光的粒子性
光的波长越长粒子性越强
光的波长越长粒子性越强
这种说法不正确。
光的波长和光的粒子性质是两个不同的概念。
光既可以被视为一种波动现象，也可以被视为由光子组成的粒子流。
光的波长和频率决定了光的波动性质，例如光的折射、干涉、衍射等现象。
光的粒子性质则由光子的能量和动量决定，与光的波长大小无关。
光的波长越短，光子的能量越高，粒子性质越明显。
例如，紫外光、X射线和γ射线具有较短的波长，光子的能量较高，具有明显的粒子性质，可以产生光电效应、康普顿散射等现象。
而可见光的波长较长，光子的能量较低，波动性质更加显著，例如可见光可以产生干涉和衍射现象。
因此，光的波长越短，粒子性质越强，与波长越长的说法相反。
光的波动性和粒子性的解释
光的波动性和粒子性的解释光是我们日常生活中非常常见的现象，它既可以以波的形式传播，也可以以粒子的形式产生效应。
这种既有波动性又有粒子性的性质，使得对光的解释成为科学界长期以来的一个难题。
本文将深入探讨光的波动性和粒子性的解释，以期更好地理解这一现象。
光的波动性让它成为一种电磁波，这是麦克斯韦方程组所描述的物理现象。
电场和磁场的作用下，光呈现出具有波动性的特征，如干涉、衍射和折射等。
干涉现象是指两束或多束光相互作用后产生的干涉条纹，这一现象可以被类比为水波在遇到障碍物时形成的波纹。
而衍射现象则是指光通过一个开口或绕过一个边缘后的弯曲传播，形成一系列的弯曲效应。
这些现象都说明了光的波动性。
然而，对于光的粒子性，人们要追溯到20世纪初爱因斯坦的光量子假设。
爱因斯坦提出，光是由一个个微粒组成的，这些微粒被称为光子。
光的粒子性在很多实验中得到了验证，比如光电效应、康普顿散射等。
光电效应是指当光照射到金属表面时，会使金属中的电子从表面释放出来。
根据热力学和电磁理论，当光以电磁波的形式传播时，金属表面应该能够吸收光的能量，并从而引发电子的运动。
然而实验证明，只有当光的能量大到一定程度时，金属才会发生光电效应。
这表明光的粒子性，即光子的能量是离散的，只有达到一定能量阈值时才能引发光电效应。
光的波动性和粒子性看似相互矛盾，但其实这只是对光性质的不同角度的描述。
波动性和粒子性并不完全排斥，而是通过波粒二象性的解释来统一起来。
波粒二象性认为，光既可以以波的形式传播，又可以以粒子的形式产生效应。
在某些情况下，光呈现出粒子的行为，以光子的形式参与相互作用；在其他情况下，光呈现出波的特征，如干涉和衍射现象。
这种波粒二象性的解释在量子力学领域有着广泛的应用，不仅适用于光，还适用于其他微观粒子，如电子和中子等。
波粒二象性的解释给光学和量子力学研究带来了很多的启示。
例如，在光学领域，我们可以通过干涉和衍射等实验来研究光的波动性，并设计出各种各样的光学仪器。
光的粒子性课件
③光电效应具有 瞬时性 ．光电效应几乎是瞬时的，无 论入射光怎么微弱，时间都不超过 10－9 s.
