高中物理选修3-5中关于光的波粒二象性的思维导图
2016高考第一轮复习01：波粒二象性
第一讲 波粒二象性一、思维导图二、光电效应的典型规律1、最大初动能与入射光频率的关系——爱因斯坦的光电效应方程：0W h E K -=ν说明：本图象对应的函数式： 0W h E K -=ν,从图象可以看出极限频率——图线与横轴的交点坐标，图象是平行的是因为图线的斜率就是普朗克恒量h （1）截止频率ν0 = W 0/h ，截止频率与材料有关。
（2）仅当入射光频率ν>ν0（截止频率）时才发生光电效应，与入射光强无关 （3）当h ν0< W 0 时，电子不能脱离金属，因而没有光电流产生。
（4）光电效应是瞬时效应。
当光照射到金属表面时，几乎立即就有光电子逸出。
2、反向电压，截止电压U C 与入射光频率测反向遏止电压电路说明1：用光照射光电管，调节滑动变阻器的滑动头，电流表指针示数减小，当调到一定位置后，电流表示数为零，此时的电压表示数即为反向遏止电压，用U C表示。
说明2：图象是对应函数式：e Wh UC0 -=ν，所以从图象可以直接读出金属的极限频率，根据斜率可以算出普朗克恒量，根据纵轴截距可以推算出金属的逸出功。
3、正向电压，测饱和光电流强度（1）说明：用光照射光电管，调节滑动变阻器的滑动头，电流表指针示数增大，当调到一定位置后，再调节滑动触头，电流表示数不变，此时的电流表示数即为饱和光电流强度。
（2）解释：在同一频率(ν>ν0)下，饱和光电流强度I m 正比于入射光强P。
当频率一定时，入射光强P 越大，光子数目越多，则单位时间内产生光电子数目越多，饱和光电流强度就越大。
（3）说明：从图象①③可以看出同种光照射同种金属板对应的反向遏止电压相同，而饱和光电流强度随入射光强度增大而增大，从图象①②对于同种金属入射光的频率越高，反向遏止电压越大。
作业1.（2012上海卷）．根据爱因斯坦的"光子说"可知（）（A）"光子说"本质就是牛顿的"微粒说" （B）光的波长越大，光子的能量越小（C）一束单色光的能量可以连续变化（D）只有光子数很多时，光才具有粒子性2. (多选)【2015江苏】波粒二象性时微观世界的基本特征，以下说法正确的有（）A．光电效应现象揭示了光的粒子性B．热中子束射到晶体上产生衍射图样说明中子具有波动性C．黑体辐射的实验规律可用光的波动性解释D．动能相等的质子和电子，它们的德布罗意波也相等3.(多选)【2015新课标II】实物粒子和光都具有波粒二象性，下列事实中突出体现波动性的是（）A.电子束通过双缝实验后可以形成干涉图样B.β射线在云室中穿过会留下清晰的径迹C.人们利慢中子衍射来研究晶体的结构D.人们利用电子显微镜观测物质的微观结构E.光电效应实验中，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4.(多选) （2011上海）用极微弱的可见光做双缝干涉实验，随着时间的增加，在屏上先后出现如图(a)、(b)、(c)所示的图像，则（）(A)图像(a)表明光具有粒子性(B)图像(c)表明光具有波动性(C)用紫外光观察不到类似的图像(D)实验表明光是一种概率波5.【2014·江苏卷】已知钙和钾的截止频率分别为7.73×1014Hz和5.44×1011Hz，在某种单色光的照射下两种金属均发生光电效应，比较它们表面逸出的具有最大初动能的光电子，钙逸出的光电子具有较大的( )A．波长B．频率C．能量D．动量6. (2013高考江苏物理)如果一个电子的德布罗意波长和一个中子的相等，则它们相等的物理量有（）（A）速度（B）动能（C）动量（D）总能量7.（2015•上海）某光源发出的光由不同波长的光组成，不同波长的光的强度如图所示．表中给出了一些材料的极限波长，用该光源发出的光照射表中材料（）A．仅钠能产生光电子 B．仅钠、铜能产生光电子C．仅铜、铂能产生光电子 D．都能产生光电子8.（2011上海）用一束紫外线照射某金属时不能产生光电效应，可能使该金属产生光电效应的措施是( )(A)改用频率更小的紫外线照射 (B)改用X射线照射(C)改用强度更大的原紫外线照射 (D)延长原紫外线的照射时间9. (多选)（2011广东）.光电效应实验中，下列表述正确的是（）A.光照时间越长光电流越大B.入射光足够强就可以有光电流C.遏止电压与入射光的频率有关D.