高中物理-11光的粒子性
光的粒子性PPT演示文稿(1)
速率最大的是 vc 最大的初动能
一.光电效应的实验规律
(2)存在遏止电压和截止频率
阴极
光电效应伏安特性曲线
饱 和 电 流 遏 止 电 压
A
阳极
K
I
黄光（ 强） 兰光 黄光（ 弱）
O
G
V
Is
Ub Ua
U
一.光电效应的实验规律
(2)存在遏止电压和截止频率
阴极
a.存在遏止电压UC
A
阳极
K
1 2 me vc eU c 2
G
V
更精确的研究推知，光电子发 －9 射所经过的时间不超过10 秒 （这个现象一般称作“光电子 的瞬时发射”）。
光电效应在极短的时间内完成
一.光电效应的实验规律
勒纳德等人通过实验得出以下结论： ①对于任何一种金属，都有一个极限频率， 入射光的频率必须大于这个极限频率，才能 发生光电效应，低于这个频率就不能发生光 电效应； ② 当入射光的频率大于极限频率时，入射 光越强，饱和电流越大； ③光电子的最大初动能与入射光的强度无关， 只随着入射光的频率增大而增大； ④入射光照到金属上时，光电子的发射几乎 是瞬时的，一般不超过10-9秒.
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。
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 爱因斯坦从普朗克的能量子说中得到 的光的能量子为hν。这些能 了启发，他提出： 量子后来被称为光子。
E h
爱因斯坦的光子说
三.爱因斯坦的光量子ຫໍສະໝຸດ 设1.光子： 2.爱因斯坦的光电效应方程
一个电子吸收一个光子的能量hν后，一部分能 量用来克服金属的逸出功W0，剩下的表现为逸 出后电子的初动能Ek，即：
高中物理光的波动性和微粒性知识点总结
高中物理光的波动性和微粒性知识点总结高中物理中光的波动性和微粒性是每年高考的必考的知识点，可见其是很重要的，下面为同学们详细的介绍了光本性学说的发展简史、光的电磁说等知识点。
1.光本性学说的发展简史(1)牛顿的微粒说:认为光是高速粒子流.它能解释光的直进现象，光的反射现象.(2)惠更斯的波动说:认为光是某种振动，以波的形式向周围传播.它能解释光的干涉和衍射现象.光的干涉的条件是：有两个振动情况总是相同的波源，即相干波源。
(相干波源的频率必须相同)。
形成相干波源的方法有两种：⑴利用激光(因为激光发出的是单色性极好的光)。
⑵设法将同一束光分为两束(这样两束光都来源于同一个光源，因此频率必然相等)。
下面4个图分别是利用双缝、利用楔形薄膜、利用空气膜、利用平面镜形成相干光源的示意图。
2.干涉区域内产生的亮、暗纹⑴亮纹：屏上某点到双缝的光程差等于波长的整数倍，即δ=nλ(n=0，1，2，……)⑵暗纹：屏上某点到双缝的光程差等于半波长的奇数倍，即δ= (n=0，1，2，……)页 1 第相邻亮纹(暗纹)间的距离。
用此公式可以测定单色光的波长。
用白光作双缝干涉实验时，由于白光内各种色光的波长不同，干涉条纹间距不同，所以屏的中央是白色亮纹，两边出现彩色条纹。
3.衍射----光通过很小的孔、缝或障碍物时，会在屏上出现明暗相间的条纹，且中央条纹很亮，越向边缘越暗。
⑴各种不同形状的障碍物都能使光发生衍射。
⑵发生明显衍射的条件是：障碍物(或孔)的尺寸可以跟波长相比，甚至比波长还小。
(当障碍物或孔的尺寸小于0.5mm 时，有明显衍射现象。
)⑶在发生明显衍射的条件下当窄缝变窄时亮斑的范围变大条纹间距离变大，而亮度变暗。
4、光的偏振现象：通过偏振片的光波，在垂直于传播方向的平面上，只沿着一个特定的方向振动，称为偏振光。
光的偏振说明光是横波。
光的电磁说5.⑴光是电磁波(麦克斯韦预言、赫兹用实验证明了正确性。
)⑵电磁波谱。
波长从大到小排列顺序为：无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线。
高中物理光的粒子性波粒二象性
四、物质波：（德布罗意波） 1、机械波、电磁波、物质波是三种性质的波。
2、物质波：任何具有质量和速度的实物粒子也有波粒二 象性。
λ=
h P
=
h mv
五、牛顿力学的局限性：
牛顿三个定律只适用于宏观低速物体，对微观粒子和宏 观高速物体不适用。
（4）当…………………：光电流的强度与入射光的强度 成正比。
3、证明了：光有粒子性。
二、光子说：
1、爱因斯坦提出的。 2、内容：在空间传播的光是不连续的，而是一份一份的， 每一份叫一个光子。
一个光子的能量：E=hγ 3、价值：光子说能完满地解释光电效应。
4、爱因斯坦的光电方程：
（1）逸出功：（w）金属表面的电子逸出时要克服原子 核的引力而做的功。 （2）最大初动能：EK =hγ-w 5、光电管：
把光信号转化成电信号的元件。
例1：已知:如图,当开关S断开时,用光子能量为2.5eV的一 束光照射阴极P,发现电流表读数不为零。合上开关，调节 滑动变阻器，发现当电压表读数小于0.6V时，电流表读数 仍不为零；当电压表读数大于或等于0.6V时，电流表读数 为零。由此可知阴极材料的逸出功为：（ ）
（A）1.9eV （B）0.6eV
（C）2.5eV
（D）3.1eV
例2、真空中有一平行板电容器，两极板分别由铂和钾
（其极限波长分别为λ1 和λ2 ）制成，极板面积为S，间距 为d。现用波长为λ（ λ1 <λ<λ2 ）的单色光持续照射两极 板内表面，则电容器的最终带电量Q正比于:( )
( ) （A）
s λ2-λ d λ·λ2
高中物理课件-17.2 光的粒子性 (共33张PPT)
4. 如图所示，当电键K断开时，用光子能量为 2.5 eV的一束光照射阴极P，发现电流表读数不 为零.合上电键，调节滑动变阻器，发现当电压 表读数小于0.60 V时，电流表读数仍不为零.当 电压表读数大于或等于0.60 V时，电流表读数为 零.由此可知阴极材料的逸出功为
A.1.9 eV B.0.6 eV
康普顿于1927年获诺贝尔物理奖。
三.康普顿散射实验的意义
4.吴有训对研究康普顿效应的贡献
1923年,参加了发现康普顿效应的研究工作.
