高中物理第17章波粒二象性 2 光的粒子性课件新人教版选修3-5A

高中物理第17章波粒二象性 2 光的粒子性课件新人教版选修3-5

12
探究一
探究二
探究三
问题导引名师精讲典例剖析
K12课件
13
探究一
探究二
探究三
问题导引名师精讲典例剖析
1.光子与光电子:光子指光在空间传播时的每一份能量,光子不带电;光电子是金属表面受到光照射时发射出来的电子,其本质是电子,光照射金属是因,产生光电子是果。
2.光电子的动能与光电子的最大初动能:光照射到金属表面时,光子的能量全部被电子吸收,电子吸收了光子的能量,可能向各个方向运动,需克服原子核和其他原子的阻碍而损失一部分能量,剩余部分为光电子的初动能;只有金属表面的电子直接向外飞出时,只需克服原子核的引力做功,才具有最大初动能。光电子的初动能小于或等于光电子的最大初动能。
K12课件
9

填一填练一练
解析:由光电效应规律知,对于某种金属,其逸出功是一个定值,当照射光的频率一定时,光子的能量是一定的,产生的光电子的最大初动能也是一定的,若提高照射光的频率,则产生的光电子最大初动能也将增大。要想使某种金属发生光电效应,必须使照射光的频率大于其极限频率ν0,因刚好发生光电效应时,光电子的初动能为零, 有 hν0=W0,所以 ν0=��ℎ��0,又 ν0=��0,若照射光频率 ν≥ν0,即 λ≤λ0=��ℎ��0�� 时
能发生光电效应,A、D选项正确;
K12课件
10
填一填练一练
同一频率的光照射到不同金属上时,因各种金属的逸出功不相同, 产生的光电子的最大初动能也不相同,逸出功越小,电子摆脱金属的束缚也越容易,电子脱离金属表面时的初动能越大,C选项错误; 若照射光的频率不变,对于特定的金属,增加光强,不会增加光电子的最大初动能,因频率不变时,入射光的光子能量不变,但由于光强的增加,入射光的光子数目增加,因而产生的光电子数目也随之增加,B选项正确。

高中物理第十七章波粒二象性2光的粒子性课件新人教版选修3_5

二、爱因斯坦的光电效应方程 1．光子说：光不仅在发射和吸收时能量是一份一份的，是不连续的，而且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，每一个光的能量子被称为一个光子，这就是爱因斯坦的光子说．
2．爱因斯坦光电效应方程：爱因斯坦说，在光电效应中，金属中的电子吸收一个光子获得的能量是 hν，这些能量的一部分用来克服金属的逸出功，剩下的表现为逸出的光电子的初动能 Ek，公式表示为 Ek＝hν－W．
(3)实验规律之三，光电效应具有瞬时性．当入射光的频率超过截止频率时，无论入射光强度怎么样，立刻就能产生光电效应．精确测量表明产生光电流的时间不超过 10 9s.
－
3．光电效应解释中的疑难．使电子脱离某种金属所做功的最小值，叫作这种金属的逸出功．经典的电磁理论只能解释实验规律二，对剩余规律却无法解释．
D．对于某种金属，只要入射光的强度足够大，就会发生光电效应
解析：光电子的最大初动能与入射光的频率有关，与入射光的强度无关，故选项 A 错，B 对；对于任何一种金属都存在一个发生光电效应的入射光的最小频率(截止频率)，对应着一个“最大波长”，故选项 C 对，D 错．答案：BC
知识点二康普顿效应提炼知识 1．光的散射：光在介质中与物体微粒的相互作用，使光的传播方向发生改变的现象． 2．康普顿效应：在光的散射中，除了与入射波长相同的成分外，还有波长更长的成分．
(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 ε＝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 hν 与入射光子数 n 的乘积．即光强等于 nhν. (4)光电流和饱和光电流：金属板飞出的光电子到达

