第四章波粒二象性2、光電效應與光的量子說3、光的波粒二象性2光的粒子性定義：當光(包括不可見光)的照射金屬表面時，金屬中有電子逸出的現(xiàn)象叫做光電效應。逸出的電子叫做光電子一.光電效應2光的粒子性二.光電效應的實驗規(guī)律陽極陰極(1)存在截止頻率及瞬時性當入射光頻率

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時，電子才能逸出金屬表面；當入射光頻率

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c時，無論光強多大也無電子逸出金屬表面。當入射光頻率

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c時，無論光強多弱，光電子總是立刻發(fā)射出來。2光的粒子性一.光電效應的實驗規(guī)律陽極陰極（3）光電子的動能與入射光的頻率關系實驗表明：光電子的最大初動能與入射光的頻率成線性關系。2光的粒子性一.光電效應的實驗規(guī)律陽極陰極（2）存在飽和電流光照不變，增大UAK，G表中電流達到某一值后不再增大，即達到飽和值。實驗表明：入射光越強，飽和電流越大，單位時間內發(fā)射的光電子數(shù)越多。2光的粒子性光越強，逸出的電子數(shù)越多，光電流也就越大。不存在截止頻率二.經(jīng)典電磁學解釋光電效應的疑難(1)存在截止頻率問題（3）存在飽和電流(2)瞬時性問題2光的粒子性1.光子：光本身就是由一個個不可分割的能量子組成的，頻率為ν的光的能量子為hν。這些能量子后來被稱為光子。愛因斯坦的光子說三.愛因斯坦的光量子假設2光的粒子性2.愛因斯坦的光電效應方程或——光電子最大初動能

——金屬的逸出功

W0一個電子吸收一個光子的能量hν后，一部分能量用來克服金屬的逸出功W0，剩下的表現(xiàn)為逸出后電子的初動能Ek，即：三.愛因斯坦的光量子假設2光的粒子性3.光子說對光電效應的解釋三.愛因斯坦的光量子假設(1)存在截止頻率及瞬時性陽極陰極（2）存在飽和電流（3）光電子的動能與入射光的頻率關系2光的粒子性

愛因斯坦光子假說圓滿解釋了光電效應，但當時并未被物理學家們廣泛承認，因為它完全違背了光的波動理論。4.光電效應理論的驗證

美國物理學家密立根，花了十年時間做了“光電效應”實驗，結果在1915年證實了愛因斯坦方程，h的值與理論值完全一致，又一次證明了“光量子”理論的正確。三.愛因斯坦的光量子假設2光的粒子性愛因斯坦由于對光電效應的理論解釋和對理論物理學的貢獻獲得1921年諾貝爾物理學獎密立根由于研究基本電荷和光電效應，特別是通過著名的油滴實驗，證明電荷有最小單位。獲得1923年諾貝爾物理學獎。2光的粒子性四.康普頓效應2光的粒子性1.光的散射光在介質中與物質微粒相互作用,因而傳播方向發(fā)生改變,這種現(xiàn)象叫做光的散射2.康普頓效應

1923年康普頓在做X射線通過物質散射的實驗時，發(fā)現(xiàn)散射線中除有與入射線波長相同的射線外，還有比入射線波長更長的射線，其波長的改變量與散射角有關，而與入射線波長和散射物質都無關。四.康普頓效應2光的粒子性1.經(jīng)典電磁理論在解釋康普頓效應時遇到的困難五.經(jīng)典電磁學解釋康普頓效應的疑難①頻率改變問題；②波長改變和散射角關系。2光的粒子性2.光子理論對康普頓效應的解釋①若光子和外層電子相碰撞，光子有一部分能量傳給電子，散射光子的能量減少，于是散射光的波長大于入射光的波長。

