【经典】实验小学高中物理选修3-5第17章《光的波粒二象性》知识点总结
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第十七章：波粒二象性
一、黑体辐射规律
1、黑体：只吸收外来电磁波而不反射的理想物体
2、黑体辐射的特点
黑体的辐射强度按波长分布只与温度有关，与物体的材料和表面形
状无关（一般物体的辐射强度按波长分布除与温度有关外，还与物
体的材料、表面形状有关）；
3、黑体辐射规律：
随着温度的升高，任意波长的辐射强度都加强
随着温度的升高，辐射强度的极大值向着波长减小的方向进行；
4、普朗克的量子说：
透过黑体辐射规律，普朗克认为：电磁皮的辐射和吸收，是不连续的，而是一份一份
地进行的，每份叫一个能量子，能量为h。
爱因斯坦受其启发，提出了光子说：光的传播和吸收也是一份一份地进行的，每一份叫一个光子，其能量为h
二、光电效应：说明了光具有粒子性，同时说明了光子具有能量
1、光电效应现象
紫外光照射锌板，锌板的电子获得足够的光子能量，挣脱金
属正离子引力，脱离锌板成为光电子；锌板因失去电子而带上
正电，于是与锌板相连的验电器也带上正电，金属箔张开。
2、实验原理电路图
3、规律：
①存在饱和电流
饱和电流：在光电管两端加正向电压时，单位时间到达阳极A 的光
电子数增多，光电流越大；但当逸出的光电子全部到达阳极后，
再增加正向电压，光电流就达到最大饱和值，称为饱和电流。
②存在遏止电压
在光电管两端加反向电压时，
单位时间内到达阳极A 的光电子数减少，光电流减小；当反射电压达到某一值
U C 时，光电流减小为零，U C 就叫“遏止电压”。
③存在截止频率
a 、截止频率的定义：任何一种金属都有一个极限频率ν
0，入射光的频率低于“极限频率”ν
0时，无论入射光多强，都不能发生光电效应，这个极限频率称为
截止频率。
b 、“逸出功”定义：电子从金属表面脱离金属所需克服金属正离子的引力所做的最小功。
要发生光电效应，入射光的能量（h ν）要大于“逸出功（W ）”即：
0W hv ④光电效应的“瞬时性”——因光电效应发生的时间，即为一个光子与一个电子能量交换
的时间，所以不管光强度如何，发生光电效应的时间极短，不超过
10-9s 。
4、爱因斯坦的光电效应方程：
光电子的最大初动能等于入射光光子的能量减逸出功即：W
h E K 可见“光电子的最大初动能”与入射光的强度无关，只与入射光频率有关，图象如下图
0W E hv k c k eU E 0
0h W 6、光电效应方程对光电效应现象的解释如下
①在入射光频率一定的情况下，饱和光电流的大小与入射光的强度成正比，也就是单位时间内被击出的光电子数与入射光的强度成正比。
②光电子的最大初动能与入射光的强度无关，而只与入射光的频率有关。
频率越高，光电子的能量就越大。
③入射光的频率低于的光，无论光的强度如何，照射时间多长，都没有光电子发射。
④光的照射和光电子的释放几乎是同时的
例题：铝的逸出功是 4.2eV ，现在将波长200nm 的光照射铝的表面。
（1）求光电子的最大初动能
（2）求遏制电压
（3）求铝的截止频率
三、康普顿效应：
1、光子与石墨中的电子发生碰撞后，成分中出现
波长变长光子的现象。
2、对康普顿效应的解释：光子与石墨中的电子发生碰撞后，把一部分能量和动量传递给了电子。
因此，光子的能量和动量都要减小；又
C h h 所以在散射后光子成分中出现波长变长的光子。
3、意义：说明了光具有粒子性，同时说明了光子具有能量和动量。
四、光的波粒二象性
1
、光子数目少时，易表现出粒子性；光子数目多时，易表现出波动性 2
、波长越长，越易表现出波动性；波长越短，越易表现出粒子性 3、光子的能量h 、光子的动量h
P
0W E hv k c k eU E 0
0h W 6、光电效应方程对光电效应现象的解释如下
①在入射光频率一定的情况下，饱和光电流的大小与入射光的强度成正比，也就是单位时间内被击出的光电子数与入射光的强度成正比。
②光电子的最大初动能与入射光的强度无关，而只与入射光的频率有关。
频率越高，光电子的能量就越大。
③入射光的频率低于的光，无论光的强度如何，照射时间多长，都没有光电子发射。
④光的照射和光电子的释放几乎是同时的
例题：铝的逸出功是 4.2eV ，现在将波长200nm 的光照射铝的表面。
（1）求光电子的最大初动能
（2）求遏制电压
（3）求铝的截止频率
三、康普顿效应：
1、光子与石墨中的电子发生碰撞后，成分中出现
波长变长光子的现象。
2、对康普顿效应的解释：光子与石墨中的电子发生碰撞后，把一部分能量和动量传递给了电子。
因此，光子的能量和动量都要减小；又
C h h 所以在散射后光子成分中出现波长变长的光子。
3、意义：说明了光具有粒子性，同时说明了光子具有能量和动量。
四、光的波粒二象性
1
、光子数目少时，易表现出粒子性；光子数目多时，易表现出波动性 2
、波长越长，越易表现出波动性；波长越短，越易表现出粒子性 3、光子的能量h 、光子的动量h P。
