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1、,章末整合,高中物理选修3-5粤教版,波粒二象性,能量子 光的粒子性 粒子的波动性 不确定性关系：,定义：每一份辐射的能量是一个能量子 大小：h，h6.631034 Js,一、量子论与光子说 量子论：德国物理学家普朗克提出电磁波的发射和吸收是不连续的，而是一份一份的，每一份电磁波的能量Eh. 光子说：爱因斯坦提出空间传播的光也是不连续的，而是一份一份的，每一份称为一个光子，光子具有的能量与光的频率成正比，即h其中h为普朗克常量，h6.631034 Js.,【例1】 (双选)下列对光子的认识，正确的是 ( ) A“光子说”中的光子就是我们平时所说的“微粒” B“光子说”中的光子就是光电效应的光电
2、子 C在空间传播的光是不连续的，而是一份一份的，每一 份叫做一个光量子，简称光子 D光子的能量跟光的频率成正比 答案 CD,解析 根据光子说，在空间传播的光是不连续的，而是一份一份的，每一份叫做一个光量子，简称光子我们平时所说的微粒指宏观世界的微小颗粒光电效应中，金属内的电子吸收光子后克服原子核的库仑引力等束缚，逸出金属表面，成为光电子，故A、B选项错误，C选项正确；由h知，光子能量与其频率成正比，故D选项正确,【例2】 已知：功率为100 W的灯泡消耗的电能的5 %转化为所发出的可见光的能量，光速c3.0108 m/s，普朗克常量h6.631034 Js，假定所发出的可见光的波长都是560
3、nm，计算灯泡每秒内发出的光子数 答案 1.41019个,二、光电效应的规律和光电效应方程 1光电效应规律 (1)任何一种金属都对应一个极限频率，入射光频率必须大于极限频率才会产生光电效应 (2)光电子的最大初动能与入射光的强度无关，只随着入射光频率的增大而增大 (3)当入射光频率大于极限频率时，保持频率不变，光电流的强度与入射光的强度成正比 (4)入射光照到金属上时，光电子的发射几乎是瞬时的，一般不超过109 s.,2爱因斯坦光电效应方程EkhW0. W0表示金属的逸出功，0表示金属的极限频率，则W0h0. 【例3】 (单选)用波长为2.0107 m的紫外线照射钨的表面，释放出来的光电子中最
4、大的动能是4.71019 J由此可知，钨的极限频率是(普朗克常量h6.631034 Js，光速c3.0108 m/s，结果取两位有效数字) ( ) A5.51014 Hz B7.91014 Hz C9.81014 Hz D1.21015 Hz 答案 B,三、用图象表示光电效应的规律 1Ek图象 根据爱因斯坦光电效应方程EkhW0，光电子的最大初动能Ek是入射光频率的一次函数，图象如图1所示其横轴截距为金属的极限频率0，纵轴截距是金属的逸出功的负值；斜率为普朗克常量h. 图1,2IU图象 图2,【例4】 (1)(单选)研究光电效应的电路如 图3所示用频率相同、强度不同的光 分别照射密封真空管的钠
5、极板(阴极K)， 钠极板发射出的光电子被阳极A吸收， 在电路中形成光电流下列光电流I与 A、K之间的电压UAK的关系图象中， 正确的是 ( ),图3,(2)钠金属中的电子吸收光子的能量，从金属表面逸出，这就是光电子光电子从金属表面逸出的过程中，其动量的大小_(选填“增大”、“减小”或“不变”)，原因是 _. 答案 (1)C (2)减小 光电子受到金属表面层中力的阻碍作用(或需要克服逸出功),四、光的波粒二象性、物质波 1光的干涉、衍射、光的偏振说明光具有波动性，光电效应、康普顿效应则证明光具有粒子性，因此，光具有波粒二象性，对于光子这样的微观粒子只有从波粒二象性出发，才能统一说明光的各种行为
6、2电子的衍射实验，说明了一些物质微粒也像光子一样具有波粒二象性,【例5】 (双选)现代物理学认为，光和实物粒子都具有波粒二象性，下列事实中突出体现波动性的是 ( ) A一定频率的光照射到锌板上，光的强度越大，单位时 间内锌板上发射的光电子就越多 B肥皂液是无色的，吹出的肥皂泡却是彩色的 C质量为103 kg、速度为102 m/s的小球，其德布罗意 波长约为1023 m，不过我们能清晰地观测到小球运动 的轨迹 D人们常利用热中子研究晶体的结构，因为热中子的德 布罗意波长与晶体中原子间距大致相同 答案 BD,解析 光子照到锌板上，发生光电效应，说明光有粒子性，A不正确；白光在肥皂泡上发生薄膜干涉时，会出现彩色条纹，光的干涉现象说明了光有波动性，B正确；由于实物的波长很小，波动性不明显，表现为粒子性，C不正确；用热中子研究晶体结构，其实是通过中子的衍射来“观察”晶体的，是利用中子的波动性，D正确故选B、D.,
