波粒二像性医学课件

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1、CAI使用说明1、斜体文字——表示有备注供查看2、加下划线的变色文字——表示有超链接3、——表示返回至链接来处4、——表示到上一张幻灯片5、——表示到下一张幻灯片6、——表示到首页中学物理奥林匹克竞赛辅导第二十一讲、光量子及实物例子的波粒二像性基本知识与方法一、光电效应与光量子理论二、康普顿效应三、光压四、实物例子的波粒二象性引言引言量子光学波动光学几何光学光学研究各种有关光的传播现象及由这些现象而概括得到的描述光在介质中的传播规律.实际上就是关注光的传播路径问题.物理光学研究光与光的相互作用，光与物体的相互作用的有关现象及其规律.并回答光的本质究竟是什么的问题.将光

2、的本质视为波（电磁波）.并以此解释有关的现象.将光的本质视为粒子(能量子）.并以此解释有关的现象.为了解释、说明种种光的传播现象，光和光、光和物质的相互作用现象，人们很早就提出了“光是什么？”的问题——光的本质问题.17世纪，曾形成了两种光的本质学说：两种学说曾一度相互对峙：都能对光的现象做出一些解释,但也都遇到了一些困难.一、对光的粒子性的认识历史然而，历史的发展却又昭示波动学说并非完美无缺：（1）牛顿的微粒说——将光视为从光源发出一种物质微粒（可看成是弹性小球）.（2）惠更斯（荷兰）的波动说——认为从光是某种振动以波的形式向周围的传播.但后来波动学说一度占了上风.

3、19世纪末20世纪初发现的诸如黑体辐射、光电效应等新的光学现象用波动学说根本无法解释.于是光的粒子学说又死灰复燃：——但光量子已不是牛顿当初的机械粒子模型了！爱因斯坦在普朗克的能量子假说启示下提出了光量子（简称光子）的理论——光量子不仅具有粒子的属性，而且具有波的属性.二、德布罗意的实物粒子之波粒二像性理论物理学家德布罗意在光量子的基础上提出问题:原来曾认为是波的光也具有粒子的属性，我们通常打交道的各种实物粒子（电子、质子、中子等有静止质量的粒子）是否也具有波的属性呢？德布罗意对此作了肯定的回答.三、量子力学系统理论的建立在对光量子及实物粒子的波粒二象性认识的基础上，

4、玻尔、海森伯、薛定谔、狄拉克（以上各位均获诺贝尔物理学奖）等一大批物理学家建立起了反映一般微观粒子运动的系统理论——量子力学.在本讲所要研究学习的便是建立量子力学系统理论的一些基础知识.一、光电效应与光量子理论1、光电效应现象金属在光（包括不可见光）的照射下，从金属中会有电子（光电子）释放出，从而使金属带上正电的现象.弧光灯的光使锌板失去电子验电器锌板弧光灯1-1、系统研究光电效应的实验1-1-1、实验装置（如右图）1-1-2、光电效应的实验规律（1）饱和电流在光强为I的光照射下，随着V增大i趋于一个饱和值.一定频率的光照射时的光电伏安特性曲线K：光电阴极A：光电阳极

5、R：滑动电阻器i：光电流光束窗口真空玻璃管表明：单位时间由阴极发射的光电子总数与光强I成正比.光电子初速度大小不等.（2）遏止电压一定频率的光照射时的光电伏安特性曲线当反向电压增大至V0，光电流i减小至零.遏止电压V0与光强I无光.遏止电压与照射光频率的关系遏止电压V0与光频有关(如右图)表明：用一定频率光照射时，光电子的最大初动能满足：光电子的最大初动能仅与照射光的频率有关：越大则Ek(max)越大.表明：K：光电阴极A：光电阳极R：滑动电阻器i：光电流光束窗口真空玻璃管（3）极限频率遏止电压与照射光频率的关系照射光频率低于某值后，不须遏止电压也无光电流，光强I多大

6、也无光电流.无论不同金属此值不同.196260372558660/nm15.311.58.875.384.55/1014HZ铂银锌钾铯几种金属的极限频率和极限波长金属物质表明：存在使某金属产生光电效应的照射光的最低频率.光束窗口真空玻璃管K：光电阴极A：光电阳极R：滑动电阻器i：光电流1-3-2、不能解释光电效应的瞬时性1-3-3、不能解释光电子的最大初动能与入射光的强度无关，但随入射光的频率增大而增大.1-3、光的波动理论解释光电效应的困难1-3-1、不能解释光对不同金属存在极限频率1-2、对光电效应最初的光的波动理论解释光是电磁波，当它照射金属时，金属里的电子会由

7、于变化着的电场的作用而振动.如果光足够强（即光的振幅足够大，无论光的频率高低）经过一定时间后电子的振幅也足够大，就有可能飞出金属表面.K：光电阴极A：光电阳极R：滑动电阻器i：光电流光束窗口真空玻璃管（4）弛豫时间当光（）照射到金属表面时，无论光强I多微弱，产生光电子的弛豫时间≤10-9s.光电子瞬间产生.表明：2-2、爱因斯坦的光量子理论（1905年提出）认为在空间传播的光波的能量也是不连续的，而是集中在一些叫光量子（简称光子）的粒子上从而分离的存在．光子的能量决定于光波的频率.2、光量子（简称光子）理论2-1、普朗克的能量子理论（1900年提出）