高中物理第十七章波粒二象性 17.2 光的粒子性新人教版选修3

①爱因斯坦方程表明，光电子的初动能Ek与
入射光的频率成线性关系，与光强无关。只
有当hν>W0时，才有光电子逸出，
光电效应的截止频率。
c
W 0就是
h
②电子一次性吸收光子的全部能量，不需要积累能量的时间，光电流自然几乎是瞬时发生的。
③光强较大时，包含的光子数较多，照射金属时产生的光电子多，因而饱和电流大。
电源
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。
hW0 eUc
四、光电效应在近代技术中的应用
1、光控继电器可以用于自动控制，自动计数、自动报警、
K
K2
K1
自动跟踪等。
K4 K3
放大器
K5
2、光电倍增管
控制机构
A
可对微弱光线进行放大，
可使光电流放大105~108
倍，灵敏度高，用在工
程、天文、科研、军事
等方面。
应用光电管
•光 I
A K
电流计
第十七章波粒二象性
第2节光的粒子性
问题：回顾前面的学习，总结人类对光的本性的认识的发展过程？
一、光电效应的实验规律
用弧光灯照射擦得很亮的锌板，(注意用导线与不带电的验电器相连），使验电器张角增大到约为 30度时，再用与丝绸磨擦过的玻璃棒去靠近锌板，则验电器的指针张角会变大。。
表明锌板在射线照射下失去电子而带正电

高中物理人教版选修3-5(课件)第十七章波粒二象性 1 能量量子化 2 光的粒子性

图 1711
2．一般物体与黑体的比较热辐射特点吸收、反射特点
一般辐射电磁波的情况与温度有关，既吸收又反射，其能力与材料的种物体与材料的种类及表面状况有关黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关类及入射波长等因素有关完全吸收各种入射电磁波，不反射
3．黑体辐射的实验规律 (1)温度一定时，黑体辐射强度随波长的分布有一个极大值． (2)随着温度的升高 ①各种波长的辐射强度都有增加； ②辐射强度的极大值向波长较短的方向移动．如图 1712 所示． 4．普朗克的量子化假设的意义
(3)黑体辐射的实验规律
温度有关外，还与材料的种 ①一般材料的物体，辐射电磁波的情况，除与_____
类及表面状况有关．
温度有关．随着温度的 ②黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的_____ 增加；另一方面，辐射强度的极大值升高，一方面，各种波长的辐射强度都有_____ 波长较短的方向移动．向__________
强度的极大值向波长较短的方向移动，当温度降低时，上述变化都将反过来，故 A、C、D 正确，B、E 错误．【答案】 ACD
2．下列叙述正确的是(
)
A．一切物体都在辐射电磁波 B．一般物体辐射电磁波的情况只与温度有关 C．一般物体辐射电磁波的情况只与材料有关 D．黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体温度有关 E．黑体能够完全吸收入射的各种波长的电磁波【解析】根据热辐射定义知 A 对；根据热辐射和黑体辐射的特点知一般
由理论得出的荒谬结果被称为“紫外灾难”．
2．能量子 (1)普朗克的假设
整数倍即能的辐射或者振动着的带电微粒能量只能是某一最小能量值 ε 的_______.
一份一份的．这个不可再分的最小能量值 ε 叫做________ 能量子．吸收只能是___________

物理人教版高中选修3-5人教课标版高中物理选修3-5第十七章波粒二象性第二节科学的转折：光的粒子性PPT课件

小结
5.爱因斯坦对光电效应的解释：
1. 光强大，光子数多，释放的光电子也多，所以光电流也大。
选修 3 5 17.2 －光的粒子性
2. 电子只要吸收一个光子就可以从金属表面逸出，所以不需时间的累积。 3. 从方程可以看出光电子初动能和照射光的频率成线性关系。 4.从光电效应方程中，当初动能为零时，可得极极限频率。
EK
●解释截止频率 ●解释饱和光电流 ●解释瞬时性
0 －W0
ν0
ν
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。
光电效应理论的验证
美国物理学家密立根，花了十年时间做了“光电效应”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。
康普顿散射实验的意义
1.有力地支持了爱因斯坦“光量子”假设；
选修 3 5 17.2 －光的粒子性
2.首次在实验上证实了“光子具有动量”的假设；
3.证实了在微观世界的单个碰撞事件中，动量和能量守恒定律仍然是成立的。
康普顿的成功也不是一帆风顺的，在他早期的几篇论文中，一直认为散射光频率的改变是由于 “混进来了某种荧光辐射”；在计算中起先只考虑能量守恒，后来才认识到还要用动量守恒。康普顿于1927年获诺贝尔物理奖。
0
波长（A）
λ
o
康普顿散射的实验规律
波长的偏移只与散射角j 有关，而与散射物质种类及入射的X射线的波长0 无关，
选修 3 5 17.2 －光的粒子性
Δλ = λ - λ0 = λc (1-cos φ)
只有当入射波长0与c可比拟时，康普顿效应才显著，因此要用X射线才能观察到康普顿散射，用可见光观察不到康普顿散射。

