利散射和米 氏散射。
大气散射的规律
大气散射的强度与波长的四次方成反比，即波长越短 ，散射越强。
大气透射率的计算
根据大气散射的规律，可以计算出不同波长光线在大 气中的透射率。
THANKS FOR WATCHING
感谢您的观看
散射在生活中的应用
天空颜色的形成
由于大气散射作用，太阳光在穿过大气层时发生散射，形成了天空 的蓝色。
雾的形成
当大气中的水蒸气和微小颗粒较多时，会发生较强的散射作用，使 光线无法直线传播，形成雾。
防晒措施
由于紫外线容易被皮肤吸收，造成皮肤损伤，人们通常采取涂抹防晒 霜、戴帽子等措施来减少紫外线的散射作用。
干涉条件
相干光源、光程差恒定、振动方向相同。
杨氏双缝干涉实验
01
02
03
实验装置
光源、单缝、双缝源经双 缝产生两束相干光波，在 屏幕上形成干涉条纹。
实验结果
明暗交替的干涉条纹，条 纹间距与波长成正比。
薄膜干涉
薄膜干涉现象
光波在薄膜表面反射和透射时发生的 干涉现象。

光的粒子性 课件(讲课适用)

光的粒子性 课件(讲课适用)

电流刚减小到0时对应的UKA叫做
遏止电压Uc。
—
1 2
me
vc2
eUc
V
K
+
A
学校课堂
11
实验测得的光电效应曲线
I 实验表明，在光的颜色不变的情况下，
入射光越强，饱和电流越大。这表明
对于一定颜色的光，入射光越强， 单位时间内的光电子数越多
黄光（ 强）
饱和电流Is
蓝光
遏
止
电
黄光（ 弱）
压
Uc1 Uc2
4 逸出功的大小与入射光无关 （ √ ）
5 光电子的最大初动能与入射光的频率成正比 （ × ）
学校课堂
24
练2、一束黄光照射某金属表面时，不能产生 光电效应，则下列措施中可能使该金属产生
光电效应的是( D )
A、延长光照时间
B、增大光束的强度
C、换用红光照射
D、换用紫光照射
学校课堂
25
练3、关于光电效应下述说法中正确的是( D ) A、光电子的最大初动能随着入射光的强度增
疑难3：如果光很弱，电子需要很长时间（几分钟到 十几分钟）才能获得逸出表面需要的能量。
实验结果：时间小于10-9学s校课堂
14
四 爱因斯坦的光电效应方程
教材32页
思考：爱因斯坦提出了什么观点
学校课堂
15
教材33页
学校课堂
16
教材33页
学校课堂
17
教材33页
学校课堂
18
教材34页
1 2
mevc2
第十七章 波粒二象性
17.2 光的粒子性
学校课堂
1
教材30页
学校课堂

人教版高中物理选修3--5第十七章波粒二象性17-3粒子的波动性(共26张PPT)

人教版高中物理选修3--5第十七章波粒二象性17-3粒子的波动性(共26张PPT)
应当如何理解光的波粒二象性?
科学视野
动惠 托马
说更 斯·杨
斯 波
双缝
牛
干涉 实验
顿
磁麦
说克
菲涅 耳衍
斯
赫兹 电磁
射实 韦 波实
验电
验
微
1690 粒 1801 1814 1672 说
18641888190159116922
占 说牛 主
顿导 微地 粒位
赫兹
子爱
发现
说因 密立
光电 效应
波动说渐成真理
斯 根光
阴极
栅极
多晶 薄膜
或薄金属片后，也象X射线 K G Cs
一样产生衍射现象。
1927年 G.P.汤姆逊（J.J.
U
汤姆逊之子） 也独立完成
高压
屏P
了电子衍射实验。与 C.J.
戴维森共获 1937 年诺贝
尔物理学奖。
此后，人们相继证实了原子、 分子、中子等都具有波动性。 电子衍射图样
三、物质波的实验验证
从波动光学可知，由于显微镜的分辨本领与 波长成反比，光学显微镜的最大分辨距离大于 0.2 μm，最大放大倍数也只有1000倍左右．
自从发现电子有波动性后，电子束德布罗意 波长比光波波长短得多，而且极方便改变电子 波的波长，这样就能制造出用电子波代替光波 的电子显微镜．
电子显微镜
电子显微镜下的灰尘
电子显微镜下的薰衣草叶子
坦 光
电效 应实
验
波 动 性
T /年
粒
康普 顿效
应
子 性
科学视野
动惠 说更
斯 波
1690 1672
说牛 顿 微 粒
磁麦பைடு நூலகம்

