光的粒子性和粒子的波动性ppt课件
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光(课件)
量子光学应用
包括量子通信、量子计算、量子精密 测量等领域，如量子密钥分发、量子 计算机等。
THANKS.
双缝干涉实验及结果分析
双缝干涉实验
通过双缝装置将单色光分成两列相干光波，在屏幕上产生明暗相间的干涉条纹的实验。
结果分析
根据干涉条纹的间距、宽度和亮度等信息，可以分析光源的波长、双缝间距和屏幕到双缝的距离等物 理量。
衍射现象及其条件
衍射现象
光波在传播过程中遇到障碍物或小孔时 ，偏离直线传播路径进入几何阴影区的 现象。
色散现象及其原理
色散现象
复色光分解为单色光的现象。
色散原理
不同波长的光在介质中的折射率不同，因此传播速度也不同。当复色光（如白光）经过 介质（如棱镜）时，不同波长的光会被分开，形成不同颜色的光谱。
彩虹形成原因分析
彩虹的形成
彩虹是阳光射到空中接近球形的小水滴，造成色散及 反射而在天空上形成拱形的七彩光谱。
光在不同介质中的传播速度不同，一般比真空中的速度小。 传播速度与介质的折射率有关，折射率越大，光速越小。
光的反射与折射现
02
象
光的反射定律及应用
反射定律
光在平滑界面上反射时，入射光线、反射光线和法线位于同一平面内，且入射 角和反射角相等。
应用
镜子、凹面镜和凸面镜等光学器件利用反射定律来改变光路或聚焦光线。
望远镜结构及工作原理
望远镜结构
望远镜主要由物镜、目镜、镜筒、调焦机构等组成。其 中物镜和目镜也是核心部件，用于收集光线和成像。
工作原理
望远镜利用物镜收集远处物体的光线，并将其聚焦到焦 点上形成一个实像。然后这个实像再经过目镜放大，最 终被人眼观察到。通过调节调焦机构，可以改变望远镜 的焦距和成像清晰度。
人教版高中物理选修3-5课件：17-3粒子的波动性 (共53张PPT)
【规范解答】
一切光都具有波粒二象性，光的有些行为
(如干涉、衍射)表现出波动性，光的有些行为(如光电效应)表现 出粒子性，所以不能说有的光是波，有的光是粒子． 虽然光子与电子都是微观粒子，但电子是实物粒子，有静 止质量，光子不是实物粒子，没有静止质量；电子是以实物形 式存在的物质，光子是以场形式存在的物质，所以不能说光子 与电子是同样的一种粒子．
2．德布罗意认为任何运动着的物体均有波动性，可是我们 观察运动着的汽车(如图所示)，并未感到它的波动性．你如何 理解该问题？请与同学交流自己的看法． 提示：一切微观粒子都存在波动性，宏观物体(汽车)也存 在波动性，只是因为宏观物体质量大、动量大、波长短，难以 观测．
3．为什么德布罗意波观点很难通过实验验证？又是在怎样 的条件下使实物粒子的波动性得到了验证？ 提示：因为宏观物体对应的德布罗意波的波长很短，所以 通常情况下，我们很难观察到其波动性；而当一个原来静止的 电子，在经过100 V电压加速后，德布罗意波长约为0.12 nm， 因此有可能观察到电子的波动性.
要点二 对物质波的理解
1.物质的分类 (1)由分子、原子、电子、质子及由这些粒子组成的物质； (2)“场”也是物质，像电场、磁场、电磁场这种看不见 的，不是由实物粒子组成的，而是一种客观存在的特殊物质．
2．物质波的普遍性 任何物体，小到电子、质子，大到行星、太阳都存在波动 性，我们之所以观察不到宏观物体的波动性，是因为宏观物体 对应的波长太小的缘故． 3．分析求解物质波问题的方法 (1)根据已知条件，写出宏观物体或微观粒子动量的表达式 p＝mv. h (2)根据德布罗意波长公式λ＝ p求解．
2．光子的能量和动量 (1)能量：e＝ hν ；
h (2)动量：p＝ λ
人教版高中物理选修3-5 第17章 第3节 粒子的波动性(共45张PPT)
们之所以观察不到宏观物体的波动性,是因为宏观物体对 应的波长太小的缘故.（一切实物粒子都有波动性）
(2)德布罗意是一种概率波,粒子在空间各处出现的概率受到 波动规律的支配,不要以宏观观点中的波（机械波）来理 解德布罗意波.