1925—1926年，吴有训用银的X射线(0 =5.62nm) 为
入射线, 以15种轻重不同的元素为散射物质，
在同一散射角( j 1200 )测
量各种波长的散射光强度， 作了大量 X 射线散射实验。
△当频率超过截止频率时，无论入射光怎样微弱，几乎 在照到金属时立即产生光电流。 △精确测量表明产生电流的时间不超过10－9 秒，即 光电效应几乎是瞬时的。
反馈练习：
1、在演示光电效应的实验中，原来不带电的一块锌板与灵 敏验电器相连，用弧光灯照射锌板时，验电器指针张开一
个角度，如图所示，这时 ( B )
越大
子数越多，光电流越大
遏止电压只与频率有关， 遏止电压应与入射光的 不
而与强度无关。
强度有关。
符
存在截止频率γc 当入射光 频率低于截止频率，不能
如果光较弱，只要积累足 够长时间，电子获得足够
发生光电效应
能量就会形成光电子
不 符
光电效应具有瞬时性
能量的可以随时间积累
不 符
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。
实验结论2：
I
黄光（ 强）
高中物理光电效应专题讲解
量子、光的粒子性要点二、光的粒子性1．光电效应现象19世纪末赫兹用实验验证了麦克斯韦的电磁场理论，明确了光的电磁波说．但赫兹也最早发现了光电效应现象．如图所示。
用弧光灯照射锌板，与锌板相连的验电器就带正电，这说明锌板在光的照射下发射了电子．定义：住光的照射下物体发射电子的现象，叫做光电效应，发射出米的电子叫做光电子．转化为电现象．要点诠释：（1）光电效应的实质：光现象−−−→（2）定义中光包括不可见光和可见光．（3）使锌板发射出电子的光是弧光灯发出的紫外线．2．光电效应的规律可以用图研究光电效应中光电流与照射光的强弱、光的颜色（频率）等物理量间的关系．阴极K和阳极A是密封在真空玻璃管中的两个电极，阴极K在光照时能够发射光电子．电源加在K与A之间的电压大小可以调整，正、负极也可以对调．当电源按图示极性连接时，阳极A吸收阴极K发出的电子，在电路中形成光电流．（1）光电效应的实验结果．首先在入射光的强度与频率不变的情况下，I U-的实验曲线如图甲所示．I．这是因为单位时间内从阴极曲线表明，当加速电压U增加到一定值时，光电流达到饱和值mK射出的光电子全部到达阳极A．若单位时间内从阴极K上逸出的光电子数目为n，则饱和电流m I ne =．式中e 为电子电荷量，另一方面。
当电压U 减小到零，并开始反向时，光电流并没降为零，这就表明从阴极K 逸出的光电子具有初动能．所以尽管有电场阻碍它们运动，仍有部分光电子到达阳极A ．但是当反向电压等于c U －时，就能阻止所有的光电子飞向阳极A ，使光电流降为零，这个电压叫遏止电压，它使具有最大初速度的电子也不能到达阳极A ．如果不考虑在测量遏止电压时回路中的接触电势差，那么我们就能根据遏止电压c U －来确定电子的最大速度m v 和最大动能，即212km m c E mv eU ==． 在用相同频率不同强度的光去照射阴极K 时，得到的I U -曲线如图乙所示．它显示出对于不同强度的光，c U 是相同的．这说明同频率、不同强度的光所产生的光电子的最大初动能是相同的．此外，用不同频率的光去照射阴极K 时，实验结果是：频率愈高，c U 愈大，如图丙，并且ν与c U 呈线性关系，如图丁．频率低于νc 的光，不论强度多大，都不能产生光电子，因此，νc 称为截止频率．对于不同的材料，截止频率不同．（2）光电效应的实验规律． ①饱和电流m I 的大小与入射光的强度成正比，也就是单位时间内逸出的光电子数目与入射光的强度成正比．②光电子的最大初动能（或遏止电压）与入射光线的强度无关（如图乙，图中010203I I I 、、表示入射光强度），而只与入射光的频率有关．频率越高，光电子的初动能就越大（见图丁）． ③频率低于c ν的入射光，无论光的强度多大，照射时间多长，都不能使光电子逸出．④光的照射和光电子的逸出几乎是同时的，在测量的精度范围内（910s －＜）观察不出这两者间存在滞后现象．3．经典电磁理论解释光电效应到的困难（1）波动理论认为：光的能量是由光的强度决定的，而光的强度又是由光波的振幅所决定的，跟频率无关．（1）光子说：爱因斯坦于1905年提出，在空间传播的光是不连续的，而是一份一份的，每一份叫做一个光子，光子的能量跟它的频率成正比，即E h ν=，式中h 叫普朗克常量．（346.6310J s h =⨯⋅－）（2）光电效应方程：km E h W ν=－．其中212km c m E m v =为光电子的最大初动能，W 为金属的逸出功．注意要正确理解光电效应方程． ①式中km E 是光电子的最大初动能，就某个光电子而言，其离开金属时的动能大小可以是0km E ～范围内的任何数值．②光电效应方程表明，光电子的最大初动能与入射光的频率ν呈线性关系（注意不是正比关系），与光强无关．③光电效应方程包含了产生光电效应的条件，即0km E h W ν=－＞，亦即h W ν＞，c W hνν>=，而c W hν=就是金属的极限频率． ④光电效应方程实质上是能量守恒方程．⑤逸出功W ：电子从金属中逸出所需要的克服束缚而消耗的能量的最小值，叫做金属的逸出功．光电效应中，从金属表面逸出的电子消耗能量最少．5．光子说对光电效应规律的解释（1）由于光的能量是一份一份的，那么金属中的电子也只能一份一份地吸收光子的能量．而且这个传递能量的过程只能是一个光子对一个电子的行为．如果光的频率低于极限频率，则光子提供给电子的能量不足以克服原子的束缚，就不能发生光电效应．（2）而当光的频率高于极限频率时，能量传递给电子以后，电子摆脱束缚要消耗一部分能量，剩余的能量以光电子的动能形式存在，这样光电子的最大初动能212km c m E m v h W ν==-，其中W 为金属的逸出功，因此光的频率越高，电子的初动能越大．（3）电子接收能量的过程极其短暂，接收能量后的瞬间即挣脱束缚，所以光电效应的发生也几乎是瞬间的．（4）发生光电效应时，单位时间内逸出的光电子数与光强度成正比，光强度越大意味着单位时间内打在金属上的光子数越多，那么逸出的光电子数目也就越多．6．知识归纳（2）光电效应现象说明光具有粒子性．