11-6光的粒子性

11-6光的粒子性
11-6光的粒子性

11-6 光的粒子性、光的波粒二象性

一、教学目标

1.认识光的粒子性,知道截止频率

2.了解光电效应的基本规律

3.知道光既具有波动性,又具有粒子性

二、教学重点、难点

重点:光的粒子性,光的波粒二象性

难点:解释光电效应的光的量子说,光的波粒二象性所表现出的物质性质的多样性

三、教学器材

多媒体教学用光盘

四、教学建议

教法建议:

互动启发、演示实验、讲授

教学设计方案:

(一)引入新课

提问:光的干涉、衍射等现象使我们认识到光具有什么性质?答:波动性

设疑:在光的波动理论建立以后,人们从实验中又发现了用光的波动性解释不了的新现象。(用多媒体演示):

图11-44 光电效应

让带电的锌板与验电器连接,验电器指针偏转一定角度,然后用紫外线照射锌板,验电器原来偏转的指针闭合。这个实验现象表明锌板受到紫外线照射时,光使电子从锌板表面逸出了。引出课程内容

1. 光的粒子性

(1)光电效应:

定义:物体在光(从可见光到 射线)的照射下发射电子的现象,称为光电效应,发射出来的电子称为光电子。

俄国物理学家斯托列夫在1888年用图11-45所示的实验装置研究了光电效应的规律。

图11-45 光电效应实验

图中S 是一个抽成真空的玻璃容器,容器中装有阴极K(金属板)和阳极A ,C 为石英小窗。当光线透过石英小窗照射在阴极K 上时,从电流计上可以看到有电流通过,这些被光照射产生的光电子在电场作用下不断由阴极K 流向阳极A 形成的电流称为光电流。

(2)光电效应的基本规律

提问:任何金属都会发生光电效应吗?它遵守什么规律呢?从实验中可归纳得出,光电效应的基本规律是:

①对于每一种金属,只有在高于某一频率的光照射时,才能产生光电效应,这个频率0ν称为该金属的截止频率。任何一种金属都具有各自的截止频率,比如锌的截止频率是8.065 1410Hz ?,用低于这个频率的光照射锌板,无论照射光多强,也无论照射时间多长,都不能使它产生光电效应。书上用表格列出了几种金属的截止频率和对应的波长。

几种金属的截止频率和对应的波长

②入射光的频率大于截止频率0ν时,光电流的大小与入射光的强度成正比。

③光电子的初动能只与入射光的频率成线性关系,而与入射光的强度无关。

④光电效应具有瞬时性,只要有大于截止频率0ν的光照射到金属上,光电子立即发出来,时间相差不到9

10s -。

(3)光的量子理论

光电效应的这些基本规律用经典的电磁波理论无法得到解释。按照电磁波理论,光的能量应该由光的强度决定而与频率无关,然而这和实验结果又不相符。波动理论还无法解释光电效应的瞬时性,按照波动理论,当一束很弱的光照射到金属表面上以后,应该经过一段时间的能量积累才能有光电子从金属中逸出,怎么可能瞬间就从金属中逸出呢?

爱因斯坦正确解释了光电效应的规律,提出了光的量子学说。他认为光是由大量以光速运动的粒子组成的粒子流,这些粒子称为光量子或光子,每个光子的能量E 与它的频率ν成

正比,即

E h ν= (11—8)

式中h 是普朗克常量。

按照这个观点,频率为ν的光的能量只能是h ν的整数倍,光子能量h ν是这种光的能量的最小单位,称为光的能量的量子化。

例题1. 分别计算10.6m λμ=的红光和20.1nm λ=的X 光的光子能量。

解已知10.6m λμ=7610m -=?,20.1nm λ=1010m -=,则

8

151713100.510610c

Hz Hz νλ-?===?? 8

18210231031010c

Hz Hz νλ-?===? 红光的光子能量为

E 34151911(6.63100.510) 3.3110h J J ν--==???=?

X 光的光子能量为

34181522(6.6310310) 1.9910E h J J ν--==???=?

计算结果表明:X 光光子比红光光子的能量大得多。

光的量子理论能很好地解释了光电效应, 并说明了能量在辐射、传播和吸收的过程中是一份一份的、不连续的,每份的能量等于h ν,显示了光的粒子性,光子就是这种一份一份的分立的能量量子。

为了解释光电效应,爱因斯坦还提出了一个公式:

2012

h W m νυ=+ 式中h ν是入射光子能量,W 是金属的逸出功,2

012

m υ是光电子的初动能。 这就是著名的爱因斯坦方程,它定量地说明了发生光电效应时的能量关系。

例题2 . 已知铯的截止频率为14

4.54510Hz ?,若波长为0.4m μ的光照射在铯上,能否发生光电效应?为什么?如能发生,试求金属铯的逸出功和光电子的初速度。 解 已知0ν=144.54510Hz ?,70.4410m m λμ-==?则

8

1473107.510410c

Hz Hz νλ-?===?? 所以可以发生光电效应。

金属的逸出功与其截止频率相对应。利用爱因斯坦方程,令初动能为零,则

逸出功W =3414190(6.6310 4.54510) 3.0110h J J ν--=???=?

光电子的初动能为 2

012

m υ=341419(6.63107.510) 3.0110h W J J ν---=???-? =1.961910J -?