第12第页1共2页42 页
(3)德布罗意假说是光子的波粒二象性的一种推广,使之包括 了所有的物质粒子,即光子和实物粒子都具有粒子性,又都 具有波动性,与光子对应的是电磁波,与实物粒子对应的波 是物质波.
④光在传播过程中往往表现出波动性；在与物质发生作用时
往往表现为粒子性。
第6页第共6页42 页
二､粒子的波动性 1.物质波
波
德布罗意 (due de Broglie, 1892-1960)
法国物理学家，1929 年诺贝尔物理学奖获
得者，波动力学的创
始人，量子力学的奠 基人之一。
第7页第共7页42 页
答案:(1)4.0×10-10 m 6.63×10-35 m
第34第页3共4页42 页
1.对光的行为,下列说法正确的是( ) A.个别光子的行为表现为粒子性,大量光子的行为表
现为波动性
B.光的波动性是光的一种特性,不是光子之间的相互 作用引起的
C.光表现出波动性时,就不具有粒子性了,光表现出 粒子性时,就不具有波动性了
毒样貌
第23第页2共3页42 页
人类对于光的认识历程
能量量子化 普朗克
德布罗意： 粒子和波这两种观点应该以某种方式统一
第24第页2共4页42 页
父子诺贝尔奖——汤姆逊
J.J.汤姆逊 1856-1940 1906年,汤姆逊由于发现电 子和对气体放电理论和实验 做出了重大贡献获得诺贝尔 物理学奖。
是粒子.虽然光子和电子都是微观粒子,都具有波粒 二象性,但电子是实物粒子,有静止的质量;光子不 是实物粒子,没有静止的质量,电子是以实物粒子存 在的物质,而光子是以场的形式存在的物质,所以不 能说光子和电子是同样的一种粒子,大量光子的行 为往往表现出波动性,
(2)德布罗意是一种概率波,粒子在空间各处出现的概率受到 波动规律的支配,不要以宏观观点中的波（机械波）来理 解德布罗意波.
第12第页1共2页42 页
(3)德布罗意假说是光子的波粒二象性的一种推广,使之包括 了所有的物质粒子,即光子和实物粒子都具有粒子性,又都 具有波动性,与光子对应的是电磁波,与实物粒子对应的波 是物质波.
④光在传播过程中往往表现出波动性；在与物质发生作用时
往往表现为粒子性。
第6页第共6页42 页
二､粒子的波动性 1.物质波
波
德布罗意 (due de Broglie, 1892-1960)
法国物理学家，1929 年诺贝尔物理学奖获
得者，波动力学的创
始人，量子力学的奠 基人之一。
第7页第共7页42 页
答案:(1)4.0×10-10 m 6.63×10-35 m
第34第页3共4页42 页
1.对光的行为,下列说法正确的是( ) A.个别光子的行为表现为粒子性,大量光子的行为表
现为波动性
B.光的波动性是光的一种特性,不是光子之间的相互 作用引起的
C.光表现出波动性时,就不具有粒子性了,光表现出 粒子性时,就不具有波动性了
毒样貌
第23第页2共3页42 页
人类对于光的认识历程
能量量子化 普朗克
德布罗意： 粒子和波这两种观点应该以某种方式统一
第24第页2共4页42 页
父子诺贝尔奖——汤姆逊
J.J.汤姆逊 1856-1940 1906年,汤姆逊由于发现电 子和对气体放电理论和实验 做出了重大贡献获得诺贝尔 物理学奖。
是粒子.虽然光子和电子都是微观粒子,都具有波粒 二象性,但电子是实物粒子,有静止的质量;光子不 是实物粒子,没有静止的质量,电子是以实物粒子存 在的物质,而光子是以场的形式存在的物质,所以不 能说光子和电子是同样的一种粒子,大量光子的行 为往往表现出波动性,
光的波动性与粒子性
起偏与检偏
使自然光变成偏振光的过程称 为起偏，检验光的偏振状态的 过程称为检偏。
马吕斯定律
描述偏振光通过检偏器后光强 与检偏器透振方向夹角的关系 的定律，是偏振光学的基本定 律之一。
02
光的粒子性
光电效应
光电效应现象
当光照射在金属表面时，金属会吸收光子的能量并释放出电子， 形成电流。
光电效应的解释
薄膜干涉
光照射在薄膜上，由于光的反射和折射，使得光在 薄膜的前后两个表面发生干涉，形成彩色条纹。
牛顿环
当平行单色光垂直照射到凸透镜或凹透镜时，在透 镜的反射相面上会出现以接触点为中心的环状干涉 条纹，称为牛顿环。
光的衍射现象
80%
单缝衍射
光通过一个小缝隙后，会在屏幕 上形成衍射条纹，这是光波动性 的又一表现。