(4)逸出功 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，用 W0 表示，不同金属的逸出功 不同 ．
2．思考判断 (1)任 何频率的光照射 到金属表面都可 以发生光电效 应．(×) (2) 金 属 表 面 是 否 发 生 光 电 效 应 与 入 射 光 的 强 弱 有 关．(×) (3)入射光照射到金属表面上时，光电子几乎是瞬时发射 的．(√)
光的粒子性
光电效应
1.基本知识 (1)定义 照射到金属表面的光，能使金属中的电子 从表面逸出 的现象． (2)光电子 光电效应中发射出来的 电子 ．
(3)光电效应的实验规律 ①存在着 饱和 电流．入射光强度一定，单位时间内阴极 K 发射的光电子数 一定 ．入射光越强，饱和电流 越大．表 明入射光越强，单位时间内发射的光电子数 越多 ．即入射 光越强，单位时间内发射的光电子数 越多 ． ②存在着 遏止 电压和截止频率．遏止电压的存在意味 着光电子具有一定的 初速度 ．对于一定颜色(频率)的光， 无论光的 强弱 如何，遏止电压都是 一样 的，即光电子的 能量只与入射光的 频率 有关．当入射光的频率 低于 截止 频率时，不论光多么强，光电效应都不会发生．
3．光子的能量与入射光的强度 光子的能量即每个光子的能量，其值为 E＝hν(ν 为光子 的频率)，其大小由光的频率决定．入射光的强度指单位时间 内照射到金属表面单位面积上的总能量；入射光的强度等于 单位时间内光子能量与入射光子数的乘积． 4．光电流和饱和光电流 金属板飞出的光电子到达阳极，回路中便产生光电流， 随着所加正向电压的增大，光电流趋于一个饱和值，这个饱 和值是饱和光电流，在一定的光照条件下，饱和光电流与所 加电压大小无关．
光的粒子性和波动性的实验验证
光的粒子性和波动性的实验验证光既具有粒子性又具有波动性这一概念，被认为是现代物理学的基石之一。
而这一概念最早是由爱因斯坦在1905年提出的，他通过对光的研究，基于普朗克和爱因斯坦的量子假设，阐述了光的粒子性，也就是光子的概念。
不久之后，德布罗意在1924年提出了电子具有波动性的概念，开创了波粒二象性理论。
为验证光的粒子性和波动性，一系列经典实验被提出和实施，如黑体辐射、光电效应、康普顿散射以及干涉和衍射实验等。
下面将分别对这些实验进行介绍。
首先，爱因斯坦对黑体辐射现象的研究推动了光的粒子性的发展。
黑体是一种理想化的物体，它能吸收所有入射到它表面上的光，并以热辐射的形式重新发射出去。
爱因斯坦应用了普朗克的辐射定律和经典统计物理学的理论，解释了黑体辐射谱线的不连续性，即能量以量子的形式储备和释放，这个量子就是光子。
这个实验的结果被广泛地认为是光的粒子性的证据之一。
光电效应实验证明了光的粒子性。
在这个实验中，光通过一个金属的表面时，可以使金属内部的电子被激发，从而产生电流。
爱因斯坦在1905年解释了光电效应现象，提出了光子的概念，并用其解释了实验结果。
他指出，光子具有固定的能量和动量，当光的能量大于某个临界值时，才能使金属内的电子脱离。
从而，光的粒子性得到了验证。
康普顿散射实验证实了光的波动性。
1923年，康普顿进行了散射实验，他发现X射线在与电子碰撞后会发生散射，而且散射角与入射角之差与散射光的波长有关。
这个结果无法用当时的波动理论解释，因为传统的波动理论认为光的波长与频率有关，而不会发生类似的频率偏移。
而康普顿利用爱因斯坦关于光子动量的理论，成功解释了这一现象，进一步确认了光的波动性。
干涉和衍射实验是验证光波动性的经典实验。
干涉实验通过将光分为两束，然后使它们再次相遇，观察它们的干涉图样。
衍射实验则是通过将光通过一个狭缝或孔洞，观察光通过后出现的衍射图样。
这两个实验都能够展现光的波动性，例如干涉实验中的明暗条纹和衍射实验中的衍射斑。
光的波动性与粒子性解密光的量子性质
光的波动性与粒子性解密光的量子性质光，作为电磁辐射的一种，既具有波动性，又具有粒子性。
这一奇妙的双重性质在近代物理学研究中引起了广泛的关注与深入的探索。