已知电子质量319.110m kg -=?,则

光电子的初速度50 6.5610m s m s υ==? 2. 光的波粒二象性

光的干涉、衍射现象充分说明了光是一种波,而光电效应又揭示了光的粒子性,那么光究竟是波还是粒子?近代物理的理论和实验研究表明,光既具有波动性,又具有粒子性。 ①光子与实物粒子有着本质的区别,比如光子始终以光速运动,而任何实物粒子的运动都不可能达到光速。相对论证明,光子的静止质量为零,运动质量为 22E h m c c

ν== 光子的能量E h ν=与光波的频率有关,说明光的波动性和粒子性有着紧密的联系,无论在什么情况下,光的波动性和粒子性都是始终存在的,它既具有波动性,又具有粒子性,我们把这种现象称为光的波粒二象性。

②光在传播过程中,一般主要表现出波动性,但是当光与其他物质相互作用时,粒子性比较显著。光的波粒二象性说明光既不是宏观概念中的波(如机械波等),也不是宏观概念中的微粒。光是由一系列具有波动性的、不连续的光子流所构成的。

③一切实物粒子(电子、质子、中子等)都具有波粒二象性,1924年,法国科学家德布罗意不仅大胆地设想了一切微粒都具有二象性,而且给出了表征其粒子性与波动性相联系的能量E 和动量p 的关系式:

E h ν=

h p λ=

式中h 是普朗克常量。 后来建立起来的量子力学正是以波粒二象性的观点作为其重要基础。当然,人们对光的本性的认识尚未完结,还有待于进一步的探索发现。

(三)小结

1.光电效应的试验规律

(1)光电效应存在截止频率,任何一种金属都具有各自的截止频率。入射光频率低于截止

频率时,无论光强多大,光照时间多长,都不能产生光电效应。

(2)光电流的大小与入射光强成正比。

(3)光电子的初动能与入射光的频率成线性关系,而与入射光强无关。

(4)光电效应具有瞬时性。

2.光电效应说明光具有粒子性。

3.光的波粒二象性

(1)光子与实物粒子有着本质的区别,光既有波动性,又有粒子性,是由一系列具有波动性的、不连续的光子流所构成。

(2)光在传播过程中,波动性比较显著;在与物质相互作用时,粒子性比较显著。

(3)光具有波粒二象性。

(四)作业布置

p 148 1、3、4、6

(五)教学中应注意的问题

1.讲述发生光电效应时,对截止频率可多举例,加深理解。

2.对于物质性质的多样性可点到为至。

光的波动性和粒子性

专题二光的波动性和粒子性 考情动态分析 该专题内容,以对光的本性的认识过程为线索,介绍了近代物理光学的一些初步理论,以及建立这些理论的实验基础和一些重要的物理现象.由于该部分知识和大学物理内容有千丝万缕的联系,且涉及较多物理学的研究方法,因此该部分知识是高考必考内容之一.难度适中.常见的题型是选择题,其中命题率最高的是光的干涉和光电效应,其次是波长、波速和频率.有时与几何光学中的折射现象、原子物理中的玻尔理论相结合,考查学生的分析综合能力.此外对光的偏振降低了要求,不必在知识的深度上去挖掘. 考点核心整合 1.光的波动性 光的干涉、衍射现象说明光具有波动性,光的偏振现象说明光波为横波,光的电磁说则揭示了光波的本质——光是电磁波. (1)光的干涉 ①光的干涉及条件 由频率相同(相差恒定)的两光源——相干光源发出的光在空间相遇,才会发生干涉,形成稳定的干涉图样.由于发光过程的量子特性,任何两个独立的光源发出的光都不可能发生干涉现象.只有采用特殊的“分光”方法——将一束光分为两束,才能获得相干光.如双缝干涉中通过双缝将一束光分为两束,薄膜干涉中通过薄膜两个表面的反射将一束光分为两束而形成相干光. ②双缝干涉 在双缝干涉中,若用单色光,则在屏上形成等间距的、明暗相间的干涉条纹,条纹间距 L Δx和光波的波长λ成正比,和屏到双缝的距离L成正比,和双缝间距d成反比,即Δx= d λ.若用白光做双缝干涉实验,除中央亮条纹为白色外,两侧为彩色条纹,它是不同波长的光干涉条纹的间距不同而形成的. ③薄膜干涉 在薄膜干涉中,薄膜的两个表面反射光的路程差(严格地说应为光程差)与膜的厚度有关,故同一级明条纹(或暗条纹)应出现在膜的厚度相同的地方.利用这一特点可以检测平面的平整度.另外适当调整薄膜厚度.可使反射光干涉相消,增强透射光,即得增透膜. (2)光的衍射 ①条件 光在传播过程中遇到障碍物时,偏离原来的直线传播路径,绕到障碍物后面继续传播的现象叫光的衍射.在任何情况下,光的衍射现象都是存在的,但发生明显的衍射现象的条件应是障碍物或孔的尺寸与光波的波长相差不多. ②特点 在单缝衍射现象中,若入射光为单色光,则中央为亮且宽的条纹,两侧为亮度逐渐衰减的明暗相间条纹;若入射光为白光,则除中央出现亮且宽的白色条纹外,两侧出现亮度逐渐衰减的彩色条纹. (3)光的偏振 在与光波传播方向垂直的平面内,光振动沿各个方向均匀分布的光称为自然光,光振动沿着特定方向的光即为偏振光. 自然光通过偏振片(起偏器)之后就成为偏振光.光以特定的入射角射到两种介质界面上时,反射光和折射光也都是偏振光. 偏振现象是横波特有的现象,所以光的偏振现象表明光波为横波.

光的波动性和微粒性

光的波动性和微粒性 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. 2、光的干涉 光的干涉的条件: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: (1) 用激光(因为激光发出的是单色性极好的光)。 (2)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。 3、干涉区域内产生的亮、暗纹 亮纹:屏上某点到双缝的光程差等于波长的整数倍,即δ= n λ(n=0,1,2,……) 暗纹:屏上某点到双缝的光程差等于半波长的奇数倍,即δ=)12(2-n λ (n=0,1,2,……) 相邻亮纹(暗纹)间的距离:λλ∝=?d l x (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。 4、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。 (1)各种不同形状的障碍物都能使光发生衍射。 (2)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。) (3)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。 5、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。 6、光的电磁说 (1)光是电磁波(麦克斯韦预言、赫兹用实验证明了正确性。) (2)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。各种电磁波中,除可见光以外,相邻两个波段间都有重叠。 S S b

2019届高中物理第十七章波粒二象性第3节粒子的波动性讲义含解析

粒子的波动性 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.光子的能量和动量 (1)能量:ε=hν。 (2)动量:p=h λ 。 (3)意义:能量ε和动量p是描述物质的粒子性的重要物理量;波长λ和频率ν是描 述物质的波动性的典型物理量。因此ε=hν和p=h λ 揭示了光的粒子性和波动性之间的密切 关系,普朗克常量h架起了粒子性与波动性之间的桥梁。 [辨是非](对的划“√”,错的划“×”) 1.光既具有粒子性,又具有波动性。(√) 2.光的干涉说明光具有波动性,光的多普勒效应说明光具有粒子性。(√) [释疑难·对点练] 对光的波粒二象性的理解 (1)光既表现出波动性又表现出粒子性,要从微观的角度建立光的行为图案,认识光的波粒二象性。

