2020年江苏南师附中高中物理竞赛辅导课件18量子物理基础(C光电效应)(共14张PPT)
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2020年南师附中高中物理竞赛辅导课件17波动光学(共12张PPT)
列同心圆环
----牛顿环
பைடு நூலகம்
讨论：
干涉环半径
r2R2Re22eRe2 R
又 eR e r 2 2R
n
r
0
明环半径 rk
2k1R
2n
k 1,2
暗环半径 rk kR n k0,1,2
干涉环间的距离
r (k1)R kR
n
n
1 k1 k
R
n ----内疏外密
平凸透镜向上平移时，中心处有圆 环吞入；反之则有圆环冒出
6、创新时代实际上是信息时代的天然的伴随物。尽管我们掌握了新的信息，但仍然有薄弱环节，它不是出现在信息的创造上，也不是出现在 信息的贮存上，甚至也不在信息的获取上，而是出现在利用新的信息去做新的事情上。——吉福德·平肖第三 50.最困难的选择无非只有两个选项，你敢，或不敢。 31.如果一个人有足够的信念，他就能创造奇迹。 16、起初，对生与死不满意的人可能会在几年内感到兴奋。您曾经无法忍受的东西，后来可能会成为您无法没有的习惯。时间总会带来意想 不到的答案。
由暗纹条件
2n2e2(2k1)2
知： 交界处e=0对应于k=0的暗纹
中心点为k=4的暗纹
emax
k
2n2
457001010 21.6
7.2107m
最外暗环逐渐向外扩大，中心点明 暗交替变化，条纹级数逐渐减少
2020年南师附中高中物理竞赛辅导课件17波动光学(共17张PPT)
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69. 抱最大的希望，为最大的努力，做最坏的打算。 5、一滴蜂蜜比一加仑胆汁能够捕到更多的苍蝇。 9、别小看任何人，越不起眼的人。往往会做些让人想不到的事。 26、我允许你走进我的世界，但不允许在我的世界走来走去。 56. 如果不想做点事情，就甭想到达这个世界上的任何地方。 9、当你感到悲哀痛苦时，最好是去学些什么东西。学习会使你永远立于不败之地。 22. 做每个年龄阶段应该做的事，长大在于成长的过程，建立了良好的人际关系，有可以养活自己的并喜欢的职业，心态上也能安稳不浮躁了 ，懂得在家做好儿女，好丈夫(妻子)，在单位做好领导好员工，能做到这些可以算是基本长大了。 7. 不要轻信你听到的每件事，不要花光你全部的钱。 25、使用双手的是劳工，使用双手和头脑的舵手，使用双手、头脑与心灵的是艺术家，只有合作双手、头脑、心灵再加上双脚的才是推销员 。
n为奇数：剩一个波带未被抵消
----明纹
asin
2k
l
2
----暗纹
Leabharlann Baidu
asin(2k1)l
2
----明纹
k1,2
asin 不等于l/2的整数倍时, 光强
介于最明与最暗之间
讨论： 中央明纹：两第一级
E 1
暗纹中心间的明纹
半角宽 线宽度
0 1sin1
l a
x0 2f tg 2f
2020年江苏南师附中高中物理竞赛辅导课件18量子物理基础(3)(2)
n 1 n2 n3
n4
电子轨道
E 4 激
E 3 发 态
E2 E 1 基态
能级
En/eV 0
-0.85 -1.51
-3.39
帕邢系
பைடு நூலகம்
巴耳末系
n4
3 2
-13.6
1
莱曼系
4.里德伯公式的推导 时氢，原氢子原从子高的能发级光En频跃率迁为到低能级Ek
En
波数为
Ek h
me4
802h3
度宽度和偏振等都无法处理
THE END 祝大家竞赛顺利、学业有成
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快乐的人帮助别人，积极人的肯定自己。——王修强 温故而知新，可以为师矣。——《论语·为政》（温故知新） 人越是高兴的事情，越爱隐藏；越是痛苦的事情，越爱小题大作。 这个是世界上没有天才，所谓的天才只是比普通人多了百分之一的天赋。如果这个天赋运用不好，那么他就可能变成百分之十的累赘。 只要我还有梦，就会看到彩虹! 儿童能力初期萌芽是尤其可贵的，我们引导儿童初期自然趋向的途径能固定儿童的基本习惯，能确定后来能力的趋向。——杜威 通过云端的道路，只亲吻攀登者的足迹。 人若软弱就是自己最大的敌人；人若勇敢就是自己最好的朋友。
量子化条件:电子在稳定圆轨道上
运动时，其轨道角动量L=mvr必须 等于h/2的整数倍，即
L n h n n1,2,
2020年南师附中高中物理竞赛辅导课件17波动光学(K反射和折射时光的偏振)(共21张PPT)
i0 i0
n1
n2
入射面的线偏振光
此时有 i0 900