②若光子和束縛很緊的內層電子相碰撞，光子將與整個原子交換能量，由于光子質量遠小于原子質量，根據(jù)碰撞理論，碰撞前后光子能量幾乎不變，波長不變。

③因為碰撞中交換的能量和碰撞的角度有關，所以波長改變和散射角有關。五.經(jīng)典電磁學解釋康普頓效應的疑難2光的粒子性1.有力地支持了愛因斯坦“光量子”假設；2.首次在實驗上證實了“光子具有動量”的假設；3.證實了在微觀世界的單個碰撞事件中，動量和能量守恒定律仍然是成立的。

康普頓的成功也不是一帆風順的，在他早期的幾篇論文中，一直認為散射光頻率的改變是由于“混進來了某種熒光輻射”；在計算中起先只考慮能量守恒，后來才認識到還要用動量守恒?？灯疹D于1927年獲諾貝爾物理獎。六.康普頓散射實驗的意義2光的粒子性動量、能量是描述粒子的,頻率、波長則是用來描述波的能量——光電效應；動量——康普頓效應七.光的波粒二象性2光的粒子性減弱光源，直到只剩下一個光子圖4-3-3光的雙縫干涉2光的粒子性短長曝光時間結論1、圖片呈現(xiàn)雜亂無章的幾個亮點清晰的顯示了光的粒子性．2、亮點在感光片上形成模糊的亮紋，形成了干涉條紋。說明了波動性是每一個光子的屬性。并且每一次光子落在亮條紋的概率大，落在暗條紋處的概率小。————光是一種概率波2光的粒子性1672牛頓微粒說T/年惠更斯波動說1690麥克斯韋電磁說18641905愛因斯坦光子說波動性粒子性1801托馬斯·楊雙縫干涉實驗1814菲涅耳衍射實驗赫茲電磁波實驗1888赫茲發(fā)現(xiàn)光電效應牛頓微粒說占主導地位波動說漸成真理……….光的本性2光的粒子性（3）光子說對光電效應的解釋（2）愛因斯坦的光電效應方程二、愛因斯坦的光電效應方程（1）光子：一、光電效應三、康普頓效應四、波粒二象性（1）少量光子表現(xiàn)為粒子性（2）大量光子表現(xiàn)為波動性2光的粒子性1.在演示光電效應的實驗中，原來不帶電的一塊鋅板與靈敏驗電器相連，用弧光燈照射鋅板時，驗電器的指針就張開一個角度，如圖所示，這時()A.鋅板帶正電，指針帶負電B.鋅板帶正電，指針帶正電C.鋅板帶負電，指針帶正電D.鋅板帶負電，指針帶負電練習2光的粒子性2.一束黃光照射某金屬表面時，不能產(chǎn)生光電效應，則下列措施中可能使該金屬產(chǎn)生光電效應的是()A.延長光照時間B.增大光束的強度C.換用紅光照射D.換用紫光照射練習2光的粒子性3.能引起人的視覺感應的最小能量為10-18J，已知可見光的平均波長約為0.6m，則進入人眼的光子數(shù)至少為

個，恰能引起人眼的感覺.練習2光的粒子性4.關于光電效應下述說法中正確的是()A.光電子的最大初動能隨著入射光的強度增大而增大B.只要入射光的強度足夠強，照射時間足夠長，就一定能產(chǎn)生光電效應C.在光電效應中，飽和光電流的大小與入射光的頻率無關D.任何一種金屬都有一個極限頻率，低于這個頻率的光不能發(fā)生光電效應練習2光的粒子性練習6、在光電效應實驗中 （1）如果入射光強度增加，將產(chǎn)生什么結果？（2）如果入射光頻率增加，將產(chǎn)生什么結果？7、用波長為λ的單色光照射某金屬逸出光電子的最大初動能為用波長為2λ的單色光照射該金屬逸出電子的最大初動能的n倍,則能使該金屬發(fā)生光電效應的最大波長是多少?2光的粒子性2光的粒子性2光的粒子性9、波長為λ＝0.17μm的紫外線照射至金屬筒上能使其發(fā)射光電子，光電子在磁感強度為B的勻強磁場中，做最大半徑為r的勻速圓周運動時，已知r·B=5.6×10-6T·m，光電子質量m=9.1×10-31Kg，電量e=1.6×10-19C，求：

(1)每個光電子的最