高二物理競賽光的粒子性和波粒二象性課件

第九章光的量子性和激光§1光的粒子性和波粒二象性普朗克假設(shè)的能量基本單元不僅是數(shù)學(xué)模型，具有實(shí)在的物質(zhì)載體－光子，由此產(chǎn)生了現(xiàn)代的光的粒子說，可以用光的粒子說成功解釋光電效應(yīng)和康普頓效應(yīng)。討論（3）經(jīng)過長波近似（）（1）普朗克公式與黑體輻射實(shí)驗(yàn)曲線完全吻合，

（2）經(jīng)過短波近似（）普朗克公式化為維恩公式

普朗克公式化為瑞利－金斯公式（4）求黑體輻射曲線下總面積可以得到

斯特藩－玻耳茲曼定律（5）求黑體輻射曲線峰值波長可以得到

維恩位移定律（6）從經(jīng)典的眼光看來這個(gè)假說是如此不可思議，就連普朗克本人也感到難以相信（7）但實(shí)驗(yàn)事實(shí)迫使我們承認(rèn)，不但諧振子的能量是量子化的，輻射場也是量子化的！（8）普朗克因此獲得了1918年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)1．光電效應(yīng)1）光電效應(yīng)定義：金屬及其化合物在光照下發(fā)射電子的現(xiàn)象2）實(shí)驗(yàn)裝置高度真空的石英管（透紫外光），金屬陰極和陽極，電池和轉(zhuǎn)向開關(guān)。3）實(shí)驗(yàn)規(guī)律（1）飽和電流與入射光強(qiáng)度成正比。，N：單位時(shí)間由陰極發(fā)出的光電子數(shù)目。（2）遏止電壓與入射光強(qiáng)無關(guān)。（3）遏止電壓隨入射光頻率增高而線性增大。只要，無論光強(qiáng)多弱，一開始照射就產(chǎn)生光電子，頻率是光電陰極金屬的屬性。（4）存在頻率紅限（5）弛豫時(shí)間極短弛豫時(shí)間極短，幾乎無法探測。4）經(jīng)典電磁理論與光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)規(guī)律的矛盾依照經(jīng)典電磁理論有：由：得：上述理論與實(shí)驗(yàn)規(guī)律的矛盾：（1）只要有光照總能打出電子的結(jié)論無法解釋存在頻率紅限（2）遏止電壓與光強(qiáng)成正比的結(jié)論同與光強(qiáng)無關(guān)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律矛盾。（3）電子吸收能量是連續(xù)積累的過程的結(jié)論與弛豫時(shí)間極短、無法探測的事實(shí)矛盾。5）愛因斯坦的光量子假說和對光電效應(yīng)的解釋（1）愛因斯坦的光量子假說：頻率為的光束由光量子（光子）粒子組成，每個(gè)光子的能量為（2）愛因斯坦光電效應(yīng)公式（3）光量子假說對光電效應(yīng)的解釋（a）飽和電流與光強(qiáng)成正比：（b）遏止電壓與頻率成正比、與光強(qiáng)無關(guān)：（c）存在頻率紅限：（d）弛豫時(shí)間極短：光子與電子的作用是瞬時(shí)完成的，電子一次吸收一個(gè)光子6）密立根實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了關(guān)系測定了銫、鈹、鈦、鎳等金屬的曲線，測出的和脫出功值與用其它方法的測量相同。2．康普頓效應(yīng)1）康普頓效應(yīng)定義：X射線被物質(zhì)散射后，散射光中既有原入射波長的光，還出現(xiàn)更長波長的光。經(jīng)光闌形成直線光束，輻射射線（，）2）實(shí)驗(yàn)裝置：5萬伏高壓的X射線管，鉬靶陰極，布喇格晶體衍射，散射光強(qiáng)用檢測器測量。（1）除方向外3）實(shí)驗(yàn)結(jié)果：（2），稱為康普頓波長。

隨增大變大，與散射物質(zhì)無關(guān)。（3）對同一散射物質(zhì)(石磨)，強(qiáng)度隨增大減小，強(qiáng)度隨