1、13.2 波粒二象性波粒二象性导导光既有波动性，又有粒子性，两者不是孤立的，而是有机的统光既有波动性，又有粒子性，两者不是孤立的，而是有机的统一体，其表现规律为：一体，其表现规律为：(1)(1)从数量上看：从数量上看：少量少量光子表现为粒子性；大量光子表现为波动光子表现为粒子性；大量光子表现为波动性。性。(2)(2)从频率上看：从频率上看：频率越低，波动性越显著；频率越高，粒子性频率越低，波动性越显著；频率越高，粒子性越显著。越显著。(3)(3)从传播与作用上看：从传播与作用上看：光在传播过程中表现出波动性；在与物光在传播过程中表现出波动性；在与物质发生作用时往往表现为粒子性。质发生作用时往往
2、表现为粒子性。导导 康普顿效应：康普顿效应：石墨对石墨对X X射线的散射射线的散射hE hp 光电效应光电效应与与康普顿效应康普顿效应都说明光具有都说明光具有粒子性。粒子性。偏振、干涉、衍射表现为波动性。偏振、干涉、衍射表现为波动性。导导导导 黑体辐射电磁波的强度按波长的分黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的布只与黑体的_有关，如图。有关，如图。1随着温度的升高，各种波长的辐随着温度的升高，各种波长的辐射强度都射强度都_；2随着温度的升高，辐射强度的极随着温度的升高，辐射强度的极大值向波长大值向波长_的方向移动。的方向移动。黑体辐射的实验规律黑体辐射的实验规律增加增加较短较短温度温度导导
3、1.快速快速阅读课本阅读课本28页页第第2段段并结合并结合17.1-2图图，记忆黑体辐射规律，记忆黑体辐射规律2.快速快速阅读课本阅读课本35页康普顿效应，光子的动量页康普顿效应，光子的动量3.仔细仔细研读课本研读课本37页页4.结合课本结合课本41页页17.4-2图理解图理解图上方第图上方第2段段内容内容1.1.科学家设想未来的宇航事业中利用太阳帆来加速星际飞船科学家设想未来的宇航事业中利用太阳帆来加速星际飞船.“.“神神舟五号舟五号”载人飞船在轨道上运行期间载人飞船在轨道上运行期间,成功实施了飞船上太阳帆板成功实施了飞船上太阳帆板的展开试验的展开试验.设该飞船所在地每秒每单位面积接收的光子
4、数为设该飞船所在地每秒每单位面积接收的光子数为 n,n,光子平均波长为光子平均波长为,太阳帆板面积为太阳帆板面积为 S,S,反射率为反射率为100%100%。设太阳光。设太阳光垂直射到太阳帆板上垂直射到太阳帆板上,飞船总质量为飞船总质量为 m,m,则飞船加速度的表达式为则飞船加速度的表达式为()()2.2.一颗近地卫星质量为一颗近地卫星质量为m m，求其德布罗意波长为多少？，求其德布罗意波长为多少？(已知地球已知地球半径为半径为R R，重力加速度为，重力加速度为g)g)3.3.某广播电台发射功率为某广播电台发射功率为P，在空气中波长为，在空气中波长为 的电磁波，试求：的电磁波，试求：(1)该电
5、台每秒钟从天线发射多少个光子？该电台每秒钟从天线发射多少个光子？(2)若发射的光子四面八方视为均匀的，求在离天线若发射的光子四面八方视为均匀的，求在离天线L处，直径为处，直径为d的环状天线每秒接收的光子个数的环状天线每秒接收的光子个数?议议自由展自由展(1)一切物体都在辐射电磁波一切物体都在辐射电磁波(3)黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体温度有关黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体温度有关(4)黑体能够完全吸收入射的各种波长的电磁波黑体能够完全吸收入射的各种波长的电磁波(5)黑体只吸收电磁波，不反射电磁波黑体只吸收电磁波，不反射电磁波,看上去是黑的看上去是黑的(6)黑体辐射电磁波的
6、强度按波长的分布除与温度有关外，还与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材料的种类及表面状况有关(7)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腔就成了一个黑体展展(11)大量光子、波长长的光子产生的效果往往显示粒子性大量光子、波长长的光子产生的效果往往显示粒子性(12)向前飞行的子弹不具有波动性向前飞行的子弹不具有波动性(13)射击运动员之所以很难射中靶心，是因为子弹具