入射光频率大于极限频率才能产生光电子10.(多选)（2014•海南）在光电效应实验中，用同一种单色光，先后照射锌和银的表面，都能发生光电效应．对于这两个过程，下列四个物理过程中，一定不同的是（）A．遏止电压B．饱和光电流C．光电子的最大初动能D．逸出功11.(多选)【2014·广东卷】在光电效应实验中，用频率为ν的光照射光电管阴极，发生了光电效应，下列说法正确的是（）A.增大入射光强度，光电流增大B.减小入射光的强度，光电效应现象消失C.改用频率小于ν的光照射，一定不发生光电效应D.改用频率大于ν的光照射，光电子的最大初动能变大12. (2013高考北京理综)以往我们认识的光电效应是单光子光电效应，即一个电子在极短时间内只能吸收到一个光子而从金属表面逸出。
高二物理选修3-5 17.3：粒子的波动性(共27张PPT)
D．宏观物体运动时，看不到它的衍射或干涉现 象，所以宏观物体运动时不具有波动性
4．在光电效应实验中，如果需要增大 光电子到达阳极时的速度，可采用哪种 方法？（ ）
A．增加光照时间 B．增大入射光的波长 C．增大入射光的强度 D．增大入射光频率
金属钠产生光电效应的极限频率是 6.0×1014Hz．根据能量转化和守恒守律， 计算用波长0.40μm的单色光照射金属钠时， 产生的光电子的最大初动能是多大？
电子束穿过铝箔后的衍射图像
1、光学显微镜的原理 使用无限远光学系统的显微镜主要由物
镜、管镜和目镜组成。标本经物镜和管镜放 大后，形成放大倒立的实象；实象经目镜再 次放大后，形成放大的虚象。
2、电子显微镜的原理 电子显微镜是根据电子光学原理，用电子
束和电子透镜代替光束和光学透镜，使物质 的细微结构在非常高的放大倍数下成像的仪 器。
所产生的光电子的最大初动能为hv
C.当照射光的频率v大于v0时，若v增大，
则逸出功增大
D.当照射光的频率v大于v0时，若增大一
倍，则光电子的最大初动能也增大一倍
3、下列说法正确的是（ ） A．只有大量电子才能表现波动性
B．只有像电子、质子、认为，任何一个运动着的物体，小 到电子、质子，大到行星、太阳都有一种波和它对应，
课堂小结
光是一种波，同时也是一种粒子，光 具有波粒二象性。 光子的能量与动量之间的关系： ε=hγ P=h/ λ
两式的物理量ε和p描述光的粒子性， γ和 λ描述光的波动性。
实物粒子也具有波动性
一个能量为E、动量为 p 的实物粒子 同时具有波动性，动量为 P 的粒子
波长： h P
频率:
导入新课
教科版高中物理选修3-5课件第四章波粒二象性第3节光的波粒二象性第4节实物粒子的波粒二象性第5节不确定关系
解析：选CD.根据光的概率波的概念，对于一个 光子通过单缝落在何处，是不可确定的，但概 率最大的是落在中央亮纹处，可达95%以 上．当然也可能落在其他亮纹处，还可能落在 暗纹处，只不过落在暗纹处的概率很小而已， 故只有C、D正确．
A．①②③对
C．①③④对D．②③④对
B．①②④对
答案：A
三、对德布罗意物质波的理解 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． 2．德布罗意波是一种概率波，粒子在空间各处
出现的概率受波动规律支配，不要以宏观观点
第3节 光的波粒二象性
第4节 实物粒子的波粒二象性
第5节 不确定关系
课标定位 课前自主学案 第 5 节
Байду номын сангаас
核心要点突破
课堂互动讲练 知能优化训练
课标定位
1.知道康普顿效应，理解康普顿效应实验现象． 2．知道光具有波粒二象性，且光是概率波． 3．理解德布罗意物质波假说，知道一切实物粒子都 具有波粒二象性． 4．理解不确定关系，了解不确定关系在微观世界与 宏观世界中的不同作用．
子性，大量光子表现出光的波动性．如果时间 足够长，通过狭缝的光子数也就足够多，粒子 的分布遵从波动规律，底片上将会显示出衍射
图样，A、D选项正确．单个光子通过狭缝后，
路径是随机的，底片上也不会出现完整的衍射
图样，B、C选项错．
【答案】 AD
变式训练2
在单缝衍射实验中，中央亮纹的光 )
强占从单缝射入的整个光强的95%以上．假设
2019_2020学年高中物理第十七章波粒二象性4、5概率波不确定性关系课件新人教版选修3_5
探究一
探究二
典例剖析
【例题2】已知
