高中物理新課標(biāo)版人教版選修3-5精品課件：17.0《波粒二象性》

《高中物理新課標(biāo)版人教版選修3-5精品課件：17.0《波粒二象性》》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫(kù)。

1、第十七章《波粒二象性》17.1《能量量子化：物理學(xué)的新紀(jì)元》17世紀(jì)明確形成了兩大對(duì)立學(xué)說(shuō)牛頓惠更斯微粒說(shuō)波動(dòng)說(shuō)19世紀(jì)初證明了波動(dòng)說(shuō)的正確性由于波動(dòng)說(shuō)沒(méi)有數(shù)學(xué)基礎(chǔ)以及牛頓的威望使得微粒說(shuō)一直占上風(fēng)19世紀(jì)末光電效應(yīng)現(xiàn)象使得愛(ài)因斯坦在20世紀(jì)初提出了光子說(shuō)：光具有粒子性對(duì)光學(xué)的研究從很早就開(kāi)始了……能量量子化；物理學(xué)的新紀(jì)元1、黑體與黑體輻射熱輻射固體或液體，在任何溫度下都在發(fā)射各種波長(zhǎng)的電磁波，這種由于物體中的分子、原子受到激發(fā)而發(fā)射電磁波的現(xiàn)象稱(chēng)為熱輻射。所輻射電磁波的特征與溫度有關(guān)。固體在溫度升高時(shí)顏色的變化14

2、00K800K1000K1200K能全部吸收各種波長(zhǎng)的輻射能而不發(fā)生反射，折射和透射的物體稱(chēng)為絕對(duì)黑體。簡(jiǎn)稱(chēng)黑體不透明的材料制成帶小孔的的空腔,可近似看作黑體。黑體模型研究黑體輻射的規(guī)律是了解一般物體熱輻射性質(zhì)的基礎(chǔ)。2.黑體輻射實(shí)驗(yàn)規(guī)律實(shí)驗(yàn)裝置T平行光管三棱鏡T0123456λ(μm)1700K1500K1300K1100K實(shí)驗(yàn)結(jié)果o實(shí)驗(yàn)值/μm維恩線瑞利--金斯線紫外災(zāi)難普朗克線123456783.能量子超越牛頓的發(fā)現(xiàn)ε=hν輻射黑體分子、原子的振動(dòng)可看作諧振子，這些諧振子可以發(fā)射和吸收輻射能。但是這些諧振子只能處于

3、某些分立的狀態(tài)，在這些狀態(tài)中，諧振子的能量并不象經(jīng)典物理學(xué)所允許的可具有任意值。相應(yīng)的能量是某一最小能量ε（稱(chēng)為能量子）的整數(shù)倍，即：ε,1ε,2ε,3ε,...nε.n為正整數(shù)，稱(chēng)為量子數(shù)。能量量子經(jīng)典h=6.626*10-34J.sλ(μm)123568947普朗克實(shí)驗(yàn)值17.2《科學(xué)的轉(zhuǎn)折：光的粒子性》第1課時(shí)光電效應(yīng)光子問(wèn)題1：回顧前面的學(xué)習(xí)，總結(jié)人類(lèi)對(duì)光的本性的認(rèn)識(shí)的發(fā)展過(guò)程？用弧光燈照射擦得很亮的鋅板，(注意用導(dǎo)線與不帶電的驗(yàn)電器相連），使驗(yàn)電器張角增大到約為30度時(shí)，再用與絲綢磨擦過(guò)的玻璃棒去靠近鋅板，則

4、驗(yàn)電器的指針張角會(huì)變大。。一、光電效應(yīng)現(xiàn)象表明鋅板在射線照射下失去電子而帶正電定義：在光(包括不可見(jiàn)光)的照射下，從物體發(fā)射電子的現(xiàn)象叫做光電效應(yīng)。發(fā)射出來(lái)的電子叫做光電子1.什么是光電效應(yīng)當(dāng)光線照射在金屬表面時(shí)，金屬中有電子逸出的現(xiàn)象，稱(chēng)為光電效應(yīng)。逸出的電子稱(chēng)為光電子。一、光電效應(yīng)陽(yáng)極陰極石英窗光線經(jīng)石英窗照在陰極上，便有電子逸出----光電子。光電子在電場(chǎng)作用下形成光電流。2.光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律1.光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)陽(yáng)極陰極將換向開(kāi)關(guān)反接，電場(chǎng)反向，則光電子離開(kāi)陰極后將受反向電場(chǎng)阻礙作用。當(dāng)K、A間加反向電壓，光電子克服

