光的波粒二象性ppt课件课件
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D.光电子的最大初动能和入射光的频率成正比
解析：爱因斯坦光电效应方程Ek=hν－W0中的W0表示从
金属表面直接逸出的光电子克服金属中正电荷引力做的功， 因此是所有逸出的光电子中克服引力做功的最小值.对应的 光电子的初动能是所有光电子中最大的.其它光电子的初动 能都小于这个值.若入射光的频率恰好是极限频率，即刚好 能有光电子逸出，可理解为逸出的光电子的初动能是0，因
第一单元 光的波粒二象性
基础整合
1.光电效应 （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，这种现象称为光电效应. （2）规律：①存在饱和电流.在光照条件不变的情况下，随
着所加电压增大，光电流趋于一个饱和值.入射光越强，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.
a.使光电流减小到零的反向电压U c称为遏止电压. b.当入射光的频率减小到某一数值νc时，即使不施加反 向电压也没有光电流，这表明已经没有光电子了，νc称为
A.1.9 eV C.2.5 eV
B.0.6 eV D.3.1 eV
解析：电流表读数刚好为零说明刚好没有光电子能够到达 阳极，也就是光电子的最大初动能刚好为0.6 eV.
由Ek=hν－W0可知W0=1.9 eV.选A.
答案：A.
类型二.光的波粒二象性 【例2】下列关于光具有波粒二象性的叙述中正确的是 （） A.光的波动性与机械波，光的粒子性与质点都是等同的 B.大量光子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 C.光有波动性又有粒子性，是互相矛盾的，是不能统一的 D.光的频率越高，波动性越显著
此有W0=hνc.由Ek=hν－W0可知Ek和ν之 间是一次函数关
系，但不是成正比关系.
答案：C.
针对训练1－1：如图5－1－1所示，当开关S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.合上开关，调节滑线变阻器，发现当电压表读数小于 0.6 V时，电流表读数仍不为零；当电压表读数大于或等于 0.6 V时，电流表读数为零.由此可知阴极材料的逸出功为 （）
截止频率或极限频率. c .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能发生光电效应. ③光电效应具有瞬时性.
2.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.
3.爱因斯坦的光电效应方程
（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，h为普朗克常量，这些能量
③光较强时，包含的光子数较多，照射金属时产生的光电子
4.康普顿效应 在研究电子对X射线的散射时发现：有些散射波的波长
比入射波的波长略大.康普顿认为这是因为光子不仅有能量， 也具有动量.实验结果证明这个设想是正确的.因此康普顿 效应也证明了光具有粒子性. 5.光的波粒二象性
光的干涉和衍射现象证明了光的波动性的一面.光电效 应表明光具有能量，康普顿效应表明光具有动量.此二效应 揭示了光的粒子性的一面，由此可知光具有波粒二象性. 6.德布罗意波
答案：C.
类型三.德布罗意波
【例3】某金属晶体中晶格大小为a.电子经加速电场加速，
形成电子束，电子束照射该金属晶体时，获得明显的衍射图
样.问这个加速电场的电压约为多少?（已知电子的电荷量为
e，质量为m）
解析：根据发生明显衍射的条件可eU知=12 mv2，当运动电子的德布罗意波波 长与晶格大小
差不多时，可以得到明显的衍射现象.设加速电场的电压为U.电子
子被称为光子.
（2）光电效应方程：Ek= hν－W0.其中Ek为光电子的
最大初动能， 功.
.W0表示金属的逸出
①率子爱逸ν因出有斯，关坦，ν方而c程=与表光明的Wh，0 强就光弱是电无光子关电的效.最只应大有的初当截动h止ν能频>EWk率0与时.入，射才光有的光频电
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产生的.
克常量
4π
典例研析
类型一.光电效应现象
【例1】 对爱因斯坦光电效应方程Ek=hν－W0，下面的理
解正确的有（ ）
A.只要是用同种频率的光照射同一种金属，那么从金属中
逸出的所有光电子都会具有同样的初动能Ek B.式中的W0表示每个光电子从金属中飞出过程中克服金属
中正电荷引力所做的功ห้องสมุดไป่ตู้
C.逸出功W0和极限频率νc之间应满足关系式W0=hνc
解析：光的波动性与机械波，光的粒子性与 质点有本质的区别，A选项错.大量光子显示波动 性，个别光子显示粒子性，B选项对.光是把粒子 性和波动性有机结合在一起的矛盾统一体，C选项 错.光的频率越高，粒子性越显著，D选项错.
