高中物理选择性必修第三册第四章原子结构和波粒二象性.pdfVIP

第四章原子结构和波粒二象性

1.普朗克黑体辐射理论

2.光电效应

一、能量量子化

1．黑体辐射

(1)随着温度的升高，一方面，各种波长的辐射强度都有增加，另一方面，辐射强度的极大值向

波长较短的方向移动。

(2)维恩和瑞利的理论解释

①建立理论的基础：依据热力学和电磁学的知识寻求黑体辐射的理论解释。

②维恩公式：在短波区与实验非常接近，在长波区则与实验偏离很大。

③瑞利公式：在长波区与实验基本一致，但在短波区与实验严重不符，由理论得出的荒谬结果被

称为“紫外灾难”。

2．能量子

(1)普朗克的假设

组成黑体的振动着的带电微粒的能量只能是某一最小能量值ε的整数倍。即能的辐射或者吸收只

能是一份一份的。这个不可再分的最小能量值ε叫作能量子。

(2)能量子公式

ε＝hν，其中ν是电磁波的频率，h称为普朗克常量。

h＝6.626×10－34J·s。(一般取h＝6.63×10－34J·s)

(3)能量的量子化

微观粒子的能量是量子化的，或者说微观粒子的能量是分立的。这种现象叫能量的量子化。

说明：黑体辐射的电磁波强度按波长的分布只跟黑体温度有关。

二、光电效应现象和规律

1．光电效应定义

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

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(1)截止频率：当入射光的频率减小到某一数值νc时，光电流消失，表面已经没有光电子了，νc

称为截止频率。

(2)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。

(3)遏止电压：施加反向电压，使光电流减小到0的反向电压U称为遏止电压。

c

(4)光电效应具有瞬时性：当频率超过截止频率νc时，光电效应几乎是瞬时发生的。

4．逸出功

使电子脱离某种金属所做功的最小值，叫作这种金属的逸出功，用W表示，不同金属的逸出功

0

不同。

三、爱因斯坦的光子说及光电效应方程

1．光子说

(1)内容

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，

频率为ν的光的能量子为hν，这些能量子称为光子。

(2)光子能量

公式为ε＝hν，其中ν指光的频率。

2．光电效应方程

(1)对光电效应的说明

在光电效应中，金属中的电子吸收一个光子获得的能量是hν，其中一部分用来克服金属的逸出

功W，另一部分为光电子的初动能E。

0k

(2)光电效应方程

E＝hν－W。

k0

3．对光电效应规律的解释

(1)光电子的最大初动能与入射光频率有关，与光的强弱无关。只有当hν>W时，才有光电子逸

0

出。

(2)电子一次性吸收光子的全部能量，不需要积累能量的时间。

(3)对于同种颜色的光，光较强时，包含的光子数较多，照射金属时产生的光电子较多，因而饱

和电流较大。

说明：①光越强，包含的光子数越多，照射金属时产生的光电子就多，因而饱和电流大；②入射

光的强度，指单位时间照射在金属单位面积上的光子总能量，在入射光频率不变的情况下，光强与光

子数成正比；③单位时间内发射出来的电子数由光强决定。

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四、康普顿效应和光子的动量

1．康普顿效应