使用激光源、双缝装置、屏幕等搭 建实验系统，观察并记录干涉条纹 。
实验结果与意义
干涉条纹的出现表明光具有波动性 ，为光的波动理论提供了有力证据 。
单光子源与单光子探测器
单光子源技术
利用量子点、单原子等实现单光子的发射，为量子通信和量子计 算提供光源。
单光子探测器原理
通过雪崩光电二极管等器件，实现对单个光子的探测和计数。
面临的挑战
实现大规模、高可靠性的量子计算仍然面临很多技术挑战，如量子比 特的退相干、误差校正等。
量子通信与网络安全
量子密钥分发
利用量子力学中的不确定性原理和不可克隆定理，实现安全的密 钥分发，保障通信安全。
量子隐形传态
通过量子纠缠等特性实现信息的隐形传输，提高通信效率和安全 性。
面临的挑战
实现远距离、高效率的量子通信需要克服信道损耗、退相干等问 题，同时还需要建立完善的安全协议和标准。
光的波动性和粒子性
光的波动性和粒子性
光的波粒二象性的发现是物理学发展史上的一个重要里程碑。它不仅解决了经典物理与量子物理之间的矛盾，也为量子力学的发展奠定了基础。此外，它也提醒我们，在描述自然现象时，不能只看到表面现象，而需要深入了解其本质
01
总结起来，光是一种具有独特性质的物质。它既有波动性，也有粒子性。这两种性质在不同的场合下表现出来，形成了光的波粒二象性。这种特性让我们对光的理解更加深入，也为我们探索自然现象提供了新的视角和工具
量子力学是描述微观粒子行为的物理学理论，而光作为能量传递的方式，也应该具有一定的粒子性质。这种对光的粒子性质的研究导致了量子力学的发展。在量子力学中，光被描述为光子的集合，光子的能量是离散的、不可分割的量子
光的波动性和粒子性
康普顿散射实验进一步证实了光的粒子性。这个实验中，高能光与物质相互作用时，光子与原子碰撞并改变方向而发生散射。通过测量康普顿散射的角度和能量变化，我们可以推断光子的动量和能量。这个实验结果与光的粒子模型相符，而与经典的波动模型不符
光的反射和折射也是波动性的表现。当光遇到平滑的表面时，会按照特定的角度反射；当光通过两种不同介质的界面时，会发生折射现象。这些现象都遵循光的波动理论
光的波动性和粒子性
光的粒子性
光电效应是光的粒子性的一个重要证据。当光照射到金属表面时，会释放出电子。这个现象不能用光的波动模型来解释，而需要用光的粒子模型来解释
光的波动性和粒子性
-
光的波动性和粒子性
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
x
光是一种非常奇特的现象，它同时具有波动性和粒子性
这两种性质分别构成了经典光学的波动模型和量子光学的粒子模型
光的波动性和粒子性
光的波动性
光的波动性最明显的表现是干涉和衍射现象。干涉是指两束或多束相干光波在空间某一点叠加时，形成明暗相间的条纹的现象。而衍射则是光波遇到障碍物或通过孔洞时，发生绕射或穿过现象。这两种现象都是波动性质的具体体现
光的波粒二象性的发现是物理学发展史上的一个重要里程碑。它不仅解决了经典物理与量子物理之间的矛盾，也为量子力学的发展奠定了基础。此外，它也提醒我们，在描述自然现象时，不能只看到表面现象，而需要深入了解其本质
01
总结起来，光是一种具有独特性质的物质。它既有波动性，也有粒子性。这两种性质在不同的场合下表现出来，形成了光的波粒二象性。这种特性让我们对光的理解更加深入，也为我们探索自然现象提供了新的视角和工具
量子力学是描述微观粒子行为的物理学理论，而光作为能量传递的方式，也应该具有一定的粒子性质。这种对光的粒子性质的研究导致了量子力学的发展。在量子力学中，光被描述为光子的集合，光子的能量是离散的、不可分割的量子
光的波动性和粒子性
康普顿散射实验进一步证实了光的粒子性。这个实验中，高能光与物质相互作用时，光子与原子碰撞并改变方向而发生散射。通过测量康普顿散射的角度和能量变化，我们可以推断光子的动量和能量。这个实验结果与光的粒子模型相符，而与经典的波动模型不符
光的反射和折射也是波动性的表现。当光遇到平滑的表面时，会按照特定的角度反射；当光通过两种不同介质的界面时，会发生折射现象。这些现象都遵循光的波动理论
光的波动性和粒子性
光的粒子性
光电效应是光的粒子性的一个重要证据。当光照射到金属表面时，会释放出电子。这个现象不能用光的波动模型来解释，而需要用光的粒子模型来解释
