光的波粒二象性ppt课件课件
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光的波粒二象性 ppt课件
的光子构成，是一种没有静
止质量的特殊物质，具有波
动性。
两者是统一的，并没有否定对 方！
爱因斯坦
电磁说：认为光是一种电
磁波，是物质的一种特殊
形态，在真空传播不需依
赖媒介
ppt课件
麦克斯韦
15
镜面检测
薄膜干涉
增透膜
光的干涉和衍射现象表明光确实是一种波
钢针的衍射
圆孔衍射
ppt课件
圆屏衍射
16
光电效应以及 康普顿效应等 无可辩驳的证 实了光是一种 粒子．
波长和散射物质都无关ppt课。件
2
一.康普顿散射的实验装置与规律：
X 射线管
晶体
光阑
散射波长
0
j
探
测
器
石墨体 (散射物质)
X 射线谱仪
ppt课件
3
康普顿正在测晶体
对X 射线的散射
按经典电磁理论： 如果入射X光是
某种波长的电磁波， 散射光的波长是不 会改变的！
ppt课件
4
.... .. ............................................. .............................
并且每一次光子落在亮条
长
纹的可能性大，落在暗条
纹处的可能性小。
ppt课件
20
干涉条纹是光子落在感光片上各点的概率 分布的反映。光是一种概率波。
光的波粒二象性：
⑴个别光子的作用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. ⑵ν高的光子容易表现出粒子性;ν低的光子容 易表现出波动性. ⑶光在传播过程中往往表现出波动性;在与物 质发生作用时往往表现为粒子性.
止质量的特殊物质，具有波
动性。
两者是统一的，并没有否定对 方！
爱因斯坦
电磁说：认为光是一种电
磁波，是物质的一种特殊
形态，在真空传播不需依
赖媒介
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麦克斯韦
15
镜面检测
薄膜干涉
增透膜
光的干涉和衍射现象表明光确实是一种波
钢针的衍射
圆孔衍射
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圆屏衍射
16
光电效应以及 康普顿效应等 无可辩驳的证 实了光是一种 粒子．
波长和散射物质都无关ppt课。件
2
一.康普顿散射的实验装置与规律：
X 射线管
晶体
光阑
散射波长
0
j
探
测
器
石墨体 (散射物质)
X 射线谱仪
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3
康普顿正在测晶体
对X 射线的散射
按经典电磁理论： 如果入射X光是
某种波长的电磁波， 散射光的波长是不 会改变的！
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4
.... .. ............................................. .............................
并且每一次光子落在亮条
长
纹的可能性大，落在暗条
纹处的可能性小。
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20
干涉条纹是光子落在感光片上各点的概率 分布的反映。光是一种概率波。
光的波粒二象性：
⑴个别光子的作用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. ⑵ν高的光子容易表现出粒子性;ν低的光子容 易表现出波动性. ⑶光在传播过程中往往表现出波动性;在与物 质发生作用时往往表现为粒子性.
第四章 第3节 光的波粒二象性
解析：光既具有粒子性，又具有波动性，大量的光子波动性比 较明显，个别光子的粒子性比较明显，故 A 正确；在光的波 粒二象性中，频率越大的光其粒子性越显著，频率越小的光其 波动性越显著，故 B 正确；光在传播时往往表现出波动性， 光在跟物质相互作用时往往表现出粒子性，故 C 正确；光的 波粒二象性是指光有时表现为波动性，有时表现为粒子性，二 者是统一的，故 D 错误。 答案： D
2．下面关于光的波粒二象性的说法中，不正确的是 ( ) A．大量光子产生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 B．频率越大的光其粒子性越显著，频率越小的光其波动 性越显著 C．光在传播时往往表现出波动性，光在跟物质相互作用 时往往表现出粒子性 D．光不可能同时既具有波动性，又具有粒子性
对康普顿效应的理解
