1、 黑体辐射 2、光电效应 3、光子与光的二象性 4、光合作用 5、粒子的波动性

1. 波粒二象性 • 1、 黑体辐射 • 2、光电效应 • 3、光子与光的二象性 • 4、光合作用 • 5、粒子的波动性

2. 光是怎样发射和吸收的？在研究黑体辐射实验曲线时，根据波动理论所得到的公式与实验结果有差异。暜朗克1900年提出了量子假设，解决了以上矛盾。1905年爱因斯坦假定电磁辐射的能量是由大小为 的量子组成。物体吸收或发射光的能量只能是 的正数倍。光子具有能量，还具有动量。光的波粒二象性。用统一的理论来描述，导致了量子电动力学的诞生。

3. 1000 K 800 K 1200 K 1400 K • 9.1 黑体辐射 1. 热辐射现象 固体或液体，在任何温度下都在发射各种波长的电磁波，这种由于物体中的分子、原子受到激发而发射电磁波的现象称为热辐射。所辐射电磁波的特征仅与温度有关。 固体在温度升高时颜色的变化

5. 物体可辐射能量也可吸收能量，当辐射和吸收的能量恰相等时称为热平衡。此时物体温度恒定不变。物体可辐射能量也可吸收能量，当辐射和吸收的能量恰相等时称为热平衡。此时物体温度恒定不变。 单色辐出度 单位时间、单位表面积、 上所辐射出的，单位波长 间隔中的能量。 辐射出射度 单位时间、单位表面积、 上所辐射出的各种波长 电磁波的能量。

6. 2. 黑体辐射实验规律 能全部吸收各种波长的辐射能而不发生反射，折射和透射的物体称为绝对黑体。简称黑体 不透明的材料制成带小孔的的空腔,可近似看作黑体。 研究黑体辐射的规律是了解一般物体热辐射性质的基础。 黑体模型

7. 实验值 紫 外 普 灾 朗 难 克 线 瑞利--金斯线 维恩线 /μm o 1 2 3 4 5 6 7 8 黑体辐射实验是物理学晴朗天空中 一朵令人不安的乌云。

8. 3.能量子假说：辐射黑体分子、原子的振动可看作谐振子，这些谐振子可以发射和吸收辐射能。但是这些谐振子只能处于某些分立的状态，在这些状态中，谐振子的能量并不象经典物理学所允许的可具有任意值。相应的能量是某一最小能量ε（称为能量子）的整数倍，即：ε, 1 ε, 2 ε, 3 ε, ... n ε. n为正整数，称为量子数。 能量 对于频率为ν的谐振子最小能量为 量子 经典

9. 普朗克后来又为这种与经典物理格格不入的观念深感不安，只是在经过十多年的努力证明任何复归于经典物理的企图都以失败而告终之后，他才坚定地相信h的引入确实反映了新理论的本质。 1918年他荣获诺贝尔物理学奖。 他的墓碑上只刻着他的姓名和

10. K A G V _ R + V 0 • 9.2 光电效应 一、实验规律： 1、用频率一定的单色光实验

11. b、I=0 时所对应的电势差称为遏止电势差 反映光电子逸出时的最大动能 C、 与光强无关 3、 与光的频率有关 2、保持频率一定、增加光强： a、I随V的增大而增大,饱和电流 K为直线的斜率，是普适恒量，对所有金属都一样

12. 当 时，无论光强多大，都不会有光电子逸出。 只要 ，无论光强如何，光电子几乎立刻逸出。 称为金属的红限频率 为直线在 轴上的截距，各金属不同。 实验测定ek即为普朗克常数 二、波动理论的困难 1、电子的逸出功应决定于光强； 2、任何频率的光，只要有足够的光强，都应该产生光电效应； 3、电子积累能量需要时间，光电效应不是瞬时的。

13. 9-3 光子与光的二象性 1. 爱因斯坦的光子理论： 光是以光速运动的粒子流，这些粒子称为光量子或光子， 光子的能量是 光强决定于单位时间内通过单位面积的光子数N.单色光的光强是 光子只能作为一个整体被发射和吸收。 2. 光电效应方程 逸出功