(2)大量光子易显示波动性,而少量光子易显示出粒子性;波长长(频率低)的光波动性强,而波长短(频率高)的光粒子性强。 (3)要明确光的波动性和粒子性在不同现象中的分析方法。 [试身手] 1.(多选)对光的认识,以下说法中正确的是( ) A .个别光子的行为易表现为粒子性,大量光子的行为易表现为波动性 B .光的波动性是光子本身的一种属性,不是光子之间的相互作用引起的 C .光表现出波动性时,就不具有粒子性了,光表现出粒子性时,就不具有波动性了 D .光的波粒二象性应理解为:在某种场合下光的波动性表现明显,在另外某种场合下,光的粒子性表现明显 解析:选ABD 个别光子的行为易表现为粒子性,大量光子的行为易表现为波动性。光与物质相互作用,表现为粒子性,光的传播表现为波动性,光的波动性与粒子性都是光的本质属性,故A 、B 、D 正确。 1.粒子的波动性 (1)德布罗意波: 每一个运动的粒子都与一个对应的波相联系,这种与实物粒子相联系的波称为德布罗意波,也叫物质波。 (2)物质波的波长、频率关系式: 波长:λ=h p ;频率:ν=ε h 。 2.物质波的实验验证 (1)实验探究思路: 干涉、衍射是波特有的现象,如果实物粒子具有波动性,则在一定条件下,也应该发生干涉或衍射现象。 (2)实验验证: 1927年戴维孙和汤姆孙分别利用晶体做了电子束衍射实验,得到了电子的衍射图样,证实了电子的波动性。 (3)说明: ①人们陆续证实了质子、中子以及原子、分子的波动性,对于这些粒子,德布罗意给出的ν=εh 和λ=h p 关系同样正确; ②宏观物体的质量比微观粒子的质量大得多,运动时的动量很大,对应的德布罗意波的

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。各种电磁波中,除可见光以外,相邻两个波段间都有重叠。

浅谈光的粒子性

一、浅谈光的粒子性 序 人类的认识往往是在曲折中前进的,对光的认识也是如此。最初,人们对光的本质的认识有两种观点,一种认为光是一种波,而另一种观点认为光是一种粒子,即有光的粒子说和波动说两种说法并存。牛顿认为光是一种匀质硬性小球,这种观点能够较好地解释光的反射、折射及光的直线传播现象。但随着光的干涉、衍射现象的发现,使光的波动说又占了上风;而光电效应的发现,使光的粒子说又重新登上了历史的舞台。但麻烦随之而来,因为光的粒子说无法解释干涉、衍射现象,而光的波动说也无法解释光电效应。于是,有聪明人把波动性和粒子性这两种截然不同的特性揉在一起,创造出了所谓的光的波粒二象性,并且自以为对物质的认识又前进了一大步,这还不算,他们又进而推广认为一切物质都有波粒二象性,这恐怕也是没有办法的办法。就在人们为波粒二象性这种新提法而洋洋自得的时候,殊不知,却丧失了一次认识光子内部结构的极好机会。而此后,人们若要揭示光的本性,就要承受更大的压力,排除更多的干扰,做更多不必要的工作。本文将从光的干涉、衍射现象入手,全面揭示光的本性--粒子性…… 1、光的本性――粒子性 光的本性是什么?这个问题似乎无需讨论。物理学家会告诉你,光具有波粒二象性,是一种物质波;实际上一切物体都具有波动性,只不过宏观物质的物质波较短,更多时候其表现出粒子性而已。这样

的回答不禁使人想起一个幽默: 有人问:“地球为什么是圆的?” 答曰:“因为它在转” 又问:“地球为什么在转?” 答曰:“因为它是圆的” 光是什么?━━光是一种物质波。 光为什么是物质波?━━因为它有波粒二象性。 光为什么有波粒二象性呢?━━因为它是一种物质波。 我们痛心地发现,这个简单的近乎无聊的逻辑被人滥用到了令人吃惊的程度,在当今物理学中,似乎不谈物质波、相对论就显得落伍、水平不高什么的。那么,物质波是什么东西呢?恐怕只有极少数的聪明人才知道!我从来就认为光是一种粒子。这种观点可以解释光的直线传播、反射等等现象,但是光子说的确“无法解释光的干涉、衍射现象”。长久以来,我一直在思考如何解释这个问题,而光的干涉现象、衍射现象无疑是建立光子说的最大障碍。所以要想建立光子说,必须首先突破干涉现象、衍射现象的瓶颈。如何认识光的干涉现象、衍射现象呢?我们认为需要从两个方面入手,一方面是光子内部结构问题,另一方面是引力场的问题,这两方面要统筹考虑。。牛顿的光子说仅仅把光子看作一种简单的匀质硬性小球,这实际上是对光子的内部复杂结构认识不足,我们认为,光子并不是“匀质硬性小球”,它有极其复杂的内部结构,而光的干涉现象和衍射现象实际上是我们通过引力场认识光子内部结构的极好机会。

第3节 粒子的波动性

第3节 粒子的波动性 [随堂巩固] 1.(光的波动性)下列各组现象能说明光具有波粒二象性的是 A .光的色散和光的干涉 B .光的干涉和光的衍射 C .泊松亮斑和光电效应 D .光的反射和光电效应 解析 光的干涉、衍射、泊松亮斑是光的波动性的证据,光电效应说明光具有粒子性,光的反射和色散不能说明光具有波动性或粒子性。故选项C 正确。 答案 C 2.(物质波的理解)下列说法中正确的是 A .物质波属于机械波 B .只有像电子、质子、中子这样的微观粒子才具有波动性 C .德布罗意认为,任何一个运动着的物体,小到电子、质子,大到行星、太阳都具有一种波和它对应,这种波叫作物质波 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 解析 物质波是一切运动着的物体所具有的波,与机械波性质不同,宏观物体也具有波动性,只是干涉、衍射现象不明显,只有选项C 正确。 答案 C 3.(德布罗意波长的计算)电子经电势差为U =220 V 的电场加速,在v