光的波动性和粒子性
-
光的波动性和粒子性
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
x
光是一种非常奇特的现象，它同时具有波动性和粒子性
这两种性质分别构成了经典光学的波动模型和量子光学的粒子模型
光的波动性和粒子性
光的波动性
光的波动性最明显的表现是干涉和衍射现象。干涉是指两束或多束相干光波在空间某一点叠加时，形成明暗相间的条纹的现象。而衍射则是光波遇到障碍物或通过孔洞时，发生绕射或穿过现象。这两种现象都是波动性质的具体体现
光的波动性PPT教学课件
3.线状谱： 由一些不连续的亮线组成， 是稀薄（低压）气体发光产生的光谱(原 子光谱) 如：霓虹灯、焰色反应 原子 发光
2021/01/21
11
4.吸收光谱：炽热的白光通过温度较 低的气体形成
即： 连续光谱中某些波长的光被温 度较低的气体吸收后产生的光谱， 是由分布在连续谱线背景上的某些 暗线组成 如：
B.干涉图样太细小看不清楚
C. 周围环境的漫反射光太强烈
D20.21两/01/21个光源是非相干光源
13
例 4 、 下面哪些现象属于光的干涉现象？ A . 雨后美丽的彩虹。B . 对着日光灯从两铅 笔的缝中看到的彩色条纹。C . 阳光下肥皂 膜上的彩色条纹。D . 光通过三棱镜产生的 彩色条纹。
例 5 、太阳光照到一个方形孔上(孔的大 小可调)， 当孔的大小由较大逐渐调 小直到完全关闭的过程中，在对着的屏 上将会看到什么现象？
期末复习
2021/01/21
1
光的波动性
一、光的本性学说发展史
二、 双 缝 干 涉
三、薄膜干涉
四、光的衍射
五、电磁波谱
六、光谱
七、例题选讲
2021/01/21
2
概述：光的本性学说发展史
牛顿 微粒说
惠更斯 波动说磁说
光子说
杨氏双缝干涉、 麦克斯韦提
单缝衍射、泊松 出 --赫兹
太阳光谱、钠蒸气的吸收光谱
2021/01/21
12
例 2 一种电磁波入射到一个宽度为1
米的孔上，能发生明显的衍射现象，这
种波属于电磁波谱的哪个区域？
A. γ射线 B. 可见光
C.
x射线
D. 无线电波
例 3 从两支手电筒射出的光，当它
2021/01/21
11
4.吸收光谱：炽热的白光通过温度较 低的气体形成
即： 连续光谱中某些波长的光被温 度较低的气体吸收后产生的光谱， 是由分布在连续谱线背景上的某些 暗线组成 如：
B.干涉图样太细小看不清楚
C. 周围环境的漫反射光太强烈
D20.21两/01/21个光源是非相干光源
13
例 4 、 下面哪些现象属于光的干涉现象？ A . 雨后美丽的彩虹。B . 对着日光灯从两铅 笔的缝中看到的彩色条纹。C . 阳光下肥皂 膜上的彩色条纹。D . 光通过三棱镜产生的 彩色条纹。
例 5 、太阳光照到一个方形孔上(孔的大 小可调)， 当孔的大小由较大逐渐调 小直到完全关闭的过程中，在对着的屏 上将会看到什么现象？
期末复习
2021/01/21
1
光的波动性
一、光的本性学说发展史
二、 双 缝 干 涉
三、薄膜干涉
四、光的衍射
五、电磁波谱
六、光谱
七、例题选讲
2021/01/21
2
概述：光的本性学说发展史
牛顿 微粒说
惠更斯 波动说磁说
光子说
杨氏双缝干涉、 麦克斯韦提
单缝衍射、泊松 出 --赫兹
太阳光谱、钠蒸气的吸收光谱
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12
例 2 一种电磁波入射到一个宽度为1
米的孔上，能发生明显的衍射现象，这
种波属于电磁波谱的哪个区域？
A. γ射线 B. 可见光
C.
x射线
D. 无线电波
例 3 从两支手电筒射出的光，当它
第二讲 光的波动性和粒子性
• 变式3．发光功率为P的点光源，向外辐射波长为λ的单色光， 均匀投射到以光源为球心、半径为R的球面上．已知普朗 克常量为h，光速为C，则在球面上面积为S的部分，每秒 钟有_______个光子射入．
NS 2 4R hc
变式4.康普顿效应证实了光子不仅具有能量，也有动量， 下图给出了光子与静止电子碰撞后，电子的运动方向，则碰 后光子可能沿方向 运动，并且波长 （填“不 变”“变小”或“变长”）.