5、電場(chǎng)力作功，當(dāng)電壓達(dá)到某一值Uc時(shí)，光電流恰為0。Uc稱(chēng)遏止電壓。遏止電壓IUcOU光強(qiáng)較弱光電效應(yīng)伏安特性曲線光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)裝置遏止電壓一、光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律陽(yáng)極陰極IIsUaOU光強(qiáng)較強(qiáng)光強(qiáng)較弱光電效應(yīng)伏安特性曲線光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)裝置遏止電壓飽和電流一、光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律陽(yáng)極陰極陽(yáng)極陰極石英窗2.光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)規(guī)律①.光電流與光強(qiáng)的關(guān)系飽和光電流強(qiáng)度與入射光強(qiáng)度成正比。②.截止頻率?c----極限頻率對(duì)于每種金屬材料，都相應(yīng)的有一確定的截止頻率?c。當(dāng)入射光頻率?>?c時(shí)，電子才能逸出金屬表面；當(dāng)入射光頻率?

6、強(qiáng)多大也無(wú)電子逸出金屬表面。③光電效應(yīng)是瞬時(shí)的。從光開(kāi)始照射到光電逸出所需時(shí)間<10-9s。經(jīng)典理論無(wú)法解釋光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。經(jīng)典認(rèn)為，按照經(jīng)典電磁理論，入射光的光強(qiáng)越大，光波的電場(chǎng)強(qiáng)度的振幅也越大，作用在金屬中電子上的力也就越大，光電子逸出的能量也應(yīng)該越大。也就是說(shuō)，光電子的能量應(yīng)該隨著光強(qiáng)度的增加而增大，不應(yīng)該與入射光的頻率有關(guān)，更不應(yīng)該有什么截止頻率。光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)表明：飽和電流不僅與光強(qiáng)有關(guān)而且與頻率有關(guān)，光電子初動(dòng)能也與頻率有關(guān)。只要頻率高于極限頻率，即使光強(qiáng)很弱也有光電流；頻率低于極限頻率時(shí)，無(wú)論光強(qiáng)再大也沒(méi)

7、有光電流。光電效應(yīng)具有瞬時(shí)性。而經(jīng)典認(rèn)為光能量分布在波面上，吸收能量要時(shí)間，即需能量的積累過(guò)程。為了解釋光電效應(yīng)，愛(ài)因斯坦在能量子假說(shuō)的基礎(chǔ)上提出光子理論，提出了光量子假設(shè)。3.愛(ài)因斯坦的光量子假設(shè)1.內(nèi)容光不僅在發(fā)射和吸收時(shí)以能量為h?的微粒形式出現(xiàn)，而且在空間傳播時(shí)也是如此。也就是說(shuō)，頻率為?的光是由大量能量為?=h?光子組成的粒子流，這些光子沿光的傳播方向以光速c運(yùn)動(dòng)。在光電效應(yīng)中金屬中的電子吸收了光子的能量，一部分消耗在電子逸出功A，另一部分變?yōu)楣怆娮右莩龊蟮膭?dòng)能Ek。由能量守恒可得出：2.愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程為

8、電子逸出金屬表面所需做的功，稱(chēng)為逸出功；為光電子的最大初動(dòng)能。3.從方程可以看出光電子初動(dòng)能和照射光的頻率成線性關(guān)系4.從光電效應(yīng)方程中，當(dāng)初動(dòng)能為零時(shí)，可得極極限頻率：愛(ài)因斯坦對(duì)光電效應(yīng)的解釋?zhuān)?.光強(qiáng)大，光子數(shù)多，釋放的光電子也多，所以光電流也大。2.電子只要吸收一個(gè)光子就可以從金屬表面逸出，所以不需時(shí)間的累積。