高中物理知识全解 4.3 波粒二象性.doc

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1、高中物理知识全解4.3波粒二象性一：光的粒子性①热辐射物体在任何温度下都在发射各种波长的电磁波，这种由于物体中的分子、原子受到激发而发射电磁波的现象称为热辐射，所辐射电磁波的特征与温度有关。1、物体在室温时，热辐射的主要成分是波长较长的电磁波，不能引起人的视觉；当温度升高时热辐射中较短波长的成分越来越强。例：给一个铁块不断加热，铁块依次呈现暗红、赤红、橘红等颜色，直至成为黄白色。这表明，辐射强度按波长的分布情况随物体的温度而有所不同。这是热辐射的一个特性。2、一般材料的物体辐射电磁波的情况与温度有关外，还

2、与材料的种类及表面状况有关。3、一般材料的物体除了热辐射之外，物体表面还会吸收和反射外界射来的电磁波。②黑体辐射黑体（绝对黑体）：只吸收外界射来的电磁波，而不反射外界射来的电磁波。黑体辐射：辐射电磁波的情况只与黑体的温度有关，因而能够反映某种具有普遍意义的客观规律。于是，在研究热辐射的规律时，人们特别注意对黑体辐射的研究。1、黑体辐射的实验规律2、从图中可以看出，随着温度的升高，一方面，各种波长的辐射强度都有增加，另一方面，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动。③普朗克能量子假设普朗克能量子假设：振动着的

3、带电微粒的能量只能是某一个最小能量值的整数倍，当带电微粒辐射或吸收能量时，也是以这个最小能量值为单位一份一份地辐射或吸收(即辐射和吸收的能量是这个最小能量值的整数倍)。这个不可再分的最小能量值叫做能量子。1、普朗克的假设认为微观粒子的能量是量子化的，或说微观粒子的能量是分立的不连续的。2、普朗克借助能量子假设，得出了黑体辐射的强度按波长分布的公式，这与黑体辐射的实验规律符合得很好。④光电效应光电效应：在光的照射下，某些物质内部的电子会被光子激发出来而形成电流的现象叫光电效应，激发出来的电子叫光电子，形成的

4、电流叫光电流。I、光电现象由德国物理学家赫兹于1887年首先发现，而对光电效应的正确解释则是爱因斯坦所提出的。7II、发生光电效应时，光电子的射出方向不是完全定向的，只是大部分都垂直于金属表面射出，与光照方向无关，因此当光照强度不变（即光子数量一定）时，增大正向电压，则电路中的光电流会随着正向电压的增大而增大，但当电路中的光电流增大到一定值之后，再增大正向电压，电路中的光电流不会再增大，我们把这个最大光电流叫饱和光电流。【饱和光电流和光照强度有关】III、当在电路中施加一反向电压时，电路中的光电流会随着反

5、向电压的增大而减小，当电路中的光电流刚好为零时，所对应的反向电压叫遏止电压，用表示。【遏止电压和光的频率及材料有关】（为众多光电子中初速度的上限）【例题】如下图所示是利用光电管研究光效应的实验原理示意图，用可见光照射光电管的阴极K，电流表中有电流通过，则（）A．若将滑动变阻器的滑动触头移到a端时，电流表中一定无电流通过B．滑动变阻器的滑动触头由a端向b端滑动的过程中，电流表的示数一定会持续增大C．将滑动变阻器的滑动触头置于b端，改用紫外线照射阴极K，电流表一定有电流通过D．将滑动变阻器的滑动触头置于b端，

6、改用红外线照射阴极K，电流表一定无电流通过1、对光电效应的研究，得出如下结论7I、任何一种金属，都有一个截止频率（或极限频率），入射光的频率必须大于这个极限频率才能产生光电效应。II、光电子的最大初动能与入射光的强度无关，只随入射光频率的增大而增大（线性关系）。III、入射光照射到金属上时，光电子的发射几乎是瞬时的（秒），故可认为发生光电效应不需要时间。真气（空气）中光波的波列长不超过（）。IV、当入射光频率大于截止频率（或极限频率）时，在电压不变的情况下，光电流的强度与入射光强度成正比。2、光的电磁理论

7、对光电效应解释的疑难I、光的电磁理论对光电效应的部分解释当光照射金属表面时，电子吸收能量。若电子吸收的能量与原有的热运动能量之和超过逸出功，电子就会从金属表面逸出，这就是光电子。光越强，逸出的电子数越多，光电流也就越大，这些结论与实验相符。逸出功：金属表面层内存在一种力，阻碍电子的逃逸，电子要从金属中挣脱出来，必须克服这种阻力做功。使电子脱离某种金属表面所做功的最小值叫这种金属的逸出功，用表示。（理解不同金属的逸出功不一样）注意：逸出功是电子克服阻力逃逸金属表面所做功的最小值。例：当照射光的光子能量时，并

8、不代表金属内的所有电子都能发生光电效应。II、光的电磁理论对光电效应解释不了的问题（1）波动理论解释不了极限频率，认为光的强度由光波的振幅决定，跟频率无关，只要入射光足够强，就应该能发生光电效应，但事实并非如此。（2）波动理论解释不了光电子的最大初动能与光的频率有关而与光的强度无关。（3）波动理论解释不了光电效应发生的时间之短。总结：光的电磁理论只能部分解释光电效应。3、爱因斯坦对光电效应的解释（成功解释了光电效应）爱因斯坦光