[限时检测] [限时45分钟] 题组一光的波粒二象性 1.对于光的波粒二象性的说法中,正确的是 A.一束传播的光,有的光是波,有的光是粒子 B.光子与电子是同样一种粒子,光波与机械波是同样一种波 C.光的波动性是由于光子间的相互作用而形成的 D.光是一种波,同时也是一种粒子,光子说并未否定电磁说,在光子能量ε=hν中,频率ν仍表示的是波的特性 答案 D 2.(多选)波粒二象性是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,它们的德布罗意波长也相等 解析光电效应现象、黑体辐射的实验规律都可以用光的粒子性解释,选项A正确,选项C错误;热中子束射到晶体上产生衍射图样说明中子具有波动性,选项B正确;由德布罗意波长公式λ=h 和p2=2m·E k知动能相等的质子和电子动量不同,德布罗意波长不相等,选 p 项D错误。 答案AB 3.(多选)下列有关光的说法中正确的是 A.光电效应表明在一定条件下,光子可以转化为电子 B.大量光子易表现出波动性,少量光子易表现出粒子性 C.光有时是波,有时是粒子 D.康普顿效应表明光子和电子、质子等实物粒子一样也具有能量和动量

科学家同时观察到光的粒子性与波动性

科学家同时观察到光的粒子性与波动性(图) 上面的想象图演示的是单光子穿过干涉仪时的情景,干涉仪的输出端装有量子分光镜。图中远处可以看到正弦振荡的波形,表示的是单光子干涉,是一种波动现象。而在图片近处,观察不到振荡,说明只表现出粒子的特性。在两种极端之间,单光子的行为连续不断地从波的形式向粒子形式转变,图中显示了这两种状态 的重叠。 受艺术家毛里茨·科内利斯·埃舍尔作品的启发绘制的艺术图,显示了光在粒子态和波形态之间的连续变 化。

受艺术家毛里茨·科内利斯·埃舍尔作品的启发绘制的艺术图,显示了光在粒子态和波形态之间的连续变 化。 阿尔贝托·佩鲁佐(左)和彼得·夏伯特(右),研究论文的并列第一作者。 实验中用以检测波粒二象性的量子光子芯片。单光子通过光纤进入环路,在输出端被极其敏感的探测器检测到。

新浪科技讯北京时间11月8日消息,长久以来,人们都知道光既可以表现出粒子的形式,也可以呈现波动的特征,这取决于光子实验测定时的方法。但就在不久之前,光还从未同时表现出这两种状态。 关于光是粒子还是波的争论由来已久,甚至可以追溯到科学最初萌芽的时候。艾萨克·牛顿提出了光的粒子理论,而詹姆斯·克拉克·麦克斯韦的电磁学理论认为光是一种波。到了1905年,争论出现了戏剧性的变化。爱因斯坦提出光是由称为“光子”的粒子组成,借此解释了光电效应。他也因此获得了诺贝尔物理学奖。光电效应的发现对物理学影响深远,并为后来量子力学的发展作出了重大贡献。 量子力学在对微小粒子,如原子和光子的行为预测上,具有惊人的准确性。然而,这些预测非常违反直觉。比如,量子理论认为类似光子的粒子可以同时在不同的地方出现,甚至是同时在无穷多的地方出现,就像波的行为一样。这种被称为“波粒二象性”的概念,也适用于所有的亚原子粒子,如电子、夸克甚至希格斯玻色子等。波粒二象性是量子力学理论系统的基础,诺贝尔奖获得者理查德·费曼将其称为“量子力学中一个真正的奥秘”。 刊于《科学》杂志上的两组独立研究,利用不同的方法对光从波形态向粒子态的转变进行了测定,以揭示光的本质面貌。两组研究都来源于理论物理学家约翰·惠勒于上个世纪80年代进行

2019届高三物理二轮复习光的粒子性题型归纳

2019届高三物理二轮复习光的粒子性题型归纳 类型一、光的本性的认识 例1、关于光的本性,下列说法中正确的是() A、关于光的本性,牛顿提出微粒说,惠更斯提出波动说,爱因斯坦提出光子说,它们 都说明了光的本性 B、光具有波粒二象性是指:既可以把光看成宏观概念上的波,也可以看成微观概念上 的粒子 C、光的干涉、衍射现象说明光具有波动性,光电效应说明光具有粒子性 D、光的波粒二象性是将牛顿的波动说和惠更斯的粒子说真正有机地统一起来 【思路点拨】理解光的本性,波动性的特征及代表人物,粒子性的特征及代表人物。 【答案】C 【解析】光具有波粒二象性,这是现代物理学关于光的本性的认识,光的波粒二象性不同于牛顿提出的微粒说和惠更斯的波动说,是爱因斯坦的光子说和麦克斯韦的电磁说的统一。光的干涉、衍射现象说明光具有波动性,光电效应说明光具有粒子性,故ABD错误,C对。【总结升华】光既有波动性,又具有粒子性,即光具有波粒二象性,这就是光的本性。 举一反三 【变式1】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 【答案】B 【解析】爱因斯坦的“光子说”与牛顿的“微粒说”本质不同,选项A错误。由 c E h λ =可 知选项B正确。一束单色光的能量不能是连续变化,只能是单个光子能量的整数倍,选项C 错误。光子不但具有波动性,而且具有粒子性,选项D错误。 【变式2】关于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,其波动性就越显著;波长越短,其粒子性就越显著 D. 光子的数量越少波动性就越显著;光子的数量越多粒子性就越显著