本文将对光的波动性和粒子性进行解密，从而揭示光的量子性质。
一. 光的波动性光的波动性是指光的传播具有波动性质。
在光学研究发展初期，科学家们通过一系列实验观察到了光的干涉、衍射、折射等现象，这些现象都表明光是一种波动形式的电磁辐射。
比如Young实验证明了光的干涉，Fresnel衍射实验证明了光的波动性质。
光的波动性还可以通过光的频率和波长来描述。
频率指的是光波的振动次数，波长指的是在单位时间内光波传播的距离。
根据波长不同，人类眼睛能够感知到的光被分为不同的颜色，从红光到紫光波长逐渐减小。
二. 光的粒子性光的粒子性是指光的传播具有粒子-光子的性质。
20世纪初，物理学家爱因斯坦提出了“光子”这个概念，将光和具有粒子性质的物质进行了统一。
根据光的粒子性，光可以看作是由一连串的光子组成的，每个光子携带一定的能量。
光的粒子性的最有力的证据是光电效应。
根据光电效应，当光照射到金属上时，光子与金属表面的电子发生相互作用，使电子从金属表面被抽离出来。
这一过程表明光具有粒子性，并揭示了光的量子性质。
三. 光的量子性质光的量子性质是指光的能量具有离散化的特征。
根据量子力学理论，光的能量以量子的形式存在，能量的最小单位为光子。
光子的能量与光波的频率有直接关系，能量等于光波频率乘以一个常数h，即E = hν（E代表能量，ν代表频率，h为普朗克常数）。
光的量子性在现代技术和应用中具有广泛的应用价值。
量子光学技术利用光的量子特性，实现了高精度的测量、超高速通信和量子计算等。
光通信中的光纤传输、光存储技术等都离不开对光的量子性的充分理解和应用。
结论光既具有波动性，又具有粒子性，这种波粒二象性是光量子性质的基础。
光的波动性表现为干涉、衍射等波动现象，而光的粒子性通过光电效应得到验证。
光的频率和粒子性
光的频率和粒子性光的电矢量和磁矢量在单位时间里振动的次数是相同的，即它们具有相同的频率，光的频率就是指这个频率。
光的频率是光的特有属性，就是在分子、原子或原子核从高能级向低能级跃迁时电荷被加速的过程中会辐射光子，粒子和反粒子湮灭时也会产生光子，而光子的频率与跃迁的宽度有关。
光的粒子性：照射到金属表面的光，能使金属中的电子从表面逸出。
这个现象称为光电效应，这种电子称为光电子。
光子像其他粒子一样具有能量。
光电效应证实了光的粒子性。
相关解释：爱因斯坦光电效应方程20世纪初，德国物理学家马克斯·普朗克提出了能量子的概念，但很少人接受它，但年轻的爱因斯坦注意到了能量子的意义，提出光在吸收和发射时能量是一份一份的，光本身也是由一个个不可分割的能量子组成的，这些能量子叫做光子。
爱因斯坦就此提出了一个关系式：Ek=hν-W0，即爱因斯坦光电效应方程。
（其中h为普朗克常量，ν为光的频率，W0为逸出功，就是电子脱离金属吸引需要做的功）它很好地解释了许多结论，为光的粒子说奠定了基础。
密立根的实验爱因斯坦提出光电效应方程及光电效应的解释时，实验测量不精确，这种观点也与以往的观点有很大差别，所以并没有立刻得到承认。
1907年起，美国物理学家密立根开始实验测量光电效应中几个重要的物理量，他测出了金属的遏止电压与光的频率，根据光电效应方程算出普朗克常量h，并与根据黑体辐射得出的普朗克常量进行比较。
实验结果是：两者只有0.5%的误差。
成为了光电效应方程的第一次实验验证。
康普顿效应h= 6.626 ×10^-34 J·s1918-1922年，美国物理学家康普顿在研究石墨对X射线的散射时，发现在散射的X射线中，不但有波长等于原波长的射线，而且还有波长大于原波长λ0的部分，这个效应被称为康普顿效应。
而在解释这个效应时，经典的波动理论又遇到了困难，于是康普顿用光子的模型成功地解释了这种现象，他认为光子不但具有能量，还具有动量，光子的动量p=h/λ。
光的粒子性
U E v
－
K
+ + + + + +
速率最大的是vc
1 2 0 me vc eU c 2
F
E
则I=0，式中UC为遏止电压
最大的初动能
一.光电效应的实验规律
(2)存在遏止电压和截止频率