高中物理第十七章波粒二象性17.3粒子的波动性课件新人教版选修35

高中物理第十七章波粒二象性17.3粒子的波动性课件新人教版选修35
应
地显示出光的粒子性
第九页，共20页。
(1)粒子的含义是“不连
续”“一份一份”的
(2)光子不同于宏观观
念的粒子
一
二
三
实验
表现
基础
波动性
和粒子
性的对
立、统
一
说明
(1)光子说并未否定波
(1)大量光子易显示波动性,而
少量光子易显示出粒子性
(2)波长长(频率低)的光波动性
强,而波长短(频率高)的光粒子
性强
第十五页，共20页。
类型
(lèixíng)
一
类型
(lèixíng)二
类型
(lèixíng)三
解析：根据德布罗意物质波理论知,任何一个运动的物体,小到电子、
质子,大到行星、太阳,都有一种波与之相对应,这种波就叫物质波,可见,
选项A是正确的;由于X射线本身就是一种波,而不是实物粒子,故X射线的错误;电子是一种实物
类型
(lèixíng)二
类型
(lèixíng)
三
对物质波的理解
【例题2】 (多选)关于物质波,下列认识错误的是(
)
A.任何运动的物体(质点)都伴随一种波,这种波叫物质波
B.X射线的衍射实验,证实了物质波假设是正确的
C.电子的衍射实验,证实了物质波假设是正确的
D.宏观物体尽管可以看成物质波,但它们不具有干涉、衍射等现象
2.电子束穿过铝箔发生的衍射现象,说明了电子具有波动性,即电子也具
有波粒二象性。
3.人们陆续证实了质子、中子以及(yǐjí)原子、分子的波动性,对于