人教版物理选修3-5(课件)第17章波粒二象性2

光子是光电效应的因，光波粒二象性
学基础导学讲要点例析练随堂演练测达标训练
2．光电子的动能与光电子的最大初动能光照射到金属表面时，光子的能量全部被电子吸收，电子
吸收光子的能量，可能向各个方向运动，需克服原子核和其他
原子的阻碍而损失一部分能量，剩余部分为光电子的初动能；只有金属表面的电子直接向外飞出时，只需克服原子核的引力
做功，才具有最大初动能．光电子的初动能小于等于光电子的
最大初动能．
物理选修3-5
第十七章波粒二象性
学基础导学讲要点例析练随堂演练测达标训练
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
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．
物理选修3-5
第十七章波粒二象性
学基础导学讲要点例析练随堂演练测达标训练
入射光照射到某金属表面上发生光电效应，若入射光的强度减弱，而频率保持不变，那么( 明显增加 ) A．从光照射金属表面到发射出光电子之间的时间间隔将
物理选修3-5
第十七章波粒二象性
学基础导学讲要点例析练随堂演练测达标训练
2．光的粒子性
物理选修3-5
第十七章波粒二象性
学基础导学讲要点例析练随堂演练测达标训练
物理选修3-5
第十七章波粒二象性
学基础导学讲要点例析练随堂演练测达标训练
学基础导学
种金属的逸出功．
物理选修3-5
第十七章波粒二象性
学基础导学讲要点例析练随堂演练测达标训练

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17章波粒二象性 3 粒子的波动性课件新人教版选修3-5

对物质波的认识
1．两类物质物理学把宇宙中的物质分为两大类：一类是分子、原子、电子、质子及由这些粒子所组成的物体，另一类是场，如电场、磁场等，它们虽不是由微观粒子构成的，却是客观存在的特殊物质． 2．物质波(德布罗意波) (1)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，如子弹飞行的波长约10－34 m.
解析：19世纪初，人们成功地在实验中观察到了光的干涉、衍射现象，这属于波的特征，微粒说无法解释．但到了19世纪末又发现了光的新现象——光电效应，这种现象波动说不能解释，证实光具有粒子性．因此，光既具有波动性，又具有粒子性，但不同于宏观的机械波和机械粒子．波动性和粒子性是光在不同的情况下的不同表现，是同一客体的两个不同侧面、不同属性，我们无法用其中一种去说明光的一切行为，只能认为光具有波粒二象性．选项D正确．
休息时间到啦
同学们，下课休息十分钟。现在是休息时间，你们休息一看看远处，要保护好眼睛哦~站起来动一动，久坐对身体
解析：光既具有波动性又具有粒子性，故具有波粒二象性 .故A错误；光电效应现象中能产生光电子，但不是光子转化为电子.故B错误；光的干涉现象和光的衍射现象说明光具有波动性.故C错误；光电效应现象说明光具有粒子性，故D正确.
复习课件
高中物理第17章波粒二象性 3 粒子的波动性课件新人教版选修3-5
1
3 粒子的波动性
细心的同学会发现，街道两侧路灯的开、关时间并不是固定的：天气晴朗时，路灯亮得晚；天气阴沉时，路灯亮得早．其实这是光电效应在自动控制中的应用，这其中的核心部件是光电管(其原理是光电效应)．图甲所示的是路灯自动控制的模拟电路，A为光电管，B为继电器，C为照明电路，D为路灯．请连成正确的电路，达到“日出路灯熄，日落路灯亮”的效果．