（3）光电效应方程212km c m E m v h W ν==-，W 为逸出功． 7．光电效应曲线（1）km E ν-曲线：如图(a )所示的是光电子最大初动能km E 随入射光频率ν的变化曲线．这里，横轴上的截距是阴极金属的极限频率；纵轴上的截距是阴极金属的逸出功负值；斜率为普朗克常量．（km E h W ν=－，km E 是ν的一次函数，不是正比例函数）（2）I U -曲线：如图（b ）所示的是光电流强度I 随光电管两极板间电压U 的变化曲线，图中m I 为饱和光电流，c U 为遏止电压．要点诠释：①利用212c c m eU m v =可得光电子的最大初动能km E ． ②利用km E ν-图线可得极限频率c ν和普朗克常量h ．8．光强光的强度是指单位时间内垂直于光的传播方向上的单位面积所通过的能量，即I nh ν=，其中ν是光子的频率，n 是单位时间单位横截面积上通过的光子数．光的强度不但与n 有关，也与ν有关：（1）在入射光频率不变时，光强与光子数成正比．（2）当光强一定时，入射光的频率越高，单位时间单位横截面积上通过的光子数目就越少，因而逸出的光电子数目也越少．9．光电管的构造和工作原理（重点）要点诠释：利用光电效应可将光信号转化为电信号，而且动作迅速，在实际中用得最多的是光电管．光电管的种类很多，如图所示是有代表性的一种，玻璃泡里的空气已抽出，有时管内充有少量的惰性气体．管的内半壁涂有逸出功小的碱金属作阴极K ，管内另有一阳极A ，使用时采用如图所示的电路．要点诠释：当光照射到阴极K 上时，由于发生光电效应，就有电子从阴极K 上发射出来，在电场力作用下到达阳极A ．因而电路中就有电流流过．照射光的强度不同，阴极发射的电子数不同，电路中的电流就不同．因此利用光电管可将光信号转化为电信号．光电管产生的光电流很弱，应用时可用放大器进行放大．利用光电管可以实现自动化控制，制作有声电影，实现无线电传真，自动计数等．类型二、光电效应现象及应用例4、(2015 扬州高三检测)在演示光电效应的实验中，原来不带电的一块锌板与灵敏验电器相连，用弧光灯照射锌板时，验电器的指针就张开一个角度，如图所示，这时（ ）A ．金属内的每个电子可以吸收一个或一个以上的光子，当它积累的动能足够大时，就能逸出金属B ．锌板带正电，指针带正电C ．锌板带负电，指针带正电D ．若仅减弱照射光的强度，则可能不再有光电子飞出【答案】B 【解析】A 、每个电子吸收一个光子，只有当入射光的能量大于逸出功，才会有电子飞出，故A 错误；BC 、锌板在弧光灯照射下，发生光电效应，有光电子逸出，锌板失去电子带正电，验电器与锌板相连，导致指针带正电，故B 正确，C 错误；D 、是否有光电子飞出，与照射光的强度无关，故D 错误。
高中物理实验测量光的波动与粒子性质的实验解释
高中物理实验测量光的波动与粒子性质的实验解释光既显示波动性又显示粒子性，这一观点是物理学学科中的一个基本问题。
为了解释这个问题，人们通过实验进行了深入研究。
本文将介绍几个高中物理实验，通过测量结果解释光的波动性和粒子性。
实验一：干涉实验干涉实验是证明光波动性的经典实验之一。
它基于当两束光波相遇时，会产生明暗交替的干涉条纹。
实验步骤如下：1. 使用波长相同的两束单色光源，例如两个相干的激光器，确保它们具有相同的频率和波长。
2. 将这两束光引导到一个狭缝后面，并让它们通过一个狭缝，使它们重叠在一个屏幕上。
3. 观察屏幕上的亮暗交替的干涉条纹。
通过这个实验，我们可以看到光的波动性。
当两束光的波峰和波谷重合时，会产生亮条纹；当它们相互推移半个波长时，会产生暗条纹。
这表明光是以波动的形式传播的。
实验二：光电效应实验光电效应是光显示粒子性的重要实验现象。
在这个实验中，我们用光照射金属，观察是否能释放出电子。
实验步骤如下：1. 使用一个光源，例如氢气放电管，将它的紫外线辐射照射到一个金属表面上。
2. 让金属表面连接到一个电路中。
3. 通过电路来测量金属表面是否有电流流过。
实验结果显示，只有当光的频率高于一定的阈值时，金属表面才会释放出电子。
这个实验结果表明光以粒子的形式传播，由光的能量决定金属表面是否能放出电子。
实验三：缝隙实验（杨氏实验）缝隙实验是证明光的波动性的另一重要实验。
它基于当光通过一个缝隙时，会发生衍射现象，形成一系列明暗相间的衍射条纹。
实验步骤如下：1. 使用一个狭缝光源，并将光传导到一个狭缝后面。
2. 让光通过一个狭缝，并观察在一固定位置上的屏幕上的衍射条纹。
实验结果显示，通过狭缝的光发生衍射，形成一系列明暗相间的衍射条纹。
这表明光以波动的形式传播，并且在通过狭缝时会产生衍射现象。
通过以上实验，我们可以看到光既表现出波动性，例如干涉实验和缝隙实验中的明暗交替的干涉条纹和衍射条纹；又表现出粒子性，例如光电效应实验中的释放电子现象。
高中物理人教版选修3-5课件：17.2 光的粒子性
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光的粒子性
首 页
X 新知导学 Z 重难探究
INZHI DAOXUE
HONGNAN TANJIU
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光的粒子性
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X 新知导学 Z 重难探究
INZHI DAOXUE
HONGNAN TANJIU
D 当堂检测
ANGTANG JIANCE
3.康普顿效应 (1)在光的散射中,除了与入射波长 λ0 相同的成分外,还有波长大于 λ0 的 成分。这个现象称为康普顿效应。 (2)康普顿效应的意义:康普顿效应表明光子除了具有能量之外,还具有 动量,深入揭示了光的粒子性的一面。
HONGNAN TANJIU
D 当堂检测
ANGTANG JIANCE
探究一
探究二
探究一正确理解光电效应中的五组概念 问题导引
将锌板和验电器连在一起,然后用紫外线灯照射锌板,会发生一个奇妙 的现象,验电器的金属箔片张开一个角度,这一现象说明了锌板在紫外线照 射下带电了。为什么会这样呢?验电器上带何种电荷?