7、有波动射击运动员之所以很难射中靶心，是因为子弹具有波动性性(14)子弹既具有粒子性又具有波动性子弹既具有粒子性又具有波动性(15)子弹具有波动性子弹具有波动性,但波长很长表现不出来但波长很长表现不出来(16)光的波粒二象性学说，就是牛顿的微粒说和惠更斯的波光的波粒二象性学说，就是牛顿的微粒说和惠更斯的波动说组成的动说组成的(17)光的波粒二象性彻底推翻了麦克斯韦的光的电磁说光的波粒二象性彻底推翻了麦克斯韦的光的电磁说展展(18)光子说并没有否定光的电磁说，在光子能量光子说并没有否定光的电磁说，在光子能量=h中，中，频率频率表示波的特征，表示波的特征，表示粒子的特征表示粒子的特征(19)光波不同
8、于宏观概念中那种连续的波，它是表明大光波不同于宏观概念中那种连续的波，它是表明大量光子运动规律的一种概率波量光子运动规律的一种概率波(22)微观粒子的动量和位置不可同时准确测定微观粒子的动量和位置不可同时准确测定(23)宏观物体的动量和位置不可同时准确测定宏观物体的动量和位置不可同时准确测定展展评评展展展展现用电子显微镜观测线度为现用电子显微镜观测线度为d的某生物大分子的结构。为满足测的某生物大分子的结构。为满足测量要求，将显微镜工作时电子的德布罗意波长设定为量要求，将显微镜工作时电子的德布罗意波长设定为d/n，其中，其中n。已知普朗克常量已知普朗克常量h，电子质量，电子质量m和电子电荷量和电
9、子电荷量e，电子的初速度不，电子的初速度不计，则显微镜工作时电子的加速电压应为计，则显微镜工作时电子的加速电压应为 _ 黑体辐射电磁波的强度按波长的分黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的布只与黑体的_有关，如图。有关，如图。1随着温度的升高，各种波长的辐随着温度的升高，各种波长的辐射强度都射强度都_；2随着温度的升高，辐射强度的极随着温度的升高，辐射强度的极大值向波长大值向波长_的方向移动。的方向移动。黑体辐射的实验规律黑体辐射的实验规律增加增加较短较短温度温度导导德布罗意关系式德布罗意关系式德布罗意把爱因斯坦对光的波粒二象性描述应用到实物粒子德布罗意把爱因斯坦对光的波粒二象性描述应用到
10、实物粒子1927戴维孙和汤姆孙分别利用晶体做了电子束衍射的实验，戴维孙和汤姆孙分别利用晶体做了电子束衍射的实验，得到了类似的图样：得到了类似的图样：德布罗意德布罗意波长：波长：phmvhh频率频率:评评显微镜是通过提高动量来减小波长，从而减小衍射现象。显微镜是通过提高动量来减小波长，从而减小衍射现象。实验表明：光子本身就具有波动性，实验表明：光子本身就具有波动性，光是一种概率波，也是电磁光是一种概率波，也是电磁波。波。物质波也具有波粒二象性，同样物质波也具有波粒二象性，同样物质波也是概率波物质波也是概率波。规律：规律：1.1.单个粒子单个粒子的位置是不确定的，但在某点附近出现的概率的大小的位置
11、是不确定的，但在某点附近出现的概率的大小可以由波动规律确定。可以由波动规律确定。2.2.大量粒子大量粒子，概率的分布导致确定的宏观结果。，概率的分布导致确定的宏观结果。1.概率波概率波2、海森伯不确定关系、海森伯不确定关系4hxp 微观粒子坐标和动量不能微观粒子坐标和动量不能同时同时确定确定评评光子落在明处的概率大，落在暗处的概率小。光子落在明处的概率大，落在暗处的概率小。评评某广播电台发射功率为某广播电台发射功率为10kW，在空气中波长为，在空气中波长为187.5m的电磁的电磁波，试求：波，试求：(1)该电台每秒钟从天线发射多少个光子？该电台每秒钟从天线发射多少个光子？(2)若发射的光子四面八方视为均匀的，求在离天线若发射的光子四面八方视为均匀的，求在离天线2.5km处，处，直径为直径为2m的环状天线每秒接收的光子个数接收功率多大？的环状天线每秒接收的光子个数接收功率多大？检检检检导导二二.黑体黑体:能全部吸收各种波长的辐射能而不发生反射，这样的物体能全部吸收各种波长的辐射能而不发生反射，这样的物体称为绝对黑体。称为绝对黑体。一、热辐射一、热辐射这种与温度有关这种与温度有关的的辐射辐射 称为称为热辐射热辐射热辐射热辐射 -热能转化为电磁能的过程热能转化为电磁能的过程2.任何物体任何温度均存在热辐射任何物体任何温度均存在热辐射导导
