光的粒子性 PPT课件

16
干涉仪和衍射仪使用方法
干涉仪使用方法
通过分束器将光源发出的光波分成两束，再经过反射镜反射后汇聚到一点，形成干涉图样。通过调整反射镜的位 置和角度，可以观察不同干涉现象。
衍射仪使用方法
将光源发出的光波通过衍射光栅或单缝等衍射元件，观察衍射现象。通过调整光源位置、衍射元件参数等，可以 研究光电效应、康普顿效应等 现象表明光具有粒子性， 即光量子（光子）。
波粒二象性的统一
光既具有波动性又具有粒 子性，二者是统一的。在 不同条件下，光表现出不 同的性质。
4
光的传播速度与介质关系
真空中的光速
在真空中，光的传播速度最快，约为 3×10^8 m/s。
光速与波长、频率的关系
2024/1/30
24
光学存储技术原理及应用
光学存储技术的分类
只读型、一次写入型和可重写型
光学存储技术的原理
利用激光束在存储介质上形成微小坑点来记录信息
光学存储技术的应用
数字音频、视频、图像和计算机数据的存储
2024/1/30
光学存储技术的优缺点及发展前景
容量大、保存时间长，但读写速度相对较慢
25
应用
透镜广泛应用于摄影、望远镜、 显微镜等光学仪器中，用于实现 物体的放大、缩小和成像等功能 。
10
反射镜成像原理及应用
成像原理
反射镜通过反射光线来改变光线的传 播方向，从而形成像。反射镜的成像 规律遵循光的反射定律和光路可逆原 理。
应用
反射镜广泛应用于天文望远镜、激光 测距仪、光学干涉仪等光学系统中， 用于实现光线的反射、聚焦和成像等 功能。
光学传感器种类及工作原理
光学传感器的分类
光电传感器、光纤传感器、光谱传感器等

人民教育出版社 高二 |选修3-5
人民教育出版社 高二 |选修3-5
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
人民教育出版社 高二 |选修3-5
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）
人民教育出版社 高二 |选修3-5
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
人民教育出版社 高二 |选修3-5
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
人民教育出版社 高二 |选修3-5
I
黄光（强）
Is
黄光（弱）
O
UAK
二.光电效应的实验规律

答案
(2)在弧光灯和锌板之间插入一块普通玻璃板，再用弧光灯照射，看到的现象 为_指__针__偏__角__明__显__减__小__，说明_锌__板__产__生__光__电__效__应__是__光__中__紫__外__线__照__射__的__结__果___ _而__不__是__可__见__光__ (3)撤去弧光灯，换用白炽灯发出的强光照射锌板，并且照射较长时间，看到 的现象为_视__察__不__到__指__针__的__偏__转__，说明__可__见__光__不__能__使__锌__板__产__生__光__电__效__应___．
ห้องสมุดไป่ตู้答案
(4)光电效应与光的电磁理论的矛盾 按光的电磁理论，应有： ①光越强，光电子的初动能越大，遏止电压与光的强弱有关． ②不存在截止频率，任何频率的光都能产生光电效应． ③在光很弱时，放出电子的时间应远大于10－9 s.
即学即用
(多选)对光电效应规律的理解，下列说法正确的是( CD ) A.任何频率的光照射到金属表面都可以产生光电效应 B.入射光越强，光电子的最大初动能越大 C.当入射光频率大于某一截止频率νc时，入射光频率越大，光电子的最
解析答案
二、光电效应的实验规律 光电效应解释中的疑难
知识梳理
(1)光电效应的四个规律 ①任何一种金属都有一个截止频率νc，入射光的频率必须 不低于 νc ， 才 能产生光电效应，与入射光的强度及照射时间 无关 ． ②光电子的最大初动能与入射光的强度无关，只与入射光的 频率 有关． ③当产生光电效应时，单位时间内从金属表面逸出的电子数与 入射光的 强度 有关． ④光电效应几乎是 瞬时 的，产生的时间一般不超过10－9 s.
去掉表面的氧化层，连接在验电器上(弧光灯发射紫
外线)．

