高二物理光的粒子性-精

人民教育出版社 高二 |选修3-5
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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。
三.光电效应解释中的疑难
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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。
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 。
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
实验表明：
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 的。且光的频率v改变 时，遏止电压也会改变 。
遏I
止 电 压
I
黄光（ 强） 蓝光
黄光（ 弱）
U1 U2
二.光电效应的实验规律
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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
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
二.光电效应的实验规律

高二物理《波粒二象性》知识点波粒二象性知识点
总结
波粒二象性是指光和物质粒子既可以表现出波动性，也可以表现出粒子性的特征。

光的波动性：
1. 光可以传播并产生干涉、衍射、反射和折射等现象。

2. 光的波长和频率与其能量和颜色有关。

3. 光的波长越短，频率越高，能量越大。

光的粒子性（光子）：
1. 光的能量以离散的量子形式存在，称为光子。

2. 光子的能量由其频率确定，E = hf，其中h为普朗克常数。

3. 光子具有动量，p = hf/c，其中c为光速。

4. 光子与物质粒子之间可以发生相互作用。

物质粒子的波动性：
1. 物质粒子（如电子、中子和质子等）具有波动性，其波长由物质粒子的动量确定，λ= h/p。

2. 物质粒子的波长越短，动量越大，能量越高。

物质粒子的粒子性：
1. 物质粒子具有质量和电荷等属性，可在空间中定位并与其他粒子相互作用。

2. 物质粒子的运动具有定向性和速率，可以经历加速、碰撞、反弹和传递动量等过程。

波粒二象性的实验验证：
1. 双缝干涉实验：将光束通过双缝，观察在屏幕上出现的干涉条纹。

2. 非弹性散射实验：通过向物质粒子轰击金属原子等，观察其与原子发生相互作用的现象。

3. 康普顿散射实验：观察到X射线与物质粒子碰撞后发生能量和动量的转移。

波粒二象性的意义：
波粒二象性的发现和理解深化了我们对物质和能量本质的认识。

它为解释光电效应、康普顿散射以及粒子的衍射和干涉等现象提供了理论基础，并在量子力学的发展中起到了重要的作用。

绝密★启用前第十七章 波粒二象性 2. 光的粒子性第Ⅰ部分 选择题一、选择题：本题共8小题。

将正确答案填写在题干后面的括号里。

1．关于光子和光电子，以下说法正确的是( ) A ．光子就是光电子B ．光电子是金属中电子吸收光子后飞离金属表面产生的C ．真空中光子和光电子速度都是cD ．光子和光电子都带负电2．光电效应的规律中，经典波动理论不能解释的有( ) A ．入射光的频率必须大于被照金属的截止频率B ．光电子的最大初动能与入射光的强度无关，只随入射频率的增大而增大C ．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 sD ．当入射光频率大于截止频率时，光电子的数目与入射光的强度成正比3.利用光电管研究光电效应实验如图所示，用频率为ν的可见光照射阴极K ，电流表中有电流通过，则()A ．用紫外线照射，电流表不一定有电流通过B ．用红光照射，电流表一定无电流通过C ．用频率为ν的可见光照射K ，当滑动变阻器的滑动触头移到A 端时，电流表中一定无电流通过D ．用频率为ν的可见光照射K ，当滑动变阻器的滑动触头向B 端滑动时，电流表示数可能不变4．已知一束可见光a 是由m 、n 、p 三种单色光组成的，如图所示．检测发现三种单色光中，n 、p 两种单色光的频率都大于m 色光；n 色光能使某金属发生光电效应，而p 色光不能使该金属发生光电效应．那么，光束a 通过三棱镜的情况是()5.用两束频率相同，强度不同的紫外线分别照射两种相同金属的表面，均能产生 光电效应，那么（ ） A ．两束光的光子能量相同B ．两种情况下单位时间内逸出的光电子个数相同C ．两种情况下逸出的光电子的最大初动能相同D ．两种情况下逸出的光电子的最大初动能不同6．用不同频率的光分别照射钨和锌，产生光电效应，根据实验可画出光电子的最大初动能E k 随入射光频率ν变化的E k -ν图线．已知钨的逸出功是3.28 eV ，锌的逸出功为3.34 eV ，若将二者的图线画在同一个E k -ν坐标系中，则正确的图是( )7. 光子有能量，也有动量，动量p ＝hλ，它也遵守有关动量的规律．如图所示，真空中有“∞”字形装置可绕通过横杆中点的竖直轴OO ′在水平面内灵活地转动，其中左边是圆形黑纸片(吸收光子)，右边是和左边大小、质量相同的圆形白纸片(反射光子)．当用平行白光垂直照射这两个圆面时，关于装置开始时转动情况(俯视)的下列说法中正确的是( )A ．顺时针方向转动B ．逆时针方向转动C ．都有可能D ．不会转动8．分别用波长为λ和23λ的单色光照射同一金属板，发出的光电子的最大初动能之比为1 :2，以h 表示普朗克常量，c 表示真空中的光速，则此金属板的逸出功为( ) A.2hcλ B.32hcλ C.34hcλD.45hcλ第Ⅱ部分 非选择题二、非选择题：本题4个小题。

2.光电效应的实验规律
（2）存在遏止电压
K、A 间加反向电压，当电压达 到某一值 Uc时，光电流恰为0。 Uc称遏止电压。
二、光电效应的实验规律
2.光电效应的实验规律
（2）存在遏止电压
对一定颜色（频率）的光，无论 光的强弱如何，遏止电压都一样。 光的频率改变，遏止电压也改变。
结论：光电子的能量只与入射光的频率有关， 而与入射光的强弱无关。
爱因斯坦由于发现光电效应规律获1921年诺 贝尔物理学奖。
光子像其他粒子一样，也具有能量。 光电效应显示了光的粒子性。
四、爱因斯坦的光子说
4.光电效应方程的验证
Ek
α 0 ν0 -W0
斜率：tanα＝h 普朗克常量
ν 横轴截距：金属的截止频率νc
纵轴截距的绝对值：金属的逸出功W0
课堂小结
一、光电效应 二、光电效应的实验规律 三、光电效应解释中的疑难 四、爱因斯坦的光子说
二、光电效应的实验规律2Fra bibliotek光电效应的实验规律
（3）存在截止频率νc——极限频率
当入射光的频率减小到某一数值νc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。νc称为截止频率或极限频率。 结论：对于每种金属材料，都相应的有一 确定的截止频率νc。
入射光频率ν>νc ，发生光电效应； 入射光频率ν <νc，不发生光电效应 。
（无论光强度多大）
二、光电效应的实验规律
2.光电效应的实验规律
（4）光电效应具有瞬时性
精确测量表明产生电流的时间不超过 10－9 s，即光电效应几乎是瞬时发生的。
三、光电效应解释中的疑难
经典电磁理论认为： ①光越强，光电子的初动能应该越大，所以遏止电压Uc应该与光的