ℎ 4π
=5.3×10-35
J·s。试求下列情况中速度测定的
不确定量:
(1)一个球的质量m=1.0 kg,测定其位置的不确定量为10-6 m;
(2)电子的质量me=9.0×10-31 kg,测定其位置的不确定量为10-10 m(即在原子的数量级)。
读一读·思一思 辨一辨·议一议
2.探究讨论。 (1)为什么不能用“轨迹”来描述粒子的运动? 答案:由不确定性关系可知,微观粒子的位置和动量不能同时被 确定,也就决定了不能用“轨迹”来描述粒子的运动。 (2)为什么要有物理模型与物理现象? 答案:在经典物理学中,对于宏观对象,我们分别建立粒子模型和 波动模型;在微观世界里,也需要建立物理模型,像粒子的波粒二象 性模型。
A.图像(a)表明光具有粒子性 B.图像(c)表明光具有波动性 C.用紫外光观察不到类似的图像 D.实验表明光是一种概率波
探究一
探究二
解析:图像(a)曝光时间短,通过的光子数很少,呈现粒子性,A正确。 图像(c)曝光时间长,通过了大量光子,呈现波动性,B正确。该实验 表明光是一种概率波,D正确。紫外线本质和可见光本质相同,也可 以发生上述现象,C错误。
探究一
探究二
规律总结对不确定性关系的理解 不确定性关系不是说微观粒子的坐标测不准,也不是说微观粒子 的动量测不准,更不是说微观粒子的坐标和动量都测不准,而是说 微观粒子的坐标和动量不能同时测准。
探究一
探究二
变式训练2质量为m=6.64×10-27 kg的α粒子通过宽度为a=0.1 mm的狭缝后,其速度的不确定量约为多少?若其速度v=3×107 m/s, 它能否看成经典粒子?
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
练一练
一
二
三
三、康普顿效应(见课本第35页)
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,这种现象叫作光的散射。
2.康普顿效应:美国物理学家康普顿在研究石墨对X射线的散射
时,发现在散射的X射线中,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。
3.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
2
光的粒子性
情景导入
如图所示,把一块锌板连接在验电器上,用紫外线灯照射锌板,观察
到验电器的指针发生了变化,这说明锌板带了电。你知道锌板是怎
样带上电的吗?
思维导图
填一填
练一练
一
二
三
一、光电效应的实验规律(见课本第31页)
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。
与纵轴交点的坐标为(0,-Ek2),则Ek2<Ek1
D.如用金属钨做实验,当入射光的频率ν<ν1时,可能会有光电子逸
出
解析:由光电效应方程Ekm=hν-W可知Ekm-ν图线是直线,且斜率相
同,为h,A、B项错误;由表中所列的截止频率和逸出功数据可知C项
正确,D项错误。
答案:C
探究一
探究二
探究一
探究二
探究三
问题导引
名师精讲
典例剖析
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
教科版高中物理选修3-5第四章光的波粒二象性课件
沿方向
运动,并且波长
(填“不变”“变短”或“变
长”).
类型一 类型二 类型三
点拨由于光子不仅具有能量,它还具有动量,因此我们可以根据能 量和动量的相关规律进行分析和解答. 解析:因光子与电子的碰撞过程动量守恒,所以碰撞之后光子和电 子的总动量的方向与光子碰撞前动量的方向一致,可见碰撞后光子 运动的方向可能沿1方向,不可能沿2或3方向;通过碰撞,光子将一部 分能量转移给电子,光子的能量减少,由ε=hν知,频率变小,再根据 c=λν知,波长变长. 答案:1 变长 题后反思:根据光子理论,用能量守恒和动量守恒解释康普顿效应, 理论与实验符合得很好,不仅有力地验证了光子理论,而且也证实 了微观领域的现象,也严格遵循能量守恒和动量守恒定律.
1.大量光子易显示波动性,而少 量光子易显示出粒子性.
性,E=hν=hc中,ν 和 λ 就是
λ
2.波长长(频率低)的光波动性 波的概念.
