光电效应波粒二象性物质波.ppt

第十五章量子论初步原子核 第一节光电效应波粒二象性物质波 一 光电效应1 定义 在光的照射下从物体发射出 的现象 发射出的电子称为光电子 2 产生条件 入射光的频率 极限频率 电子 大于 3 光电效应规律 1 每种金属都有一个极限频率 入射光的 必须大于这个极限频率才能产生光电效应 2 光电子的最大初动能与入射光的 无关 只随入射光频率的增大而 频率 强度 增大 3 光电效应的发生几乎是瞬时的 一般不超过10 9s 4 当入射光的频率大于极限频率时 的强度与入射光的强度成正比 光电流 二 光电效应方程1 基本物理量 1 光子的能量E h 其中h 6 63 10 34J s 称为普朗克常量 2 逸出功 使电子脱离某种金属所做功的 最小值 3 最大初动能发生光电效应时 金属 的电子吸收光子后克服原子核的引力逸出时所具有动能的 表面上 最大值 2 光电效应方程爱因斯坦光电效应方程是根据 守恒定律推导出来的 描述的是光电子的最大初动能Ek跟入射光子的能量h 和逸出功W之间的关系 Ek h W 能量 三 波粒二象性 物质波1 光的波粒二象性 1 光电效应说明光具有粒子性 同时光还具有波动性 即光具有 2 大量光子运动的规律表现出光的 性 单个光子的运动表现出光的 性 波粒二象性 波动 粒子 3 光的波长越长 波动性越明显 越容易看到光的干涉和衍射现象 光波的频率越高 粒子性越明显 穿透本领越强 运动着 德布罗意波 一 正确理解光电效应规律中的两个关系1 光电子的最大初动能与入射光频率的关系 图15 1 1 由光电效应方程可得 Ek h W 对于某一金属而言 逸出功W是一定的 光电子的最大初动能Ek随入射光的频率 的增大而增大 最大初动能Ek与入射光频率 的关系图线如图15 1 1所示 当光照射到金属表面上时 能量为E的光子被电子所吸收 电子把这个能量的一部分用来克服金属表面对它的吸引 剩余部分就是电子离开金属表面时的动能 2 电子吸收光子后能量立即增大h 不需要能量的积累过程 因此光电效应的发生几乎是瞬时的 3 电子每次只吸收一个光子 从能量守恒可知 光电子的最大的初动能Ek h W 且Ek随频率的增大而增大 与光的强度无关 2 光电流与光强 电压的关系 1 光电流与光强的关系光电流的大小是由单位时间内从金属表面逸出的光电子数目决定的 而从金属表面逸出的光电子数目由入射光子的数目决定 而与光子的频率无关 2 光电流与电压的关系 给光电管加反向电压时 随电压的增大 光电流逐渐减小 光电压大于或等于遏止电压时 光电流为0 给光电管加正向电压时 随电压的增大光电流逐渐增大 当电压增大到某一值时 光电流达到饱和值 再增大电压 光电流不再增加 即时应用1 2010 高考江苏卷 研究光电效应的电路如图15 1 2所示 用频率相同 强度不同的光分别照射密封真空管的钠极板 阴极K 钠极板发射出的光电子被阳极A吸收 在电路中形成光电流 下列光电流I与A K之间的电压UAK的关系图象15 1 3中 正确的是 图15 1 2 图15 1 3 解析 选C 虽然入射光强度不同 但光的频率相同 所以截止电压相同 又因当入射光强时 单位时间逸出的光电子多 饱和光电流大 所以选C 二 光的波粒二象性1 干涉 衍射和偏振以无可辩驳的事实表明光是一种波 光电效应和康普顿效应又用无可辩驳的事实表明光是一种粒子 因此现代物理学认为 光具有波粒二象性 2 正确理解波粒二象性 波粒二象性中所说的波是一种概率波 对大量光子才有意义 波粒二象性中所说的粒子 是指其不连续性 是一份能量 个别光子的作用效果往往表现为粒子性 大量光子的作用效果往往表现为波动性 即时应用2 有关光的本性的说法正确的是 A 关于光的本性 牛顿提出了 微粒说 惠更斯提出了 波动说 爱因斯坦提出了 光子说 它们都圆满地说明了光的本性B 光具有波粒二象性是指 既可以把光看成微观概念上的波 也可以看成宏观概念上的粒子 C 光的干涉 衍射现象说明光具有波动性 光电效应说明光具有粒子性D 在光的双缝干涉实验中 如果光通过双缝时显出波动性 如果光只通过一个缝时显出粒子性 答案 C 物理学家做了一个有趣的实验 在双缝干涉实验中 在光屏处放上照相底片 若减弱光电流的强度 使光子只能一个一个地通过狭缝 实验结 果表明 如果曝光时间不太长 底片上只出现一些不规则的点子 如果曝光时间足够长 底片上就会出现规则的干涉条纹 对这个实验结果认识正确的是 A 曝光时间不长时 出现不规则的点子 表现出光的波动性 B 单个光子通过双缝后的落点无法预测C 干涉条纹中明亮的部分是光子到达机会较多的地方D 只有大量光子的行为才能表现出光的粒子性 思路点拨 利用光的波粒二象性和光波是一种概率波分析解答 解析 A项中表现出光的粒子性 B C项中体现了光是一种概率波 单个光子的落点无法预测 大量光子到达概率大地方 形成亮条纹 因此大量光子的行为表现出波动性 选项BC正确 答案 BC 2011 高考新课标全国卷 在光