2022-2023学年高二物理 光电效应和光的波粒二象性 竞赛课件 (共16张PPT)

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2022-2023学年高二物理 光电效应和光的波粒二象性 竞赛课件 (共16张PPT)

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光电效应和光的波粒二象性
问题一*:做出按照Wein公式和Plank公式做出的在三个不同温度下(0K-50000K)的能量辐射分布曲线
第一章 微观粒子的状态:§1.1 量子力学的起源:光电效应与Einstein的光量子
光电效应
A
bias
+
_
metal
light
Collector
经典理论:
无论光的频率是多少,只要光足够强,就会有光电子发射出来;
光越强,发射出来的光电子动能越大;
光电子发射与否、光电子动能与频率无关。
弹性振子
1905年Einstein假设一束单色光由辐射能量大小为h 的量子组成,即假设光与物质粒子交换能量时,是以“微粒”形式出现,这种“微粒”就是“光量子”,一个光量子带有能量h 。
第一章 微观粒子的状态:§1.1 量子力学的起源:光电效应与Einstein的光量子
实验事实:
临界频率νmin :当照射光的频率小于临界频率时,无光电子发射出来;
光电子动能只与光频率有关,与光强无关;
光强只影响光电子的数目。
电子要飞离金属,必须克服吸引而做功(克服脱出功),所以飞出电子的动能:
第一章 微观粒子的状态:§1.1 量子力学的起源:光电效应与Einstein的光量子
金属






红限 0
(1014Hz)
10.9
7.73
5.53
5.44
5.15
4.69
逸出功W0(eV)
4.54
3.20
2.29
2.25
2.13
1.94
问题二*:光电效应的实验中,如何测量发射电子的速度?
光电效应的原理能否用于发电?
问题三:“光的能量”包涵了频率和强度两个方面。但是最后如何来理解光的能量的问题,比如一束250mW, 325nm波长的激光,和一个100W的白炽灯相比?
Inspirited by Prof. Yanhua Shih
Department of Physics, University of Maryland Baltimore County Baltimore, MD 21250, U.S.A.
Keyword:Einstein-Podolsky-Rosen
第一章 微观粒子的状态:§1.1 量子力学的起源:光的波粒二象性
光的波粒二象性
remember
第一章 微观粒子的状态:§1.1 量子力学的起源:光的波粒二象性
光同时具有粒子性和波动性,即具有波粒二象性:
描述其粒子特性:动量、能量
描述其波的特性:波长、频率
课本Page 3
第一章 微观粒子的状态:§1.1 量子力学的起源:实物粒子的波粒二象性
1923年de Broglie提出实物微观粒子具有波动性的假设。
德布罗意关系:
1929年Nobel Prize
波矢
第一章 微观粒子的状态:§1.1 量子力学的起源:实物粒子的波粒二象性
戴维孙、革末电子衍射实验:
100V
1937年Nobel Prize
电子波动性的证实
实物粒子的波粒二象性
第一章 微观粒子的状态:§1.1 量子力学的起源:实物粒子的波粒二象性
单缝
双缝
三缝
四缝
1961年约恩逊的单、双、三、四缝电子衍射实验:
中子在Na单晶晶体上的衍射:
进一步证实了微观粒子的波动特性
第一章 微观粒子的状态:§1.1 量子力学的起源:实物粒子的波粒二象性
例:一个用150伏的电压所加速的电子,其波长是?
实物粒子波长的计算:
自由粒子动能:
*:电子衍射实验为什么要使用晶体物质作为光栅?
Physics Frontier
Single-layer Graphene
http://ncem.lbl.gov/frames/TEAM0.5.htm
Resolution: 50 pm
Carbon atoms
第一章 微观粒子的状态
第一章 微观粒子的状态
§1.1 量子力学的起源
§1.3 薛定谔方程
§1.4 精确求解薛定谔方程的四个例子
§1.2 波函数
§1.5 定态微扰理论

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