14. 从方程可以看出光电子初动能和照射光的频率成线性关系。与实验方程比较可得 K 值。 • 从光电效应方程中，当初动能为零时，可得到红限频率. 由于爱因斯坦提出的光子假说成功地说明了光电效应的实验规律,荣获1921年诺贝尔物理学奖。

15. 3.光的波-粒二象性 光不仅具有波动性，还具有粒子性。这种双重性称为波-粒二象性。 波动性和粒子性之间的联系如下： 分别为光子的能量、质量和动量。

16. 解：铯原子红限频率 =4.8×1014 Hz，据爱 因斯坦光电效应方程，光电子最大初动能： 例18-3 波长4.0×10-7m的单色光照射到金属铯 上，求铯所释放的光电子最大初速度。 利用关系 代入已知数据

17. 1、电子的逸出与频率有关， 2、光强的大小说明光子数的多少，影响到饱和电流。 3、光子是一个整体而被电子吸收，不需要时间积累。 质量 能量 动量 爱因斯坦“因在数学物理方面的成就，尤其发现了光电效应的规律”，获得了1921年诺贝尔物理奖。

18. 例：某金属的逸出功为A，用频率为 的光照射该 金属能产生光电效应，求金属的红限频率， ，问遏止电势差是多少 所以 解： 红限頻率满足 遏止电势差 而

19. §9-4 光合作用 光学作用：将光能转变为稳定化学能的过程。

20. §9-5 粒子的波动性 一、微观粒子的波粒二象性 1. 德布罗意假设 L.V. de Broglie （法，1892-1986） 从自然界的对称性出发, 认为: 既然光(波)具有粒子性， 那么实物粒子也应具有波动性。

21. 真空 I U 掠射角  Ni 单晶 电子枪 二.实验验证——电子衍射实验 (1)戴维逊—革末实验（1927年） 实验装置示意图 假如电子具有波动性，应满足布喇格公式

22. (Å) 电子经加速电势差为U的电场加速后， 动能： 速度： 动量： 相应的德布罗意波长：

23. （2）G.P.汤姆逊（1927年） 电子通过金属多晶薄膜的衍射实验. 1929年 德布洛意获诺贝尔物理奖。 1937年 戴维逊 与 G.P.汤姆逊获诺贝尔物理奖。

24. 极其微小; 波的观点：亮处，干涉加强，合振幅大，光强大； 暗处，干涉消弱，合振幅小，光强小。 在某处德布罗意波的振幅平方与该处粒子出现的几率成正比 例题1：m=0.01kg，v=300m/s的子弹 难以测量; “宏观物体只表现出粒子性”

25. 例题18-9 试估算热中子的得布罗意波长 (中子的质量 mn=1.67×10-27㎏)。 解 : 热中子是指在室温下(T=300K)与周围处于热平衡的 中子,它的平均动能： 它的方均根速率： 相应的得布罗意波长：

26. 对波粒二象性的理解 (1) 粒子性 • “原子性”或“整体性” • 不是经典的粒子,抛弃了“轨道”概念 (2) 波动性 • “弥散性”“可叠加性”“干涉”“衍射”“偏振” • 具有频率和波矢 • 不是经典的波 不代表实在的物理量的波动

27. 德布罗意：法国理论物理学家，巴黎大学教授，31岁时（1923年）在他的博士论文中提出了物质波的理论，两年后薛定鄂在他的思想基础上创立了波动力学，德布罗意的贡献闻名于世，1927年，电子波动性为实验所证实，他为此而获得诺贝尔物理学奖。德布罗意：法国理论物理学家，巴黎大学教授，31岁时（1923年）在他的博士论文中提出了物质波的理论，两年后薛定鄂在他的思想基础上创立了波动力学，德布罗意的贡献闻名于世，1927年，电子波动性为实验所证实，他为此而获得诺贝尔物理学奖。