讲义 - 光的波动性和粒子性

龙文教育学科教师辅导讲义 教师:______ 学生:______ 时间:_____年_____月____日____段 1929年,德布罗意因对实物粒子波动性的揭示而获得诺贝尔物理学奖.在授奖仪式上,瑞典物理学家卡尔·乌辛把德布罗意介绍给全体与会者,并发表了如下的讲话: “有一首每个瑞典人都很熟悉的诗是这样开头的:‘我的生活——就是波’.诗人也可以这样来表达他的思想:‘我——就是波’.他最好这样表达,这样,他的诗句也将包含着对物质性质最深刻认识的先觉.从现在起,这样的认识已是我们都能接受的了……” 3年高考平台 一、选择题 1.研究光电效应规律的实验装置如图16-1所示,以频率为ν的光照射光电管阴极K 时,有光电子产生.由于光电管K 、A 间加的是反向电压,光电子从阴极K 发射后将向阳极A 作减速运动.光电流i 由图中电流计G 测出,反向电压U 由电压表V 测出.当电流计的示数恰好为零时,电压表的示数称为反向截止电压U 0.在下列表示光电效应实验规律的图像中,错误的是( ) 图16-1 图16-2 答案:B 2.现有a 、b 、c 三束单色光,其波长关系为λa >λb >λc .用b 光束照射某种金属时,恰能发生光电效应.若分别用a 光束和c 光束照射该金属,则可以断定( ) A.a 光束照射时,不能发生光电效应 B.c 光束照射时,不能发生光电效应 C.a 光束照射时,释放出的光电子数目最多 D.c 光束照射时,释放出的光电子的最大初动能最小 答案:A 二、非选择题 3.(1)人们发现光电效应具有瞬时性和对各种金属都存在极限频率的规律.请问谁提出了何种学说很好地解释了上述规律?已知锌的逸出功为3.34 eV ,用某单色紫外线照射锌板时,逸出光电子的最大速度为106 m/s ,求该紫外线的波长λ(电子质量m e =9.11×10-31 kg ,普朗克常量h=6.63×10-34 J ·s,1 eV=1.60×10-19 J ). (2)风力发电是一种环保的电能获取方式.图16-3为某风力发电站外观图.设计每台风力发电机的功率为40 kW.实验测得风的动能转化为电能的效率约为20%,空气的密度是1.29 kg/m 3,当地水平风速约为10 m/s ,问风力发电机的叶片长度约为多少才能满足设计要求?

光的粒子性是假象光的波粒二象性学说不成立

光的粒子性是假象-光的波粒二象性学说不成立

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光的粒子性是假象光的波粒二象性学说不成立 曾祥文 摘要:目的:否定光的波粒二象性学说,完善光的波动学说;发现矛盾,提出问题:通过对比分析被物质波所描述的,都具有波粒二象性的光和电子、质子、中子、α粒子等,得出矛盾结论――光和电子等的粒子行为截然不同,更重要的是,用爱因斯坦的光子说解释光电效应也存在矛盾,用光子说解释库仑定律存在尖锐矛盾;分析问题:提出光的粒子性是一种假象的来源,分析用波动理论可以解释被认为光具有粒子性的黑体辐射、光电效应、康普顿效应的内在依据;结论:光是能量量子化的电磁波,光的粒子性是一种假象,光的波粒二象性学说不成立。 关键词:物理光学;光的波动说;光的微粒说;波粒二象性;光子;激光;库仑定律 中图分类号:O43 1 引言 光的本质是什么?人们对光的本质的认识经历了一个比较漫长而曲折的过程,光究竟是波还是粒子?自从十七世纪初笛卡尔提出的两点假说开始,经过许多科学家不懈的努力,进行了无数次实验和探索,发现了众多的光学规律,形成了以牛顿为首的微粒说学派和以惠更斯为首的波动说学派之争,至二十世纪初以光的波粒二象性告终,前后共经历了三百多年的时间。正是这种争论,推动了科学的发展,并导致了20世纪物理学的重大成就——量子力学的诞生。引发了一系列划时代的科学发现和技术发明。光的反射、折射、衍射、干涉、偏振等现象,以及光的电磁波属性,充分说明光具有波动属性;黑体辐射、光电效应、康普顿效应又体现了光的粒子性。光的波粒二象性学说是指光同时具有波动性和粒子性的双重属性,可以说能解释所有的光现象,也解决了光波的载体问题。光的波粒二象性学说真的就是波动性、粒子性的有机结合、辩证统一吗?由于学说的观点特别新奇,虽说被学术间广泛接受,同时也引起了众多质疑光的波粒二象性学说的声音。我对各种科普书上光学实验事实仔细推敲,对光学理论进行仔细对比分析,发现许多光现象跟光是微小的实物粒子流的观点相矛盾,更重要的是发现光学规律与光的波粒二象性学说存在尖锐的矛盾。我认为光的粒子性是一种假象。 2 发现光没有粒子性质 1.1光和电子、质子、中子、α粒子等的粒子行为截然不同 由于微观粒子和宏观物质的运动规律存在巨大的差别,就用物质波理论认为都具有波粒二象性的光和