a.存在遏止电压UC
光电效应伏安特性曲线
饱 和 电 流
1 2 0 me vc eU c 2
Uc/V
0.541
0.637
0.714
0.809
0.878
ν/1014 Hz
5.644
5.888
6.098
6.303
6.501
试作出Uc-ν图象并通过图象求出： （1）这种金属的截止频率； （2）普朗克常量。
练习
课本例题P34
由上面讨论结果 可得：
分析
h W0 eU c
W0 h Uc e e
对于一定金属，逸出功W0是确定的，电子电荷 e和普朗克常量h都是常量。 所以遏止电压UC与光的频率ν之间是线性关系 即：Uc—ν图象是一
条斜率为 h 的直线
e
W0 e
W0 h
练习
课本例题P34
可得：
分析 由上面讨论结果
h W0 eU c
W0 h Uc e e
因为：E
K
1 me vc2 eU c 2
遏止电压Uc与光电子 的最大初动能Ek有关 Ek越大， Uc越高；Uc为零， W e Ek为零，即没有光电子
0
W0 h
所以与遏止电压Uc=0对应的频率应该是截止频率νc
h W0 eU c 0
光的粒子性解释
光的粒子性实验验证
光电效应实验：证明光具有 能量
康普顿散射实验：证明光具 有粒子性
光的干涉和衍射实验：证明 光具有波动性
光的波粒二象性实验验证
双缝干涉实验：通过双缝干涉实验，观察到光具有波动性质
光电效应实验：通过光电效应实验，观察到光具有粒子性质 光的波粒二象性：光的波动性质和粒子性质在实验中得到验证，光的波粒 二象性是指光既具有波动性质又具有粒子性质 光的波粒二象性的应用：在量子力学、光学等领域得到广泛应用
光的波粒二象性与量子力学的不确定性原理
光的粒子性解释了光的直线传 播和反射现象
光的波动性解释了光的干涉和 衍射现象
光的波粒二象性是量子力学中 的重要概念
不确定性原理是量子力学的基 本原理之一，描述了测量精度 的限制
光的波粒二象性对科学研究的影响
光的粒子性解释
光的波动性解释
光的波粒二象性对科学研究的 启示
光的波粒二象性对科学技术发 展的影响
光的粒子性对化学反应的影响
光电效应：光子 能量使原子中的 电子获得足够的 能量从而逸出
光化学反应：光 子能量使化学键 断裂或形成新键
分子激发态：光 子能量使分子处 于激发态，有利 于化学反应进行
光致变色：光子 能量使分子结构 发生变化，导致 化学反应发生
光的粒子性对材料科学的影响
光电效应：光 子与物质相互 作用，产生光
量子通信：利 用光子进行信 息传递，具有 高度安全性和
可靠性
生物医学成像： 利用光子进行 医学成像，具 有高分辨率、 低辐射等优势
光的粒子性与波动性
光的粒子性与波动性光作为一种电磁波，在早期的科学观念中被视为一种传播的波动现象。
然而，通过对光的深入研究，我们意识到光既具有波动性，又具有粒子性。
这一发现颠覆了传统的科学观念，对于我们理解光的本质以及物质世界的性质起到了重要的推动作用。
1. 光的波动性光的波动性最早由荷兰科学家惠更斯提出。
根据惠更斯的波动理论，光在传播过程中表现出与水波类似的特性，包括折射、反射、干涉和衍射等现象。
这些现象可以用波动模型来解释，并且得到了实验证实。
折射现象是光通过介质传播时由于光速变化而改变方向的现象。
惠更斯通过波动理论解释了这一现象，将光的传播看作是波动在介质中的传递。
反射现象是光遇到边界时发生的现象，其中光的入射角等于反射角。
惠更斯的波动理论也能成功解释这一现象，认为反射是由于波动碰到障碍物后回到原来的介质。
干涉现象是多个波动源产生的波相遇时形成的干涉图样。
这种干涉可以解释光的明暗条纹和彩色光的分光现象。
衍射现象是光通过障碍物的缝隙或物体边缘时，光线发生弯曲和扩散的现象。
这种衍射现象证明光具有波动性，因为波动可以通过缝隙传播，扩散到不同的区域。
2. 光的粒子性光的粒子性最早由德国科学家爱因斯坦提出。
他基于对光电效应的研究，提出了光的粒子性假设，即光可以看作是由一连串的微粒（光子）组成的。
光电效应是指当光照射到金属表面时，会导致电子的排斥或排出现象。