[例 1] 康普顿研究 X 射线经物质散射的实验，进一步证 实了爱因斯坦的光子概念。康普顿让一束 X 射线投射到一块 石墨上发生散射，测定不同散射方向上 X 射线的波长情况。 结果在散射的各个方向上测到了波长比原来更长的 X 射线。 这种改变波长的散射实验被称为康普顿效应。试用光子的概念 和能量守恒的概念解释这种波长变长的现象。
磁波 份 光 子 既有波动性又 组成的 有粒子性
2．对光的波粒二象性的理解
实验基础
表现说明Βιβλιοθήκη 1.光是一种概率波，即 1.光的波动性是光子 光子在空间各点出现的 本身的一种属性，不
光的波 干涉和 可能性大小(概率)可用 是光子之间相互作
动性 衍射
波动规律来描述。
用产生的。
2．足够能量的光在传播 2．光的波动性不同 时，表现出波的性质。 于宏观观念的波。
光的粒 子性
光电效 应、康普
顿效应
波粒二象性-PPT课件
公式：
2 2
M c2 kT
瑞利--金斯公式高频段不行--“紫外灾难”！
普朗克(Max Karl Ernst Ludwig Planck,
1858―1947) 德国物理学家，量子物理学的开创
者和奠基人。 普朗克的伟大成就，就是创立了量
子理论，1900年12月14日他在德国物理 学会上，宣读了《关于正常光谱中能量分布定律的理 论》的论文，提出了能量量子化假设，并导出了黑体 辐射的能量分布公式。
26.2 光电效应
I
IS
3
GA
K
2
1
U
Ue 0
U
1). 饱和光电流强度与入射光强度成正比。
说明：每秒内从阴极Байду номын сангаас出的光电子的数目与入射 光的强度成正比。
I IS
Ue 0
3 2 1
U
1 2
mvm2
eUe
2).当电流减小到 0 甚至为负值时，光电流 并不为 0 ，只有当反向电压等于 Ue 时，光电流 才为 0 。Ue 称为截至电压。
光子的概念赋予了电磁场更具体的物质特性-电磁场由大量光子组成。电磁场对处于其中的带电 粒子的作用实际上是光子撞击带电粒子的宏观表现。 粗略地说，空间某处比较强的电场意味着比较大的 光子数密度。
至今人们关于光本质的认识被概括为光具有波 粒二象性，即：在一些物理过程中，光显示出干涉 和衍射等典型的波动特征；在其他物理过程中，光 表现为具有确定动量和能量的粒子特征。
E = nε , n =1, 2, 3, ....
ε 叫能量子，n 为量子数，它只取正整数--能量量 子化。
对于频率为ν 的谐振子，最小能量为：
ε= hν h = 6.626075×10-34 J·s
波粒二象性 PPT课件 课件1 人教课标版
•
9、永远不要逃避问题，因为时间不会给弱者任何回报。
•
10、评价一个人对你的好坏，有钱的看他愿不愿对你花时间，没钱的愿不愿意为你花钱。
•
11、明天是世上增值最快的一块土地，因它充满了希望。
•
12、得意时应善待他人，因为你失意时会需要他们。
•
13、人生最大的错误是不断担心会犯错。
•
14、忍别人所不能忍的痛，吃别人所不能吃的苦，是为了收获别人得不到的收获。
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
•解析：牛顿主张的微粒说中的微粒与实物 粒子一样，惠更斯主张的波动说中的波动 与宏观机械波等同，这两种观点是相互对 立的，都不能说明光的本性，所以A、B错， C正确．在双缝干涉实验中，双缝干涉出现 明暗均匀的条纹，单缝出现中央亮而宽，
• B．运动的微观粒子与光子一样，当它
•解析：光具有波粒二象性是微观世界具有的 特殊规律，大量光子运动的规律表现出光的 波动性，而单个光子的运动表现出光的粒子 性．光的波长越长，波动性越明显，光的频 率越高，粒子性越明显．而宏观物体的德布
• 2－1 在单缝衍射实验中，中央亮纹的光强 占整个从单缝射入的光强的95%以上，假设 现在只让一个光子通过单缝，那么该光子 ()
2．明正确光理解是波粒一二种象性波：波；粒二光象电性中效所说应的波和是康一种普概率波，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．
• 个别光顿子的效作应用效又果往用往表无现为可粒辩子性驳；大的量光事子的实作表用效明果往光往表是现为一波
动性．
种粒子，因此现代物理学认为：
• 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
光的波粒二象性课件1
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波恩指出：虽然不能肯定某个光子落在哪一点， 但由屏上各处明暗不同可知，光子落在各点的概率是不 一样的，即光子落在明纹处的概率大，落在暗纹处的概 率小．这就是说，光子在空间出现的概率可以通过波动 的规律确定，所以，从光子的概念上看，光波是一种概 率波．
物理学中把光波叫做概率波．概率表征某一事物 出现的可能性．
3．光子不仅具有能量，其表达式为ε_＝__h_ν____，还具有
动量 ________，其表达式为
p＝hλ.