高中物理第十七章波粒二象性第1节能量量子化第2节光的粒子性课件新人教版选修3_5

如图所示，如果在一个空腔壁上开一个小孔，那么射入小孔的电磁波在空腔内表面会发生多次反射和吸收，最终不能从空腔射出，这个小孔就成了一个绝对黑体．
(2)黑体不一定是黑的，只有当自身辐射的可见光非常微弱时看上去才是黑的；有些可看作黑体的物体由于有较强的辐射，看起来还会很明亮，如炼钢炉口上的小孔．一些发光的物体 (如太阳、白炽灯灯丝)也被当做黑体来处理．
(2)黑体辐射的实验规律 ①对于一般材料的物体，辐射电磁波的情况除与___温__度____有关外，还与材料的___种__类____及表面状况有关． ②黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度有
关．随着温度的升高，一方面，各种波长的辐射强度都有 __增__加__．另一方面，辐射强度的极大值向波长较_短__的方向移动．
2 ． (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．( ) 提示：(1)× (2)× (3)√
3．能量子 (1)定义：普朗克认为，当带电微粒辐射或吸收能量时，只能辐射或吸收某个最小能量值的__整__数__倍___．这个不可再分的最小能量值 ε 叫做能量子． (2)能量子大小：ε＝____h_ν____，其中 ν 是电磁波的频率，h 称为普朗克常量．h＝6.626×10－34 J·s(一般取 h＝6.63×10 －34 J·s) (3)能量的量子化：在微观世界中能量是量子化的，或者说微观粒子的能量是分立的．这种现象叫能量的量子化．
第十七章波粒二象性
第1节能量量子化第2节光的粒子性
第十七章波粒二象性

高中物理第十七章波粒二象性 2 光的粒子性课件5高中选修35物理课件

答案：BD
第十七页，共五十页。
要点二光电效应方程的理解和应用光电效应方程 Ek＝hν－W0 的三点理解 (1)式中的 Ek 是光电子的最大初动能，就某个光电子而言，其离开金属时剩余动能大小可以是 0～Ek 范围内的任何数值． (2)光电效应方程实质上是能量守恒方程． ①能量为 ε＝hν 的光子被电子吸收，电子把这些能量的一部分用来克服金属表面对它的吸引，另一部分就是电子离开金属表面时的动能． ②如果克服吸引力做功最少为 W0，则电子离开金属表面时动能最大为 Ek，根据能量守恒定律可知：Ek＝hν－W0. (3)光电效应方程包含了产生光电效应的条件．若发生光电效应，则光电子的最大初动能必须大于零，即 Ek＝hν－W0>0，亦即 hν>W0，ν>Wh0＝νc，而 νc＝Wh0恰好是光电效应的截止频率．
第二十一页，共五十页。
【例 2】用如图所示的装置研究光电效应现象．用光子能量为 2.75 eV 的光照射到光电管上时发生了光电效应，电流表的示数不为零；移动滑动变阻器的滑动触头，发现当电压表的示数大于或等于 1.7 V 时，电流表示数为 0.
(1)光电子的最大初动能是多少？遏止电压为多少？ (2)光电管阴极的逸出功又是多少？ (3)当滑动触头向 a 端滑动时，光电流变大还是变小？ (4)当入射光的频率增大时，光电子最大初动能如何变化？遏止电压如何变化？
第十四页，共五十页。
【解析】光电效应的规律表明：入射光的频率决定着是否发生光电效应以及发生光电效应时产生的光电子的初动能的大小．当入射光频率增加后，产生的光电子最大初动能也增加；而照射光的强度增加，会使单位时间内逸出的光电子数增加．紫光频率高于绿光，故选项 A、D 正确．
【答案】 AD

高中物理 第17章 波粒二象性 2 光的粒子性课件 新人教版选修3-5A