根据爱因斯坦的光粒子假设，光的能量是由一系列离散的能量量子组成，而光子的能量与其频率有关。
只有当光的频率高到达一定阈值时，光子的能量才能够足够大，使得金属表面的电子脱离束缚。
爱因斯坦的光粒子假说在解释光电效应、光的散射以及光的吸收与发射等现象方面得到了很好的解释。
而且后来的实验也证明，光具有波长和频率的双重性质，支持了光的粒子性。
3. 波粒二象性尽管光既具有波动性，又具有粒子性，但并不是说光既是波也是粒子。
波粒二象性代表了光的本质上既是波动又是粒子的一种描述。
量子力学就是解释光及其他微观粒子行为的基本理论。
光的粒子性光电效应与康普顿效应
光的粒子性光电效应与康普顿效应光的粒子性：光电效应与康普顿效应光电效应和康普顿效应是在微观层面上证实光的粒子性的实验现象。
本文将详细介绍这两种现象并探讨它们对物理学的重要性。
一、光电效应光电效应是指当一束光照射到金属表面时，如果光的频率大于某个临界值，金属表面便会发射出电子。
这一现象首先由德国物理学家海兹·朗得提出，并因此获得了诺贝尔物理学奖。
在光电效应的实验中，光的波动理论不能很好地解释电子的发射现象。
相反，爱因斯坦提出了光的粒子性理论，即光是由微观单位粒子组成的。
根据爱因斯坦的理论，光的能量被单位粒子，即光子，承载。
当光子与金属表面相互作用时，金属表面的电子会吸收光子的能量，势能增加，从而足以克服表面束缚力，使电子脱离金属表面。
光电效应的重要性不仅在于验证了光的粒子性，还在于其在现代技术中的广泛应用。
例如，光电池利用光电效应将光能转化为电能，广泛应用于太阳能电池板、自动门感应器等设备中。
二、康普顿散射效应康普顿效应是指当X射线入射到物质上时，会与物质中的自由电子碰撞，导致X射线的波长发生变化，即发生散射。
这一效应由美国物理学家阿瑟·康普顿发现，并因其贡献获得了诺贝尔物理学奖。
根据康普顿效应，光也具有粒子性，即光子也会与物质中的电子发生碰撞并发生散射现象。
康普顿效应通过实验证明了光的粒子性，并为光的散射提供了解释。
康普顿效应不仅对光的粒子性理论的证实起到重要作用，还在核物理学中具有广泛的应用。
通常情况下，康普顿效应被用来测定物质中的电子密度和X射线的波长偏移，为核反应、射线治疗和医学成像等领域提供了重要的理论依据。
结论光电效应和康普顿效应的实验结果证实了光的粒子性，对光学和物理学研究产生了深远的影响。
光的粒子性理论的发现对于量子力学的发展和应用具有重要意义，并为现代技术和医学提供了许多有益的应用。
通过研究光的粒子性，我们不仅深入了解了光的本质，还拓宽了我们对物质和能量相互作用的认知。
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光的粒子性的导学案
编写:张志香审核:高二物理组时间:3月20日
班级: 姓名: 小组:
【学习目标】
1．知道光电效应现象,掌握光电效应的实验规律.
2．理解爱因斯坦的光子说及对光电效应的解释,会用光电效应方程解决一些简单的问题. 【教学重点】光电效应现象及其规律.
【教学难点】对光电效应现象的理解.
【学法指导】自主、合作、交流、讨论
【知识链接】能量量子化光子能量计算公式
【自主预习】一、阅读“光电效应的实验规律”部分并填空
1、光电效应：照射到金属表面的光，能使金属中的＿＿＿＿＿从表面逸出的现象。
2、光电子：光电效应中发射出来的＿＿＿＿＿.
3、光电效应的实验规律
（1）存在着＿＿＿＿＿光电流：在光的颜色不变的情况下，越强，饱和电流越大。
这表明对于一定颜色的光，，入射光越强，单位时间内发射的光电子数越多。
(2)存在着遏止电压和＿＿＿＿＿频率:光电子的最大初动能与＿＿＿＿＿有关，而与入射光的
强弱无关，当入射光的频率＿＿＿＿＿截止频率时会发生光电效应.
(3)光电效应具有＿＿＿＿＿:光电效应几乎是瞬时发生的,从光照射到产生光电流的时间不超
过10-9.s.
二、阅读“光电效应解释中的疑难”及“爱因斯坦的光电效应方程”部分并填空
1.逸出功:使电子脱离某种金属所做功的＿＿＿＿＿.