变式1.纳米技术是跨世纪的新技术，将激光束的宽度集中 到纳米范围内，可修复人体已损坏的器官，对DNA分子进行 超微型基因修复，把诸如癌症等彻底根除。在上述技术中， 人们主要利用了激光的（ ） A.单色性 B.单向性 C.亮度高 D.粒子性
考点5.能量的量子化
• 问题5.下列叙述正确的是 ( ) • A．一切物体都在辐射电磁波 • B．一般物体辐射电磁波的情况只与温度有关 • C．黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体温度 有关 • D．黑体能够完全吸收入射的各种波长的电磁波
左
（左；水平；不变化；彩色条纹）
右
变式 4. 劈尖干涉是一种薄膜干涉，其装置如图所示，将一 块待检工件N放置在透明标准板 M之上，在一端夹入两张纸 片，使M和N间形成一楔形空气薄层,当光垂直入射后，从上 往下看的干涉条纹如图所示，干涉条纹有如下特点：a.任意 一条明纹或暗纹所在位置下面的薄膜厚度相等 b.任意相邻明 纹或暗纹所对应的薄膜厚度恒定。则：
• 变式1.电子衍射实验证明电子具有波动性,这种波可称为( ) • A.电磁波 • B.几率波 • C.德布罗意波 • D.物质波
由爱因斯坦的质能方程和光子说推导德布罗意波波长公式
• 变式2.在宏观世界中相互对立的波动性和粒子性,在光的本 性研究中却得到了统一,即所谓光具有波粒二象性,下列关于 光的波粒二象性的叙述中正确的是 • A．大量光子产生的效果显示出波动性.个别光子产生的效 果展示出粒子性 • B．光在传播时表现出波动性,而在跟物质作用时表现出粒 子性 • C．频率大的光较频率小的光的粒子性强,但波动性弱 • D．频率大的光较频率小的光的粒子性及波动性都强
《大学物理光学》PPT课件
3
光学仪器的发展趋势 随着光学技术的不断发展，光学仪器正朝着高精 度、高灵敏度、高分辨率和自动化等方向发展。
03
波动光学基础
Chapter
波动方程与波动性质
波动方程
描述光波在空间中传播的数学模型，包括振幅、频率、波长等参现象，是波动光学的基础。
偏振现象及其产生条件
干涉仪和衍射仪使用方法
干涉仪使用方法
通过分束器将光源发出的光波分成两束，再经过反射镜反射后汇聚到一点，形成干涉图样。通过调整反射镜的位 置和角度，可以观察不同干涉现象。
衍射仪使用方法
将光源发出的光波通过衍射光栅或单缝等衍射元件，观察衍射现象。通过调整光源位置、衍射元件参数等，可以 研究光的衍射规律。
光的反射与折射现象
光的反射
光在两种介质的分界面上改变传播方向又返回原来 介质中的现象。反射定律：反射光线、入射光线和 法线在同一平面内，反射光线和入射光线分居法线 两侧，反射角等于入射角。
光的折射
光从一种介质斜射入另一种介质时，传播方向发生 改变的现象。折射定律：折射光线、入射光线和法 线在同一平面内，折射光线和入射光线分居法线两 侧，折射角与入射角的正弦之比等于两种介质的折 射率之比。
了解干涉条纹的形成和特点。
衍射光栅测量光谱线宽度
03
使用衍射光栅测量光谱线的宽度，掌握衍射光栅的工作原理和
测量方法。
量子光学实验项目注意事项
单光子源的制备与检测 了解单光子源的概念、制备方法及其检测原理，注意实验 过程中的光源稳定性、探测器效率等因素对实验结果的影 响。
量子纠缠态的制备与观测 熟悉量子纠缠态的基本概念和制备方法，掌握纠缠态的观 测和度量方法，注意实验中的环境噪声、探测器暗计数等 因素对纠缠态的影响。
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1923年,参加了发现康普顿效应的研究工作.
