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第四章 原子結(jié)構(gòu)和波粒二象性
2.光電效應(yīng)
截止頻率
飽和電流
遏止電壓
光電效應(yīng)
實(shí)驗(yàn)規(guī)律
→頻率
→光強(qiáng)
→頻率
瞬時(shí)<10-9s
復(fù)習(xí)導(dǎo)入
窗口
I
E
陽極
陰極
一、康普頓效應(yīng)和光子的動(dòng)量
1.康普頓效應(yīng)
石墨
X射線
發(fā)現(xiàn)在散射的X射線中，除了與人射波長(zhǎng)λ0相同的成分外，還有波長(zhǎng)大于λ0的成分，這個(gè)現(xiàn)象稱為康普頓效應(yīng)。
λ0
=λ0
>λ0
2.經(jīng)典理論的解釋康普頓效應(yīng)
石墨
X射線
λ0
受迫振動(dòng)
反射波
散射波
>λ0
振動(dòng)頻率=入射光頻率
這跟經(jīng)典電磁理論是相違背的。因此，康普頓效應(yīng)無法用經(jīng)典物理學(xué)解釋。
=散射光頻率
=λ0
3.光子模型解釋康普頓效應(yīng)
康普頓
光子不僅具有能量，而且具有動(dòng)量，光子的動(dòng)量p與光的波長(zhǎng)λ和普朗克常量h有關(guān)：
波長(zhǎng)變長(zhǎng)的解釋：
P↓
——λ↑
二、光的波粒二象性
光電效應(yīng)
康普頓散射
λ>λ0
思考：光究竟是就是粒子，還是波？
粒子：
v、m、q
，運(yùn)動(dòng)符合牛頓運(yùn)動(dòng)定律
波：
特征是頻率v和波長(zhǎng)λ
相互排斥
干涉
衍射
表明光是一種波
表明光是一種粒子
光既具有波動(dòng)性，又具有粒子性，即光具有波粒二象性。
光電效應(yīng)
康普頓散射
λ>λ0
λ>λ0
波粒二象性
傳播的過程中，表現(xiàn)出波動(dòng)性
波長(zhǎng)較長(zhǎng)時(shí)，表現(xiàn)出波動(dòng)性
波長(zhǎng)較短時(shí)，表現(xiàn)出粒子性
物體相互作用時(shí)，表現(xiàn)出粒子性
光的粒子性和波動(dòng)性是相對(duì)的，是不同條件下的表現(xiàn)。
例1. 下列有關(guān)光的波粒二象性的說法正確的是( )
A. 有的光是波，有的光是粒子
B. 光子與電子是同樣的一種粒子
C. 光的波長(zhǎng)越長(zhǎng)，其波動(dòng)性越顯著；波長(zhǎng)越短，其粒子性越顯著
D. 大量光子的行為往往顯示出粒子性
C
例2. 對(duì)于光的行為，下列說法正確的是( )
A. 個(gè)別光子的行為表現(xiàn)為粒子性，大量光子的行為表現(xiàn)為波動(dòng)性
B. 光的波動(dòng)性是光子本身的一種屬性，不是光子之間的相互作用引起的
C. 光表現(xiàn)出波動(dòng)性時(shí)，就不具有粒子性了，光表現(xiàn)出粒子性時(shí)，就不具有波動(dòng)性了
D. 光的波粒二象性應(yīng)理解為，在某種場(chǎng)合下光的波動(dòng)性表現(xiàn)明顯，在另外某種場(chǎng)合下光的粒子性表現(xiàn)明顯
BD
例3. 能夠證明光具有波粒二象性的現(xiàn)象是( )
A. 光的反射和小孔成像現(xiàn)象
B. 光的衍射和光的色散
C. 光的折射和透鏡成像
D. 光的干涉、光的衍射、光電效應(yīng)和康普頓效應(yīng)
D
例4. 關(guān)于光的本性，下列說法正確的是( )
A. 關(guān)于光的本性，牛頓提出微粒說，惠更斯提出波動(dòng)說，愛因斯坦提出光子說，它們都說明了光的本性
B. 光具有波粒二象性是指∶既可以把光看成宏觀概念上的波，也可以看成微觀概念上的粒子
C. 光的干涉、衍射現(xiàn)象說明光具有波動(dòng)性，光電效應(yīng)說明光具有粒子性
D. 光的波粒二象性是將牛頓的波動(dòng)說和惠更斯的粒子說真正有機(jī)地統(tǒng)一起來的
C
例5：鋁的逸出功是4.2eV，現(xiàn)在將波長(zhǎng)200nm的光照射鋁的表面。
(1) 求光電子的最大初動(dòng)能。
(2) 求遏止電壓。
(3) 求鋁的截止頻率。
解: (1) 由愛因斯坦光電效應(yīng)方程Ek=hv-W0可得
(2) 由eUc=Ek得遏止電壓
(3) 由W0=hv0得截止頻率
二、光的波粒二象性
1. 光既具有波動(dòng)性，又具有粒子性，即光具有波粒二象性。
2. 傳播的過程中，表現(xiàn)出波動(dòng)性；物體相互作用時(shí)，表現(xiàn)出粒子性。
3. 波長(zhǎng)較長(zhǎng)時(shí)，表現(xiàn)出波動(dòng)性；波長(zhǎng)較短時(shí)，表現(xiàn)出粒子性。
一、康普頓效應(yīng)和光子動(dòng)量
1. 康普頓效應(yīng)：在散射的X射線中，除了與人射波長(zhǎng)λ0相同的成分外，還有波長(zhǎng)大于λ0的成分。
2. 光子不僅具有能量，而且具有動(dòng)量，光子的動(dòng)量p與光的波長(zhǎng)λ和普朗克常量h有關(guān)：
課堂小結(jié)
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