《2018-2019学年高中物理 17.1-17.2能量量子化 光的粒子性（精讲优练课型）课件 新人教版选修3-5》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2018-2019学年高中物理 17.1-17.2能量量子化 光的粒子性（精讲优练课型）课件 新人教版选修3-5（80页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第十七章 波粒二象性 1 能量量子化 2 光的粒子性,一、黑体与黑体辐射 1.热辐射:我们周围的一切物体都在辐射_,这种辐射与物体的 _有关。 2.黑体:指能够_吸收入射的各种波长的电磁波而不发生反射的 物体。 3.一般材料物体的辐射规律:辐射电磁波的情况除与_有关外, 还与材料的_及_有关。,电磁波,温度,完全,温度,种类,表面状况,4.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,【判一判】 (1)只有高温物体才能辐射电磁波。
2、( ) (2)能吸收各种电磁波而不反射电磁波的物体叫黑体。 ( ) (3)温度越高,黑体辐射电磁波的强度越大。 ( ) 提示:(1)。任何物体都可以辐射电磁波。 (2)。根据黑体定义判断正确。 (3)。温度越高,黑体辐射电磁波的强度越大。,二、能量子 1.定义:普朗克认为,振动着的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 叫作_。,整数倍,一份一份,能量子,2.能量子大小:=h,其中是电磁波的频率,h称为_常量。h=6.62610-34Js(一般取h=6.6310-34Js)。 3.能量的量子化
3、: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,【判一判】 (1)微观粒子的能量只能是能量子的整数倍。 ( ) (2)能量子的能量不是任意的,其大小与电磁波的频率成正 比。 ( ) 提示:(1)。微观粒子的能量是分立的。 (2)。根据= h判断能量与频率成正比。,三、光电效应的实验规律 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。 2.光电子:光电效应中发射出来的_。,电子,电子,3.光电效应的实验规律: (1)存在着_光电流:在光的颜色不变的情况下,入射光越强,饱 和电流越大。这表明对于一定颜色的光,入射光越强,单位时间内发 射的光电子数
4、越多。 (2)存在着遏止电压和_频率:光电子的最大初动能与入射光的频率有关,而与入射光的强弱无关。当入射光的频率低于截止频率时不能发生光电效应。,饱和,截止,(3)光电效应具有_:光电效应几乎是瞬时发生的,从光照射 到产生光电流的时间不超过10-9s。 4.逸出功:使电子脱离某种金属所做功的_。不同金属的逸 出功_(A.相同 B.不同)。,瞬时性,最小值,B,【判一判】 (1)任何频率的光照射到金属表面都可以发生光电效应。( ) (2)金属表面是否发生光电效应与入射光的强弱有关。 ( ) (3)入射光照射到金属表面上时,光电子几乎是瞬时发射的。( ) 提示:(1)。要发生光电效应,入射光的频率
5、要大于金属的极限频率。 (2)。金属表面是否发生光电效应与入射光的频率有关,与强度无关。 (3)。光电效应具有瞬间性。,四、爱因斯坦的光子说与光电效应方程 1.光子说: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的,频率为的光的能量子为h, 这些能量子被称为_。 2.爱因斯坦的光电效应方程: (1)表达式:_=Ek+W0或Ek=_-W0。 (2)物理意义:金属中电子吸收一个光子获得的能量是h,这些能量 一部分用于克服金属的_,剩下的表现为逸出后电子的初动 能Ek。,光子,h,h,逸出功W0,【判一判】 (1)“光子”就是“光电子”的简称。 ( ) (2)光
6、电子的最大初动能与入射光的频率成正比。 ( ) (3)入射光若能使某金属发生光电效应,则入射光的强度越大,照射出的光电子越多。 ( ) 提示:(1)。“光子”与“光电子”是两回事。 (2)。光电子的最大初动能与入射光的频率成线性关系,不是正比关系。 (3)。入射光的强度越大,照射出的光电子越多。,五、康普顿效应和光子的动量 1.光的散射:光在介质中与_相互作用,因而传播方向 _,这种现象叫作光的散射。 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射线中,除了与入射波长0相同的成分外,还有波长 _0的成分,这个现象称为康普顿效应。,物质微粒,发生改变,大于,3.
