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11 - 6 光的粒子性 光的波粒二象性 现象与思考 光的粒子性 光的波粒二象性 现象与思考 光的干涉，衍射等现象使我们认识了光的波动性。在光的波动理论建立以后，人们从实验中又发现了光的波动理论解释不了的现象——光电效应。经过研究，爱因斯坦又把光看成粒子，用他提出的光量子理论成功的解释了光电效应试验。 那么，光的本性是什么？光到底是粒子还是波？ 一、光的粒子性 1.光电效应 让带负电的锌版与验电器连接，验电器指针偏转一定角度。 紫外线 用紫外线照射锌版，验电器原来偏转的指针闭合。 锌板受到紫外线照射时，光使电子从锌板表面逸出。 ⑴ 概念 物体在光（从可见光到 γ 射线）的照射下发射电子的现象，称为光电效应，如视频11.6-1，发射出来的电子称为光电子。 ⑵ 光电效应实验 1888 年，俄国物理学家斯托列夫用图 11.6-1 所示的实验电路研究了光电效应的规律。 V A K S G 图 11.6-1 光电效应实验 V A K S G 图 11.6-2 中 S 是一个抽成真空的玻璃容器，容器中装有阴极 K（金属板）和阳极 A，C 为石英小窗。当光线透过石英小窗照射在阴极 K 上时，从电流计上可以看到 有电流通过，这些被光照射产生的光电子在电场作用下不断由阴极 K 流向阳极 A 形成的电流成为光电流。 图 11.6-2 光电效应原理 ⑶ 光电效应的基本规律 ① 对于每一种金属，只有在高于某一频率的光照 射时，才能产生光电效应，这个频率 ，称为该金属 的截止频率 。 ②入射光的频率大于截止频率 时，光电流的大 小与入射光的强度成正比。 ③ 光电子的初动能只与入射光的频率呈线性关系， 而与入射光的强度无关。 ④ 光电效应具有瞬时性，只要有大于截止频率 的光照射到金属上，光电子立即发射出来，时间相差不 到 。 2.光的粒子性的提出 ⑴ 光电效应证明光具有粒子性。 ⑶ 内容 光是有大量以光速运动的粒子组成的粒子流，这些粒子称为光量子或光子。每个光子的能量 E 与它的频率 成正比，即 ⑵ 1905 年爱因斯坦在德国物理学家普朗克关于电磁辐射能量量子化的启发下，提出了光的量子理论。他认为光是有大量以光速运动的粒子组成的粒子流。 式子 h 是普朗克常量。 ⑷按照这个观点，频率为的光的能量只能是 的整数倍，光的能量是这种光的能量的最小单位，称为光的能量的量子化。 3.爱因斯坦方程 ⑴ 逸出功 电子克服原子核的束缚，从金属表面逸出所需的 最小能量，称为逸出功。 ⑵ 能量在辐射、传播和吸收的过程中是一份一份的、不连续的、每份的能量等于 hv。在光电效应中，一个电子只吸收一个光子，一部分用来提供逸出功，一部分用来提供它的初动能。 ⑶ 爱因斯坦方程 是入射光子能量，W是金属的逸出功， 是光电子的初动能。它定量地说明了发生光电效应时的能量关系。 例题 已知铯的截止频率为 ,若波长为 的光照射在铯上 ，能否发生光电效应？为什么？ 如能发生，试求金属铯的逸出功和光电子的初速度？ 所以可以发生光电效应。 金属的逸出功与其截止频率相对应。利用爱因斯坦 方程，令初动能为零，则逸出功为 解： 已知 ，则 ， 已知电子质量为 ，则光电子的初 速度为 光电子的初动能为 二、光的波粒二象性 光的波粒二象性的实验（动画） 光既有波动性，又具有粒子性。 1. 光既有波动性，又具有粒子性，但光子与实物粒子有着本质的区别。 　　比如光子始终以光速运动，而任何实物粒子的运 动都不可能达到光速。相对论证明，光子的静止质量 为零，运动质量为 但光子的能量 ，与光波的频率有关，说 明光的波动性和粒子性有着紧密的联系。无法只用其中一种观点去说明光的一切行为。 　　2. 光是电磁场这种特殊物质的一种运动形式，它既有波动性，又具有粒子性，我们把这种现象称为光的波粒二象性。 ⑴ 光在传播过程中，主要表现波动性。 ⑵ 光与其他物质相互作用时，粒子性比较显著。 ⑶ 光的波粒二象性说明光既不是宏观概念中的 波