由折射定律 n1sii0 nn2sin
n 1si0 nn 2si9n 0 0 i(0 )
n2cois0
tgi0
n2 n1
n21
----布儒斯特定律
说明：
i= i0时，反射光为线偏振光，而折 射光仍然是部分偏振光，但此时偏
振化程度最高
反射光光强较弱，折射光较强 让自然光通过玻璃片堆，可使折射 光的偏振化程度增加。玻璃片足够 多时，可使折射光为完全偏振光
非常光(e光)：不遵 守折射定律
当方解石晶体旋 转时，o光不动 ，e光围绕o光旋 转
二.双折射光的偏振特点
1.概念 光轴：光线在晶体中沿某一方向传
播时不发生双折射现象，这一方向称 为晶体的光轴
只有一个光轴(如方解石、石英)的 晶体为单轴晶体；有两个光轴(如云 母、硫磺)的晶体为双轴晶体
主截面：光轴和 晶体表面法线组 成的平面
680
220
e
480
o
680
光轴
ne 1.486no 1.658n1.55
光的偏振
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i0
[例3]将一介质平板放在水中, 板面与
水平面的夹角为，如图。已知折射
率n水=1.333，n介质=1.681，要使水面
2020年南师附中高中物理竞赛辅导课件17波动光学(共18张PPT)
2k 1
k=1时： 5.2 01 0 7m----绿色光
k=2时：1.7313 0 7m
----紫外光，不可见
二.应用
1.增透膜
e
光在膜的上
下表面反射时
都有半波损失
n0 1
n1.38 MgF2
n'1.5 玻璃
反射光干涉相消时有
2ne(2k 1)
2
膜的最小厚度为
em in
4n
----此时透射光增强
k 1,2,
最小光学厚度为
nLe2 4
即每层膜的光学厚度都为/4时， 可得到该波长的高反射膜
波动光学B
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21. 一分耕耘，一分收获，未必;九分耕耘，会有收获，一定! 22. 人生能有几回搏?现在不搏更待何时?珍惜机遇吧，让金色的年华碰撞出更加灿烂的火花! 富含正能量的高考经典励志语录精选
解: 需考虑半波损失。根据明纹条件
2e n22n12si2ni2k
e (2k1) (2k1)4.8107
4 n2sin2i 4 1.320.52 (2k1)1.010 7m
k=1时有
emin 1.01 07m
从法向观察，i=0: 2ne2k
4ne
41.301.0107
5.20107
2k 1
2020年高中物理竞赛—基础光学13光电效应(共12张PPT)
三、爱因斯坦的光量子论
1.爱因斯坦光量子假设(1905年) • 电磁辐射由以光速运动的局限于空间某一小范围的光量
子（光子）组成 = h
• 光量子具有“整体性”
光的发射、传播、吸收都是量子化的 •光强 单位时间打到单位面积上的粒子总能量
I = N h N 粒子流密度
光强不变：即 I = N h 不变
❖遏止电压 Ua
1 2
mv
2 m
eU a
光电子最大初动能和
成线性关系
❖截止频率 0
❖即时发射 迟滞时间不超过 10-9 秒
（I, v) i
K
A
U
和 Uai
v 成 线
I1>I2>I3 iS1 I1 iS2 I2
性
关 系
0
iS3 I3
Ua 遏止电伏压安与特频性率曲关线系曲线U
总结
• 只有光的频率 0 时，电子才会逸出。 • 光电子最大初动能和光频率 成线性关系。
2020高中物理竞赛
基础光学
光电效应和爱因斯坦的光量子论
光电效应: 光照射某些金属时能从表面释放出电子的效应 产生的电子称为光电子
光电效应是赫兹在1887年发现的. 1896年汤姆逊发现了电 子之后,勒纳德证明了光电效应中发出的是电子
一. 光电效应的实验规律
❖饱和电流 iS
2020年南师附中高中物理竞赛辅导课件16波(共19张PPT)
生偏离原方向传播的现象
2.反射
AA'A2C
A2 A'
i iA' 1
ii'
A2ACA'CAA B C
A'AC A2CA 而 A 'A C i' A 2 C iA 900
i i'
反射定律： 入射角等于反射角；
入射线、反射线及分界面法线共面
3.折射
设 u1 u2
u1
A A2C ssA 'iinnA iAC C ssuuii12ninnuu2121tt
二.波的干涉 干涉现象：波在媒质 中叠加时，出现某些 地方振动始终加强， 某些地方振动始终减 弱或完全抵消的现象
相干波的条件：频率相同，振动方 向相同，相位相同或相位差恒定
设两相干波源的振动表达式为：
y10 A 1c 0 o ts (1)
y20 A 2c 0 ots(2) S 1
传输到P点时振动方程为
r1 P r2