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D 当堂检测
ANGTANG JIANCE
1.光电效应 (1)光电效应: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存在着饱和光电流:在光的颜色不变的情况下,入射光越强,饱和电流 越大。这表明对于一定颜色的光,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:光电子的最大初动能与入射光的频率 有关,而与入射光的强弱无关。 当入射光的频率低于截止频率时不能发生光 电效应。 ③光电效应具有瞬时性:光电效应几乎是瞬时发生的,从光照射到产生 光电流的时间不超过 10-9 s。 (4)逸出功:使电子脱离某种金属所做功的最小值。不同金属的逸出功 不同。
高中物理实验测量光的波动性与粒子性质
高中物理实验测量光的波动性与粒子性质光是一种既有波动性又有粒子性质的电磁辐射。
为了更好地理解光的这两种特性，高中物理课程中通常会进行一系列实验来测量光的波动性和粒子性质。
本文将介绍一些常见的实验方法，并解释其原理和实验步骤。
一、杨氏双缝干涉实验杨氏双缝干涉实验是一种测量光的波动性的经典实验。
实验装置包括一束单色光源、一个狭缝、一个屏幕和两个紧邻的狭缝。
实验步骤如下：1. 将单色光源置于一定距离处，保证光线平行。
2. 在光源与屏幕之间放置一个狭缝，使光线通过狭缝射到屏幕上，在屏幕上形成一条亮度均匀的中央光条。
3. 在中央光条两侧的屏幕上各加一个紧邻的狭缝。
4. 观察屏幕上的干涉条纹，通过测量条纹间距和角度，可以计算出光的波长和波速。
二、光电效应实验光电效应实验是一种测量光的粒子性质的实验。
实验装置包括一个金属阴极、一个金属阳极和一个光源。
实验步骤如下：1. 将金属阴极和金属阳极连接到电路中。
2. 通过调节电路中的电压，使金属阴极的电势低于金属阳极。
3. 将光源照射到金属阴极上，观察是否有电流通过。
4. 改变光源的强度和频率，观察电流的变化。
通过测量电压和光强对电流的影响，可以得出光电效应的一些重要规律，如光电子的动能与光强之间的关系。
三、康普顿散射实验康普顿散射实验是一种测量光的粒子性质的重要实验。
实验装置包括一个射束源、一个散射器、一个散射角测量装置和一个探测器。
实验步骤如下：1. 将射束源发出的单色光束照射到散射器上。
2. 观察经过散射后的光的方向和能量变化，通过测量散射角和能谱分布等参数，可以计算出光子和电子之间的动量差和反冲角。
通过康普顿散射实验，可以验证光具有粒子性质，同时得到一些关于光子能量、动量和电子动量之间的关系。
综上所述，高中物理实验是深入理解光的波动性和粒子性质的重要途径。
杨氏双缝干涉实验和光电效应实验可以对光的波动性和粒子性质进行测量和验证，而康普顿散射实验则可以进一步探究光的粒子性质。
高中物理--光的粒子性
能力·思维·方法
【例2】氢氖激光器发射的波是波长为 6328埃的单色光，试计算这种光的一个 光子能量为多少?若该激光器的发光功 率18mW，则每秒钟发射多少个光子?
能力·思维·方法
【解析】光子的能量：E=hν，或E=hc/， 知道光子的波长就可计算每个光子的能量. 而每秒钟发出的光的总能量应当为每秒内 的光子数与每个光子能量的乘积.
②光电子的最大初动能与入射光的强度无关， 只随着入射光的频率增大而增大；
③入射光照到金属上时，光电子的发射几乎是 瞬时的，一般不超过10-9秒；
④当入射光的频率大于极限频率时，光电流的 强度与入射光的强度成正比.
要点·疑点·考点
二、光子说
1.光子说：空间传播的光不是连续的， 是一份一份的，每一份叫一个光子，每个光 子的能量E=h 0(其中h=6.63×10-34J·s，称 做普朗克常量).
光的粒子性
要点·疑点·考点 课前热身 能力·思维·方法 延伸·拓展
要点·疑点·考点
一、光电效应 1.光电效应：物体在光的照射下释放
出电子的现象叫光电效应.在光电效应中物 体释放出的电子叫光电子.光电子定向移动 形成的电流叫光电流.
要点·疑点·考点
2.光电效应的规律.
①对于任何一种金属，都有一个极限频率，入 射光的频率必须大于这个极限频率，才能发生光 电效应，低于这个频率就不能发生光电效应；
图16-2-1
课前热身
这时(B) A.锌板带正电，指针带负电 B.锌板带正电，指针带正电 C.锌板带负电，指针带正电 D.锌板带负电，指针带负电
课前热身
4.能引起人的视觉感应的最小能量为 10-18J，已知可见光的平均波长约为 0.6m，则进入人眼的光子数至少为 3 个，恰能引起人眼的感觉.
光的波粒二象性知识点
光的波粒二象性知识点【篇一：光的波粒二象性知识点】光学现象是与人类的生产和日常生活密切相关的．人类在对光学现象、规律的研究的同时，也开始了对光本性的探究．到了17世纪，人类对光的本性的认识逐渐形成了两种学说．（一）光的微粒说一般，人们都认为牛顿是微粒说的代表，牛顿于1675年曾提出：“光是一群难以想象的细微而迅速运动的大小不同的粒子”，这些粒子被发光体“一个接一个地发射出来”．用这样的观点，解释光的直进性、影的形成等现象是十分方便的．在解释光的反射和折射现象时，同样十分简便．当光射到两种介质的界面时，要发生反射和折射．在解释反射现象时，只要假设光的微粒在与介质作用时，其相互作用，使微粒的速度的竖直分量方向变化，但大小不变；水平分量的大小和方向均不发生变化（因为在这一方向上没有相互作用），就可以准确地得出光在反射时，反射角等于入射角这一与实验事实吻合的结论．说到折射，笛卡儿曾用类似的假设，成功地得出了入射角正弦与折射角正弦之比为一常数的结论．但当光从光疏介质射向光密介质时，发生的是近法线折射，即入射角大，折射角小．这时，必须假设光在光密介质的传播速度较光在光疏介质中的传播速度大才行．一束光入射到两种介质界面时，既有反射，又有折射．何种情况发生反射，何种情况下又发生折射呢？微粒说在解释这一点时遇到了很大的困难．为此，牛顿提出了著名的“猝发理论”．他提出：“每一条光线在通过任何折射面时，便处于某种为时短暂的过渡性结构和状态之中．在光线的前进过程中，这种状态每隔相等的间隔（等时或等距）内就复发一次，并使光线在它每一次复发时，容易透过下一个折射面，而在它（相继）两次复发之间容易被这个面所反射”，“我将把任何一条光线返回到倾向于反射（的状态）称它为‘容易反射的猝发’，而把它返回到倾向于透射（的状态）称它为‘容易透射的猝发’，并且把每一次返回和下一次返回之间所经过的距离称它为‘猝发的间隔’”．如果说“猝发理论”还能解释反射和折射的话，那么，以微粒说解释两束光相遇后，为何仍能沿原方向传播这一常见的现象，微粒说则完全无能为力了．（二）光的波动说关于光的本性，当时还存在另一种观点，即光的波动说．