ℎ
ℎ

这些粒子,德布罗意给出的 ν= 和 = 关系同样正确。

光的粒子性和粒子的波动性

光的粒子性和粒子的波动性
第二十页，共29页。
2、在光电效应实验中，飞飞同学用同一光电管在不同实
验条件下得到了三条光电流与电压之间的关系曲线(甲光、
乙光、丙光)，如图所示．则可判断出( )
B
A．甲光的频率大于乙光的频率 B．乙光的波长大于丙光的波长 C．乙光对应的截止频率大于丙光的截止频率 D．甲光对应的光电子最大初动能大于丙光的光电
若光子和外层电子相碰撞，光子有一部分能量传给电
子，散射光子的能量减少，于是散射光的波长大
于入射光的波长。
hv
电子 hv'
碰撞前
第二十四页，共29页。
碰撞后
六、光子的能量与动量
Em2cEh
m h
c2
Pmch c2 •chc h
第二十五页，共29页。
17.3 粒子的波动性
一.光的波粒二象性
能量： Eh
hEk W0 或
Ek hW0
Ek
1 2
mevc2
——光电子最大初动能
W0 ——金属的逸出功
第十七页，共29页。
四.爱因斯坦的光电效应方程 （3）对光电效应的实验现象解释：
1、对于任何一种金属，都有一个极限频率，入射光的 频率必须大于极限频率，才能发生光电效应，低于这个频
率就不能发生光电效应； 2、光电子的最大初动能与入射光的强度无关，只随着入 射光的频率增大而增大； 3、入射光照到金属上时，光电子的发射几乎是瞬时的， 一般不超过10-9秒.
多晶 薄膜
Cs
1927年 G.P.汤姆逊（J.J.汤姆
U
孙之子） 也独立完成了电子衍 射实验。与 C.J.戴维森共获 1937
高压
屏P
年诺贝尔物理学奖。
此后，人们相继证实了原子、分子、中子等都具有 波动性。
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2、在光电效应实验中，飞飞同学用同一光电管在不同
实验条件下得到了三条光电流与电压之间的关系曲线
(甲光、乙光、丙光)，如图所示．则可判断出( B )
A．甲光的频率大于乙光的频率 B．乙光的波长大于丙光的波长 C．乙光对应的截止频率大于丙光的截止频率 D．甲光对应的光电子最大初动能大于丙光的 光电子最大初动能
hEk W0 或
Ek hW0
Ek
1 2
mevc2
——光电子最大初动能
W0 ——金属的逸出功
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四.爱因斯坦的光电效应方程 （3）对光电效应的实验现象解释：
1、对于任何一种金属，都有一个极限频率，入射光 的频率必须大于极限频率，才能发生光电效应，低于 这个频率就不能发生光电效应； 2、光电子的最大初动能与入射光的强度无关，只随 着入射光的频率增大而增大； 3、入射光照到金属上时，光电子的发射几乎是瞬时 的，一般不超过10-9秒.
遏I
止 电 压
U
I
黄光（ 强） 蓝光
黄光（ 弱）
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二.光电效应的实验规律
实验表明： 当入射光的频率减小到某一数值γc时，没 有光电子发出。
实验结论3：存在截止频率，当入射光的 频率低于截止频率时不能发生光电效应。
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二.光电效应的实验规律
实验表明： 产生光电流的时间不超过10－9s。 即光电效应发生几乎是瞬时的 实验结论4：光电效应具有瞬时性
重要贡献。
吴有训 （1897-1977） 中国物理学研究的“开山祖师”
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2
一、光电效应现象
表明锌板在射线照射下失去电子而带正电
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3
一、光电效应现象
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4
一、光电效应现象
当光线(包括不可见光)照射在金属表面时， 金属中有电子逸出的现象，称为光电效应。 逸出的电子称为光电子。
光电子定向移动形成的电流叫光电流
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5
二.光电效应的实验规律
电流表：测光电流 的大小 电压表：测两级之 间的电压大小 滑动变阻器：改变 两级之间的电压大 小
U1
对于一定颜色（频率）
的光，无论光的强弱如
何，遏止电压都是一样 遏 I
的。且光的频率v改变 时，遏止电压也会改变。
止 电
压
I
黄光（ 强） 蓝光
黄光（ 弱）
U1 U2
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二.光电效应的实验规律
实验结论2：
存在遏制电压 ，且跟 光的频率有关 ，与光 强无关 ，进而说明逸 出光电子的最大初动 能与光频率有关，与 光强无关
美国物理学家 23
吴有训对研究康普顿效应的贡献
1923年,参加了发现康普顿效应的研究工作.
1925—1926年，吴有训用银的X射线(0 =5.62nm)
为入射线, 以15种轻重不200)测量
各种波长的散射光强度，作
了大量 X 射线散射实验。 对证实康普顿效应作出了
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8
二.光电效应的实验规律
I
黄光（强）
Is
黄光（弱）
0
UAK
UAK=0时，Is =0吗？说明了什么？
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9
二.光电效应的实验规律
使光电流减小到零的反向 最小电压叫遏止电压
1 2
mevc2
eUc
遏止电压的大小表明逸 出电子的初动能大小
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二.光电效应的实验规律
实验表明：
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6
二.光电效应的实验规律
实验表明：保持光频率、 光强不变，增大UAK，G 表中电流达到某一值后 不再增大，即达到饱和 值。 保持光频率不变，增大 光强，饱和电流增大
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I
黄光（强）
Is
黄光（弱）
O
UAK
7
二.光电效应的实验规律
实验结论1： 1.存在饱和电流，入 射光越强，饱和电流 越大，单位时间内发 射的光电子数越多。
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四.爱因斯坦的光电效应方程
光量子假设：光子说
光本身就是由一个个 不可分割的能量子组
成的，频率为ν的光 的能量子为hν。这些
能量子后来被称为光 子。
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我来了
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三.爱因斯坦的光量子假设
3.爱因斯坦的光电效应方程
一个电子吸收一个光子的能量hν后，一部分能 量用来克服金属的逸出功W0，剩下的表现为逸 出后电子的初动能Ek，即：
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四.康普顿效应
1.光的散射 光在介质中与物质微粒相互作用,因 而传播方向发生改变,这种现象叫做 光的散射
2.康普顿效应
1923年康普顿在做 X 射线
通过物质散射的实验时，发现
散射的X射线中除有与入射线
波长相同的射线外，还有比入
射线波长更长的射线。
康普顿(1892-1962)
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光的粒子性 光电效应
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1
对光学的研究
从很早就开始了… …
17世纪明确形成 了两大对立学说
牛顿 微粒说
由于波动说没有 数学基础以及牛 顿的威望使得微 粒说一直占上风
19世纪初证明了 波动说的正确性
19世纪末光电效应现象使得 爱因斯坦在20世纪初提出了 光子说：光具有粒子性
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惠更斯 波动说
吻合
遏止电压只与频率有关， 遏止电压应与入射光的 不
而与强度无关。
强度有关。
符
存在截止频率γc 当入射光 频率低于截止频率，不能
如果光较弱，只要积累足 够长时间，电子获得足够
发生光电效应
能量就会形成光电子
不 符
光电效应具有瞬时性
能量的可以随时间积累
不 符
以上三个结论都与实验结果相矛盾的，所
以无法用经典的波动理论来解释光电效应。
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爱因斯坦由于对光电效
应的理论解释和对理论
物理学的贡献获得1921
年诺贝尔物理学奖
。
密立根由于研究基本电荷和
光电效应，特别是通过著名
的油滴实验，证明电荷有最 小单位。获得1923年诺贝 尔物理学奖
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1、光电效应的实验结论是：对于某种金属( AD )
A．无论光强多强，只要光的频率小于极限频率就不 能产生光电效应 B．无论光的频率多低，只要光照时间足够长就能产 生光电效应 C．超过极限频率的入射光强度越弱，所产生的光电 子的最大初动能就越小 D．超过极限频率的入射光频率越高，所产生的光电 子的最大初动能就越大
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三.光电效应解释中的疑难
看课本思考两个问题： 1.什么是逸出功？ 2.经典电磁理论在哪些方便与实验结论矛盾？
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。
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三.光电效应解释中的疑难
实验结论
经典电磁理论
对比
入射光的越强，饱和电流 强度越大，逸出的光电
越大
子数越多，光电流越大