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4．光的干涉和衍射实验表明，光是一种_电__磁__波_，具 有_波__动__性___；光电效应和康普顿效应则表明，光在与物 体_相_互__作__用__时，必须看成是一颗颗__光__子____的形式出现 的，具有__粒__子__性__．
7．干涉条纹是光子在感光片上各点的_概__率_____分布 的反映．这种__概__率____分布就好像_波__的__强__度_____的分布， 称光波是一种概率波．
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知识点1 康普顿效应及其解释
用光照射物体时，散发出来的光的波长会变长，这种现象 后来称为康普顿效应． 光电效应揭示出光的粒子性，爱因斯坦进一步提出光子的动量 应为 p＝hλ.康普顿借助爱因斯坦的光子假说解析了散射光的波 长改变的现象．康普顿认为光子不仅有能量，也像其他粒子一 样有动量，用 X 射线照射物体时，X 射线中的光子与物体中的 电子相碰，碰撞中动量
答案：1 变长
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知识点2 对光的波粒二象性的认识与理解
光具有粒子性，又有波动性，单独使用波或粒子的解 释都无法完整地描述光的所有性质，有人就把这种性质称为 波粒二象性．
大量(多数)光子行为易表现为波动性，个别(少数)光子 行为易表现出粒子性；波长较长的，易表现为波动性；波长 较短的，易表现为粒子性；光在传播的过程中，易表现为波 动性；在与其他物质相互作用时，易表现为粒子性．光是波 动性与粒子性的统一．
2.1光的波粒二象性
3．光的波动说
• 光的偏振
3．光的波动说
• 光的衍射
4、光的波粒二象性
• 1922～1923年康普顿研究 了X射线被较轻物质(石墨、 石蜡等)散射后光的成分， 发现散射谱线中除了有波 长与原波长相同的成分外， 还有波长较长的成分。这 种散射现象称为康普顿散 射或康普顿效应。证明了 光的量子性。
the endຫໍສະໝຸດ •• • •4、光的波粒二象性
• 光的波动性和粒子性的联系： • 光的波动性表现在其传播过 程中，粒子性则表现在物体 的电磁辐射与吸收、光子与 物质的相互作用中。 • 频率越高、波长越短、能量 越大的光子其粒子性越显著。 而波长越长、能量越低的光 子的波动性越显著。 • 光波是一种概率波，大量光 子产生的效果往往显示波动 性；而个别光子产生的效果 往往显示出粒子性。 • 同一条件下，光子不会同时 表现出波动性和粒子性。
第二章 物理光学基础知识
§2.1光的波粒二象性
1、光的本性
• 在17世纪，对光的本性的大讨论中，形成 了两个流派，一种是以牛顿为代表的微粒 说。一种是以惠更斯为代表的波动说。
2．光的微粒说
• 光的直进现象
• 影的形成
• 光电效应
3．光的波动说
• 光的干涉（1881. 英国. 托马斯.杨)
一束入射光在各向异性介质的界面折射时，产生两 束折射光的现象称为双折射现象。o光遵从折射定律， e光不遵从折射定律。
4、光的波粒二象性
• 20世纪初，普朗克和爱因斯坦提出了光的量子说。 把光的两重性质——波动性和微粒性联系起来，即 动量和能量是光的粒子性的描述，而频率和波长则 是波的特性。
德国物理学家普朗克
德国出生的物理学家爱因斯坦
1947年10月3日 德国物理学家 普朗克逝世
光的波粒二象性(PPT课件)
1 光波、光线与光子
§1.5 光的波粒二象性
1 光波、光线与光子
1.5 光的波粒二象性
主要内容
1. 光波与光子的对立统一 2. 德布罗意方程 3. 对光的本性的再认识
1 光波、光线与光子 1.5.1 光波与光子的对立统一
1.5 光的波粒二象性
对光的本性的认识： 光波与光子之个性：