③光电效应具有 瞬时性 ．光电效应几乎是瞬时的，无 论入射光怎么微弱，时间都不超过 10－9 s.
(4)逸出功 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，用 W0 表示，不同金属的逸出功 不同 ．
2．思考判断 (1)任 何频率的光照射 到金属表面都可 以发生光电效 应．(×) (2) 金 属 表 面 是 否 发 生 光 电 效 应 与 入 射 光 的 强 弱 有 关．(×) (3)入射光照射到金属表面上时，光电子几乎是瞬时发射 的．(√)
光的粒子性
光电效应
1.基本知识 (1)定义 照射到金属表面的光，能使金属中的电子 从表面逸出 的现象． (2)光电子 光电效应中发射出来的 电子 ．
(3)光电效应的实验规律 ①存在着 饱和 电流．入射光强度一定，单位时间内阴极 K 发射的光电子数 一定 ．入射光越强，饱和电流 越大．表 明入射光越强，单位时间内发射的光电子数 越多 ．即入射 光越强，单位时间内发射的光电子数 越多 ． ②存在着 遏止 电压和截止频率．遏止电压的存在意味 着光电子具有一定的 初速度 ．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，即光电子的 能量只与入射光的 频率 有关．当入射光的频率 低于 截止 频率时，不论光多么强，光电效应都不会发生．
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．

添加标题
添加标题
添加标题
添加标题
光的衍射：指光波在传播过程中遇 到障碍物时，光波发生弯曲绕过障 碍物的现象，形成衍射条纹。
联系：干涉和衍射都是光波的波动 性的表现，两者在某些情况下是难 以区分的。
光的偏振
偏振光的概念
光的偏振：光在传播 过程中，其电矢量在 垂直于传播方向的平 面内做有规律的振动
光的波粒二象性
汇报人：
目录
添加目录标题
01
光的干涉与衍射
04
光的本质
光的偏振
02
05
光的波粒二象性
光的量子性
03
06
添加章节标题
光的本质
光的定义
光是一种电磁 波，具有波粒
二象性
光的波长范围 很广，从无线 电波到伽马射
线
光的传播速度 是每秒约30万
公里
光的能量与频 率成正比，与
波长成反比
光的传播方式
量子计算：利用光的波粒二象性进 行量子计算
光的干涉与衍射
光的干涉现象
光的干涉：当两束光相遇时，会发生干涉现象，形成明暗相间的条纹
干涉条纹：干涉条纹的间距、亮度和形状与光的波长、频率和相位有关
干涉原理：光的干涉是由于光的波动性引起的，当两束光相遇时，它们的波峰和波谷相互叠加，形 成干涉条纹
量子光学的研究意义和价值
量子光学是研究光的量子性质及其应用的学科，具有重要的科学意义。 量子光学的研究成果可以应用于量子通信、量子计算等领域，具有重要的应用价值。 量子光学的研究可以推动量子技术的发展，为未来的科技进步提供新的动力。 量子光学的研究可以加深我们对光的本质和宇宙的认识，具有重要的哲学意义。
感谢您的观看
汇报人：Biblioteka 偏振光与干涉、衍射的关系干涉：两束偏振光相遇时，振 动方向相同的部分叠加，振动 方向相反的部分抵消

2014-02-22
项城二高
五.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，其 波长的改变量与散射角有关，而与入射线波长 和散射物质都无关。
项城二高
一.光电效应的实验规律
(2)存在遏止电压和截止频率 b.存在极限（截止）频率c
经研究后发现： 对于每种金属，都有确定
的极限频率c 。
•当入射光频率 > c 时， 电子才能逸出金属表面；
•当入射光频率 < c时，无论光强 多大也无电子逸出金属表面。
2014-02-22
项城二高
一.光电效应的实验规律
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。
2014-02-22
项城二高
三.爱因斯坦的光量子假设
1.光子： 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。
爱因斯坦的光子说 爱因斯坦从普朗克的能量子说中得到 了启发，他提出：
阴极
A
阳极
V
K
G
实验表明：
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。
2014-02-22
项城二高
一.光电效应的实验规律
(2)存在遏止电压和截止频率
a.存在遏止电压UC：使光电流减小到零的反向电压
U=0时，I≠0， 因为电子有初速度 A 加反向电压，如右图所示： 一 一 光电子所受电场力方向与光电子 一 速度方向相反，光电子作减速运 一 动。若