强,而波长短(频率高)的光粒子 2.波和粒子在宏观世界
性强
里是不能统一的,而在微
观世界里却是统一的
光既表现出波动性又表现出粒子性,很难用宏观世界的观念来认 识,必须从微观的角度建立起光的行为图景,认识光的波粒二象性, 需要明确的是:爱因斯坦光子说中的“粒子”和牛顿微粒说中的“粒 子”是两个完全不相同的概念;同样,麦克斯韦电磁理论中的“波”与 惠更斯波动说中的“波”也是不同理论领域中完全不同的概念,其本 质区别在于微观世界的认识论与宏观世界的认识论的区别.
2.关于光的波粒二象性 (1)光的波粒二象性:光既具有波动性,又具有粒子性,即光具有波 粒二象性. (2)光的粒子性的证明:光子和实物粒子一样,具有确定的能量和 动量. (3)光的波动性的证明:光能发生干涉、衍射、偏振等波动特有的 现象. (4)普朗克常量:普朗克常量h是连接粒子性与波动性之间的桥梁, 它的桥梁作用可以用下图表示.
高中物理 第二章 波粒二象性章末盘点课件 粤教版选修3-5.pptx
点
知识结构图示 高频考点例析 阶段质量检测
考点一 考点二
1
2
波 粒 二 象 性
3
考点一 光电效应的规律和爱因斯坦光电效应方程
有关光电效应的问题面是应用光电效应方
程进行简单的计算，处理该类问题关键是掌握光电效应的
规律，明确各概念之间的决定关系。
后来人们观察到电子的衍射图像，这些说明一些物质微粒 也像光子一样具有波粒二象性。
9
(6)任何一个运动着的物体，小到电子、质子、大到 行星、太阳都有一种波和它对应，波长λ＝h/p，人们把 这种波叫做物质波。
物质波和光波一样，也属于概率波，概率波的实质 是指粒子在空间分布的概率是受波动规律支配的。
10
2．光电子的最大初动能
光电子的最大初动能跟入射光的能量hν、金属逸出功
W0的关系为光电效应方程，表达式为
1 2
mv
2 max
＝hν0－W0，
反映了光电效应现象中的能量转化和守恒定律。
5
[例1] (广东高考)(双选)在光电效应实验中，用频率为ν 的光照射光电管阴极，发生了光电效应。下列说法正确的是
A．增大入射光的强度，光电流增大 B．减小入射光的强度，光电效应现象消失 C．改用频率小于ν的光照射，一定不发生光电效应 D．改用频率大于ν的光照射，光电子的最大初动能变大
[例 2] 关于物质的波粒二象性，下列说法中不正确的
是
()
A．不仅光子具有波粒二象性，一切运动的微粒都具有
波粒二象性
B．运动的微观粒子与光子一样，当它们通过一个小孔
时，都没有特定的运动轨道
C．波动性和粒子性，在宏观现象中是矛盾的、对立的，
但在微观高速运动的现象中是统一的
高中物理全套讲义选修3-5 第3讲 波粒二象性(中档版) 学生版讲义
波粒二象性一、光的电磁理论1．光是一种电磁波⑴ 光具有波的特性，在同一介质中光速v 、波长λ和频率ν之间满足：v λν=。
（请注意分清v 和ν这两个易混的字母）⑵ 在可见光中，各色光频率的大小关系是：ννννννν红绿橙黄青蓝紫＜＜＜＜＜＜。
典例精讲【例1.1】（2019春•南关区校级月考）光的 现象和光的 现象证明光是一种波，光的 现象证明光是横波。
2．介质对光速的影响⑴ 光在真空中的速度：83.010m/s c =⨯。
⑵ 光在不同的介质中的速度 由cn v =可知，介质的折射率越大，光速越小。
⑶ 不同色光在同一介质中的速度由三棱镜光的色散实验可知，同一介质对紫光的折射率最大，红光的最小。
再由cn v =得到，在同一介质中有：v v v v v v v 红绿橙黄青蓝紫＞＞＞＞＞＞。
二、光的粒子1．光电效应如图所示，把一块锌板连接在验电器上，手触锌板使验电器指示归零。
用紫外线照射锌板，发现验电器的指针张开。
物理学家赫兹（德国）、勒纳德（德国）、汤姆孙（英国）等相继进行了实验研究，证实了这样一个现象：照射到金属表面的光，能使金属表面的电子从表面逸出。
这个现象称为光电效应，这种电子常被称为光电子。
⑴ 光电效应实验规律① 任何一种金属，都有一个截止频率c ν，也称极限频率。
