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波粒二象性

一、光的电磁理论

1．光是一种电磁波

vv

⑴光具有波的特性，在同一介质中光速、波长和频率之间满足：。（请注意分

v

清和这两个易混的字母）

＜＜＜＜＜＜

⑵在可见光中，各色光频率的大小关系是：红橙黄绿青蓝紫。

2．介质对光速的影响

8

⑴光在真空中的速度：c3.010m/s。

⑵光在不同的介质中的速度

c

n

由v可知，介质的折射率越大，光速越小。

⑶不同色光在同一介质中的速度

由三棱镜光的色散实验可知，同一介质对紫光的折射率最大，红光的最小。

c

nv＞v＞v＞v＞v＞v＞v

再由v得到，在同一介质中有：红橙黄绿青蓝紫。

二、光的粒子

1．光电效应

如图所示，把一块锌板连接在验电器上，手触锌板使验电器指示归零。用紫外线照射锌板，

发现验电器的指针张开。

物理学家赫兹（德国）、勒纳德（德国）、汤姆孙（英国）等相继进行了实验研究，证实了这

样一个现象：照射到金属表面的光，能使金属表面的电子从表面逸出。这个现象称为光电效

应，这种电子常被称为光电子。

⑴光电效应实验规律



c

①任何一种金属，都有一个截止频率，也称极限频率。入射光的频率低于截止频率时不

发生光电效应。

②逸出光电子的动能只与入射光的频率有关，而与入射光的强弱无关。入射光的频率越大，

逸出光电子的动能就越大。



③对于一定颜色的光（c），入射光越强，单位时间内发射的光电子数越多。



④无论入射光（c）怎样微弱，光电效应几乎是瞬时发生的。

⑵光电效应与经典电磁理论的冲突

①按照光的电磁理论，光是电磁波，是变化的电场与变化的磁场的传播。入射光照射到金

属上时，金属中的自由电子受变化电场的驱动力作用而做受迫振动，增大入射光的强度，光

波的振幅增大，当电子做受迫振动的振幅足够大时，总可以挣脱金属束缚而逸出，成为光电

子，不应存在极限频率。

②按照光的电磁理论，光越强，光子的初动能应该越大。

③按照光的电磁理论，光电子的产生需要较长的时间而不是瞬间。

⑶光子说

①在空间传播的光不是连续的，而是一份一份的，每一份叫做一个光子，光子的能量与光

h34

的频率成正比，即，其中普朗克常量h6.62610Js。

②光子说对光电效应的解释：

(a)光子的能量只与光的频率有关，电子吸收到光子的频率越大，获得的能量也就越多。当

能量足以使电子摆脱金属的束缚时，它就从金属表面逸出，成为光电子，因而存在一个截止



c

频率。

EhW

(b)根据能量守恒定律，逸出光电子的最大初动能：k0。

W

0

这就是著名的爱因斯坦光电效应方程，为金属的逸出功。

(c)入射光越强，单位体积内的光子数就越多。光子数越多，单位时间内从金属表面逸出的

光电子数也就越多。

(d)电子一次性吸收光子的全部能量，不需要积累能量的时间，因此光电效应几乎是瞬时发

生的。

典例精讲

【例1.1】（桂林期末）在演示光电效应的实验中，原