y 1 A 1 co t s 2r ( 1 1 )S 2 y 2 A 2 co t 2 sr 2 ( 2 )
P点的合振动为
yy1y2Acost ()
其中AA 1 2A 2 22A 1A 2co 2 s(12r2r1)
讨tg论 : A A11csoin s1 1(( 2 2rr1 1)) A A2 2scions2(2 (22rr22))
2.反射
AA'A2C
A2 A'
i iA' 1
ii'
A2ACA'CAA B C
A'AC A2CA 而 A 'A C i' A 2 C iA 900
i i'
反射定律： 入射角等于反射角；
入射线、反射线及分界面法线共面
3.折射
设 u1 u2
u1
A A2C ssA 'iinnA iAC C ssuuii12ninnuu2121tt
二.波的干涉 干涉现象：波在媒质 中叠加时，出现某些 地方振动始终加强， 某些地方振动始终减 弱或完全抵消的现象
相干波的条件：频率相同，振动方 向相同，相位相同或相位差恒定
设两相干波源的振动表达式为：
y10 A 1c 0 o ts (1)
y20 A 2c 0 ots(2) S 1
传输到P点时振动方程为
r1 P r2
y 1 A 1 co t s 2r ( 1 1 )S 2 y 2 A 2 co t 2 sr 2 ( 2 )
P点的合振动为
yy1y2Acost ()
其中AA 1 2A 2 22A 1A 2co 2 s(12r2r1)
讨tg论 : A A11csoin s1 1(( 2 2rr1 1)) A A2 2scions2(2 (22rr22))
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N 7.9
2 51
019 2 .5 1 21s 0 8 1 m 2
THE END 祝大家竞赛顺利、学业有成
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解： 应用爱因斯坦方程
12m2vhcA26.5 .61310 7 3 014 .63111 8 0092.2
4.9 72.212.76eV
每个光子的能量
hc 4.97eV 4 .9 1 7 .6 1 1 0 J 9
7.9 5 1 1 0J 9
因每个光子最多只能释放一个电子
故每秒从钾表面单位面积所发射的最 大电子数
2020年
高中物理学奥林匹克竞赛
考前辅导
2020 江苏南京
1
§18-2 光电效应
(外)光电效应：金属在光 的照射下发射电子的现象 一.光电效应的实验规律
AK
G
Vห้องสมุดไป่ตู้
饱和
电流 I s1
I
截止 I s 2
电压
Ua
光强较强
光强较弱
U
实验规律
饱和电流与入射光强成正比
----单位时间内，阴极溢出的光 电子数与入射光强成正比
Ua
12mvm2 0
U0
0 0
----存在截止频率(红限)
K
0
U0 K
----红限
光电子是即时发射的，无论光强如
何，弛豫时间不超过10-9s
二.光波动理论的缺陷
波动说认为：
实验结果
金属中电子吸收光 初动能与入射
能逸出, 其初动能决 光频率相关，
定于光振动振幅, 即 而与入射光强
由光强决定
无关
止频率(红限) 0 Ah
光子能量一次地被一个电子吸收， 不需要积累能量的时间
结论：光是粒子流
爱因斯坦1921年获诺贝 尔物理学奖
[例3]波长为2500A、强度为2W/m2的 紫外光照射钾, 钾的逸出功为2.21eV， 求(1)所发射的电子的最大动能；(2) 每秒从钾表面单位面积所发射的最大 电子数
光强能量足够，光 存在截止频率 电效应对各种频率的 (红限) 光都会发生
电子吸收光波能量只 光电子是即时 有到一定量值时，才 发射的 会从金属中逸出
三．爱因斯坦光子理论
1905年爱因斯坦提出光子假说：
一束光就是一束以光速运动的粒子流
，这些粒子称为光子。频率为 的光
的每一光子具有能量h
1.光电效应方程
加反向电压至Ua(截止电压)时光电 流为零
----光电子溢出时有最大初动能
能量关系满足
12mvm2 eUa
截止电压和入射光频率成线性关系
UaKU0
K:与金属无关的普适恒量
U 0 :与金属有关的恒量 U a
1 2mm2ve(KU0) 0 0
----最大动能与入射光频率成线性关
系，而与入射光强无关
一个电子吸收一个光子，由能量守
恒有 h1m2vA 逸出功
光子能量
2 ----光电效应方程
1 2mm2ve(KU0)
h1m2vA
2
对比可得 heK AeU0
0
U0 K
A h
2.光电效应的解释
光强大 光子数多 单位时间内
释放的光电子数多 光电流大
光电子动能与光频率成线性关系
A/h才产生光电效应，即存在截