《2020届高考物理一轮复习基础知识手册：第二十三章波粒二象性》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2020届高考物理一轮复习基础知识手册：第二十三章波粒二象性（5页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第二十三章波粒二象性 知能图谱 光电效应 光是概率波 光的粒子性 康普顿效应 波粒二象性物质波 电子云 光的干涉、衍射、偏振等光的波动性 一、黑体光谱光的粒子性 知识能力解读 知能解读 (一)黑体与黑体辐射 1 热辐射 (1) 定义：物体在任何温度下，都会发射电磁波，温度不同，所发射的电磁波的 频率、强度也不同。物理学中把这种现象叫做热辐射。 (2) 特性：热辐射强度按波长的分布情况随物体的温度而有所不同。 2 黑体 如果某种物体能够完全吸收入射的各种波长的电磁波而不发生反射，这种物体就 是绝对黑体，简称黑体。 说明 黑体看上去不一定是黑色的， 只有当自身辐射的可见光非常微弱时看上去才是黑 色
2、的；有些可看成黑体的物体由于有较强的辐射，看起来还会很明亮， 如炼钢炉 口上的小孔。一些发光的物体( 如太阳、白炽灯灯丝 )也被当成黑体来处理。 知能解读 (二)能量的量子化 1 能量子：振动着的带电微粒的能量只能是某一最小能量值的整数倍。例如， 可能是或 23、当带电微粒辐射或吸收能量时，也是以这个最小能量为单 位一份一份地辐射或吸收的。 这个不可再分的最小能量值叫做能量子，hv。 2 能量的量子化：在微观世界中能量不能连续变化，只能取分立值，这种现象叫 做能量的量子化。 知能解读 (三)光电效应 1 光电效应现象 照射到金属表面的光， 能使金属中的电子从表面逸出的现象，称为光电效应。 光
3、电效应发射出来的电子叫光电子。如图所示。 说明 光电效应的实质： 转化为 光现象电现象。 2 研究光电效应的实验装置 如图所示，阴极K和阳极A是密封在真空玻璃管中的两个电极，阴极K在受到 光照时能够发射光电子。电源加在K与A之间的电压大小可以调节，正、负极 也可以对调。 3 光电效应的四个规律 (1) 每种金属都有一个极限频率，入射光的频率必须大于这个极限频率，才能产 生光电效应。 (2) 光电子的最大初动能与入射光的强度无关，只随入射光频率的增大而增大。 (3) 光电效应的发生几乎是瞬时的，一般不超过 9 10 。 (4) 当入射光的频率大于极限频率时，光电流的强度与入射光的强度成正比。 知
4、能解读 (四)爱因斯坦光电效应方程 1 光子 (1) 定义：在空间传播的光不是连续的， 而是一份一份的， 每一份叫一个光量子， 简称光子。 (2) 光子的能量： 每个光子的能量只决定于入射光的频率，即hv，v表示光的 频率。 2 逸出功是电子脱离某种金属所做功的最小值，叫这种金属的逸出功。不同金属 的逸出功不同。一般用 0 W表示。 3 爱因斯坦光电效应方程： 0,kk EhvWE为光电子的初动能。 4 光电效应方程对实验规律的解释 对规律的产生的解释 截止频率 爱因斯坦光电效应方程表明，光电子的初动能 k E与入射光的频率，呈 线性关系， 与光强无关， 只有当 0 hvW时，才有光电子逸出，
5、 0 0 W v h 就是光电效应的截止频率 瞬时性 电子一次性吸收光子的全部能量，不需要积累能量的时间，光电流几 乎是瞬时产生的 饱和 光电流 光强较大时，包含的光子数较多，照射金属时产生的光电子多，因而 饱和光电流大，所以饱和光电流与光强成正比 5 光电效应的两个图像 (1) 光电子的最大初动能随光的频率变化而变化的图像，如图所示。根据 0k EhvW可知光电子的最大初动能随入射光频率v的变化曲线中，横轴截距为 截止频率 (或极限频率 )，纵轴上的截距是逸出功的负值，斜率为普朗克常量。 (2) 光电流随外电压变化而变化的规律 如图所示，纵轴表示光电流，横轴表示阴、阳两极处所加外电压。 当U
6、U 时，光电流恰好为零， 此时能求出光电子的最大初动能， 即 k EeU。 当 0 UU时，光电流恰达到饱和光电流， 此时所有光电子都参与了导电，电流最 大为 max I。 方法技巧归纳 方法技巧 ()光电效应规律的理解 方法指导理解光电效应规律，要特别明确两个对应关系 2 max 1 2 Ehv mv 强度决定着每秒钟光源发射的光子数 照射光 频率决定着每个光子的能量 每秒钟逸出的光电子数 决定着光电流的强弱 光电子 光电子逸出后的最大初动能 方法技巧 (二)光电效应方程的理解及应用 方法指导定量分析光电效应时应抓住的三个关系式 (1) 爱因斯坦光电效应方程： k0 EhvW。 最大初动能与
7、遏止电压的关系： ke EeU。 (3) 逸出功与极限频率、极限波长 0的关系：0c 0 c Whvh 高考能力培养 高考能力 (一)考纲解读 内容要求考纲解读 光电效应 1. 知道什么是光电效应 2. 知道光电效应产生的原因 爱因斯坦光电效应方程知道爱因斯坦光电效应方程， 綠用方程进行 分析 二、波粒二象性 知识能力解读 知能解读 (一)光的波粒二象性 1 光的干涉、衍射、偏振现象和光的电磁说证明光具有波动性，光电效应、康普 顿效应和光子说证明光具有粒子性， 无法用其中一种性质解释所有现象。 事实上， 光既有粒子的特征，又有波的特征，即光具有波粒二象性。 说明 能量 E 和动量 p 是描述光
8、的粒子性的重要物理量；波长和频率v是描述光的波 动性的典型物理量。 2 光的波动性与粒子性的统一 (1) 大量光子产生的效果往往显示出波动性，个别光子产生的效果往往显示出粒 子性。频率越高的光，粒子性越明显；频率越低的光，波动性越明显。 (2) 光在传播过程中往往显示出波动性，在与物质作用时往往显示出粒子性。 知能解读 (二)德布罗意波 (物质波 ) 任何一个运动着的物体，都有一种波与之相伴随，其波长 h p ，式中p是运动 物体的动量， h是普朗克常量，人们把这种波称为物质波，也叫德布罗意波， 叫德布罗意波长。 知能解读 (三)对光是概率波的认识 进行实验实验现象实验结论总结 点 光源 S
9、发 出 的光经双缝 1 S 和 2 S到达感光 片D 产生干涉，形成明暗相 间的干涉条纹 说明了光的波动 性 可见，光既有粒子性， 又有波动性，单独使 用波动性或者粒子性 的解释都无法完整地 描述光的所有性质 记录一段时间，感光片 呈现杂乱分布的几个亮 点，每个亮点都是单个 光子在感光片上留下的 记录 说明了光的粒子 性 将光源的强度 降低， 入射光减 弱到没有两个 光子同时存在， 再做上述实验 记录时间加长，亮点在 感光片上形成模糊的亮 纹，光子主要落在感光 片的亮纹处，再次形成 干涉条纹 单个光子也具有 波动性 记录时间越长，干涉条 纹越明显 方法技巧归纳 方法技巧 (一)对光的本性的认识 方法指导光波是概率波。大量光子表现出波动性，个别光子表现出粒子性。 方法技巧 (二)德布罗意波长的计算 方法指导任何一种实物粒子都和一个波相对应。 高考能力培养 高考能力 ()考纲解读 本部分内容在高考物理考试大纲中无要求。