3 粒子的波动性

粒子的波动性学案 1.利用光子说对光电效应的解释,下列说法正确的是( ) A.金属表面的一个电子只能吸收一个光子 B.电子吸收光子后一定能从金属表面逸出,成为光电子 C.金属表面的一个电子吸收若干个光子,积累了足够的能量才能从金属表面逸出 D.无论光子能量大小如何,电子吸收光子并积累了能量后,总能逸出成为光电子 2.光电效应的规律中,经典波动理论不能解释的有 ( ) A。入射光的频率必须大于被照射金属的极限频率时才能产生光电效应 B.光电子的最大初动能与入射光的强度无关,只随入射光频率的增大而增大 C入射光照射到金属上时,光电子的发射几乎是瞬时的,一般不超过10—9s D.当入射光频率大于极限频率时,光电子数目与入射光强度成正比 3.如图所示,电路中所有元件完好,但光照射到光电管上,灵敏电流计中没有电流通过,其原因可能是 ( ) A。入射光太弱 B.入射光波长太长 C.光照时间短 D。电源正负极接反 4.用不同频率的紫外线分别照射钨和锌的表面而产生光电效应,可得到光电子最大初动能Ek 随入射光频率v变化的E k—v图象,已知钨的逸出功是3.28eV,锌的逸出功是3.34eV,若将两者的图象分别用实线与虚线画在同一个E k—v图上,则下图中正确的是 ( ) 5.用绿光照射金属钾时恰能发生光电效应,在下列情况下仍能发生光电效应的是( ) A。用红光照射金属钾,而且不断增加光的强度 B.用较弱的紫外线照射金属钾 C。用黄光照射金属钾,且照射时间很长 D。只要入射光的波长小于绿光的波长,就可发生光电效应 6.在做光电效应演示实验时,,把某金属板连在验电器上,第一次用弧光灯直接照射金属板,验电器的指针张开一个角度,第二次在弧光灯和金属板之间插入一块普通玻璃,再用弧光灯照射,验电器的指针不张开。由此可以判定,使金属板产生光电效应的是弧光灯中的 ( ) A。可见光成分 B.红外线成分 C. 无线电波成分 D.紫外线成分 7.下表给出了一些金属材料的逸出功。 现用波长为400nm的单色光照射上述材料,能产生光电效应的材料最多有几种(普朗克常量h=6.6x10—34j·s,光速c=3.0x108m/s) ( ) A.2种 B.3种 C.4种 D.5种 8.用绿光照射一光电管,能产生光电效应,欲使光电子从阴极射出时的最大初动能增大,[ ] A.改用红光照射 B.增大绿光的强度 C.增大光电管的加速电压 D.改用紫光照射 9.已知金属铯的逸出功为1.9eV,在光电效应实验中,要使铯表面发出的光电子的最大动能为1.0eV,则入射光的波长应为 m。 10.已知某金属表面接受波长为λ和2λ的单色光照射时,释放出光电子的最大初动能分别为30eV 和10eV,求能使此种金属表面产生光电效应的入射光的极限波长为 多少? 11.如图所示,阴极K用极限波长λ。=0.66 μm的金属铯制成的, 用波长λ=0.50μm的绿光照射阴极K,调整两个极板电压,当A 板电压比阴极高出2.5V时,光电流达到饱和,电流表示数为0.64 μA,求: (1)每秒钟阴极发射的光电子数和光电子飞出阴极时的最大初 动能; (2)如果把照射阴极绿光的光强增大为原来的2倍,每秒钟阴极发射的光电子数和光电子飞出阴极的最大初动能。 第1页共2页第2页共2页

光的波动性和粒子性专题

A.光的折射现象、色散现象 B.光的反射现象、干涉现象 C.光的衍射现象、偏振现象 D.光的直线传播现象、光电效应现象 (2006)19.已知能使某金属产生光电效应的极限频率为υ0, A 当用频率为2υ0的单色光照射该金属时,一定能产生光电子 B 当用频率为2υ0的单色光照射该金属时,所产生的光电子的最大初动能为hυ0 C 当照射光的频率υ大于υ0时,若υ增大,则逸出功增大 D 当照射光的频率υ大于υ0时,若υ增大一倍,则光电子的最大初动能也增大一倍(2006)利用图中装置研究双缝干涉现象时,有下面几种说法:ABD A.将屏移近双缝,干涉条纹间距变窄 B.将滤光片由蓝色的换成红色的,干涉条纹间距变宽 C.将单缝向双缝移动一小段距离后,干涉条纹间距变宽 D.换一个两缝之间距离较大的双缝,干涉条纹间距变窄 E.去掉滤光片后,干涉现象消失 其中正确的是。 (2008年天津)16.下列有关光现象的说法正确的是A A.在光的双缝干涉实验中,若仅将入射光由紫光改为红光,则条纹间距一定变大 B.以相同入射角从水中射向空气,紫光能发生全反射,红光也一定能发生全反射 C.紫光照射某金属时有电子向外发射,红光照射该金属时也一定有电子向外发射 D.拍摄玻璃橱窗内的物品时,往往在镜头前加装一个偏振片以增加透射光的强度(2009 天津)7.已知某玻璃对蓝光的折射率比对红光的折射率大,则两种光C A.在该玻璃中传播时,蓝光的速度较大 B.以相同的入射角从空气斜射入该玻璃中,蓝光折射角较大 C.从该玻璃中射入空气发生反射时,红光临界角较大 D.用同一装置进行双缝干涉实验,蓝光的相邻条纹间距较大 (2009 重庆)21.用a、b、c、d表示四种单色光,若A ①a、b从同种玻璃射向空气,a的临界角小于b的临界角; ②用b、c和d在相同条件下分别做双缝干涉实验,c的条纹间距最大 ③用b、d照射某金属表面,只有b能使其发射电子。 则可推断a、b、c、d可能分别是 A.紫光、蓝光、红光、橙光 B. 蓝光、紫光、红光、橙光 C.紫光、蓝光、橙光、红光 D. 紫光、橙光、红光、蓝光 (2010 北京)14.对于红、黄、绿、蓝四种单色光,下列表述正确的是C A.在相同介质中,绿光的折射率最大B.红光的频率最高 C.在相同介质中,蓝光的波长最短D.黄光光子的能量最小

3 粒子的波动性

3粒子的波动性 基础巩固 1.(多选)说明光具有粒子性的现象是() A.光电效应 B.光的干涉 C.光的衍射 D.康普顿效应 答案AD 2.(多选)为了验证光的波粒二象性,在双缝干涉实验中将光屏换成照相底片,并设法减弱光的强度,下列说法正确的是() A.使光子一个一个地通过双缝干涉实验装置的单缝,如果时间足够长,底片上将出现双缝干涉图样 B.使光子一个一个地通过双缝干涉实验装置的单缝,如果时间很短,底片上将出现不太清晰的双缝干涉图样 C.大量光子的运动显示光的波动性 D.个别光子的运动显示光的粒子性,光只有波动性,没有粒子性 解析光的波动性是统计规律的结果,对于个别光子,我们无法判断它落到哪个位置;大量光子遵循统计规律,即大量光子的运动或曝光时间足够长,显示出光的波动性。 答案AC 3.(多选)下列物理实验中,能说明粒子具有波动性的是() A.通过研究金属的遏止电压与入射光频率的关系,证明了爱因斯坦光电效应方程的正确性 B.通过测试多种物质对X射线的散射,发现散射射线中有波长变大的成分 C.通过电子双缝实验,发现电子的干涉现象 D.利用晶体做电子束衍射实验,证实了电子的波动性 解析干涉和衍射是波特有的现象,由于X射线本身就是一种波,而不是实物粒子,故X射线散射中有波长变大的成分,并不能证实物质波理论的正确性,即A、B不能说明粒子的波动性,证明粒子的波动性只能是C、D。答案CD 4.下列关于物质波的说法正确的是() A.实物粒子具有粒子性,在任何条件下都不可能表现出波动性 B.宏观物体不存在对应波的波长 C.电子在任何条件下都能表现出波动性 D.微观粒子在一定条件下能表现出波动性 答案D 5.下列说法正确的是() A.质量大的物体,其德布罗意波长短 B.速度大的物体,其德布罗意波长短 C.动量大的物体,其德布罗意波长短 D.动能大的物体,其德布罗意波长短 解析由物质波的波长λ=,得其只与物体的动量有关,动量越大其波长越短。 答案C 6.(多选)利用金属晶格(大小约10-10 m)作为障碍物观察电子的衍射图样,方法是使电子通过电场加速后,让电子束照射到金属晶格上,从而得到电子的衍射图样。已知电子质量为m,电荷量为e,初速度为0,加速电压为U,普郎克常量为h,则下列说法正确的是() A.该实验说明了电子具有波动性