7、康普顿效应的意义:康普顿效应表明光子除了具有能量之外,还具 有动量,深入揭示了光的_的一面。 4.光子的动量: (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 动量转移给电子,光子的动量变小。因此,有些光子散射后波长_。,粒子性,变大,【判一判】 (1)光子的动量与波长成反比。 ( ) (2)光子发生散射时,其动量大小发生变化,但光子的频率不发生变化。 ( ) (3)光子发生散射后,其波长变大。 ( ) 提示:(1)。根据p= 判断正确。 (2)。光子发生散射时,其动量大小发生变化,波长变化,频率一定变化。 (3)。光子发生散射后,频率变小,根据c=f
8、判断波长变大。,一、黑体与黑体辐射 思考探究: 很多地方用红外热像仪监测人的体温,只要被测者从仪器前走过,便可知道他的体温是多少,你知道其中的道理吗?,提示: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。,【归纳总结】 1.对黑体的理解:绝对的黑体实际上是不存在的,但可以用某装置近似地代替。如图所示,如果在一个空腔壁上开一个小孔,那么射入小孔的电磁波在空腔内表面会发生多次反射和吸收,最终不能从空腔射出,这个小孔就成了一个绝对黑体。,2.一般物体与黑体的比较:,3.黑体辐射的实验规律: (1)温度一定时,黑体辐射
9、强度随波长的分布有一个极大值。 (2)随着温度的升高 各种波长的辐射强度都有增加; 辐射强度的极大值向波长较短的方向移动。如图所示。,【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: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。,【典例示范】(多选)下列叙述正确的是 ( ) A.一切物体都在辐射电磁波 B.一般物体辐射
10、电磁波的情况只与温度有关 C.黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体温度有关 D.黑体能够完全吸收入射的各种波长的电磁波,【解题探究】 (1)热辐射的定义是什么? 提示:我们周围的一切物体都在辐射电磁波,这种辐射与物体的温度有关。 (2)黑体具有什么特点? 提示:能够完全吸收入射的各种波长的电磁波而不发生反射。,【正确解答】选A、C、D。根据热辐射定义知A对;根据热辐射和黑体辐射的特点知一般物体辐射电磁波的情况除与温度有关外,还与材料种类和表面状况有关,而黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体温度有关,B错、C对;根据黑体定义知D对。,【过关训练】 1.关于黑体的认识,下列说法正确的是 (
11、 ) A.黑体只吸收电磁波,不反射电磁波,看上去是黑的 B.黑体辐射电磁波的强度按波长的分布除与温度有关外,还与材料的种类及表面状况有关,C.黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与温度有关,与材料的种类及表面状况无关 D.如果在一个空腔壁上开一个很小的孔,射入小孔的电磁波在空腔内表面经多次反射和吸收,最终不能从小孔射出,这个空腔就成了一个黑体,【解析】选C。黑体自身辐射电磁波,不一定是黑的,故A错;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,故B错、C对;小孔只吸收电磁波,不反射电磁波,因此是小孔成了一个黑体,而不是空腔成了黑体,故D错。,2.下列描绘两种温度下黑体辐射强度与波长关系的图
12、中,符合黑体辐射规律的是 ( ),【解析】选A。随着温度的升高,辐射强度增加,辐射强度的极大值向着波长较短的方向移动,A正确,B、C、D错误。,【补偿训练】 1.关于热辐射的认识,下列说法中正确的是 ( ) A.热的物体向外辐射电磁波,冷的物体只吸收电磁波 B.温度越高,物体辐射的电磁波越强 C.辐射强度按波长的分布情况只与物体的温度有关,与材料种类及表面状况无关 D.常温下我们看到的物体的颜色就是物体辐射电磁波的颜色,【解析】选B。一切物体都不停地向外辐射电磁波,且温度越高,辐射的电磁波越强,A错误,B正确;选项C是黑体辐射的特性,C错误;常温下看到的物体的颜色是反射光的颜色,D错误。,2.
13、如图所示为t1、t2温度时的黑体辐射强度与 波长的关系,则两温度的关系为 ( ) A.t1=t2 B.t1t2 C.t1t2 D.无法确定 【解析】选B。根据黑体辐射的实验规律可知,随着温度的升高,一方面,各种波长的辐射强度都增加;另一方面,辐射强度的极大值向波长较短的方向移动。故选项B正确。,二、正确理解光电效应中的五组概念 思考探究: 某单色光照射到金属表面上结果没有光电子逸出,请思考:我们应如何操作才能使该金属发生光电效应呢?增大入射光频率还是增大入射光强度? 提示:增大入射光频率,使其高于该金属的极限频率。,【归纳总结】 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;
14、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.光电子的初动能与光电子的最大初动能: (1)光照射到金属表面时,光子的能量全部被电子吸收,电子吸收了光子的能量,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。 (2)只有金属表面的电子直接向外飞出时,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或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=h(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
15、射光的强度等于单位时间内光子能量h与入射光子数n的乘积。即光强等于nh。 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。,5.光的强度与饱和光电流:饱和光电流与入射光强度成正比的规律是对频率相同的光照射金属产生光电效应而言的。对于不同频率的光,由于每个光子的能量不同,饱和光电流与入射光强度之间没有简单的正比关系。,【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。,【典例示范】(多选)(2014广东高考)在光电效应实验中,用频率为的光照射光电管阴极,发生了光电效应,下列说法正确的是( ) A.增大入射光的强度,光电流增大 B.减小入射光的强度,光电效应现象消失 C.改用频率小于的光照射,一定不发生光电效应 D.改用频率大于的光照射,光电子的最大初动能变大,【解题探究】 (1)发生光电效应的入门条件是什么? 提示:入射光的频率要大于极限频率。 (2)光电子的最大初动能由什么决定? 提示:由公式h-W逸= mv2得,光电子的最大初动能由入射光的频率决定。,【正确解答】选A、D。增大入射光的强度,单位时间内照射到单位面
