高考物理 量子论初步总复习课件

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1、 n自主学习n1定义：在光的照射下物体发射 的现象电子n2光电效应的规律n(1)每种金属都有一个极限频率，入射光的 频率必须 这个极限频率才能产生光电 效应n(2)光电子的最大初动能与入射光的强度 关，只随入射光频率的增大而 n(3)光电效应的发生几乎是 的，一般 不超过109s.大于增大瞬时无n3光子说n光是一份一份地 传传播的，每一份叫一个光量子，简简称光子，光子的能量跟它的频频率成 ，即E (普朗克常量h6.631034Js)不连续正比hn4光电效应方程n(1)逸出功：使电电子脱离某种金属所做功的n(2)最大初动动能：发发生光电电效应时应时 ，金属表面的电电子吸收光子后克服原子核的引力逸

2、出时时所具有动动能的 n(3)光电电效应应方程：根据能量守恒定律，光电电子的最大初动动能跟入射光子的能量h和逸出功W的关系为为：Ek ，该该方程叫爱爱因斯坦光电电效应应方程最小值最大值hWn深化拓展n一、对光电效应规律的理解n光电效应的规律n发生光电效应时，因发射的光电子数不止一 个，不同电子逸出时的动能可能不同其动 能分布在0Ekm之间n光电效应现象中：照射光频率决定着能否发 生光电效应以及发生光电效应时光电子的最 大初动能；频率一定时；照射光强度决定着 单位时间内发射出来的光电子数n二、光子说对光电效应的解释n1当光照射到金属上时，它的能量可能被金属中的某个电子全部吸收，电子吸收能量后动能

3、增加；当它的动能足够大时，它能克服金属内部原子对它的吸引而离开金属表面逃逸出来，成为光电子，这一过程时间很短，不需要长时间的积累n2电电子吸收光子的能量后可能向各个方向运动动，有的向金属内部运动动，有的向金属外部运动动，由于路程不同，电电子逃逸出来时时损损失的能量不同，因而它们们离开金属表面时时的初动动能不同只有直接从金属表面逃逸出来的电电子的初动动能最大，这时电这时电 子克服引力所做的功叫这这种金属的逸出功W.n3对对于某一金属，逸出功是一定的，要发发生光电电效应应，入射光的频频率必须须大于某一极限值值0 .n4对对同一束入射光，光强越大，单单位时间时间内入射到金属上的光子就越多，吸收光子的

4、电电子数和从金属中逸出的光电电子数也越多，所以光电电流越大n【特别提醒】(1)光电子具有的能量各不相同，并非所有的光电子都具有最大初动能n(2)最小逸出功对应金属的极限频率n三、关于光电效应的概念与理解n1概念n(1)光电电子：在光电电效应应中，被光从金属中“ 打”出的电电子n(2)光电电流：光电电子形成的电电流n(3)饱饱和光电电流：在一定频频率与强度的光照 射下的最大光电电流，不再随电压电压 的升高而 增大n因此解光电电效应应的习题时习题时 ，应应注意明确是 光电电流还还是饱饱和光电电流n(4)入射光的强度：是指单单位时间时间 内入射到金属表面上的总总能量在入射光频频率不变变的情况下，光强

5、度正比于单单位时间时间 内射到金属单单位面积积上的光子数但若换换不同频频率的光照，即使光的强度相同，单单位时间时间内照射到金属表面的光子数也不相同，因而从金属表面逸出的光电电子数也不相同用公式表示为为(为为入射光频频率)：入射光强度 n 其中主要理解入射光子的数目 n2掌握两条线索，明确各概念间的对应关 系n由上图图可知两条线线索：一是光的频频率线线， 二是光的强度线线两条对应对应 关系是：n光强光子数目多发发射光电电子多光电电 流大n光子频频率高光子能量大产产生光电电子的 最大初动动能大n针对训练n (2009合肥检测)如图所示，在研究光电效应的实验中，发现用一定频率的A单色光照射光电管时，