2.光子说:光不仅在发射和吸收时能量是一份一份的,而且光本身就是由一个个不可分割的能量
子组成的,这些能量子被称为＿＿＿＿＿,频率为ν的光的能量子为＿＿＿. 3.爱因斯坦的光电效应方程:
(1)表达式: ＿＿＿＿＿或＿＿＿＿＿
(2)物理意义:金属中电子吸收一个光子获得的能量是＿＿＿,这些能量一部分用于克服金属的＿＿＿＿＿,剩下的表现为逸出后电子的初动能E K
三、阅读“康普顿效应”部分并填空
1.光的散射:光在介质中与＿＿＿＿相互作用,因而传播方向＿＿＿＿＿ ,这种现象叫做光的
散射.
2.康普顿效应:美物理学家康普顿在研究石墨对X射线的散射时,发现在散射的X射线中,除了与
入射波长相同的成分外,还有波长＿＿＿＿＿λ0的成分,这个现象称为康普顿
效应.
3.康普顿效应的意义:康普顿效应表明光子除了具有能量之外,还具有动量,深入揭示了光的＿
＿＿＿＿的一面
四、阅读“光子的动量”部分并填空
1.光子的动量的表达式: p=＿＿＿＿＿
2.说明:在康普顿效应中,入射光子与晶体中电子碰撞时,把一部分动量转移给电子,光子的动量
＿＿＿＿＿,因此,有些光子散射后波长＿＿＿＿＿. .
【合作探究一】光电效应
问题1:光电子和光子是一回事吗?
问题2:光电子动能和光电子的最大初动能有什么不同?
问题3:光电流的大小和哪些因素有关?
问题4:光的强度和饱和光电流有何联系?
例1:入射光照射到某金属表面上发生光电效应，若入射光的强度减弱，而频率保持不变，那么( )
A. 从光照至金属表面上到发射出光电子之间的时间间隔将明显增加
B. 逸出的光电子的最大初动能将减小
C. 单位时间内从金属表面逸出的光电子数目将减小
D. 有可能不发生光电效应
变式训练:1.如图所示，电路中所有元件完好，但光照射到光电管上，灵敏电流计中没有电流通过，其原因可能是（）
A.入射光太弱
B.入射光波长太长
C.光照时间短
D.电源正负极接反
【合作探究二】光电效应方程及其规律
问题1:对光电效应方程O K W h E -=ν的理解中应注意哪几个方面?
问题2:如图,光电效应中的ν-Km E 图象所表示的意义是什么?从ν-Km E 中可获取哪些信息?
ν
问题3:光子说是如何解释光电效应现象的?
例2:用频率为1.00HZ 15
10⨯的紫外线照射钠的表面,释放出来的光电子是最大初动能为1.86eV,求钠发生光电效应的极限频率(普朗克常量为S J ∙⨯-34
10
63.6).
变式训练2:已知某金属表面接受波长为λ和2λ的单色光照射时,释放出光电子的最大初动能分别为30eV 和10eV,求能使此种金属表面产生光电效应的入射光的极限波长为多少?
【达标检测】
1．在演示光电效应的实验中，原来不带电的一块锌板与灵敏验电器相连，用弧光灯照射锌板时，验电器的指针张开了一个角度，如图所示，这时 ( )
A. 锌板带正电，指针带负电 B ．锌板带正电，指针带正电 C ．锌板带负电，指针带负电 D ．锌板带负电，指针带正电
2.关于光电效应下述说法中正确的是( )
A.光电子的最大初动能随着入射光的强度增大 而增大
B.只要入射光的强度足够强，照射时间足够长，就一定能产生光电效应
C.在光电效应中，饱和光电流的大小与入射光的频率无关
D.任何一种金属都有一个极限频率，低于这个频率的光不能发生光电效应
3．下表给出了一些金属材料的逸出功。
现用波长为400nm 的单色光照射上述材料，能产生光电效应的材料最多有几种(普朗克常量
h=6．6x10—34j ·s ，光速c=3．0x108
m ／s) ( ) A ．2种 B ．3种 C ．4种 D ．5种
4.铝的逸出功是4.2eV,现在将波长为200nm 的光照射铝的表面,(已知h=6.63×10-34Js)求(1)光电子的最大初动能 (2)遏止电压
(3)求铝的截止频率
【课后小结】。