答案：B.
针对训练2－1：下列有关光的波粒二象性的说法中，正确的 是（ ） A.有的光是波，有的光是粒子 B.光子与电子是同样的一种粒子 C.光的波长越长，其波动性越显著；波长越短，其粒子性越 显著 D.大量光子的行为往往显示出粒子性
经电场加速后
获得的速度为v.对加速过程由动能定理得：
根据德布罗意物质波理论知，电子的德布罗意波长为：λ= h
其中p=mv
p
发生明显衍射现象时可以认为λ=a
由以上四式联立方程组得：U=. h
2
h2
2ema 2
答案：U= 2ema 2
针对训练3－1：用显微镜观看细微结构时，由于受到衍射现 象的影响而观察不清，因此观察越细小的结构，就要求波长 越短，波动性越弱.在加速电压值相同的情况下，电子显微镜 与质子显微镜的分辨本领，下列判定正确的是（ ） A.电子显微镜分辨本领较强 B.质子显微镜分辨本领较强 C.两种显微镜分辨本领相同 D.两种显微镜分辨本领不便比较
解析：因为所有的光都具有波粒二象性，所以A选项是错 的.虽然光子具有粒子性，但是与电子是本质不同的粒子， 所以B选项是错的.光波是一种概率波，光的波长越长，其波 动性越显著；波长越短，其粒子性越显著.少数的光子表现 出的是粒子性，大量光子的行为往往显示出波动性，所以C 选项正确，D选项错误.本题正确答案为C.
德布罗意提出，实物粒子也具有波动性，该波后来被称 为德布罗意波，也称为物质波. .
7.概率波
光波和物质波都是概率波，单个光子或粒子的位置是
不确定的，但在某点附近出现的概率大小可以由波动的 规律确定.
8.不确定关系
上以动Δ量x的表不示确粒定子量位，置那的么不Δ确x定Δ量p≥，h以Δp表示，粒式子中在h为x方普向朗
解析：爱因斯坦光电效应方程Ek=hν－W0中的W0表示从
金属表面直接逸出的光电子克服金属中正电荷引力做的功， 因此是所有逸出的光电子中克服引力做功的最小值.对应的 光电子的初动能是所有光电子中最大的.其它光电子的初动 能都小于这个值.若入射光的频率恰好是极限频率，即刚好 能有光电子逸出，可理解为逸出的光电子的初动能是0，因
第一单元 光的波粒二象性
基础整合
1.光电效应 （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，这种现象称为光电效应. （2）规律：①存在饱和电流.在光照条件不变的情况下，随
着所加电压增大，光电流趋于一个饱和值.入射光越强，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.
a.使光电流减小到零的反向电压U c称为遏止电压. b.当入射光的频率减小到某一数值νc时，即使不施加反 向电压也没有光电流，这表明已经没有光电子了，νc称为
A.1.9 eV C.2.5 eV
B.0.6 eV D.3.1 eV
解析：电流表读数刚好为零说明刚好没有光电子能够到达 阳极，也就是光电子的最大初动能刚好为0.6 eV.
由Ek=hν－W0可知W0=1.9 eV.选A.
答案：A.
类型二.光的波粒二象性 【例2】下列关于光具有波粒二象性的叙述中正确的是 （） A.光的波动性与机械波，光的粒子性与质点都是等同的 B.大量光子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 C.光有波动性又有粒子性，是互相矛盾的，是不能统一的 D.光的频率越高，波动性越显著
此有W0=hνc.由Ek=hν－W0可知Ek和ν之 间是一次函数关
系，但不是成正比关系.
答案：C.
针对训练1－1：如图5－1－1所示，当开关S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.合上开关，调节滑线变阻器，发现当电压表读数小于 0.6 V时，电流表读数仍不为零；当电压表读数大于或等于 0.6 V时，电流表读数为零.由此可知阴极材料的逸出功为 （）
截止频率或极限频率. c .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能发生光电效应. ③光电效应具有瞬时性.
2.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.