6、电流表指针会发生偏转，而用 另一频率的B单色光照射时不发生光电效应，由此可知( )nAA光的频频率大于B光的频频率nBB光的频频率大于A光的频频率nC用A光照射光电电管时时流过电过电 流表G的电电流方向是a流向bnD用A光照射光电电管时时流过电过电 流表G的电电流方向是b流向an解析：由光电效应发生的条件知A光频率大于极限频率，B光频率小于极限频率，A正确；光电子由阴极向阳极运动，电子带负电，电流方向为顺时针方向，C正确n答案：ACn自主学习n1光的波粒二象性n光是一种波，同时也是一种 光具有波粒二象性；既不能把光波理解成宏观状态的 ，也不能把光子当成 粒子实物粒子波n2物质波n任何一个 的物

7、体，小到微观粒子，大到宏观物体，都有一种波与它相对应，其波长，也称为n 物质波是一种 n【特别提醒】物质波既不是机械波，也不是电磁波，物质波仍是一种概率波运动着德布罗意波概率波n深化拓展n1对光的波粒二象性的理解n波动性和粒子性是光的两个固有属性，不能 将它们理解成经典的波动性和经典的粒子性 光在不同情况下显示不同的属性：光同 物质发生作用表现出粒子性，少量或个别光 子时表现出粒子性；光传播时表现出波动性 ，大量光子时表现出波动性；波长短的光 粒子性显著，波长长的光波动性显著n光是一种概率波，即光子在空间哪一区域出 现不能确定，只能确定它在该区域出现的概 率，概率可用波动规律描述n2对物质波的

8、理解n物质波是光的波粒二象性的一种推广，也是 一种概念波，即只能预测粒子在空间某区域 出现的概率，而概率受波动规律支配，可以 用电子云表示电子出现概率的分布宏观物 体的质量太大，对应物质波的波长极短，波 动性极不明显；微观粒子对应的物质波的波 长不太短，可以观察到其波动性波粒二象 性是所有微观粒子的基本属性n3光的波动性与粒子性的比较项项目内容说说明光的 粒子 性(1)“当光同物质发质发 生作用时时”，这这种作用是“一份一份”进进行的，表现现出粒子的性质质(2)少量或个别别光子容易显显示出光的粒子性粒子的含义义是“不连续连续 ”、“一份一份”地，光的粒子即光子，不同于宏观观观观 念的粒子 光的

9、 波动动 性(1)“足够够能量的光在传传播时时”，表现现出波的性质质(2)光是一种概率波，即光子在空间间各点出现现的可能性大小(概率)可用波动规动规 律来描述光的波动动性是光子本身的一种属性，不是光子之间间相互作用产产生的光的波动动性不同于宏观观的波 波和 粒 子的 对对 立、 统统 一宏观观世界：波和粒子是相互对对立的微观观世界：波和粒子是统统一的光子说说并未否定波动动性，光子能量Eh中，和就是波的概念n【特别提醒】(1)光子是能量为h的微粒，表现出粒子性：而光子的能量与频率有关，体现了波动性n(2)大量光子表现出波动性，个别光子表现出粒子性n(3)光在传播时表现出波动性，光和其他物质相互作

10、用时表现出粒子性n(4)频率低的光波动性强，频率高的光粒子性强 n针对训练n 关于物质的波粒二象性，下列说法中不正 确的是()nA不仅光子具有波粒二象性，一切运动的微粒都具有波粒二象性nB运动的微观粒子与光子一样，当它们通过一个小孔时，都没有特定的运动轨道nC波动性和粒子性，在宏观现象中是矛盾的、对立的，但在微观高速运动的现象中是 统一的nD实物的运动有特定的轨道，所以实物不具有波粒二象性n解析：光具有波粒二象性是微观世界具有的特殊规律，大量光子运动的规律表现出光的波动性，而单个光子的运动表现出光的粒子性光的波长越长，波动性越明显，光的频率越高，粒子性越明显而宏观物体的德布罗意波的波长太小，实

