1、第三节量子化现象第三节量子化现象 课标定位课标定位 学习目标：学习目标：1.了解黑体辐射现象了解黑体辐射现象 2了解光子说和光电效应规律了解光子说和光电效应规律 3了解光的波粒二象性了解光的波粒二象性 4了解原子发光机理了解原子发光机理 重点难点：光电效应规律以及光子说对光电效重点难点：光电效应规律以及光子说对光电效应规律的解释应规律的解释课前自主学案课前自主学案一、黑体辐射：能量子假说的提出一、黑体辐射：能量子假说的提出1黑体辐射黑体辐射(1)黑体：如果一个物体能够吸收照射到它上面的黑体：如果一个物体能够吸收照射到它上面的_而无反射，这种物体就是黑体而无反射，这种物体就是黑体(2)黑体辐射：
2、黑体发出的电磁辐射黑体辐射：黑体发出的电磁辐射全部辐射全部辐射2能量子假说能量子假说(1)能量子能量子提出的目的：普朗克为了克服经典物理学对黑提出的目的：普朗克为了克服经典物理学对黑体辐射现象解释的困难而提出的体辐射现象解释的困难而提出的含义：物质发射含义：物质发射(或吸收或吸收)能量时，能量不是能量时，能量不是_，而是，而是_地进行的，每一份就是地进行的，每一份就是一个最小的能量单位这个不可再分的最小的能量一个最小的能量单位这个不可再分的最小的能量单位称为单位称为“能量子能量子”连续的连续的一份一份一份一份能量子的能量能量子的能量_.即能量子的能量在数值上等于辐射的频率即能量子的能量在数值上
3、等于辐射的频率和一个和一个常数常数h的乘积的乘积h是普朗克常量，是普朗克常量，h6.631034Js.(2)能量的量子化是指在微观领域中能量的不连续能量的量子化是指在微观领域中能量的不连续变化，即只能取变化，即只能取_的现象的现象h分立值分立值二、光子说：对光电效应的解释二、光子说：对光电效应的解释1光子说光子说概述：爱因斯坦于概述：爱因斯坦于_年提出光子说光在传年提出光子说光在传播过程中，也是不连续的它由数值分立的能量播过程中，也是不连续的它由数值分立的能量子组成爱因斯坦称这些能量子为光量子，也称子组成爱因斯坦称这些能量子为光量子，也称为为“光子光子”一个光子的能量为一个光子的能量为Eh，为
4、光的为光的频率，频率，h为普朗克常量为普朗克常量19052光电效应光电效应定义：当紫外线这一类波长较短的光照射金属表定义：当紫外线这一类波长较短的光照射金属表面时，金属便有面时，金属便有_逸出，这种现象称为光电逸出，这种现象称为光电效应从金属表面逸出的电子称为效应从金属表面逸出的电子称为_3光子说对光电效应的解释光子说对光电效应的解释(1)光照射到金属表面上，一个光子的能量被金光照射到金属表面上，一个光子的能量被金属中某个电子吸收，电子吸收光子后，能量增加，属中某个电子吸收，电子吸收光子后，能量增加，若能量足够大，电子能克服原子核对它的束缚，若能量足够大，电子能克服原子核对它的束缚，离开金属表
5、面，成为光电子离开金属表面，成为光电子(2)光电效应现象说明光具有光电效应现象说明光具有_电子电子光电子光电子粒子性粒子性三、光的波粒二象性：光的本性揭示三、光的波粒二象性：光的本性揭示1爱因斯坦的光子说成功地解释了光电效应，说爱因斯坦的光子说成功地解释了光电效应，说明光具有明光具有_，而在此之前，人们所观察到光，而在此之前，人们所观察到光的干涉、衍射、偏振等实验事实，清楚地显示光具的干涉、衍射、偏振等实验事实，清楚地显示光具有有_，光既具有波动性又具有粒子性，也就，光既具有波动性又具有粒子性，也就是光具有是光具有_2在宏观上大量光子表现为波动性，在微观上个在宏观上大量光子表现为波动性，在微观