入射光的频率低于截止频率时不发生光电效应。
② 逸出光电子的动能只与入射光的频率有关，而与入射光的强弱无关。
入射光的频率越大，逸出光电子的动能就越大。
③ 对于一定颜色的光（c νν>），入射光越强，单位时间内发射的光电子数越多。
④ 无论入射光（c νν>）怎样微弱，光电效应几乎是瞬时发生的。
⑵ 光电效应与经典电磁理论的冲突① 按照光的电磁理论，光是电磁波，是变化的电场与变化的磁场的传播。
入射光照射到金属上时，金属中的自由电子受变化电场的驱动力作用而做受迫振动，增大入射光的强度，光波的振幅增大，当电子做受迫振动的振幅足够大时，总可以挣脱金属束缚而逸出，成为光电子，不应存在极限频率。
高考物理思维导图之近代物理(光电效应、原子结构和原子核)
光电效应说明光具有粒子子性
光的波粒二二象性
光既有波动性，也具有粒子子性，称为光的波粒二二象性
光的干干涉现象是大大量量光子子的运动遵守波动规律律的表现 亮条纹是光子子到达概率大大的地方方，暗条纹是光子子到达概率小小的地方方，因此光波又又叫做概率波
概率波
任何一一个运动着的物体，无无论宏观还是微观都有一一种波与之对应
内容
由于原子子核很小小，绝大大部分α粒子子穿过金金金箔时都离 核很远，它们的运动几几乎不不受影响
只有少数的α粒子子从原子子核附近⻜飞过，受到很强的 斥力力力，发生生大大⻆角度散射
模型对实验的解释
卢瑟福 核式结构模型
原子子核的电荷数与核外电子子数相等 原子子核由质子子和中子子组成，核电荷数等于质子子数
υ₀＝W0/h
截止止频率υ₀
表达式 物理理意义
方方程
电子子一一次性吸收光子子的全部能量量，不不需要积累能量量 的时间，光电流几几乎是瞬时产生生的
光强较大大时包含光子子数多，照射金金金属时产生生的光电 子子多，因而而饱和光电流大大（与光强成正比比）
图像与υ轴的交点的横坐标υc
极限频率
瞬时性 饱和光电流
跃迁假设
原子子从一一种定态Em跃迁到另一一种定态En时，要辐射（或吸收）一一 定频率的光子子，光子子的能量量等于这两定态的能量量差hυ＝|Em－En|
特点 产生生
线状谱
由一一系列列的光谱带组成 由分子子辐射产生生
特点 产生生
带状谱
高高温物体发出的白白光经过某种物质后，某些波⻓长的光被物质吸收后形成的光谱
概念 分为 概念
发射光谱
分类
连续光谱的背景上出现一一些暗线
高中物理选修35光的波粒二象性 德布罗意波PPT课件
出现概率大
22
• 经典物理：物体的位置和速度能精确描述 • 量子物理：只能给出微观粒子在空间各点
出现的概率分布，无法给出微观粒子的轨 迹。 • 在讨论微观粒子的运动时，轨迹的概念是 没有意义的。 • 因为粒子具有波动性！
23
光的单缝衍射
屏上各点的亮度实际上反映 了粒子到达该点的概率
1、在挡板左侧位置完全不确定
涉没有排除光是粒子
屏 的可能性。
7
光强减弱到每次只产生一个光子
曝
光
时
激光
间 很 短
显示了光的粒子性．
曝
光
时
间
挡板
延
长
波动性是每一个屏光子的属性 8
一、波粒二象性
• 光电效应和康普顿效应表明光具有粒子性， 光的干涉、衍射、偏振现象表明光具有波动 性。光既有粒子性，又有波动性，单独使用 波或粒子的解释都无法完整描述光的所有性 质，人们把这种性质称为波粒二象性
Px
子弹 x1 0 3m 0 很小，仪器测不出，
用经典坐标、动量完全能精确描写。对微观粒子不
能用经典力学来描写。
28
不确定关系的物理意义
不确定关系是建立在波粒二象性基础上的一条基 本客观规律，它是波粒二象性的深刻反应，也是对 波粒二象性的进一步描述。
不确定关系是由物质本身固有的特性所决定的， 而不是由于仪器或测量方法的缺陷所造成的。不论 测量仪器的精度有多高，我们认识一个物理体系的 精确度也要受到限制。
第四节和第五节 光的波粒二象性 德布罗意波
高中物理选修3-5第二章
1
前言：衍射现象
• 定义：是指波遇到障碍物时偏离原来直线传 播的物理现象。 ——维基百科
• 衍射又称为绕射。 • 衍射现象是波的特有现象，一切波都会发生