1925—1926年，吴有训用银的X射线(0 =5.62nm)
为入射线, 以15种轻重不同的元素为散射物质，
在同一散射角( 1200)测量
各种波长的散射光强度，作 了大量 X 射线散射实验。 对证实康普顿效应作出了 重要贡献。
吴有训 （1897-1977） 中国物理学研究的“开山祖师”
8
二.光电效应的实验规律
I
黄光（强）
Is
黄光（弱）
0
UAK
UAK=0时，Is =0吗？说明了什么？
9
二.光电效应的实验规律
使光电流减小到零的反 向最小电压叫遏止电压
1 2
mevc2
eU c
遏止电压的大小表明逸 出电子的初动能大小
10
二.光电效应的实验规律
实验表明：
U1
对于一定颜色（频率）
的光，无论光的强弱如
光的粒子性 光电效应
1
对光学的研究
从很早就开始了… …
17世纪明确形成 了两大对立学说
牛顿 微粒说
由于波动说没有 数学基础以及牛 顿的威望使得微 粒说一直占上风
19世纪初证明了 波动说的正确性
19世纪末光电效应现象使得 爱因斯坦在20世纪初提出了 光子说：光具有粒子性
惠更斯 波动说
2
一、光电效应现象
19
爱因斯坦由于对光电效
应的理论解释和对理论
物理学的贡献获得1921
年诺贝尔物理学奖
。
密立根由于研究基本电荷和 光电效应，特别是通过著名 的油滴实验，证明电荷有最 小单位。获得1923年诺贝尔 物理学奖
20
1、光电效应的实验结论是：对于某种金属( AD )
A．无论光强多强，只要光的频率小于极限频率就不 能产生光电效应 B．无论光的频率多低，只要光照时间足够长就能产 生光电效应 C．超过极限频率的入射光强度越弱，所产生的光电 子的最大初动能就越小 D．超过极限频率的入射光频率越高，所产生的光电 子的最的实验规律
实验表明：保持光频率、 光强不变，增大UAK，G 表中电流达到某一值后 不再增大，即达到饱和 值。
保持光频率不变，增大 光强，饱和电流增大
I
黄光（强）
Is
黄光（弱）
O
UAK
7
二.光电效应的实验规律
实验结论1： 1.存在饱和电流，入 射光越强，饱和电流 越大，单位时间内发 射的光电子数越多。
24
康普顿效应解释中的疑难
1.经典电磁理论在解释康普顿效应时遇到的困难 根据经典电磁波理论，当电磁波通过物质时， 物质中带电粒子将作受迫振动，其频率等于 入射光频率，所以它所发射的散射光频率应 等于入射光频率。 2.光子理论对康普顿效应的解释
Ek h W0
Ek
1 2
mevc2 ——光电子最大初动能
W0 ——金属的逸出功
18
四.爱因斯坦的光电效应方程 （3）对光电效应的实验现象解释：
1、对于任何一种金属，都有一个极限频率，入射光 的频率必须大于极限频率，才能发生光电效应，低于 这个频率就不能发生光电效应； 2、光电子的最大初动能与入射光的强度无关，只随 着入射光的频率增大而增大； 3、入射光照到金属上时，光电子的发射几乎是瞬时 的，一般不超过10-9秒.
光量子假设：光子说
光本身就是由一个个 不可分割的能量子组
成的，频率为ν的光 的能量子为hν。这些
能量子后来被称为光 子。
17
三.爱因斯坦的光量子假设
3.爱因斯坦的光电效应方程
一个电子吸收一个光子的能量hν后，一部分能 量用来克服金属的逸出功W0，剩下的表现为逸 出后电子的初动能Ek，即：
h Ek W0 或
表明锌板在射线照射下失去电子而带正电
3
一、光电效应现象
4
一、光电效应现象 当光线(包括不可见光)照射在金属表面时，
金属中有电子逸出的现象，称为光电效应。 逸出的电子称为光电子。
光电子定向移动形成的电流叫光电流
5
二.光电效应的实验规律
电流表：测光电流 的大小 电压表：测两级之 间的电压大小 滑动变阻器：改变 两级之间的电压大 小
22
四.康普顿效应
1.光的散射 光在介质中与物质微粒相互作用,因 而传播方向发生改变,这种现象叫做 光的散射
2.康普顿效应
1923年康普顿在做 X 射线
通过物质散射的实验时，发现
散射的X射线中除有与入射线
波长相同的射线外，还有比入
射线波长更长的射线。
康普顿(1892-1962)
美国物理学家 23
吴有训对研究康普顿效应的贡献
何，遏止电压都是一样 遏 I
的。且光的频率v改变 时，遏止电压也会改变。
止 电
压
I
黄光（ 强） 蓝光
黄光（ 弱）
U1 U2
11
二.光电效应的实验规律
实验结论2：
存在遏制电压 ，且跟 光的频率有关 ，与光 强无关 ，进而说明逸 出光电子的最大初动 能与光频率有关，与 光强无关
遏I
止 电 压
U
I
黄光（ 强） 蓝光
