高中物理新課標版人教版選修3-5精品課件：17.0《波粒二象性》

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

1、第十七章《波粒二象性》17.1《能量量子化：物理學的新紀元》17世紀明確形成了兩大對立學說牛頓惠更斯微粒說波動說19世紀初證明了波動說的正確性由于波動說沒有數(shù)學基礎以及牛頓的威望使得微粒說一直占上風19世紀末光電效應現(xiàn)象使得愛因斯坦在20世紀初提出了光子說：光具有粒子性對光學的研究從很早就開始了……能量量子化；物理學的新紀元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)象稱為熱輻射。所輻射電磁波的特征與溫度有關。固體在溫度升高時顏色的變化14

2、00K800K1000K1200K能全部吸收各種波長的輻射能而不發(fā)生反射，折射和透射的物體稱為絕對黑體。簡稱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。2.黑體輻射實驗規(guī)律實驗裝置T平行光管三棱鏡T0123456λ(μm)1700K1500K1300K1100K實驗結果o實驗值/μm維恩線瑞利--金斯線紫外災難普朗克線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)典物理學所允許的可具有任意值。相應的能量是某一最小能量ε（稱為能量子）的整數(shù)倍，即：ε,1ε,2ε,3ε,...nε.n為正整數(shù)，稱為量子數(shù)。能量量子經(jīng)典h=6.626*10-34J.sλ(μm)123568947普朗克實驗值17.2《科學的轉折：光的粒子性》第1課時光電效應光子問題1：回顧前面的學習，總結人類對光的本性的認識的發(fā)展過程？用弧光燈照射擦得很亮的鋅板，(注意用導線與不帶電的驗電器相連），使驗電器張角增大到約為30度時，再用與絲綢磨擦過的玻璃棒去靠近鋅板，則

4、驗電器的指針張角會變大。。一、光電效應現(xiàn)象表明鋅板在射線照射下失去電子而帶正電定義：在光(包括不可見光)的照射下，從物體發(fā)射電子的現(xiàn)象叫做光電效應。發(fā)射出來的電子叫做光電子1.什么是光電效應當光線照射在金屬表面時，金屬中有電子逸出的現(xiàn)象，稱為光電效應。逸出的電子稱為光電子。一、光電效應陽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。光電子在電場作用下形成光電流。2.光電效應的實驗規(guī)律1.光電效應實驗陽極陰極將換向開關反接，電場反向，則光電子離開陰極后將受反向電場阻礙作用。當K、A間加反向電壓，光電子克服

5、電場力作功，當電壓達到某一值Uc時，光電流恰為0。Uc稱遏止電壓。遏止電壓IUcOU光強較弱光電效應伏安特性曲線光電效應實驗裝置遏止電壓一、光電效應的實驗規(guī)律陽極陰極IIsUaOU光強較強光強較弱光電效應伏安特性曲線光電效應實驗裝置遏止電壓飽和電流一、光電效應的實驗規(guī)律陽極陰極陽極陰極石英窗2.光電效應實驗規(guī)律①.光電流與光強的關系飽和光電流強度與入射光強度成正比。②.截止頻率?c----極限頻率對于每種金屬材料，都相應的有一確定的截止頻率?c。當入射光頻率?>?c時，電子才能逸出金屬表面；當入射光頻率?

6、強多大也無電子逸出金屬表面。③光電效應是瞬時的。從光開始照射到光電逸出所需時間<10-9s。經(jīng)典理論無法解釋光電效應的實驗結果。經(jīng)典認為，按照經(jīng)典電磁理論，入射光的光強越大，光波的電場強度的振幅也越大，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該越大。也就是說，光電子的能量應該隨著光強度的增加而增大，不應該與入射光的頻率有關，更不應該有什么截止頻率。光電效應實驗表明：飽和電流不僅與光強有關而且與頻率有關，光電子初動能也與頻率有關。只要頻率高于極限頻率，即使光強很弱也有光電流；頻率低于極限頻率時，無論光強再大也沒

7、有光電流。光電效應具有瞬時性。而經(jīng)典認為光能量分布在波面上，吸收能量要時間，即需能量的積累過程。為了解釋光電效應，愛因斯坦在能量子假說的基礎上提出光子理論，提出了光量子假設。3.愛因斯坦的光量子假設1.內(nèi)容光不僅在發(fā)射和吸收時以能量為h?的微粒形式出現(xiàn)，而且在空間傳播時也是如此。也就是說，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運動。在光電效應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)楣怆娮右莩龊蟮膭幽蹺k。由能量守恒可得出：2.愛因斯坦光電效應方程為

8、電子逸出金屬表面所需做的功，稱為逸出功；為光電子的最大初動能。3.從方程可以看出光電子初動能和照射光的頻率成線性關系4.從光電效應方程中，當初動能為零時，可得極極限頻率：愛因斯坦對光電效應的解釋：1.光強大，光子數(shù)多，釋放的光電子也多，所以光電流也大。2.電子只要吸收一個光子就可以從金屬表面逸出，所以不需時間的累積。