物理选修3-5波粒二象性.pdf

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1、波粒二象性一、知识点总结1、光电效应①光电效应现象：在弧光灯的照射下，锌板中有一部分电子吸收了光能，挣脱了原子核的束缚，飞离金属表面，使锌板带上正电。②光电效应定义：物体在光（包括不可见光）的照射下发射电子的现象称为光电效应。③光电子：物体在光的照射下发射出来的电子。④当入射光的频率大于极限频率时，光电流强度与入射光的强度成正比。（光强即光电强度，简单来说就是电子个数多少）。⑤锌板带正电，验电器指针带正电。2、光电管：利用光电效应制成的一种常见的光电器件。①用途：光电管应用在各种自动化装置及有声电影、无线电传真、光纤通信等

2、技术装置里。②原理：光电管的阴极表面敷有碱金属，对电子的束缚能力比较弱，在光的照射下容易发射电子，阴极发出的电子被阳极收集，在回路中形成电流，称为光电流。注意：①光电管两极加上正向电压，可以增强光电流。②光电流的大小跟入射光的强度和正向电压有关，与入射光的频率无关。入射光的强度越大，光电流越大。3、发生光电效应的条件：①任何一种金属，都有一个极限频率，入射光的频率必须大于这个极限频率才能产生光电效应，低于这个频率的光，无论光强怎样大，也不能产生光电效应。极限频率对于的波长称为极限波长。波长则相反，要小于极限波长才可以产生光

3、电效应。4、最大初动能：光电效应中从金属出来的电子，有的从金属表面直接飞出，有的从内部出来，沿途与其它粒子碰撞，损失部分能量，因此电子速度会有差异，直接从金属表面飞出的速度最大，其动能为最大初动能。5、最大初动能的测定：①在强度和频率一定的光的照射下，回路中的光电流随着反向电压的增加而减小，当反向电压达到某一数值时，光电流将会减小到零，这时的电压称为遏止电压U012②光电子出射时的最大初始动能：mveUmax02③遏止电压与入射光的强度无关，与入射光的频率有关，随着入射光频率的增大而增大。注意：光电子的最大初动能与入射光

4、的强度无关，只随着入射光频率的增大而增大。6、波动理论无法解释的现象：①不论入射光的频率多少，只要光强足够大，总可以使电子获得足够多的能量，从而产生光电效应，实际上如果光的频率小于金属的极限频率，无论光强多大，都不能产生光电效应。②光强越大，电子可获得更多的能量，光电子的最大初始动能应该由入射光的强度来决定，实际上光电子的最大初始动能与光强无关，与频率有关。③光强大时，电子能量积累的时间就短，光强小时，能量积累的时间就长，实际上无论光入射的强度怎样微弱，几乎在开始照射的一瞬间就产生了光电子⒎普郎克在研究电磁波辐射时，提出能

5、量量子假说：物体热辐射所发出的电磁波的能量是不连续的，只能是hv的整数倍，hv称为一个能量量子。即能量是一份一份的。其中v辐射频率，h是一个常量，称为1普朗克常量。⒏受到普朗克的启发，爱因斯坦在1905年提出光子说：即在空间中传播的光的能量不是连续的，而是一份一份的，每一份叫做一个光子，光子的能量ε跟光的频率ν成正比。hv，其中：h是普朗克常量，v是光的频率。①逸出功W0:电子脱离金属离子束缚，逸出金属表面克服离子引力做的功。②光电效应方程：如果入射光子的能量hv大于逸出功W0，那么有些光电子在脱离金属表面后还有剩余的

6、动能——根据能量守恒定律，入射光子的能量hv等于出射光子的最大初动能与逸出功之和，即1212hvmvW其中mv是指出射光子的最大初动能。max0max22使电子脱离某种金属所做的功的最小值叫做这种金属的逸出功。这个关系式通常叫做爱因斯坦光电方程。③光电效应的解释：金属内部的电子一般一次只能吸收一个光子的能量，只有入射光子的能量hv大于W或者等于逸出功W00即：v时，电子才有可能逸出，这就是光电效应存在极限频率的原因。h1212遏制电压只与入射光频率有关，与入射光的强度无关的解释：由hvmvW和mveUmax0m

7、ax022有：hveUW。009、①康普顿效应：用X射线照射物体时，一部分散射出来的X射线的波长会变长，这个现象叫康普顿效应。康普顿效应是验证光的波粒二象性的重要实验之一。②康普顿效应的意义：证明了爱因斯坦光子假说的正确性，揭示了光子不仅具有能量，还具有动量。光子的动量为ph③现象解释：碰撞前后光子与电子总能量守恒，总动量也守恒。碰撞前，电子可近似视为静止的，碰撞后，电子获得一定的能量和动量，X光子的能量和动量减小，所以X射线光子的波长λ变长。④康普顿效应中散射光的波长只能变长，因为康普顿效应中X射线光子与静止的自

8、由电子发生弹性碰撞。10、光的干涉证明了光有波粒二象性：每次只有一个光子经过双缝，短时间照射，感光片上呈现杂乱分布的几个亮点，即表现出粒子性；当长时间照射时，发现有干涉条纹，表现出波动性。注意：亮纹是光子落的概率大，暗纹是概率小，不是光子照不到。11、概率波：光子落在明条纹的概率高，落在暗条纹的概率低。