资源简介

(共24张PPT)
第四章 原子结构和波粒二象性
2 第 2 课时　
光电效应的图像问题　
康普顿效应　光的波粒二象性
High school physics
了解光的波粒二象性
了解康普顿效应及其意义，知道光子具有动量
02
会用图像描述光电效应有关物理量之间的关系，能利用图像求光电子最大初动能、截止频率和普朗克常量
01
难点
03
重难点
1.回顾光电效应的三个关系式。
爱因斯坦光电效应方程：Ek=hν-W0
逸出功与极限频率的关系：W0=hνc
最大初动能与遏止电压的关系：Ek=eUc
2.你能导出Uc与ν的函数关系式吗？
Uc=ν-
01
光电效应图像问题
最大初动能与入射光频率的关系
Ek=hν-W0
-W0
vc
金属的截止频率(极限频率)
金属的逸出功
普朗克常量h=k=
k=h
金属截止电压与入射光频率的关系
Uc=ν-
金属的截止频率(极限频率)
普朗克常量h=ke
vc
密里根
Ek=hv-w0
k=
光电流大小与电压关系
遏止电压Uc
光电子的最大初动能Ek=eUc
饱和电流Im
[点击图片 播放视频]
下列两幅图中饱和电流、遏止电压为何出现图示情况？
蓝光频率大于黄光频率，同样条件下光电子的最大初动能Ek蓝>Ek黄，
遏止电压U蓝>U黄。
同种色光频率相同，同样条件下光电子的最大初动能相同，由Ek=eUc知遏止电压Uc也相同。
强光中含有的光子个数多，单位时间内激发出的光电子个数多，饱和电流大
1.(2022·河北卷)如图是密立根于1916年发表的钠金属光电效应的遏止电压Uc与入射光频率ν的实验曲线，该实验直接证明了爱因斯坦光电效应方程，并且第一次利用光电效应实验测定了普朗克常量h。由图像可知
A.钠的逸出功为hνc
B.钠的截止频率为8.5×1014Hz
C.图中直线的斜率为普朗克常量h
D.遏止电压Uc与入射光频率ν成正比
√
根据遏止电压与光电子的最大初动能的关系有eUc=Ek，根据爱因斯坦光电效应方程有Ek=hν-W0，结合题图可知，当Uc为0时，解得W0=hνc，A正确；
钠的截止频率为νc，根据题图可知，截止频率小于8.5×1014Hz，B错误；
根据上述分析，有Uc=ν-，可知题图中直线的斜率表示，遏止电压
Uc与入射光频率ν成线性关系，不是成正比，C、D错误。
2.(2025·日照市高二期末)如图所示，光强相同的a、b两种单色光，分别照射同一个光电管，均能产生光电流。已知频率νa>νb，下列光电流随电压变化的图像，可能正确的是
√
根据光电效应方程Ek=hν-W0，
由于νa>νb
同一光电管W0相同，所以有Eka>Ekb，
根据eUc=Ek，
可得Uca>Ucb，
光强相同，由于a光频率大，则单位时间内照射到光电管上的光子数少，所以单位时间内逸出的光电子数少，饱和光电流小，即Ima02
康普顿效应和光子的动量
康普顿效应
1918 1922年，美国物理学家康普顿在研究石墨对X射线的散射时发现
在散射的X射线中除了与入射波长λ0相同的成分外，还有大于λ0的成分
石墨
X射线
λ0
=λ0
>λ0
[点击图片 播放视频]
光子的动量
在康普顿效应中，当入射的光子与晶体中的电子碰撞时，要把一部分动量转移给电子。
爱因斯坦质能方程：
光子能量：
E=hν
康普顿效应表明光子不仅具有能量而且具有动量
进一步揭示了光的粒子性，也再次证明了爱因斯坦光子说的正确性
有些光子的动量可能变小，散射后波长变大
3.(多选)(2024·贵州卷)我国在贵州平塘建成了世界最大单口径球面射电望远镜FAST，其科学目标之一是搜索地外文明。在宇宙中，波长位于搜索地外文明的射电波段的辐射中存在两处较强的辐射，一处是波长为21 cm的中性氢辐射，另一处是波长为18 cm的羟基辐射。在真空中，这两种波长的辐射相比，中性氢辐射的光子
A.频率更大 B.能量更小
C.动量更小 D.传播速度更大
√
√
所有光波在真空中传播的速度相同，都是c，D错误；
光子频率ν=，能量E=hν，动量p=，波长更长，则频率更小，能量更小，动量更小，A错误，B、C正确。
03
光的波粒二象性
为了对光的本性做进一步的考察与分析，物理学家把屏换成感光底片，在不断变化光强的情况下，用短时间曝光的方法进行了光的双缝干涉实验。
(a)光很弱时，感光底片上的图像与我们通常观察到光的
双缝干涉的图像相差很远；
(b)增强光的强度，光的双缝干涉的图像变得清晰起来；
(c)当光较强时，得到的图像与我们通常观察到的光的
双缝干涉图像一样。
这个实验说明了什么？
光弱时，显示出了光的粒子性
光强时，显示出光的波动性
光为一个个粒子
光与感光底片量子化的作用积累起来形成明暗相间的条纹
光的波粒二象性
干涉
衍射
光具有波动性
光子的动量p=
康普顿效应
光具有粒子性
光具有波粒二象性
光电效应
光子的能量ε=hν
4.关于光的波粒二象性的理解正确的是
A.大量光子的行为往往表现出粒子性，个别光子的行为往往表现出波动性
B.光在传播时是波，而与物质相互作用时就转化成粒子
C.高频光是粒子，低频光是波
D.波粒二象性是光的根本属性，有时它的波动性显著，有时它的粒子性显著
√
光同时具有波的性质和粒子的性质，大量光子往往表现出波动性，个别光子往往表现出粒子性，即波粒二象性是光的根本属性，有时它的波动性显著，有时它的粒子性显著，故D正确，A、B错误；
波长越长，频率越小，波动性越明显，而不是说其是波，故C错误。
最大初动能与入射光频率的关系
光电效应图像问题
康普顿效应
和光子的动量
金属截止电压与入射光频率的关系
Ek=hν-W0
Uc=ν-
光电流大小与电压关系
光具有波动性
光电效应的图像问题　
康普顿效应　光的波粒二象性
光的波粒二象性
光子的能量ε=hν
光具有粒子性
光子的动量p=
康普顿效应表明
光子不仅具有能
量而且具有动量
干涉、衍射、偏振

展开更多......

收起↑