21
2、在光电效应实验中，飞飞同学用同一光电管在不同 实验条件下得到了三条光电流与电压之间的关系曲线
(甲光、乙光、丙光)，如图所示．则可判断出( B )
A．甲光的频率大于乙光的频率 B．乙光的波长大于丙光的波长 C．乙光对应的截止频率大于丙光的截止频率 D．甲光对应的光电子最大初动能大于丙光的 光电子最大初动能
14
三.光电效应解释中的疑难
看课本思考两个问题： 1.什么是逸出功？ 2.经典电磁理论在哪些方便与实验结论矛盾？ 使电子脱离某种金属所做功的最小值，叫做
这种金属的逸出功。
15
三.光电效应解释中的疑难
实验结论
经典电磁理论
对比
入射光的越强，饱和电流 强度越大，逸出的光电
越大
子数越多，光电流越大
吻合
遏止电压只与频率有关， 遏止电压应与入射光的 不
而与强度无关。
强度有关。
符
存在截止频率γc 当入射光 频率低于截止频率，不能
如果光较弱，只要积累足 够长时间，电子获得足够
发生光电效应
能量就会形成光电子
不 符
光电效应具有瞬时性
能量的可以随时间积累
不 符
以上三个结论都与实验结果相矛盾的，所 以无法用经典的波动理论来解释光电效应。
16
四.爱因斯坦的光电效应方程
黄光（ 弱）
12
二.光电效应的实验规律
实验表明： 当入射光的频率减小到某一数值γc时，没 有光电子发出。 实验结论3：存在截止频率，当入射光的 频率低于截止频率时不能发生光电效应。
13
二.光电效应的实验规律
实验表明： 产生光电流的时间不超过10－9s。 即光电效应发生几乎是瞬时的 实验结论4：光电效应具有瞬时性
1925—1926年，吴有训用银的X射线(0 =5.62nm)
为入射线, 以15种轻重不同的元素为散射物质，
在同一散射角( 1200)测量
各种波长的散射光强度，作 了大量 X 射线散射实验。 对证实康普顿效应作出了 重要贡献。
吴有训 （1897-1977） 中国物理学研究的“开山祖师”
8
二.光电效应的实验规律
I
黄光（强）
Is
黄光（弱）
0
UAK
UAK=0时，Is =0吗？说明了什么？
9
二.光电效应的实验规律
使光电流减小到零的反 向最小电压叫遏止电压
1 2
mevc2
eU c
遏止电压的大小表明逸 出电子的初动能大小
10
二.光电效应的实验规律
实验表明：
U1
对于一定颜色（频率）
的光，无论光的强弱如
光的粒子性 光电效应
1
对光学的研究
从很早就开始了… …
17世纪明确形成 了两大对立学说
牛顿 微粒说
由于波动说没有 数学基础以及牛 顿的威望使得微 粒说一直占上风
19世纪初证明了 波动说的正确性
19世纪末光电效应现象使得 爱因斯坦在20世纪初提出了 光子说：光具有粒子性
惠更斯 波动说
2
一、光电效应现象
19
爱因斯坦由于对光电效
应的理论解释和对理论
物理学的贡献获得1921
年诺贝尔物理学奖
。
密立根由于研究基本电荷和 光电效应，特别是通过著名 的油滴实验，证明电荷有最 小单位。获得1923年诺贝尔 物理学奖
20
1、光电效应的实验结论是：对于某种金属( AD )
A．无论光强多强，只要光的频率小于极限频率就不 能产生光电效应 B．无论光的频率多低，只要光照时间足够长就能产 生光电效应 C．超过极限频率的入射光强度越弱，所产生的光电 子的最大初动能就越小 D．超过极限频率的入射光频率越高，所产生的光电 子的最的实验规律
实验表明：保持光频率、 光强不变，增大UAK，G 表中电流达到某一值后 不再增大，即达到饱和 值。
保持光频率不变，增大 光强，饱和电流增大
I
黄光（强）
Is
黄光（弱）
O
UAK
7
二.光电效应的实验规律
实验结论1： 1.存在饱和电流，入 射光越强，饱和电流 越大，单位时间内发 射的光电子数越多。
24
康普顿效应解释中的疑难
1.经典电磁理论在解释康普顿效应时遇到的困难 根据经典电磁波理论，当电磁波通过物质时， 物质中带电粒子将作受迫振动，其频率等于 入射光频率，所以它所发射的散射光频率应 等于入射光频率。 2.光子理论对康普顿效应的解释
Ek h W0
Ek
1 2
mevc2 ——光电子最大初动能
W0 ——金属的逸出功
18
四.爱因斯坦的光电效应方程 （3）对光电效应的实验现象解释：
1、对于任何一种金属，都有一个极限频率，入射光 的频率必须大于极限频率，才能发生光电效应，低于 这个频率就不能发生光电效应； 2、光电子的最大初动能与入射光的强度无关，只随 着入射光的频率增大而增大； 3、入射光照到金属上时，光电子的发射几乎是瞬时 的，一般不超过10-9秒.