认为光是某种振动，以波的形式向四周围传播．其代表人物是荷兰物理学家惠更斯．他认为，光是由发光体的微小粒子的振动在弥漫于一切地方的“以太”介质中传播过程，而不是像微粒说所设想的像子弹和箭那样的运动．他指出：“假如注意到光线向各个方向以极高的速度传播，以及光线从不同的地点甚至是完全相反的地方发出时，光射线在传播中一条光线穿过另一条光线而相互毫不影响，就能完全明白这一点：当我们看到发光的物体时，决不可能是由于从它所发生的物质，像穿过空气的子弹和箭一样，通过物质迁移所引起的”．他把光比作在水面上投入石块时产生的同心圆状波纹．发光体中的每一个微粒把振动，通过“以太”这种介质向周围传播，发出一组组同心的球面波．波面上的每一点，又可以此点为中心，再向外传播子波．当然，这样的观点解释同时发生反射和折射，比微粒说的“猝发理论”方便得多，以水波为例，水波在传播时，反射与折射可以同时发生．一列水波在与另一列水波相遇时，可以毫无影响的相互通过．惠更斯用波动说还解释了光的反射和折射．但他在解释光自光疏介质射向光密介质的近法线折射时，需假设光在光密介质中的传播速度较小．现代光速的测定表明，波动说在解释折射时依据的假设是正确的：光在光密介质中传播时光速较小．但在17世纪时，光速的测量尚在起步阶段，谁是谁非，没有定论．当然，光的波动说在解释光的直进性和何以能在传播时，会在不透明物体后留下清晰的影子等问题也遇到困难．可见，光的微粒说和波动说在解释光学现象时，都各有成功的一面，但都不能完满地解释当时所了解的各种光学现象．在其后的100多年中，主要由于牛顿的崇高地位及声望，因而微粒说一直占主导地位，波动说发展很缓慢．人类对光本性的认识，还期待新的现象的发现．直到19世纪初，人们发现了光的干涉现象，进一步研究了光的衍射现象．干涉和衍射是波动的重要特征，从而光的波动说得到迅速发展．人类对光的本性的认识达到一个新的阶段．（三）牛顿理论中的波动性思想作为一代物理学大师的牛顿，是提倡了微粒说，但他却并不排斥波动说．他根据他所做过的大量实验和缜密的思考，提出了不少卓越的、富有启发性的思想．在关于颜色的见解上，他提出“不同种类的光线，是否引起不同大小的振动，并按其大小而激起不同的颜色感觉，正像空气的振动按其大小而激起不同的声音感觉一样？而且是否特别是那些最易折射的光线激起最短的振动以造成深紫色的感觉，最不易折射的光线激起最长的振动，以造成深红色的感觉，而介于两者之间的各种光线激起各种中间大小的振动而造成中间颜色的感觉？”他同时还提出：“扔一块石头到平静的水面中，由此激起的水波将在石头落水的地方持续一段时间，并从这里以同心圆的形式在水面上向远处传播．空气用力撞击所激起的振动和颤动也将持续少许时间，并从撞击处以同心球的形式传播到远方，与此相似，当光线射到任何透明体的表面并在那里折射或反射时，是不是因此就要在反射或折射介质中入射点的地方，激起振动和颤动的波，而且这种振动总能在那里发生并从那里传播出去．”在解释光现象中，牛顿还多次提出了周期性的概念．而具有周期性，也是波动的一个重要特征．提出波动说的惠更斯却否认振动或波动的周期性．因此，对牛顿来说，在他的微粒说理论中包含有波动说的合理因素．究竟谁是谁非，牛顿认为“我只是对尚待发现的光和它对自然结构的那些效果开始作了一些分析，对它作了几点提示，而把这些提示留待那些好奇的人们进一步去用实验和观察来加以证明和改进．”牛顿的严谨，兼收并蓄的科学态度是值得我们学习的，恐怕这也是他成为物理学大师的原因之一．（四）理解光的波粒二象性1、动画（参考媒体资料中的动画“光的波粒二象性”）：当我们用很弱的光做双缝干涉实验时，将感光胶片放在屏的位置上，会看到什么样的照片呢？为什么会有这种现象？分析图片：结论：1、上面图片清晰的显示了光的粒子性．2、光子落在某些条形区域内的可能性较大（对于波的干涉即为干涉加强区），说明光子在空间各点出现的可能性的大小可以用波动规律进行解释．得出：光波是一种概率波，概率表征某一事物出现的可能性．高考物理账号id：gkwl100高中物理知识点汇总与答题技巧宝典，还有题型精练、答题模版，只要你需要的这里都有！献花(0)+1【篇二：光的波粒二象性知识点】波粒二象性知识点总结一：黑体与黑体辐射1．热辐射(1)定义：我们周围的一切物体都在辐射电磁波，这种辐射与物体的温度有关，所以叫热辐射。
高中物理 17.2光的粒子性详解
高中物理| 17.2光的粒子性详解波粒二象性——光的粒子性1光电效应现象当光线照射在金属表面时，金属中有电子逸出的现象，称为光电效应。
逸出的电子称为光电子。
光电子定向移动形成的电流叫光电流。
1光电效应的实验规律1. 存在饱和电流光照不变，增大UAK，G 表中电流达到某一值后不再增大，即达到饱和值。
因为光照条件一定时，K 发射的电子数目一定。
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。
2. 存在遏止电压和截止频率U = 0 时，I ≠ 0，因为电子有初速度,加反向电压，如图所示：光电子所受电场力方向与光电子速度方向相反，光电子做减速运动。
若,则I=0，式中Uc 为遏止电压。
遏止电压Uc ：使光电流减小到零的反向电压光电效应伏安特性曲线实验表明：对于一定颜色(频率)的光, 无论光的强弱如何，遏止电压是一样的。
光的频率ν 改变时，遏止电压也会改变。
光电子的最大初动能只与入射光的频率有关，与入射光的强弱无关。
截止频率：对于每种金属，都有相应确定的截止频率νc 。
当入射光频率ν > νc 时，电子才能逸出金属表面；当入射光频率ν < νc 时，无论光强多大也无电子逸出金属表面。
3. 具有瞬时性实验结果：即使入射光的强度非常微弱，只要入射光频率大于被照金属的极限频率，电流表指针也几乎是随着入射光照射就立即偏转。
更精确的研究推知，光电子发射所经过的时间不超过10-9秒 ( 这个现象一般称作“光电子的瞬时发射”)。
勒纳德等人通过实验得出以下结论①对于任何一种金属，都有一个极限频率，入射光的频率必须大于这个极限频率，才能发生光电效应，低于这个频率就不能发生光电效应；②当入射光的频率大于极限频率时，入射光越强，饱和电流越大；③光电子的最大初动能与入射光的强度无关，只随着入射光的频率增大而增大；④入射光照到金属上时，光电子的发射几乎是瞬时的，一般不超过10-9秒。
逸出功W0：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。
高中人教版物理选修3-5课件：17.2 光的粒子性1
这表明对一定颜色的光，入射光越强，单位时间内发射的光电子数越多
二 光电效应的实验规律
2 存在着遏止电压和截止频率 （1）实验表明:对于一定颜色(频率)的光, 无论光的强弱如何,遏止电压是一样的. 光的频率v改变是，遏止电压也会改变 这表明光电子的能量只与入射光的频率有有关，而与入射光的强弱无关