波动说——光是一种波长极短的电磁波动 粒子说——光是一种作高速运动的光子流
作为波动，光具有频率v 和波长
作为粒子，光又具有能量E和动量p
光波与光子的共性： 具有速度v和能量E
波动性与粒子性的联系：
(1.5-1)
(1.5-2)
波动性与粒子性之间联系的纽带：普朗克常数h
1 光波、光线与光子
1.5 光的波粒二象性
1.5.1 光波与光子的对立统一
说明：
按照相对论质能关系，如果认为光也具有质量（设为mp）的话，那么 可以将光子在真空中的能量和动量分别表示为
1.5 光的波粒二象性
1.5.2 德布罗意方程
说明
① 电子衍射现象从实验上证实了德布罗意关于实物粒子具有波动性的假 设。以此为原理发明的电子显微镜使得人类对微观世界的观察分辨 能力提高了几个数量级。
② 物质波概念的提出，最终导致量子力学的诞生。按照量子力学观点， 任何物质粒子都同时具有波粒二象性。只是在宏观领域，实物粒子 的波动特性很难被观察到。只有在微观领域，粒子的波动特性才会 明显地显露出来。
1 光波、光线与光子
1.5 光的波粒二象性
本节重点
1. 光波与光子的区别与联系 2. 光子与光波的两种角色
德布罗意方程：
(1.5-8)
德布罗意波长：实物粒子的波长o。 物质波的验证——戴维森和革末的电子衍射实验（1927年）：
§1.5 光的波粒二象性
1 光波、光线与光子
1.5 光的波粒二象性
主要内容
1. 光波与光子的对立统一 2. 德布罗意方程 3. 对光的本性的再认识
1 光波、光线与光子 1.5.1 光波与光子的对立统一
1.5 光的波粒二象性
对光的本性的认识： 光波与光子之个性：
波动说——光是一种波长极短的电磁波动 粒子说——光是一种作高速运动的光子流
作为波动，光具有频率v 和波长
作为粒子，光又具有能量E和动量p
光波与光子的共性： 具有速度v和能量E
波动性与粒子性的联系：
(1.5-1)
(1.5-2)
波动性与粒子性之间联系的纽带：普朗克常数h
1 光波、光线与光子
1.5 光的波粒二象性
1.5.1 光波与光子的对立统一
说明：
按照相对论质能关系，如果认为光也具有质量（设为mp）的话，那么 可以将光子在真空中的能量和动量分别表示为
1.5 光的波粒二象性
1.5.2 德布罗意方程
说明
① 电子衍射现象从实验上证实了德布罗意关于实物粒子具有波动性的假 设。以此为原理发明的电子显微镜使得人类对微观世界的观察分辨 能力提高了几个数量级。
② 物质波概念的提出，最终导致量子力学的诞生。按照量子力学观点， 任何物质粒子都同时具有波粒二象性。只是在宏观领域，实物粒子 的波动特性很难被观察到。只有在微观领域，粒子的波动特性才会 明显地显露出来。
1 光波、光线与光子
1.5 光的波粒二象性
本节重点
1. 光波与光子的区别与联系 2. 光子与光波的两种角色
德布罗意方程：
(1.5-8)
德布罗意波长：实物粒子的波长o。 物质波的验证——戴维森和革末的电子衍射实验（1927年）：
波粒二象性ppt课件高中
思考题3
请设想一个你心目中的理想科技产品，并说明其功能和特点。
THANKS FOR WATCHING
感谢您的观看
CHAPTER 06
课堂互动与思考
关于波粒二象性的思考题
思考题1
请解释什么是波粒二象 性，并给出生活中的一 个实例。
思考题2
光的波粒二象性是如何 通过双缝干涉实验得到 验证的？
思考题3
为什么说波粒二象性是 微观粒子的一种基本属 性？
关于量子力学的思考题
思考题1
01
量子力学的基本假设是什么？请简述。
01
02
03
04
波粒二象性的发现对现代科技 的发展产生了重要的影响和推
动。
在通信领域，这一理论的应用 推动了量子密码学的发展，为 信息安全提供了更可靠的保障
。
在医学领域，例如在放射影像 学中，这一理论的应用使得医 生能够更准确地诊断和治疗疾
病。
在能源领域，例如在太阳能电 池中，这一理论的应用提高了
光电转换效率。
