第四章 原子结构和波粒二象性 光电效应的图像问题、康普顿效应、光的波粒二象性 课件-2025-2026学年高二下学期物理人教版选择性必修第三册

该高中物理课件聚焦光电效应图像问题、康普顿效应及光的波粒二象性，课堂导入通过复习光电效应方程等三个核心关系式，引导导出遏止电压与频率的函数关系，搭建新旧知识衔接的学习支架。 其亮点在于融入实验视频（如光电流与电压关系实验）和典型例题分析（如密立根实验题），以科学探究和科学思维引导学生理解规律。小结系统梳理公式与规律，助力物理观念构建，提升学生分析图像能力，为教师提供结构化教学资源。

第四章 原子结构和波粒二象性 2 第 2 课时　 光电效应的图像问题　 康普顿效应　光的波粒二象性 High school physics λ0 λ0 λ0 了解光的波粒二象性 了解康普顿效应及其意义，知道光子具有动量 02 会用图像描述光电效应有关物理量之间的关系，能利用图像求光电子最大初动能、截止频率和普朗克常量 01 难点 03 重难点 1.回顾光电效应的三个关系式。 爱因斯坦光电效应方程：Ek=hν-W0 逸出功与极限频率的关系：W0=hνc 最大初动能与遏止电压的关系：Ek=eUc 2.你能导出Uc与ν的函数关系式吗？ Uc=ν- 公司logo 公司logo 复习导入 01 光电效应图像问题 最大初动能与入射光频率的关系 Ek=hν-W0 -W0 vc 金属的截止频率(极限频率) 金属的逸出功 普朗克常量h=k= k=h 公司logo 公司logo 核心知识 金属截止电压与入射光频率的关系 Uc=ν- 金属的截止频率(极限频率) 普朗克常量h=ke vc 密里根 Ek=hv-w0 k= 公司logo 公司logo 核心知识 光电流大小与电压关系 遏止电压Uc 光电子的最大初动能Ek=eUc 饱和电流Im [点击图片 播放视频] 公司logo 公司logo 核心知识 下列两幅图中饱和电流、遏止电压为何出现图示情况？ 蓝光频率大于黄光频率，同样条件下光电子的最大初动能Ek蓝>Ek黄， 遏止电压U蓝>U黄。 同种色光频率相同，同样条件下光电子的最大初动能相同，由Ek=eUc知遏止电压Uc也相同。 强光中含有的光子个数多，单位时间内激发出的光电子个数多，饱和电流大 公司logo 公司logo 思考与讨论 1.(2022·河北卷)如图是密立根于1916年发表的钠金属光电效应的遏止电压Uc与入射光频率ν的实验曲线，该实验直接证明了爱因斯坦光电效应方程，并且第一次利用光电效应实验测定了普朗克常量h。由图像可知 A.钠的逸出功为hνc B.钠的截止频率为8.5×1014Hz C.图中直线的斜率为普朗克常量h D.遏止电压Uc与入射光频率ν成正比 √ 例题 根据遏止电压与光电子的最大初动能的关系有eUc=Ek，根据爱因斯坦光电效应方程有Ek=hν-W0，结合题图可知，当Uc为0时，解得W0=hνc，A正确； 钠的截止频率为νc，根据题图可知，截止频率小于8.5×1014Hz，B错误； 根据上述分析，有Uc=ν-，可知题图中直线的斜率表示，遏止电压 Uc与入射光频率ν成线性关系，不是成正比，C、D错误。 2.(2025·日照市高二期末)如图所示，光强相同的a、b两种单色光，分别照射同一个光电管，均能产生光电流。已知频率νa>νb，下列光电流随电压变化的图像，可能正确的是 √ 例题 根据光电效应方程Ek=hν-W0， 由于νa>νb 同一光电管W0相同，所以有Eka>Ekb， 根据eUc=Ek， 可得Uca>Ucb， 光强相同，由于a光频率大，则单位时间内照射到光电管上的光子数少，所以单位时间内逸出的光电子数少，饱和光电流小，即Ima<Imb，故B正确。 02 康普顿效应和光子的动量 康普顿效应 1918〜1922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射线中除了与入射波长λ0相同的成分外，还有大于λ0的成分 石墨 X射线 λ0 =λ0 >λ0 [点击图片 播放视频] 公司logo 公司logo 核心知识 光子的动量 在康普顿效应中，当入射的光子与晶体中的电子碰撞时，要把一部分动量转移给电子。 爱因斯坦质能方程： 光子能量： E=hν 康普顿效应表明光子不仅具有能量而且具有动量 进一步揭示了光的粒子性，也再次证明了爱因斯坦光子说的正确性 有些光子的动量可能变小，散射后波长变大 公司logo 公司logo 核心知识 3.(多选)(2024·贵州卷)我国在贵州平塘建成了世界最大单口径球面射电望远镜FAST，其科学目标之一是搜索地外文明。在宇宙中，波长位于搜索地外文明的射电波段的辐射中存在两处较强的辐射，一处是波长为21 cm的中性氢辐射，另一处是波长为18 cm的羟基辐射。在真空中，这两种波长的辐射相比，中性氢辐射的光子 A.频率更大 B.能量更小 C.动量更小 D.传播速度更大 √ √ 例题 所有光波在真空中传播的速度相同，都是c，D错误； 光子频率ν=，能量E=hν，动量p=，波长更长，则频率更小，能量更小，动量更小，A错误，B、C正确。 03 光的波粒二象性 为了对光的本性做进一步的考察与分析，物理学家把屏换成感光底片，在不断变化光强的情况下，用短时间曝光的方法进行了光的双缝干涉实验。 (a)光很弱时，感光底片上的图像与我们通常观察到光的 双缝干涉的图像相差很远； (b)增强光的强度，光的双缝干涉的图像变得清晰起来； (c)当光较强时，得到的图像与我们通常观察到的光的 双缝干涉图像一样。 这个实验说明了什么？ 光弱时，显示出了光的粒子性 光强时，显示出光的波动性 光为一个个粒子 光与感光底片量子化的作用积累起来形成明暗相间的条纹 公司logo 公司logo 观察与思考 光的波粒二象性 干涉 衍射 光具有波动性 光子的动量p= 康普顿效应 光具有粒子性 光具有波粒二象性 光电效应 光子的能量ε=hν 公司logo 公司logo 核心知识 4.关于光的波粒二象性的理解正确的是 A.大量光子的行为往往表现出粒子性，个别光子的行为往往表现出波动性 B.光在传播时是波，而与物质相互作用时就转化成粒子 C.高频光是粒子，低频光是波 D.波粒二象性是光的根本属性，有时它的波动性显著，有时它的粒子性显著 √ 例题 光同时具有波的性质和粒子的性质，大量光子往往表现出波动性，个别光子往往表现出粒子性，即波粒二象性是光的根本属性，有时它的波动性显著，有时它的粒子性显著，故D正确，A、B错误； 波长越长，频率越小，波动性越明显，而不是说其是波，故C错误。 最大初动能与入射光频率的关系 光电效应图像问题 康普顿效应 和光子的动量 金属截止电压与入射光频率的关系 Ek=hν-W0 Uc=ν- 光电流大小与电压关系 光具有波动性 光电效应的图像问题　 康普顿效应　光的波粒二象性 光的波粒二象性 光子的能量ε=hν 光具有粒子性 光子的动量p= 康普顿效应表明 光子不仅具有能 量而且具有动量 干涉、衍射、偏振 课堂小结 本课结束 Keep Thinking! $