2
光的粒子性
电子
在金属表面处的电子，受到四周正离子 的引力合力向指向金属内部，电子要出 正离子 来须克服这些引力（也是阻力）做功， 需要一定的能量（动能） 思考3 ： 在距金属表面深度不同的电子，在离开金属的过程中，要克服 阻力做的功相同吗？ 不同。 越靠近金属表面的电子，克服阻力所要做的功越少 我们把电子在离开金属的过程中，克服阻力做功的最小值叫做这种金 属的逸出功。（实际也是最表面的电子出来时所要做的功）
2 用什么实验装置来研究光电效应？ 光电管、电源、变阻器，电压表、电流表 3 你发现光电效应有哪些规律？
2
二 光电效应的实验规律 1 存在着饱和电流
光的粒子性
（1）即在入射光照强度不变的情况下，随着所加正向电压的增大，当电压增大 到某一值时，光电流不再增大，趋向于一个饱和值
这说明，在入射光照强度不变的情况下，单位时间内阴极K发射的光电子数目是 一定的 （2） 实验表明：在光的颜色不变的情况下，入射光越强，饱和光电流越大
思考4：随着AK间电压的不断增大 ， 光电流会一直增大下去吗？ 不会的。当电压增大到一定的程度，所有 的电子将全部被拉过去，此时K板每秒发 出多少电子，A板每秒就接收多少电子， 即单位时间内通过导线截面的电荷量是一定值，电流为一定值，这个电 流，叫做饱和电流 石英窗囗
A
K
电场 E V
A
对光电效应的研究
高中物理必备知识点 光的粒子性总结
17．2 科学的转折：光的粒子性（一）知识巩固：1．光电效应概念：在光(包括不可见光)的照射下，从物体发射电子的现象叫做光电效应。
发射出来的电子叫做光电子。
2．光电效应的实验规律（1）光电效应实验光线经石英窗照在阴极上，便有电子逸出，光电子在电场作用下形成光电流。
概念：遏止电压将开关反接，电场反向，则光电子离开阴极后将受反向电场阻碍作用。
当 K 、A 间加反向电压，光电子克服电场力作功，当电压达到某一值 U c 时，光电流恰为0。
U c 称遏止电压。
根据动能定理，有 （2）光电效应实验规律① 光电流与光强的关系饱和光电流强度与入射光强度成正比。
② 截止频率νc ----极限频率对于每种金属材料，都相应的有一确定的截止频率νc 。
当入射光频率ν>νc 时，电子才能逸出金属表面；当入射光频率ν <νc 时，无论光强多大也无电子逸出金属表面。
③ 光电效应是瞬时的。
从光开始照射到光电子逸出所需时间<10-9s 。
3．光电效应解释中的疑难经典理论无法解释光电效应的实验结果。
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。
4．爱因斯坦的光量子假设（1）内容光不仅在发射和吸收时以能量为h ν的微粒形式出现，而且在空间传播时也是如此。
也就是说，频率为ν 的光是由大量能量为 E =h ν的光子组成的粒子流，这些光子沿光的传播方向以光速 c 运动。
（2）爱因斯坦光电效应方程在光电效应中金属中的电子吸收了光子的能量，一部分消耗在电子逸出功W 0，另一部分变为光电子逸出后的动能 E k 。
由能量守恒可得出：（3）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。
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，可得极限频率：h W c 0=ν 221c e v m c eU =0W E h k +=ν5．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。
完整版)高中物理光学知识点总结
完整版)高中物理光学知识点总结光的微粒说由XXX提出，可以解释光的直线传播和反射等现象。
然而，它无法解释光的独立传播以及当光通过两种介质的交界面时既有反射又有折射的现象。
光的干涉是一种重要现象，其中双缝干涉是其中一种常见的形式。
我们也需要了解光的衍射和薄膜干涉。
电磁场理论和光的电磁说解释了光的电磁波谱，其中包括无线电波、红外线、可见光、紫外线、伦琴射线以及r射线等，从低频到高频构成了非常广泛的电磁波谱。
XXX提出了光的波动性，深化了人们对光本质的认识。
XXX则提出了光的电磁说，XXX提出了光子说。
光子说认为光在空间传播并非连续的，而是由许多个光子组成的。
每个光子的能量为E=hv，其中h为普朗克常量，值为6.63×10^-34焦·秒。
我们需要了解光的波粒二象性，即微观粒子都具有波粒二象性，大量光子可以表现出粒子性，而少量光子可以表现出波动性。
光的直线传播和反射是基本现象。
光在同一种均匀透明介质中沿直线传播，各种频率的光在真空中传播速度为C=3×10^8m/s。
而光在介质中的传播速度则小于在真空中的传播速度，即v<C。
反射现象是指光从一种介质射入另一种介质的界面上，然后再返回原介质的现象。
反射定律规定，反射光线跟入射光线和法线在同一平面内，且反射角等于入射角。
光滑平面上的反射现象叫做镜面反射，而发生在粗糙平面上的反射现象则叫做漫反射。
镜面反射和漫反射都遵循反射定律。
所有几何光学中的光现象，光路都是可逆的。
平面镜只改变光束的传播方向，不改变光束的聚散性质。
它可以产生等大正立的虚像，物体和像关于镜面对称。
然而，像与物方位关系上下不颠倒，左右需要交换。
光的折射是指光从一种介质斜射入另一种介质，传播方向发生改变的现象。
中心线作为对称轴)。
2.光的色散光的色散是指光在经过介质时，由于不同波长的光在介质中的折射率不同，而产生的颜色分离现象。
在白色光中，波长最长的红光折射率最小，波长最短的紫光折射率最大，所以在经过棱镜时，红光偏折角最小，紫光偏折角最大，其它颜色的光偏折角介于两者之间。
高中物理-光的粒子性
三、光的波粒二象性 1、光的波动性：______ _______
_______ _______2、光的粒子性：______ _ Nhomakorabea_____
注意：
1、光在传播过程中主要体现_波__动__性__;
光在与其它物质发生相互作用时 主要体现_粒__子__性__ 2、大量光子体现_波__动__性__; 少数光子体现_粒__子__性__
A.板a一定不放出光电 子
B.板a一定放出光电子
C.板c一定不放出光电 子
D.板c一定放出光电子
图16-2-2
能力·思维·方法
【解题回顾】把几何光学与物理光学结 合起来考查学生综合能力是每年高考的 热点之一，请们注意这方面练习.
延伸·拓展
【例3】某广播电台发射功率为10kW，在 空气中波长为187.5m的电磁波，试求：
解此题之后，应当清楚地知道为什么 离发射台越远，电磁波的信号就越弱 的原因了.
2.光子说对光电效应的解释.
光子照射到金属上时，某个电子吸收 光子的能量后动能变大，若电子的动 能增大到足以克服原子核的引力时， 便飞出金属表面，成为光电子.