电子干涉实验
1927年，美国物理学家克林顿·戴维在贝尔实验 室进行了电子干涉实验，证实了电子具有波动性 质。
晶体衍射实验
1927年，英国物理学家约翰·贝尔特在剑桥大学 进行了X射线晶体衍射实验，证实了X射线具有波 动性质。
中子干涉实验
1955年，美国物理学家雷纳德·莱昂斯进行了中 子干涉实验，进一步证实了所有微观粒子都具有 波粒二象性。
光的波粒二象性的实验验证
双缝干涉实验
通过双缝干涉实验可以观察到明 暗相间的干涉条纹，证明光具有
波动性。
光电效应实验
光电效应实验中，当光照射在金 属表面时，金属内部的电子会被 光子激发出来形成电流，从而证
请设想一个你心目中的理想科技产品，并说明其功能和特点。
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CHAPTER 06
课堂互动与思考
关于波粒二象性的思考题
思考题1
请解释什么是波粒二象 性，并给出生活中的一 个实例。
思考题2
光的波粒二象性是如何 通过双缝干涉实验得到 验证的？
思考题3
为什么说波粒二象性是 微观粒子的一种基本属 性？
关于量子力学的思考题
思考题1
01
量子力学的基本假设是什么？请简述。
01
02
03
04
波粒二象性的发现对现代科技 的发展产生了重要的影响和推
动。
在通信领域，这一理论的应用 推动了量子密码学的发展，为 信息安全提供了更可靠的保障
。
在医学领域，例如在放射影像 学中，这一理论的应用使得医 生能够更准确地诊断和治疗疾
病。
在能源领域，例如在太阳能电 池中，这一理论的应用提高了
光电转换效率。
电子干涉实验
1927年，美国物理学家克林顿·戴维在贝尔实验 室进行了电子干涉实验，证实了电子具有波动性 质。
晶体衍射实验
1927年，英国物理学家约翰·贝尔特在剑桥大学 进行了X射线晶体衍射实验，证实了X射线具有波 动性质。
中子干涉实验
1955年，美国物理学家雷纳德·莱昂斯进行了中 子干涉实验，进一步证实了所有微观粒子都具有 波粒二象性。
光的波粒二象性的实验验证
双缝干涉实验
通过双缝干涉实验可以观察到明 暗相间的干涉条纹，证明光具有
波动性。
光电效应实验
光电效应实验中，当光照射在金 属表面时，金属内部的电子会被 光子激发出来形成电流，从而证
1.2光的波粒二象性
hve hv / kT hv 故有 : E hv / kT hv / kT 1 e e 1
第一章 绪 论
4/16
Quantum mechanics
§1.2光的波粒二象性
hve hv / kT hv E hv / kT hv / kT 1 e e 1
再将这个平均能量乘上空腔单位 体积内频率v到v+dv之间振动数目: 得到黑体辐射公式:
§1.2光的波粒二象性
康普顿假设(1923年): 波长随散射角增加而增大是X射线的光子与电子碰撞的结果
h c
q
j
h c
x 康普顿 (A. pton 1892-1962) 发现康 普顿效应荣获1927 年诺贝尔物理学奖
绪 论
13/16
μv
第一章
Quantum mechanics
§1.2光的波粒二象性
根据能量守恒:
0c2 (
1 1 2 1)
h c
q
j
h c
x
根据动量守恒:
0 v cos cos 2 c c 1
0
μv
c sin
0 v
1 2
sin
解之 : 1 cos 2 0 c
第一章 绪 论
10/16
Quantum mechanics
§1.2光的波粒二象性
光的波粒二象性
光子不但具有确定的能量,而且具有动量. 0 c 2 E , E 2 02c 4 c 2 p 2 1 ( v / c) 2
0 0,, c 2 2 k n n, c
可得 : T T
hv 1, kT hv 1, kT
第二节光的波粒二象性
光旳波动性 光旳粒子性
光既体现出波动性，又体现出粒子性，
频率越高旳光,粒子性越明显． 波长越长旳光,波动性越明显.
