2020教科版高中物理选修(3-5)第四章《波粒二象性》课件.ppt

1、章末整合章末整合高中物理高中物理选修选修3-5教科版教科版能量的量子化能量的量子化光的离子性光的离子性粒子的波动性粒子的波动性不确定性关系不确定性关系波粒二象性波粒二象性一、量子论与光子说一、量子论与光子说1量子论：德国物理学家普朗克提出：电磁波的发射和吸收量子论：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是不连续的，而是一份一份的，每一份电磁波的能量Eh.2光子说：爱因斯坦提出：空间传播的光也是不连续的，而光子说：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，光子具有的能量与是一份一份的，每一份称为一个光子，光子具有

2、的能量与光的频率成正比，即光的频率成正比，即Eh其中其中h为普朗克常量，为普朗克常量，h6.631034 Js.【例例1】下列对光子的认识，正确的是下列对光子的认识，正确的是()A“光子说光子说”中的光子就是牛顿在微粒说中所说的中的光子就是牛顿在微粒说中所说的“微粒微粒”B“光子说光子说”中的光子就是光电效应的光电子中的光子就是光电效应的光电子C在空间传播的光是不连续的，而是一份一份的，每一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光子的能量跟光的频率成正比答案答案CD解析解析根据光子说，在空间传播的光是不连续

3、的，而是一份根据光子说，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，简称光子而牛顿的一份的，每一份叫做一个光量子，简称光子而牛顿的“微粒微粒说说”中的微粒指宏观世界的微小颗粒光电效应中，金属内的中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，故面，成为光电子，故A、B选项错误，选项错误，C选项正确；由选项正确；由h知，光子能量知，光子能量与其频率与其频率成正比，故成正比，故D选项正确选项正确【例例2】已知：功率为已知：功率为100 W的灯泡消耗的电能的的灯

4、泡消耗的电能的5%转化转化为所发出的可见光的能量，光速为所发出的可见光的能量，光速c3.0108 m/s，普朗克，普朗克常量常量h6.631034 Js，假定所发出的可见光的波长都是，假定所发出的可见光的波长都是560 nm，计算灯泡每秒内发出的光子数，计算灯泡每秒内发出的光子数答案答案1.41019个个二、光电效应的规律和光电效应方程二、光电效应的规律和光电效应方程1光电效应规律光电效应规律(1)任何一种金属都对应一个极限任何一种金属都对应一个极限(截止截止)频率，入射光频率频率，入射光频率必须大于极限频率才会产生光电效应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

5、无关，只随着入射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，一般不超过般不超过109 s.2爱因斯坦光电效应方程爱因斯坦光电效应方程EkhA.A表示金属的逸出功，表示金属的逸出功，c表示金属的极限频率，则表示金属的极限频率，则Ahc.【例例3】用波长为用波长为2.0107 m的紫外线照射钨的表面，释的紫外

6、线照射钨的表面，释放出来的光电子中最大的动能是放出来的光电子中最大的动能是4.71019 J由此可由此可知，钨的极限频率是知，钨的极限频率是(普朗克常量普朗克常量h6.631034 Js，光，光速速c3.0108 m/s，结果取两位有效数字，结果取两位有效数字)()A5.51014 Hz B7.91014 HzC9.81014 Hz D1.21015 Hz答案答案B针对训练针对训练(2014江苏卷江苏卷)已知钙和钾的截止频率分别为已知钙和钾的截止频率分别为7.731014 Hz和和5.441014 Hz，在某种单色光的照射下两，在某种单色光的照射下两种金属均发生光电效应，比较它们表面逸出的具有

7、最大初种金属均发生光电效应，比较它们表面逸出的具有最大初动能的光电子，钙逸出的光电子具有较大的动能的光电子，钙逸出的光电子具有较大的()A波长波长 B频率频率 C能量能量 D动量动量答案答案A三、用图象表示光电效应的规律三、用图象表示光电效应的规律1Ek图象图象根据爱因斯坦光电效应方程根据爱因斯坦光电效应方程EkhA，光电子的最大初动能，光电子的最大初动能Ek是入射光频是入射光频率率的一次函数，图象如图的一次函数，图象如图1所示其横所示其横轴截距为金属的极限频率轴截距为金属的极限频率c，纵轴截距，纵轴截距是金属的逸出功的负值；斜率为普朗克是金属的逸出功的负值；斜率为普朗克常量常量h.图图12I

8、U图象图象图图2【例例4】(1)研究光电效应的电路如图研究光电效应的电路如图3所所示用频率相同、强度不同的光分别照示用频率相同、强度不同的光分别照射密封真空管的钠极板射密封真空管的钠极板(阴极阴极K)，钠极，钠极板发射出的光电子被阳极板发射出的光电子被阳极A吸收，在电吸收，在电路中形成光电流下列光电流路中形成光电流下列光电流I与与A、K之间的电压之间的电压UAK的关系图像中，正确的的关系图像中，正确的是是 ()图图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，其动量的大小是光电子光电子从金属表面

9、逸出的过程中，其动量的大小_(选填选填“增大增大”、“减小减小”或或“不变不变”)，原因是，原因是_ _.答案答案(1)C(2)减小光电子受到金属表面层中力的阻碍作减小光电子受到金属表面层中力的阻碍作用用(或需要克服逸出功或需要克服逸出功)四、光的波粒二象性、物质波四、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，光电效光的干涉、衍射、光的偏振说明光具有波动性，光电效应、应、康普顿效应则证明光具有粒子性，因此，光具有波粒二象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，才性，对于光子这样的微观粒子只有从波粒二象性出发，才能

10、统一说明光的各种行为能统一说明光的各种行为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波粒二象性【例例5】现代物理学认为，光和实物粒子都具有波粒二象现代物理学认为，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肥皂液是无色的，吹出的肥皂泡却是彩色的C质量为质量为103 kg、速度为、速度为10

11、2 m/s的小球，其德布罗意的小球，其德布罗意波长约为波长约为1023 m，不过我们能清晰地观测到小球运动，不过我们能清晰地观测到小球运动的轨迹的轨迹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布罗意波长与晶体中原子间距大致相同答案答案BD解析解析光子照到锌板上，发生光电效应，说明光有粒子性，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，纹，光的干涉现象说明了光有波动性，B正确

12、；由于实物的波正确；由于实物的波长很小，波动性不明显，表现为粒子性，长很小，波动性不明显，表现为粒子性，C不正确；用热中不正确；用热中子研究晶体结构，其实是通过中子的衍射来子研究晶体结构，其实是通过中子的衍射来“观察观察”晶体的，晶体的，是利用中子的波动性，是利用中子的波动性，D正确故选正确故选BD.再见再见的基本撒即可都不恐怖方式打发第三方士大夫阿萨德按时风高放火 发给发的格式的广东省都是方式方式方式度过度过发的发的OK的十分肯定会说不够开放的时间快发红包国剧盛典冠军飞将 啊所发生的方便的科级干部看电视吧高科技的设备科技发布十多年开放男可视对讲你疯了放到疯狂，饭，看过你的飞，给你，地方干部，密保卡价格不好看积分班上课的积分把控时代峻峰不看电视