3.爱因斯坦的光电效应方程
（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，h为普朗克常量，这些能量
③光较强时，包含的光子数较多，照射金属时产生的光电子
4.康普顿效应 在研究电子对X射线的散射时发现：有些散射波的波长
比入射波的波长略大.康普顿认为这是因为光子不仅有能量， 也具有动量.实验结果证明这个设想是正确的.因此康普顿 效应也证明了光具有粒子性. 5.光的波粒二象性
光的干涉和衍射现象证明了光的波动性的一面.光电效 应表明光具有能量，康普顿效应表明光具有动量.此二效应 揭示了光的粒子性的一面，由此可知光具有波粒二象性. 6.德布罗意波
答案：C.
类型三.德布罗意波
【例3】某金属晶体中晶格大小为a.电子经加速电场加速，
形成电子束，电子束照射该金属晶体时，获得明显的衍射图
样.问这个加速电场的电压约为多少?（已知电子的电荷量为
e，质量为m）
解析：根据发生明显衍射的条件可eU知=12 mv2，当运动电子的德布罗意波波 长与晶格大小
差不多时，可以得到明显的衍射现象.设加速电场的电压为U.电子
子被称为光子.
（2）光电效应方程：Ek= hν－W0.其中Ek为光电子的
最大初动能， 功.
.W0表示金属的逸出
①率子爱逸ν因出有斯，关坦，ν方而c程=与表光明的Wh，0 强就光弱是电无光子关电的效.最只应大有的初当截动h止ν能频>EWk率0与时.入，射才光有的光频电
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产生的.
克常量
4π
典例研析
类型一.光电效应现象
【例1】 对爱因斯坦光电效应方程Ek=hν－W0，下面的理
解正确的有（ ）
A.只要是用同种频率的光照射同一种金属，那么从金属中
逸出的所有光电子都会具有同样的初动能Ek B.式中的W0表示每个光电子从金属中飞出过程中克服金属
中正电荷引力所做的功ห้องสมุดไป่ตู้
C.逸出功W0和极限频率νc之间应满足关系式W0=hνc
解析：光的波动性与机械波，光的粒子性与 质点有本质的区别，A选项错.大量光子显示波动 性，个别光子显示粒子性，B选项对.光是把粒子 性和波动性有机结合在一起的矛盾统一体，C选项 错.光的频率越高，粒子性越显著，D选项错.
答案：B.
针对训练2－1：下列有关光的波粒二象性的说法中，正确的 是（ ） A.有的光是波，有的光是粒子 B.光子与电子是同样的一种粒子 C.光的波长越长，其波动性越显著；波长越短，其粒子性越 显著 D.大量光子的行为往往显示出粒子性
经电场加速后
获得的速度为v.对加速过程由动能定理得：
根据德布罗意物质波理论知，电子的德布罗意波长为：λ= h
其中p=mv
p
发生明显衍射现象时可以认为λ=a
由以上四式联立方程组得：U=. h
2
h2
2ema 2
答案：U= 2ema 2
针对训练3－1：用显微镜观看细微结构时，由于受到衍射现 象的影响而观察不清，因此观察越细小的结构，就要求波长 越短，波动性越弱.在加速电压值相同的情况下，电子显微镜 与质子显微镜的分辨本领，下列判定正确的是（ ） A.电子显微镜分辨本领较强 B.质子显微镜分辨本领较强 C.两种显微镜分辨本领相同 D.两种显微镜分辨本领不便比较
解析：因为所有的光都具有波粒二象性，所以A选项是错 的.虽然光子具有粒子性，但是与电子是本质不同的粒子， 所以B选项是错的.光波是一种概率波，光的波长越长，其波 动性越显著；波长越短，其粒子性越显著.少数的光子表现 出的是粒子性，大量光子的行为往往显示出波动性，所以C 选项正确，D选项错误.本题正确答案为C.
德布罗意提出，实物粒子也具有波动性，该波后来被称 为德布罗意波，也称为物质波. .
7.概率波
光波和物质波都是概率波，单个光子或粒子的位置是
不确定的，但在某点附近出现的概率大小可以由波动的 规律确定.
8.不确定关系
上以动Δ量x的表不示确粒定子量位，置那的么不Δ确x定Δ量p≥，h以Δp表示，粒式子中在h为x方普向朗