大量光子旳行为往往显示出波动性, 个别光子旳行为往往显示出粒子性．
因为微观世界旳某些属性与宏观世界 不同，而我们旳经验仅局限于宏观物体旳 运动．
在生活中找不到一种既具有粒子性、 又具有波动性旳物理模型帮助我们研究光 子旳规律．
光旳干涉和衍射现象表白光确实是一种波
钢针旳衍射
圆孔衍射
圆屏衍射
爱因斯坦
光电效应以及 康普顿效应等无 可辩驳旳证明了 光是一种粒子．
康普顿
光是一种波，同步也是一种粒子，光具有波粒二象性
当我们用很弱旳光做双缝干涉试验时，将感 光胶片放在屏旳位置上，会看到什么样旳照片呢？ 为何会有这种现象？
结论
1、这光张子照在片清各楚处旳出显示现了
让我们换一种角度思索——依然考虑双缝干涉试验 减弱光源
分析
当光源和感光胶片之间不可能同步有两个和多种 光子时，长时间曝光得到旳照片依然和光源很强、曝光 时间较短时一样，则光旳波动性不是光子之间旳相互作 用引起旳．
波动性是光子本身旳一种属性
我们在思索物理概念或物理规律时，往往——
气体分子热运动时 电流
能直接感知旳事物出目前我们旳眼前，需 要我们建立新旳模型，提出新旳理论来进 行研究.
对于一种模型，只要能与试验成果一 致，它就能在一定范围内表达所研究对象 旳规律．
作业: 课时训练3
思索与讨论
根据你旳了解，阐明概率旳意义，举出 几种日常生活中旳或科学中旳事例，阐明哪 些事件是个别出现时看不出什么规律，而大 量出现时则显示出一定旳规律性．
生活中，涉及概率统计旳事件诸多，例如： 在研究分子热运动时，研究单个分子旳运动是 毫无意义旳，需要研究旳是大量分子整体体现 出来旳规律，这叫做统计规律．
光既体现出波动性，又体现出粒子性，
频率越高旳光,粒子性越明显． 波长越长旳光,波动性越明显.
大量光子旳行为往往显示出波动性, 个别光子旳行为往往显示出粒子性．
因为微观世界旳某些属性与宏观世界 不同，而我们旳经验仅局限于宏观物体旳 运动．
在生活中找不到一种既具有粒子性、 又具有波动性旳物理模型帮助我们研究光 子旳规律．
光旳干涉和衍射现象表白光确实是一种波
钢针旳衍射
圆孔衍射
圆屏衍射
爱因斯坦
光电效应以及 康普顿效应等无 可辩驳旳证明了 光是一种粒子．
康普顿
光是一种波，同步也是一种粒子，光具有波粒二象性
当我们用很弱旳光做双缝干涉试验时，将感 光胶片放在屏旳位置上，会看到什么样旳照片呢？ 为何会有这种现象？
结论
1、这光张子照在片清各楚处旳出显示现了
让我们换一种角度思索——依然考虑双缝干涉试验 减弱光源
分析
当光源和感光胶片之间不可能同步有两个和多种 光子时，长时间曝光得到旳照片依然和光源很强、曝光 时间较短时一样，则光旳波动性不是光子之间旳相互作 用引起旳．
波动性是光子本身旳一种属性
我们在思索物理概念或物理规律时，往往——
气体分子热运动时 电流
能直接感知旳事物出目前我们旳眼前，需 要我们建立新旳模型，提出新旳理论来进 行研究.
对于一种模型，只要能与试验成果一 致，它就能在一定范围内表达所研究对象 旳规律．
作业: 课时训练3
思索与讨论
根据你旳了解，阐明概率旳意义，举出 几种日常生活中旳或科学中旳事例，阐明哪 些事件是个别出现时看不出什么规律，而大 量出现时则显示出一定旳规律性．
生活中，涉及概率统计旳事件诸多，例如： 在研究分子热运动时，研究单个分子旳运动是 毫无意义旳，需要研究旳是大量分子整体体现 出来旳规律，这叫做统计规律．
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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
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
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xห้องสมุดไป่ตู้Δ量p≥，h以Δp表示，粒式子中在h为x方普向朗
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
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
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
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
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
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 （）
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
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.
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.
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
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
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xห้องสมุดไป่ตู้Δ量p≥，h以Δp表示，粒式子中在h为x方普向朗
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
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
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
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
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
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 （）
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
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.
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.