最新-光的波动性和粒子性练习题 精品

光的波动性和粒子性练习题 一、选择题 1.红、橙、黄、绿四种单色光子,光子能量最小的是 [] A.红光 B.橙光 C.黄光 D.绿光 2.太阳光谱中有许多暗线,它们是对应着某些元素的特征谱线,产生这些暗线是由于 [ ] A.太阳表面大气层中缺少相应的元素 B.太阳内部缺少相应的元素 C.太阳表面大气层中存在着相应的元素 D.太阳内部存在着相应的元素 3.用绿光照射一光电管,能产生光电效应,欲使光电子从阴极射出时的最大初动能增大,应 [ ] A.改用红光照射 B.增大绿光的强度 C.增大光电管的加速电压 D.改用紫光照射 4.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4-4-3所示,这时 [ ] 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 5.设λ1、λ2是两种单色光1、2在真空中的波长,若λ1>λ2,则这两种单色光线相比 [ ] A.单色光1的频率较小 B.玻璃对单色光1的折射率较大 C.在玻璃中,单色光1的传播速度较大 D.单色光1的光子能量较大 6.两种单色光A、B分别由垂直水平方向从水面射向水底,它们经历的时间t A>t B,下列判断正确的是 [ ] A.A色光的波长比B色光的波长大 B.A色光的波长比B色光的波长小 C.A色光的光子能量比B色光的光子能量大 D.A色光的光子能量比B色光的光子能量小 二、计算题 7.一单色光照在金属钠的表面上时有光电子射出,当所加反向电压为3V时,光电流恰好为零,已知钠的极限频率为5000Hz,求:该单色光的频率. 8.有一功率为500W的红外线电热器,如果它辐射的红外线的频率为3.0×1014Hz,求:(1)每秒发出的光子数;(2)在距离电热器2m远处,垂直于红外线传播方向的1cm2的面积上每分钟能接收到多少个光子?

光的波动性和粒子性

光的波动性和光的粒子性 【教学结构】 光的波动性: 一.讲述人类对光的本性的认识过程。有益掌握教材内容的层次和系统,学生主动学习。 二. 光的干涉 1.复习机械波的叠加,干涉现象,干涉产生条件,干涉现象的成因。 2.做好双缝干涉实验,注意向学生介绍实验装置,观察实验现象。 3.光的干涉现象:用太阳光实验时光屏上有彩色条纹,中间为白色光,两侧由紫到红,用单色光实验时,屏上呈明暗相间条纹,中间为亮纹。干涉现象是波特有的现象,光的干涉现象说明光是波,但不是机械波。光的频率、波长、波速是描述光的特征量。 4.光的干涉条件:必须是相干光源产生的光叠加时才能出现 干涉现象。 杨氏相干光源:如图1所示,光线入射单缝S ,S 为光源, 双缝S 1、S 2相距很近且距离S 等距离,S 光源的光传播到S 1、 S 2时,S 1、S 2成为两个完全相同的光源,它们具有相同频率,恒 定相差。 5.光的干涉现象的成因:如图2所示。O 点距S 1、S 2距离相等,两束光到O 点时“振动”情况完全相同,叠加时互相加强, 应为明纹或白光。屏上任意一点A ,距S 1、S 2分别为L 1、 L 2,?L =L 1-L 2,?L 为光传播路程之差。 当?L n =λ时,两束光应相互加强,为明纹,n 为1、2、 3……,λ为波长。?L n =+())212λ时,两束光应相互减弱为暗纹。n 为0、1、2……。 6.薄膜干涉 演示实验:金属丝圆环蘸一下肥皂液,形成一层肥皂膜,用单色光照射肥皂膜,圆环肥皂膜上就产生明暗相间的干涉条纹。如何用光的干涉知识解释这一现象,是教学过程中的关键问题。(1)实验装置的特点,肥皂膜在重力作用下而成上薄下厚的楔形,我们虽然不能明显观察到上薄下厚,但是这样微小的厚度之差与光的波长相比还是相当大的。(2)前后膜对入射光线的反射的两列光波同频率。相差恒定满足光产生干涉的条件。(3)前后膜反射两列光波的路程不同,后膜反射光的路程与前膜反射光路之差正好为入射处膜厚度的2倍,对于不同的入射处膜厚度不同,某处膜厚度的2倍正好为波长整数倍时,该处两列光波互相加强,出现明纹,若正好半个波长的奇数倍,互相减弱则为暗纹。 薄膜干射的应用:检查精密零件表面质量,增透膜。认真阅读教科书,掌握书上的知识就可以了。关于增透膜的理解问题:只要从能量角度去分析即可顺当理解,两列反射光波互相低消,但不是能量消失,而减少反射光线,增加透过光的强度。 三.光的衍射

第3节 粒子的波动性(教师版)