光电效应具有瞬时性。而经典认为光能量 分布在波面上，吸收能量要时间，即需能量的 积累过程。
为了解释光电效应，爱因斯坦在能量 子假说的基础上提出光子理论，提出了光 量子假设。
▪ 1905年，爱因斯坦发表 论文《关于光的产生和 转化的一个试探性观 点》，提出光量子假说， 很好地解释了辐射的吸 收与发射的问题。
1905年，爱因斯坦发表论文《关于光的产生和转化的一个试探性观点》，提出光量子假说，很好地解释了辐射的吸收与发射的问题。 1865年麦克斯韦发表《电磁场的动力理论》。
然而在解释光遇到障碍物在其后面留 菲涅耳解释了衍射现象。
▪ 菲涅耳解释了衍射现象。
▪ 泊松亮斑证实了光的波 动性。
▪ 但波动说无法解释晶体 双折射和偏振现象。
▪ 随后马吕斯引入光的偏振。
▪ 1821菲涅耳提出横波理论。
▪ 1865年麦克斯韦发表《电 磁场的动力理论》。表明电 场和磁场以波动形式传播。 并求出电磁波的速度等于光 速。由此说明光是一种横向 振动的电磁波。
助于爱因斯坦的光子理论，从光子与电子碰撞的角 度对此实验现象进行了圆满地解释.我国物理学家吴 有训也曾对康普顿散本性学说的发展史
▪ 1.光的微粒说
▪ 代表人物是牛顿，认为光是从光源发出的一 种物质微粒，在均匀介质中以一定的速度传 播.微粒说很容易解释光的直进现象与反射现 象，但在解释一束光射到两种介质分界面处 会同时发生反射和折射现象时遇到了困难.
1886年10月，赫兹证 饱和光电流强度与入射光强度成正比。
其核心思想是：介质中任一处的波动状态是由各处的波动决定的。
明光的电磁波本质。 康普顿借助于爱因斯坦的光子理论，从光子与电子碰撞的角度对此实验现象进行了圆满地解释.
为了解释光电效应，爱因斯坦在能量子假说的基础上提出光子理论，提出了光量子假设。 后来又有德国霍尔瓦克斯，俄国斯托列夫托夫进行了相关研究。 一般来说，大量光子产生的效果往往显示出波动性，个别光子产生的效果往往显示出粒子性. 1865年麦克斯韦发表《电磁场的动力理论》。 其核心思想是：介质中任一处的波动状态是由各处的波动决定的。

12/8/2021
深化拓展
考点一 对光电效应规律的理解 考点二 对光电效应现象的实验研究方法 考点三 有关光的能量问题的综合分析
12/8/2021
深化拓展 考点一 对光电效应规律的理解
(1)光照射金属时,电子吸收一个光子(形成光电子)的能量后,动能立即
增大,不需要积累能量的过程。
(2)电子从金属表面逸出,首先需克服金属表面原子核的引力做功(逸出
12/8/2021
最大初动能与入射光频率之间的关系: m
v 2
2
=hν-W(或Ek=hν-W)。
若入射光子的能量恰等于金属的⑦ 逸出功 ,则光电子的最大初动能
为零,入射光的频率就是该金属的极限频率。此时有hν0=W,即ν0= W h ,可 求出极限频率,反过来从实验中测出金属的极限频率ν0,也可求出逸出
功。
12/8/2021
ee
12/8/2021
2-2 从1907年起,密立根就开始测量金属的遏止电压Uc(即图甲所示的 电路中电流表G的读数减小到零时加在电极K、A之间的反向电压)与 入射光的频率ν,由此算出普朗克常量h,并与普朗克根据黑体辐射得出 的h相比较,以检验爱因斯坦光电效应方程的正确性。按照密立根的方 法我们利用图示装置进行实验,得到了某金属的Uc-ν图像如图乙所示。
ee
e
时,可解得ν=νc,此时读图可知,ν≈×1014
,C、D错误。当Uc=0
×1014 Hz,在误差允许范围内,可以认为A正确,B错误。
12/8/2021
考点三 有关光的能量问题的综合分析
光子学说认定每个光子有一定的能量ε=hν,而光强是光子总能量的 体现,即E=Nhν。可以把光子能量与其他有关能量的知识联系起来,构成 综合性的题目。