光量子假设：光子说
光本身就是由一个个 不可分割的能量子组
成的，频率为ν的光 的能量子为hν。这些
能量子后来被称为光 子。
17
三.爱因斯坦的光量子假设
3.爱因斯坦的光电效应方程
一个电子吸收一个光子的能量hν后，一部分能 量用来克服金属的逸出功W0，剩下的表现为逸 出后电子的初动能Ek，即：
h Ek W0 或
表明锌板在射线照射下失去电子而带正电
3
一、光电效应现象
4
一、光电效应现象 当光线(包括不可见光)照射在金属表面时，
金属中有电子逸出的现象，称为光电效应。 逸出的电子称为光电子。
光电子定向移动形成的电流叫光电流
5
二.光电效应的实验规律
电流表：测光电流 的大小 电压表：测两级之 间的电压大小 滑动变阻器：改变 两级之间的电压大 小
22
四.康普顿效应
1.光的散射 光在介质中与物质微粒相互作用,因 而传播方向发生改变,这种现象叫做 光的散射
2.康普顿效应
1923年康普顿在做 X 射线
通过物质散射的实验时，发现
散射的X射线中除有与入射线
波长相同的射线外，还有比入
射线波长更长的射线。
康普顿(1892-1962)
美国物理学家 23
吴有训对研究康普顿效应的贡献
何，遏止电压都是一样 遏 I
的。且光的频率v改变 时，遏止电压也会改变。
止 电
压
I
黄光（ 强） 蓝光
黄光（ 弱）
U1 U2
11
二.光电效应的实验规律
实验结论2：
存在遏制电压 ，且跟 光的频率有关 ，与光 强无关 ，进而说明逸 出光电子的最大初动 能与光频率有关，与 光强无关
遏I
止 电 压
U
I
黄光（ 强） 蓝光
21
2、在光电效应实验中，飞飞同学用同一光电管在不同 实验条件下得到了三条光电流与电压之间的关系曲线
(甲光、乙光、丙光)，如图所示．则可判断出( B )
A．甲光的频率大于乙光的频率 B．乙光的波长大于丙光的波长 C．乙光对应的截止频率大于丙光的截止频率 D．甲光对应的光电子最大初动能大于丙光的 光电子最大初动能
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三.光电效应解释中的疑难
看课本思考两个问题： 1.什么是逸出功？ 2.经典电磁理论在哪些方便与实验结论矛盾？ 使电子脱离某种金属所做功的最小值，叫做
这种金属的逸出功。
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三.光电效应解释中的疑难
实验结论
经典电磁理论
对比
入射光的越强，饱和电流 强度越大，逸出的光电
越大
子数越多，光电流越大
吻合
遏止电压只与频率有关， 遏止电压应与入射光的 不
而与强度无关。
强度有关。
符
存在截止频率γc 当入射光 频率低于截止频率，不能
如果光较弱，只要积累足 够长时间，电子获得足够
发生光电效应
能量就会形成光电子
不 符
光电效应具有瞬时性
能量的可以随时间积累
不 符
以上三个结论都与实验结果相矛盾的，所 以无法用经典的波动理论来解释光电效应。
16
四.爱因斯坦的光电效应方程
黄光（ 弱）
12
二.光电效应的实验规律
实验表明： 当入射光的频率减小到某一数值γc时，没 有光电子发出。 实验结论3：存在截止频率，当入射光的 频率低于截止频率时不能发生光电效应。
13
二.光电效应的实验规律
实验表明： 产生光电流的时间不超过10－9s。 即光电效应发生几乎是瞬时的 实验结论4：光电效应具有瞬时性