第3节粒子的波动性

一、光的波粒二象性 1.波粒二象性:光既具有波动性,又具有粒子性. 2.光子的能量和动量:光子的能量ε和动量p 可分别表示为:ε=hν,p =h λ.能量ε和动 量p 是描述物质粒子性的重要物理量;波长λ和频率ν是描述物质波动性的典型物理量.普朗克常量h 架起了粒子性与波动性之间的桥梁. 二、粒子的波动性及物质波的实验验证 1.粒子的波动性 (1)德布罗意波:每一个运动的粒子都与一个对应的波相联系,这种与实物粒子相联系的波称为德布罗意波,也叫物质波. (2)物质波的波长、频率关系式: 波长:λ=h p ,频率:ν=ε h . 2.物质波的实验验证 (1)实验探究思路:干涉、衍射是波特有的现象,如果实物粒子具有波动性,则在一定条件下,也应该发生干涉或衍射现象. (2)实验验证:1927年戴维孙和汤姆孙分别利用晶体做了电子束衍射实验,得到了电子的衍射图样,证实了电子的波动性. (3)说明 ①人们陆续证实了质子、中子以及原子、分子的波动性,对于这些粒子,德布罗意给出的ν=εh 和λ=h p 关系同样正确. ②宏观物体的质量比微观粒子的质量大得多,运动时的动量很大,对应的德布罗意波的波长很小,根本无法观察到它的波动性. 判一判 (1)光的干涉、洐射、偏振现象说明光具有波动性.( ) (2)光子数量越大,其粒子性越明显.( ) (3)光具有粒子性,但光子又不同于宏观观念的粒子.( ) (4)湖面上的水波就是物质波.( ) (5)电子的衍射现象证实了实物粒子具有波动性.( ) 提示:(1)√ (2)× (3)√ (4)× (5)√

做一做 (多选)对光的认识,下列说法中正确的是( ) A .个别光子的行为表现为粒子性,大量光子的行为表现为波动性 B .光的波动性是光子本身的一种属性,不是光子之间的相互作用引起的 C .光表现出波动性时,就不具有粒子性了;光表现出粒子性时,就不具有波动性了 D .光的波粒二象性应理解为:在某种场合下光的波动性表现明显,在另外某种场合下,光的粒子性表现明显 提示:选ABD.个别光子的行为表现为粒子性,大量光子的行为表现为波动性;光与物质相互作用,表现为粒子性,光的传播表现为波动性;光的波动性与粒子性都是光的本质属性,因为波动性表现为粒子分布概率,光的粒子性表现明显时仍具有波动性,因为大量粒子的个别行为呈现出波动规律,故正确选项有A 、B 、 D. 对光的波粒二象性的理解 (多选)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 .康普顿效应表明光具有粒子性

17.2--光的粒子性-精品教案

17.2--光的粒子性-精品教案

17.2 科学的转折:光的粒子性 ★教学目标 (一)知识与技能 1.通过实验了解光电效应的实验规律。 2.知道爱因斯坦光电效应方程以及意义。 3.了解康普顿效应,了解光子的动量 (二)过程与方法 经历科学探究过程,认识科学探究的意义,尝试应用科学探究的方法研究物理问题,验证物理规律。 (三)情感、态度与价值观 领略自然界的奇妙与和谐,发展对科学的好奇心与求知欲,乐于探究自然界的奥秘,能体验探索自然规律的艰辛与喜悦。 ★教学重点光电效应的实验规律 ★教学难点爱因斯坦光电效应方程以及意义 ★教学方法教师启发、引导,学生讨论、交流。 ★教学用具:投影片,多媒体辅助教学设备 ★课时安排 2 课时 ★教学过程 (一)引入新课 提问:回顾前面的学习,总结人类对光的本性的认识的发展过程?(多媒体投影,见课件。) 学生回顾、思考,并回答。 教师倾听、点评。 光的干涉、衍射现象说明光是电磁波,光的偏振现象进一步说明光还是横波。19世纪60年代,麦克斯韦又从理论上确定了光的电磁波本质。然而,出人意料的是,正当人们以为光的波动理论似乎非常完美的时候,又发现了用波动说无法解释的新现象——光电效应现象。对这一现象及其他相关问题的研究,使得人们对光的又一本质性认识得到了发展。 (二)进行新课 1.光电效应 教师:实验演示。(课件辅助讲述) 用弧光灯照射擦得很亮的锌板,(注意用 导线与不带电的验电器相连),使验电器张 角增大到约为30度时,再用与丝绸磨擦过

的玻璃棒去靠近锌板,则验电器的指针张角会变大。 学生:认真观察实验。 教师提问:上述实验说明了什么? 学生:表明锌板在射线照射下失去电子而带正电。 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 如图所示,光线经石英窗照在阴极上,便有电子逸出 ----光电子。 光电子在电场作用下形成光电流。 概念:遏止电压 将换向开关反接,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。经典理论认为,按照经典电磁理论,入射光的光强越大,光波的电场强度的振幅也越大,作用在金属中电子上的力也就越大,光电子逸出的能量也应该越大。也就是说,光电子的能量应该随着光强度的增加而增大,不应该与入射光的频率有关,更不应该有什么截止频率。 光电效应实验表明:饱和电流不仅与光强有关而且与频率有关,光电子初221c e v m c eU

光的粒子性知识点总结

光的粒子性 说明:相比10年,新考试说明中删去了康普顿效应 【知识要点】 1.光电效应 概念:在光(包括不可见光)的照射下,从物体发射 的 现象叫做光电效应。 2.光电效应的实验规律 (1)存在遏止电压 如图所示,光线经石英窗照在阴极上,便有电子逸出----光电子。 光电子在电场作用下形成光电流。 概念:遏止电压 将换向开关反接,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 实验表明,无论光的强弱如何,遏止电压都是一样的。光的频率改变时,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关,而与入射光的强弱无关。 (2) 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。 (3) 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 <ν c 时,无论光强多大也无电子逸出金属表面。 (4)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。经典理论认为,按 照经典电磁理论,入射光的光强越大,光波的电场强度的振幅也 越大,作用在金属中电子上的力也就越大,光电子逸出的能量也 应该越大。也就是说,光电子的能量应该随着光强度的增加而增 大,不应该与入射光的频率有关,更不应该有什么截止频率。 光电效应实验表明:饱和电流不仅与光强有关而且与频率有 22 1c e v m c eU

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