11、际很难观察到波动性，不是不具有波粒二象性D项合题意n答案：Dn自主学习n11913年丹麦物理学家玻尔提出了原子结构的 n量子化和 量子化模型n2能级：原子的可能状态是不连续的，因此各状态对应的 是不连续，这些能量值叫能级轨道能量能量n3基态态和激发态发态 ：原子 最低的状态态叫基态态，其他状态态叫激发态发态 ，原子失去电电子的过过程叫 n4光子的发发射和吸收：原子由激发态发态 向基态跃态跃 迁时时要 光子，由基态态向激发态发态跃跃迁时时要 光子光子的频频率与能级级的关系：h能量跃迁放出吸收E初E终n5原子光谱n(1)定义：稀薄气体放电所发出的光谱是 的，它只发出几种确定频率的光，因此光谱线是

12、的，这种分立的线状谱叫原子光谱n(2)形成的原因：不同原子的结构不同，能级不同，因此在辐射光子时，光子的 不同n(3)光谱分析：每种元素光谱中的谱线分布与其他元素不同，因此我们可以通过对光谱的分析知道发光的是什么元素，利用光谱分析可以确定样品中的元素组成不连续分离频率n深化拓展n一、原子跃迁时需注意的几个问题n1一群原子和一个原子n氢原子核外只有一个电子，这个电子在某个 时刻只能处在某一个可能的轨道上，在某段 时间内，由某一轨道跃迁到另一个轨道时， 可能的情况只有一种，但是如果容器中盛有 大量的氢原子，这些原子的核外电子跃迁时 就会有各种情况出现了 n2直接跃迁与间接跃迁n原子从一种能量状态跃

13、迁到另一种能量状态时，有时可能是直接跃迁，有时可能是间接跃迁两种情况的辐射(或吸收)光子的频率不同n3跃迁与电离n原子跃迁时，不管是吸收还是辐射光子，其光子的能量都必须等于这两个能级的能量差若想把处于某一定态上的原子的电子电离出去，就需要给原子一定的能量如基态原子电离(即上升至n)其电离能为13.6eV，只要能量等于或大于13.6eV的光子都能被基态氢原子吸收而电离n二、原子跃迁条件与规律n原子跃迁条件：hEmEn(mn)适用于 光子和原子作用而使原子在各定态之间跃迁 的情况，对于光子和原子作用而使原子电离 和实物粒子作用而使原子激发的情况，则不 受条件的限制只要大于或等于13.6eV的光 子

14、都能使基态的氢原子吸收而发生电离，只 不过入射电子的能量越大，原子电离后产生 的自由电子的动能越大，当实物粒子和原子 相碰时，由于实物粒子的动能可全部或部分 地被原子吸收，所以只要入射粒子的动能大 于或等于原子某两定态能量之差，也可以使 原子受激发而向较高能级跃迁n一群氢氢原子处处于nk能级级向较较低激发态发态 或基态跃态跃 迁时时，可能产产生的光谱线谱线 条数的计计算公式为为N .n针对训练n 如图给出氢原子最低的四个能级，氢原子 在这些能级之间跃迁所辐射的光子的频率最 多有_种，其中最小的频率等于 _Hz.(保留两位有效数字)n解析：氢原子最低的四个能级之间的辐射跃 迁，如图分析有6种形式

15、，则对应发射光子 能量h的频率有6种，其中从n4跃迁到n 3能级时原子辐射的能量最小，光子频率 最小，依据玻尔理论：n答案：6 1.61014n规律方法n分析光电效应问题的关键n(1)深刻理解极限频率和逸出功的概念，从能量转化角度理解最大初动能逸出功由金 属自身的因素决定n(2)必须掌握光电效应的规律：产生条件 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，才能发生光电 效应；光电子的最大初动能与入射光的强 度无关，只随入射光的频率的增大而增大； 光电效应的产生几乎是瞬时的，一般不超 过109s.n例1 关于光电效应的规律，下列说法正确的是( )nA若用红光照射某金属表面时能发生光电效应，则用紫光照射该金属表面时产生的光电子的最大初动能增大nB若用某种色光照射某金属表面时能发生光电效应，则入射光的强度越大，产生的光电子数越大nC用同一频率的光照