物理選修3-5波粒二象性.pdf

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1、波粒二象性一、知識(shí)點(diǎn)總結(jié)1、光電效應(yīng)①光電效應(yīng)現(xiàn)象：在弧光燈的照射下，鋅板中有一部分電子吸收了光能，掙脫了原子核的束縛，飛離金屬表面，使鋅板帶上正電。②光電效應(yīng)定義：物體在光（包括不可見光）的照射下發(fā)射電子的現(xiàn)象稱為光電效應(yīng)。③光電子：物體在光的照射下發(fā)射出來的電子。④當(dāng)入射光的頻率大于極限頻率時(shí)，光電流強(qiáng)度與入射光的強(qiáng)度成正比。（光強(qiáng)即光電強(qiáng)度，簡(jiǎn)單來說就是電子個(gè)數(shù)多少）。⑤鋅板帶正電，驗(yàn)電器指針帶正電。2、光電管：利用光電效應(yīng)制成的一種常見的光電器件。①用途：光電管應(yīng)用在各種自動(dòng)化裝置及有聲電影、無線電傳真、光纖通信等

2、技術(shù)裝置里。②原理：光電管的陰極表面敷有堿金屬，對(duì)電子的束縛能力比較弱，在光的照射下容易發(fā)射電子，陰極發(fā)出的電子被陽極收集，在回路中形成電流，稱為光電流。注意：①光電管兩極加上正向電壓，可以增強(qiáng)光電流。②光電流的大小跟入射光的強(qiáng)度和正向電壓有關(guān)，與入射光的頻率無關(guān)。入射光的強(qiáng)度越大，光電流越大。3、發(fā)生光電效應(yīng)的條件：①任何一種金屬，都有一個(gè)極限頻率，入射光的頻率必須大于這個(gè)極限頻率才能產(chǎn)生光電效應(yīng)，低于這個(gè)頻率的光，無論光強(qiáng)怎樣大，也不能產(chǎn)生光電效應(yīng)。極限頻率對(duì)于的波長(zhǎng)稱為極限波長(zhǎng)。波長(zhǎng)則相反，要小于極限波長(zhǎng)才可以產(chǎn)生光

3、電效應(yīng)。4、最大初動(dòng)能：光電效應(yīng)中從金屬出來的電子，有的從金屬表面直接飛出，有的從內(nèi)部出來，沿途與其它粒子碰撞，損失部分能量，因此電子速度會(huì)有差異，直接從金屬表面飛出的速度最大，其動(dòng)能為最大初動(dòng)能。5、最大初動(dòng)能的測(cè)定：①在強(qiáng)度和頻率一定的光的照射下，回路中的光電流隨著反向電壓的增加而減小，當(dāng)反向電壓達(dá)到某一數(shù)值時(shí)，光電流將會(huì)減小到零，這時(shí)的電壓稱為遏止電壓U012②光電子出射時(shí)的最大初始動(dòng)能：mv?eUmax02③遏止電壓與入射光的強(qiáng)度無關(guān)，與入射光的頻率有關(guān)，隨著入射光頻率的增大而增大。注意：光電子的最大初動(dòng)能與入射光

4、的強(qiáng)度無關(guān)，只隨著入射光頻率的增大而增大。6、波動(dòng)理論無法解釋的現(xiàn)象：①不論入射光的頻率多少，只要光強(qiáng)足夠大，總可以使電子獲得足夠多的能量，從而產(chǎn)生光電效應(yīng)，實(shí)際上如果光的頻率小于金屬的極限頻率，無論光強(qiáng)多大，都不能產(chǎn)生光電效應(yīng)。②光強(qiáng)越大，電子可獲得更多的能量，光電子的最大初始動(dòng)能應(yīng)該由入射光的強(qiáng)度來決定，實(shí)際上光電子的最大初始動(dòng)能與光強(qiáng)無關(guān)，與頻率有關(guān)。③光強(qiáng)大時(shí)，電子能量積累的時(shí)間就短，光強(qiáng)小時(shí)，能量積累的時(shí)間就長(zhǎng)，實(shí)際上無論光入射的強(qiáng)度怎樣微弱，幾乎在開始照射的一瞬間就產(chǎn)生了光電子⒎普郎克在研究電磁波輻射時(shí)，提出能

5、量量子假說：物體熱輻射所發(fā)出的電磁波的能量是不連續(xù)的，只能是hv的整數(shù)倍，hv稱為一個(gè)能量量子。即能量是一份一份的。其中v輻射頻率，h是一個(gè)常量，稱為1普朗克常量。⒏受到普朗克的啟發(fā)，愛因斯坦在1905年提出光子說：即在空間中傳播的光的能量不是連續(xù)的，而是一份一份的，每一份叫做一個(gè)光子，光子的能量ε跟光的頻率ν成正比。??hv，其中：h是普朗克常量，v是光的頻率。①逸出功W0:電子脫離金屬離子束縛，逸出金屬表面克服離子引力做的功。②光電效應(yīng)方程：如果入射光子的能量hv大于逸出功W0，那么有些光電子在脫離金屬表面后還有剩余的

6、動(dòng)能——根據(jù)能量守恒定律，入射光子的能量hv等于出射光子的最大初動(dòng)能與逸出功之和，即1212hv?mv?W其中mv是指出射光子的最大初動(dòng)能。max0max22使電子脫離某種金屬所做的功的最小值叫做這種金屬的逸出功。這個(gè)關(guān)系式通常叫做愛因斯坦光電方程。③光電效應(yīng)的解釋：金屬內(nèi)部的電子一般一次只能吸收一個(gè)光子的能量，只有入射光子的能量hv大于W或者等于逸出功W00即：v?時(shí)，電子才有可能逸出，這就是光電效應(yīng)存在極限頻率的原因。h1212遏制電壓只與入射光頻率有關(guān)，與入射光的強(qiáng)度無關(guān)的解釋：由hv?mv?W和mv?eUmax0m

7、ax022有：hv?eU?W。009、①康普頓效應(yīng)：用X射線照射物體時(shí)，一部分散射出來的X射線的波長(zhǎng)會(huì)變長(zhǎng)，這個(gè)現(xiàn)象叫康普頓效應(yīng)?？灯疹D效應(yīng)是驗(yàn)證光的波粒二象性的重要實(shí)驗(yàn)之一。②康普頓效應(yīng)的意義：證明了愛因斯坦光子假說的正確性，揭示了光子不僅具有能量，還具有動(dòng)量。光子的動(dòng)量為p?h?③現(xiàn)象解釋：碰撞前后光子與電子總能量守恒，總動(dòng)量也守恒。碰撞前，電子可近似視為靜止的，碰撞后，電子獲得一定的能量和動(dòng)量，X光子的能量和動(dòng)量減小，所以X射線光子的波長(zhǎng)λ變長(zhǎng)。④康普頓效應(yīng)中散射光的波長(zhǎng)只能變長(zhǎng)，因?yàn)榭灯疹D效應(yīng)中X射線光子與靜止的自

8、由電子發(fā)生彈性碰撞。10、光的干涉證明了光有波粒二象性：每次只有一個(gè)光子經(jīng)過雙縫，短時(shí)間照射，感光片上呈現(xiàn)雜亂分布的幾個(gè)亮點(diǎn)，即表現(xiàn)出粒子性；當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間照射時(shí)，發(fā)現(xiàn)有干涉條紋，表現(xiàn)出波動(dòng)性。注意：亮紋是光子落的概率大，暗紋是概率小，不是光子照不到。11、概率波：光子落在明條紋的概率高，落在暗條紋的概率低。