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1、选修3-5知识点第十七章 波粒二象性17.1能量量子化一、黑体与黑体辐射1、热辐射：一切物体都在辐射电磁波，这种辐射与物体的温度有关。 物体在室温时，热辐射的主要成分是波长较长的电磁波，不能引起人的視觉。当温度升高时，热辐射中较短波长的成分越来越强。2、热辐射的特性：辐射强度按波长的分布情况随物体的温度而有所不同。3、黑体：物体表面能够完全吸收入射的各种波长的电磁波而不发生反射。 除了热辐射之外，物体表面还会吸收和反射外界射来的电磁波。常温下我们看到的物体的颜色就是反射光所致。一些物体在光线照射下看起来比较黑，那是因为它吸收电磁波的能力较强，而反射电磁波的能力较弱。4、黑体辐射：辐射电磁波的强
2、度按波长的分布只与黑体的温度有关。二、黑体辐射的实验规律1、从中可以看出，随着温度的升高，一方面，各种波长的强度有所增加，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実验基本一致，但在短波区与实验严重不符，不但不符，而且当趋于0时，辐射强度竟变成无穷大，这显然是荒谬。三、能量子1、叫能量子，简称量子， 能量是量子化的，只能一份一份地按不连续方式辐射或吸收能量。2、普朗克常量：对于频率为的能量子最小能量： =h h=6.62610-34J/s。普朗克常量17.2光的粒子性光是电磁波：光的干涉、衍射现象说明光
3、是波。一、光电效应的实验规律1、光电效应：即照射到金属表面的光，能使金属中的电子从表面逸出，发射出来的电子叫光电子。2、研究光电效应的电路图：K在受到光照时能够发射光电子汗，光电子在UAK电场作用下形成光电流，阳极A吸收阴极K发出的光电子。3、存在着饱和电流：入射光越强，单位时间内发射的光电子数越多。4、存在着遏止电压和截止频率使光电流减少到0的反向电压称为遏止电压。遏止电压的存在意味着光电子具有一定的初速度。入射光的频率低于截止频率时不发生光电效应。入射光强度决定着:单位时间内发射出来的电子数（光电子）。入射光的频率（颜色）决定着能否发生光电效应和发生光电效应时光电子的最大初动能。光电子的能
4、量只与入射光的频率有关，而与入射光的强弱无关。5、光电效应具有瞬时性。二、光电效应解释中的疑难1、逸出功W0：使电子脱离某种金属所做功的最小值。金属表面层内存在一种力，阻碍电子的逃逸。2、光越强，逸出的电子数越多，光电流也就越大。3、经典理论无法解释光电效应的实验结果三、爱因斯坦的光电效应方程1、爱因斯坦的光量子假设：在空间传播的光也不是连续的，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。频率为v的光，一个光子的能量为E = h。2、爱因斯坦的光电效应方程一个电子吸收一个光子（瞬时性）的能量h后，一部分能量用来克服金属的逸出功W0，剩下的表现为逸出后电子的
5、初动能Ek，。 光电子最大初动能3、爱因斯坦的光电效应的解释4、光电效应理论的验证：密立根光子像其他粒子一样，也具有能量。光电效应显示了光的粒子性。光子：指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生的电子，其本质是电子。光子是光电效应的因，光电子是果。4、 康普顿效应 1、光的散射：光在介质中与物质微粒相互作用，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，原因：是能量有损失，导致波长变长。3、散射光：由于光是电磁振动的传播，入射光引起物质内部带电微粒的受迫振动，振动着的带电微粒从入射光吸收能量，并向四周辐射。4、康普顿的解释在散射中能量和动量守恒光
6、子除了具有能量之外还具有动量。证实了在微观世界的单个碰撞事件中，动量和能量守恒定律仍然是成立的。5、 光子的动量爱因斯坦光电效应（光照金属表明实验）：表明光子具有能量康普顿效应（光的散射实验）：表明光子具有动量17.3粒子的波动性一、光的波粒二象性大量事实说明：光是一种波，同时也是一种粒子，光具有波粒二象性。 h架起了粒子性与波动性之间的桥梁二、粒子的波动性：一切实物粒子也具有波动性。 即每一个运动的粒子都与一个对应的波相联系,如一个质量为 m的实物粒子以速率 v 运动时,即具有以能量和动量 p 所描述的粒子性，同时也具有以频率 v 和波长所描述的波动性。l 为德布罗意波长与实物粒子相联系的波
7、称为物质波。三、物质波的实验验证：利用波的衍射和干涉进行验证，通过晶体规则排列的物质微粒。1、伦琴射线衍射实验2、电子衍射实验3、电子双缝实验 宏观物体的波长太短,到现在为止，我们无法观察到宏观物体的波动性。宏观物体的波动性不必考虑，只考虑其粒子性。17.4概率波一、经典的粒子和经典的波1、经典的粒子的基本特征：粒子有一定的空间大小、一定的质量和电荷量粒子的运动遵从牛顿第二定律粒子有确定的位置、速度以及时空中确定的轨道。2、经典的波的基本特征：在空间具有弥散性具有一定的频率、波长具有时空的周期性二、概率波：个别微观粒子在何处出现有一定的偶然性，但大量粒子在空间何处出现的空间分布却服从一定的统计
8、规律。1、从光子的概念上看，光波是一种概率波。2、对于电子和其他微观粒子，由于同样具有波粒二象性，所以与它们相联系的德布罗意波也是概率波。17.5不确定性关系一、不确定关系：微观粒子的运动已经不再遵守牛顿运动定律 ， 位置、动量等具有不确定量（概率）。狭缝的宽度代表粒子位置不确定范围。中央亮条的宽度代表粒子动量不确定范围。 1、不确定关系的物理意义和微观本质 （1）物理意义：微观粒子不可能同时具有确定的位置和动量。粒子位置的不确定量越小，动量的不确定量就越大，反之亦然。 （2） 微观本质：是微观粒子的波粒二象性及粒子空间分布遵从统计规律的必然结果。 2、不可能同时准确地知道粒子的位置和动量，因而也就不可能用“轨迹”来描述粒子的运动。 3、不确定关系是自然界的一条客观规律，不是测量技术和主观能力的问题。二、物理模型与物理现象力学中质点和电学中点电荷匀速直线运动和自由落体运动碰撞和爆炸量子力学在波粒二象性和不确定关系上建立起来。
