《高中物理 第17章 波粒二象性 第1、2节 能量量子化、光的粒子性课件 新人教版选修3-5》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高中物理 第17章 波粒二象性 第1、2节 能量量子化、光的粒子性课件 新人教版选修3-5（62页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、成才之路 物理,路漫漫其修远兮 吾将上下而求索,人教版 选修3-5,波粒二象性,第十七章,第一节 能量量子化 第二节 光的粒子性,第十七章,如图所示，把一块锌板连接在验电器上，用紫外线灯照射锌板，观察到验电器的指针发生了变化，这说明锌板带了电。你知道锌板是怎样带上电的吗？,1热辐射 (1)定义：我们周围的一切物体都在辐射_，这种辐射与物体的_有关，所以叫热辐射。 (2)特征：热辐射强度按波长的分布情况随物体的_而有所不同。,黑体与黑体辐射,电磁波,温度,温度,2黑体 (1)定义：如果某种物体在任何温度下能够完全吸收入射的_而不发生反射，这种物体就是绝对黑体，简称黑体。 (2)黑体辐射的特征：黑
2、体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的_有关。,各种波长的电磁波,温度,3黑体辐射的实验规律 黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的_有关，如图所示。 (1)随着温度的升高，各种波长的辐射强度都_； (2)随着温度的升高，辐射强度的极大值向波长_的方向移动。,温度,增加,较短,1定义 普朗克认为，带电微粒的能量只能是某一最小能量值的_，当带电微粒辐射或吸收能量时，也是以这个最小能量值为单位_地辐射或吸收的，这个不可再分的最小能量值叫做能量子。,能量子,整数倍,一份一份,2能量子大小 h，其中是电磁波的频率，h称为_常量，h6.6261034Js(一般取h6.631034Js)。 3能量的
3、量子化 在微观世界中能量是_的，或者说微观粒子的能量是_的。,普朗克,量子化,分立,1光电效应 照射到金属表面的光，能使金属中的_从表面逸出的现象。如图所示。 2光电子 光电效应中发射出来的_。,光电效应,电子,电子,3光电效应的实验规律 (1)存在着饱和光电流：在光的颜色不变的情况下，入射光越强，_电流越大。这表明对于一定颜色的光，入射光越强，单位时间内发射的_越多。 (2)存在着遏止电压和截止频率：光电子的最大初动能与入射光的_有关，而与入射光的_无关，当入射光的频率低于_时不能发生光电效应。 (3)光电效应具有瞬时性：光电效应几乎是_发生的，从光照射到产生光电流的时间不超过_ s。,饱和
4、,光电子数,频率,强弱,截止频率,瞬时,109,1光子 光不仅在发射和吸收时能量是_的，而且光本身就是由一个个不可分割的_组成的，频率为的光的能量子为h，h为普朗克常量。这些能量子后来被称为光子。 2爱因斯坦光电效应方程 在光电效应中，金属中的电子吸收一个光子获得的能量是_，这些能量的一 部分用来克服金属的_ W0，剩下的表现为逸出后电子的初动能Ek，即 h_或Ek_,爱因斯坦的光电效应方程,一份一份,能量子,h,逸出功,EkW0,hW0,1光的散射 光在介质中与_相互作用，因而传播方向发生改变，这种现象叫做光的散射。 2康普顿效应 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
5、射线中，除了与入射波长0相同的成分外，还有_的成分，这个现象称为康普顿效应。,康普顿效应,物质微粒,波长大于0,1表达式 p_ 2说明 在康普顿效应中，入射光子与晶体中电子碰撞时，把一部分动量转移给_，光子的动量_，因此，有些光子散射后波长变_。,光子的动量,电子,变小,长,2一般物体与黑体的比较,特别提醒： (1)热辐射不一定要高温，任何温度的物体都发出一定的热辐射，只是温度低时辐射弱，温度高时辐射强。 (2)黑体是一个理想化的物理模型，实际不存在。 (3)黑体看上去不是一定是黑的，只有当自身辐射的可见光非常微弱时看上去才是黑的；有些可看作黑体的物体由于有较强的辐射，看起来还会很明亮，例如：
6、炼钢炉口上的小孔。一些发光的物体(如太阳、白炽灯灯丝)也被看作黑体来处理。,答案：根据热辐射规律可知，人的体温的高低，直接决定了这个人辐射的红外线的频率和强度。通过监测被测者辐射的红外线的情况就知道这个人的体温。,二、能量量子化 1能量子 物体热辐射所发出的电磁波是通过内部的带电谐振子向外辐射的，谐振子的能量是不连续的，只能是h的整数倍，h称为一个能量量子，其中是谐振子的振动频率，h是一个常数，称为普朗克常量。 2普朗克常量 h6.631034Js,3意义 可以非常合理地解释某些电磁波的辐射和吸收的实验现象。 4量子化现象 在微观世界中物理量分立取值的现象称为量子化现象。 5量子化假设的意义