①光子的能量和频率有关，金属的逸出 功是一定的，光子的能量必须大于逸出 功才能发生光电效应，这就是每一种金 属都存在一个极限频率的原因；
②光照射到金属上时，电子吸收光子能 量不需要积累，吸收能量立刻增大动能， 如果光子的能量大于逸出功，则电子就 会逸出金属表面成为光电子；
根据光子说，
E=hc/=3.14×10-19J=1.96eV，
因为发光功率等于光子的总能量与时间的 比值，所以单位时间内发射的光子数为： n=Pt/E=5.75×1016个.
高中物理第十七章波粒二象性17.2光的粒子性课件新人教版选修350829381
答案：C
第十九页，共20页。
类型
(lèixíng)一
类型
(lèixíng)
二
题后反思由爱因斯坦光电效应(ɡuānɡ diàn xiào yìng)方程可知:光电子的
最大初动能由入射光的频率和金属材料的逸出功决定;入射光越强,饱和
光电流越大。
第二十页，共20页。
2
光的粒子(lìzǐ)性
第一页，共20页。
1.了解光电效应(ɡuānɡ diàn xiào yìng)及其实验规律。
2.知道爱因斯坦光电效应(ɡuānɡ diàn xiào yìng)方程及其意义。
3.了解康普顿效应及其意义。
第二页，共20页。
一
二
三
四
一、光电效应的实验规律
1.光电效应:照射到金属表面的光,能使金属中的电子从表面逸出,这种现象
值;斜率为普朗克常量。
第十四页，共20页。
类型(lèixíng)
一
类型
(lèixíng)二
对光电效应规律(guīlǜ)的理解
【例题1】 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(
)
A.从光照射金属表面到发射出光电子之间的时间间隔将明显增加
B.逸出的光电子的最大初动能将减小
一
类型
(lèixíng)二
爱因斯坦光电效应方程(fāngchéng)的应用
【例题2】
研究光电效应的电路如图所示。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的关系图象正确的是
高中物理知识点-波粒二象性-光的粒子性
《崭新的一页：粒子的波动性》教案【教学目标】1．知识与技能：了解光的波粒二象性．了解粒子的波动性．2．过程与方法：培养学生的观察．分析能力。
3．情感态度与价值观：培养学生严谨的科学态度，正确地获取知识的方法。
【重点难点】1．重点：粒子波动性的理解2．难点：对德布罗意波的实验验证【授课内容】一、说明：光的波粒二象性的联系（1）E=hν 光子说不否定波动性光具有能量动量，表明光具有粒子性。
光又具有波长．频率，表明光具有波动性。
且由E=hν，光子说中E=hν，ν是表示波的物理量，可见光子说不否定波动说。
（2）光子的动量和光子能量的比较：p=h 与ε=hν Ｐ与ε是描述粒子性的，λ．ν是描述波动性的，h 则是连接粒子和波动的桥梁波粒二象性对光子来讲是统一的。
二、德布罗意波（物质波）1924年，德布罗意(due de Broglie, 1892-1960)最早想到了这个问题，并且大胆地设想，对于光子的波粒二象性会不会也适用于实物粒子。
De . Broglie 1924年发表了题为“波和粒子”的论文，提出了物质波的概念。
他认为，“整个世纪以来（指19世纪）在光学中比起波动的研究方法来，如果说是过于忽视了粒子的研究方法的话，那末在实物的理论中，是否发生了相反的错误呢？是不是我们把粒子的图象想得太多，而过分忽略了波的图象呢”于是，他提出：一切实物粒子都有具有波粒二象性。
即每一个运动的粒子都与一个对应的波相联系。
能量为E ．动量为p 的粒子与频率为v ．波长为λ的波相联系，并遵从以下关系：E=mc 2=hv p=mv=λh 其中p ：运动物体的动量 h ：普朗克常量 1．德布罗意波这种和实物粒子相联系的波称为德布罗意波(物质波或概率波),其波长λ称为德布罗意波长。
2．一切实物粒子都有波动性后来，大量实验都证实了：质子．中子和原子．分子等实物微观粒子都具有波动性，并都满足德布罗意关系。
一颗子弹．一个足球有没有波动性呢？【例1】试估算一个中学生在跑百米时的德布罗意波的波长。
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由于初动能必须为正值，即：
1 mv 2 2
e Ua
eK
eU0 0
上式为零时，可得红限频率： 0 U0 / k
4. 光电效应与时间的关系
只要入射光的频率超过红限，无论光的强弱，便立即发生光电 效应。光电效应是瞬时发生的，弛豫时间不超过10-9 s，几乎没 有“积累时间”。
第二节 光电效应
其中c是光速，k是玻尔 兹曼常数，e是自然对 数底，h是普适恒量， 称普朗克常量：
h=6.6310-34 J·s。
M0 (T )
普朗克公式
瑞利-金斯线
导出上述公式时，普朗
克提出了与经典物理格
维恩线
格不入的假设，称普朗
克能量子假设。
第一节 热辐射
普朗克量子假设
★辐射体由带电谐振子组成，它们振动时向外辐射电 磁波并与周围电磁场交换能量；
☆光电效应：光电效应的基本规律，爱因斯坦的光子理论。
☆康普顿效应：康普顿效应的实验规律。 ☆光的波粒二象性
第一节 热辐射
一、热辐射现象
★一切物体都以电磁波的形式向外辐射能量，这样的能量叫做 辐射能（radiation energy）。
★辐射能的大小及能量按波长的分布与物 体温度有关，故将这种辐射称为 热辐射 (thermal radiation ) 。
★物体在辐射能量的同时，也从外界吸 收辐射能。在某恒定温度下吸收的能量 等于辐射的能量，达到平衡，形成平衡 热辐射。
第一节 热辐射
二、基尔霍夫辐射定律
单色辐出度
在单位时间内从物体表面单位面积上辐射的、波长在 →+d
内的能量为 dM ，单色辐出度M定义为：
辐射出射度
M
(T
)
M
(,T
第二节 光电效应
研究光电效应
阴极K为靶金属，阳极A，收集 光电子e，入射单色光频率为。 光电流和K、A间电压可由电表 测量，电路中双向双刀开关起换 向作用。 研究发现了如下一些规律：
K
A
e
G U
第二节 光电效应
1. 光电流与入射光强的关系
入射光频率一定时，存在饱和光电流，不同光强对应不同的饱 和光电流；并且饱和光电流与入射光光强成正比，但反向截止 电压与入射光光强无关。
太阳发出的功率分布在以太阳为中心、以日地距离 d 为半径的 球面上，故地球表面单位面积接收到的辐射功率:
PE
P
4 d 2
1.49 103
W m-2
地球接收到的辐射功率： PE PE r2 1.9 1017 W
同样，大地也近似可看为黑体，向外辐射能量。利用遥感技术成象可以反映 地表温度。
爱因斯坦接受了普朗克量子假设，于1905年提出光是一种在真 空中以速度c传播的粒子流，称“光子(photon)”，一个光子的 能量为：
h
爱因斯坦认为：光电效应是光子与金属中的自由电子碰撞而交换 能量，金属中的自由电子吸收一个光子的能量h，要从金属表面 逸出需克服逸出功A，同时电子逸出后还具有初动能。
★在长波情况下从上式可以导出瑞利-金斯公式：
hc
e kT
1
hc
kT
M0(,T ) 2 c 4kT
第一节 热辐射
★在短波情况下从上式可以导出维恩公式：
hc
ekT 1
M
0
(,T
)
c1
e 5
c2 T
★普朗克公式对波长积分可得斯特藩-玻尔兹曼定律：
M0(,T )
a1(,T ) a2(,T )
aB(,T )
——基尔霍夫定律
对绝对黑体， a(,T)=1，它的辐出度用M0(T)表示。 知道了M0(T)也就知道了一般物体的辐射性质。因此，黑体 辐射是研究辐射问题的中心。
第一节 热辐射
三、黑体辐射定律 测定绝对黑体辐出度
L1 B1
A
P C
L2 B2
从实验测定黑体单色辐出度与波长的关系，作出实验曲线。
不管系统内的物体是什么物质
组成，也不管其形状如何，每
A1
一物体的辐射能量必定恒等于
B
它所吸收的能量。即：
A2 T
A3
物体辐射本领和吸收本领的比值， 与物体的性质无关，对于任何物
体，这个比值是波长和温度的普适函数 (,T)。
第一节 热辐射
M1 (T ) M 2 (T ) L M B (T ) (,T )
其中为斯特藩常量： =5.6710-8 Wm-2K-4
2. 维恩位移定律(Wien displacement law)
m T b
其中b为维恩常量：b=2.89810-3 mK 维恩位移定律指出: 当绝对黑体的温度升高时，单色辐出度最 大值向短波方向移动。它是红外遥感、红外热像、光测高温、 天文测量等技术的物理基础。
力所做的功：
Ekm
1 2
mv 2
e
Ua
如图，实验表明，Ua的绝对值与 Ua
入射光的频率有如下关系：
Cs Na Ca
Ua K U0
0
第二节 光电效应
上式中U0与K都是正数，不同金属有不同的U0。而K为普适常数 。因此，上式也为：
Ekm
1 mv 2 2Leabharlann e Ua eK eU0
T
b
m
2.897 103 490 109
5.9103
K
由斯特藩-波尔兹曼定律得：
M0 T 4 5.67 108 (5.9 103)4
6.9 107 W m2
太阳的辐射总功率为：
P M0 4 R2 4.2 1026 W
第一节 热辐射
第一节 热辐射 维恩公式：
M0(,T ) C1 e5 C2 T
M0 (T )
瑞利-金斯公式：
M0 (,T ) C3 4kT
实验点
瑞利-金斯线 紫外灾难
维恩线
第一节 热辐射
普朗克(Planck)公式:
1900年，普朗克提出一个和实验完全相符的理论公式:
hc
M0(,T ) 2 hc2 5 (ekT 1)
1900年普朗克提出能量量子化的假说，揭开了本世纪物理学革命的序幕， 为物理学找到了一个新的概念基础。
1905年爱因斯坦提出了光量子假说，进一步发展了能量量子化的思想。
1913年玻尔创造性地把量子概念应用到原子模型。
第十章 光的粒子性
本章要点
☆热辐射：基尔霍夫辐射定律，黑体的辐射定律， 普朗克量子假设。
)
dM
d
在一定温度下，物体在单位时间、单位面积上辐射的各种波长的 辐射能之和称辐射出射度：
M (T ) 0 M (T )d
M(T)值随不同物体而不同，与物体的表面情况也有关。
第一节 热辐射
单色吸收率 a(,T)
投射到物体上的辐射能，部分被反射，部分被吸收。吸收的能量 和入射的总能量之比为吸收率(absorptivity)。 a(,T)表示物体温 度为T时对波长在→+d内的辐射的吸收率，叫单色吸收率。 ★一个好的吸收体，也一定是一个好的辐射体。
第一节 热辐射
四、普朗克量子假设
19世纪末，许多物理学家从经典物理出发，利用数学推导，试 图对上述实验曲线进行解释。当时的基本观点是： 1. 电磁辐射来源于带电粒子的振动，电磁波的频率与振动频 率相同。 2. 振子辐射的电磁波含有各种波长，是连续的，辐射能量也 是连续的。 3. 温度升高，振子振动加强，辐射能增大。 其中维恩公式和瑞利-金斯(Rayleigh-Jeans)公式，都是较为著 名的工作。但是与实验结果都符合得不好！ 如何办？
1 mv 2 h A
2
★红限频率对应光电子初动能等于0： 0 A h
★比较前述实验规律，可得：
A eU0
h eK
第二节 光电效应
例例 钾的光电效应的红限波长为 o= 620 nm ，求（1）钾电子的
逸出功；（2）在 = 300 nm 的紫外线照射下，钾的截止电压
根据能量守恒可得出爱因斯坦光电效应方程：
h 1 mv 2 A
2
第二节 光电效应
对光电效应实验规律的解释
★电子只要吸收一个光子就可以从金属表面 逸出，所以无须时 间上的累积过程。
★光强大光子数多，释放的光电子也多，所以饱和光电流也大。
★入射光子能量 = 光电子初动能 + 能逸出功。因而 光电子初动能和入射光的频率成线性关系：
第一节 热辐射
M0 (T )
0 1 2 3 4 5 6 ( m)
从实验曲线可求出总辐出度：即T 温度时曲线下的面积：
M0(T ) 0 M0 (T ) d
第一节 热辐射
1. 斯特藩-波尔兹曼定律(Stefan-Boltzmann law)
黑体的辐出度与温度的四次方成正比。
M0(T ) T 4
n nh
h 6.6261034 J s
第二节 光电效应
一、光电效应的基本规律
光电效应(photoelectric effect)首 先由赫兹发现。 光电效应的实验装置如右图： 在高真空管内封装入金属靶极 （阴极）和阳极。单色光照射 到靶金属上，靶可释放出电子 来，称光电子(photoelectron)。
2 hc2 5d
0 ehc/kT 1
2 5k 4
15c2h3
T
4
T4
★对普朗克公式求极值，可得维恩位移定律
dM0(,T ) 0 d
Tm b
第一节 热辐射
普朗克于1900年12月14日在柏林科学院提交的论文《正常光谱 中能量分布律的理论》中提出了能量量子观点。后来，他曾讲 到： “我当时打算将基本作用量子 h 归并到经典理论范畴中去， 但这个常数对所有这种企图的回答都是无情的”。 他的量子观点对近代物理的发展产生了深远的影响，普朗克常 量是物理学基本常量之一。这一年被认为是量子物理的开端。 1918年普朗克获诺贝尔物理学奖。