7、普朗克的能量子假设，使人类对微观世界的本质有了全新的认识，对现代物理学的发展产生了革命性的影响。普朗克常量h是自然界中最基本的常量之一，它体现了微观世界的基本特征。,答案：人的个数，自然数，汽车等。,三、光电效应中几个易混淆的概念 1光子与光电子 光子指光在空间传播时的每一份能量，光子不带电，光电子是金属表面受到光照射时发射出来的电子，其本质是电子，光子是光电效应的因，光电子是果。,2光电子的动能与光电子的最大初动能 光照射到金属表面时， 光子的能量全部被电子吸收，电子吸收光子的能量，可能向各个方向运动，需克服原子核和其他原子的阻碍而损失一部分能量，剩余部分为光电子的初动能；只有金属表面的电子
8、直接向外飞出时，只需克服原子核的引力做功，才具有最大初动能。光电子的初动能小于等于光电子的最大初动能。,3光子的能量与入射光的强度 光子的能量即每个光子的能量，其值为Eh(为光子的频率)，其大小由光的频率决定。入射光的强度指单位时间内照射到金属表面单位面积上的总能量；入射光的强度等于单位时间内光子能量与入射光子数的乘积。 4光电流和饱和光电流 金属板飞出的光电子到达阳极，回路中便产生光电流，随着所加正向电压的增大，光电流趋于一个饱和值，这个饱和值是饱和光电流，在一定的光照条件下，饱和光电流与所加电压大小无关。,特别提醒： (1)光电效应的实质是光现象转化为电现象。 (2)发生光电效应时，饱和光
9、电流与入射光的强度有关，要明确不同频率的光、不同金属与光电流的对应关系。,四、对光电效应方程的理解 1光电子的动能 方程EkhW0中，Ek为光电子的最大初动能，就某个光电子而言，其离开金属时的动能大小可以是零到最大值范围内的任何数值。,2方程实质 方程EkhW0实质上是能量守恒方程。,特别提醒： (1)逸出功和截止频率均由金属本身决定，与其他因素无关。 (2)光电子的最大初动能随入射光频率的增大而增大，但不是正比关系。,(1)当变阻器的滑片P向_滑动时(填“左”或“右”)，通过电流表的电流将会减小。 (2)由乙图IU图象可知光电子的最大初动能为_。 (3)如果不改变入射光的频率，而减小入射光的
10、强度，则光电子的最大初动能_(填“增加”、“减小”或“不变”)。 答案：(1)右 (2)2eV或3.21019J (3)不变,解析：(1)将滑片P向右滑动时，反向电压增大，通过电流表的电流会减小。 (2)由乙图可知截止电压为2V，所以光电子的最大初动能Ekm2eV。 (3)光电子的最大初动能与入射光的强度无关。,五、康普顿效应 1光子说对康普顿效应的解释 (1)假定X射线光子与电子发生弹性碰撞。光子和电子相碰撞时，光子有一部分能量传给电子，散射光子的能量减少，于是散射光的波长大于入射光的波长。 (2)康普顿效应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。 2光电效应与康普顿效应
11、的对比 (1)光电效应与康普顿效应都说明了光具有粒子性。 (2)波长较短的X射线或射线产生康普顿效应，波长较长的可见光或紫外光产生光电效应。,答案：1 变长,解析：因光子与电子的碰撞过程动量守恒，所以碰撞之后光子和电子的总动量的方向与光子碰前动量的方向一致，可见碰后光子运动的方向可能沿1方向，不可能沿2或3方向；通过碰撞，光子将一部分能量转移给电子，能量减少，由Eh知，频率变小，再根据c知，波长变长。,黑体与黑体辐射,解析：黑体自身辐射电磁波，不一定是黑的，A错误。黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关，B错误，C正确。小孔只吸收电磁波，不反射电磁波，因此小孔成了一个黑体，而不是空
12、腔，D错误。 答案：C 点评：黑体完全吸收电磁波而不反射，同时其本身也辐射电磁波；黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与温度有关，与其他因素无关。,A向外辐射同一波长的电磁波的辐射强度相同 B辐射强度的极大值随温度升高而向短波方向移动 C向外辐射的电磁波的总能量随温度升高而减小 D向外辐射的电磁波的波长范围是相同的 答案：BD,解析：从图中可以看出，温度越高，向外辐射同一波长的电磁波的辐射强度越大，故A错误；从图中可以看出，辐射强度的极大值随温度升高而向短波方向移动，故B正确；从图中可以看出，向外辐射的电磁波的总能量随温度升高而增强，故C错误；从图中可以看出，黑体可以辐射出任何频率的电磁波，故向
13、外辐射的电磁波的波长范围是相同的，故D正确；故选B、D。,普朗克能量子假说,答案：3.141019J 5.731016个 点评：求解本题的关键有两点：一是能根据已知条件求得每一个光子的能量，另外必须明确激光器发射的能量由这些光子能量的总和组成。,答案：C,解析：红、黄、绿、蓝四种单色光的频率依次增大，光从真空进入介质，频率不变，B错。由色散现象，同一介质对频率大的光有大的折射率，A错。频率大的光在真空中和介质中的波长都小，蓝光的波长最短，C正确。频率大，光子能量大，D错。,光电效应规律,答案：ABD,答案：D,易错分析：对黑体的概念理解不准确，认为黑体就是不发光的物体。黑体因为对入射的电磁波不发生反射，所以看上去一定是黑色的。 正确解答：黑体是指完全吸收入射的电磁波而不发生反射，而黑体本身可以有较强的辐射，看上去并不是黑色的，还会很明亮，例如：炼钢炉上的小孔。 正确答案：错,