6、上个别光子与其他物质产生作用时往往表现为粒子性别光子与其他物质产生作用时往往表现为粒子性,即即光具有波粒二象性光具有波粒二象性.波粒二象性揭示了光的本性波粒二象性揭示了光的本性粒子性粒子性波动性波动性波粒二象性波粒二象性四、原子光谱：原子能量的不连续四、原子光谱：原子能量的不连续1原子光谱原子光谱按照经典理论，能量是连续变化的，由此氢原子按照经典理论，能量是连续变化的，由此氢原子发光的光谱就应该是包含一切频率的连续谱，而发光的光谱就应该是包含一切频率的连续谱，而事实上氢原子光谱是由一系列事实上氢原子光谱是由一系列_的亮线组的亮线组成的成的_2原子光谱的解释原子光谱的解释(1)原子只能处于一系列
7、原子只能处于一系列_的能量状态的能量状态中中不连续不连续线状谱线状谱不连续不连续(2)当原子从一种能量状态变化到另一种能量状态当原子从一种能量状态变化到另一种能量状态时，会辐射时，会辐射(或吸收或吸收)一定频率的光子，所辐射一定频率的光子，所辐射(或或吸收吸收)的光子的能量是的光子的能量是_的的五、物理学与自然科学五、物理学与自然科学人类文明进步的基石人类文明进步的基石物理学是物理学是_的基础之一，物理学的研究的基础之一，物理学的研究成果和研究方法，在自然科学的各个领域都起着成果和研究方法，在自然科学的各个领域都起着重要的作用重要的作用不连续不连续自然科学自然科学六、物理学与现代技术六、物理学
8、与现代技术人类文明进步的推动人类文明进步的推动力力物理学的发展推动了科学技术的高速发展几乎物理学的发展推动了科学技术的高速发展几乎所有重大的新技术领域，都是在物理学中经过了所有重大的新技术领域，都是在物理学中经过了长期的酝酿，在长期的酝酿，在_和和_取得突破，取得突破，继而转化为技术成果的继而转化为技术成果的理论上理论上实验上实验上核心要点突破核心要点突破光电效应的理解光电效应的理解1光电效应的规律光电效应的规律每一种金属都有发生光电效应的极限频率每一种金属都有发生光电效应的极限频率0，入，入射光的频率必须大于这个极限频率才能产生光电射光的频率必须大于这个极限频率才能产生光电效应；光电子的最大
9、初动能与入射光的强度无关，效应；光电子的最大初动能与入射光的强度无关，只随入射光频率的增大而增大；当入射光的频率只随入射光频率的增大而增大；当入射光的频率大于极限频率时，光电流与入射光强度成正比；大于极限频率时，光电流与入射光强度成正比；从光照射到物体至发射出光电子的时间几乎是瞬从光照射到物体至发射出光电子的时间几乎是瞬时的，一般不超过时的，一般不超过109s.2光电效应的解释光电效应的解释 爱因斯坦于爱因斯坦于1905年提出光子说光在空间的传年提出光子说光在空间的传播不是连续的，而是一份一份的，每一份叫做播不是连续的，而是一份一份的，每一份叫做一个光子，一个光子的能量为一个光子，一个光子的能
10、量为Eh,为光的频为光的频率，普朗克常量率，普朗克常量h6.631034Js，光子具有，光子具有动量和能量动量和能量光子说对光电效应的解释：当光子照射到金属上光子说对光电效应的解释：当光子照射到金属上时时,它的能量可以被金属中的某个电子全部吸收，它的能量可以被金属中的某个电子全部吸收，电子吸收光子的能量后，动能立刻就增加了，不电子吸收光子的能量后，动能立刻就增加了，不需要积累能量的过程如果电子的动能足够大，需要积累能量的过程如果电子的动能足够大，能够克服内部原子核对它的引力，就可以离开金能够克服内部原子核对它的引力，就可以离开金属表面逃逸出来，成为光电子属表面逃逸出来，成为光电子特别提醒：特别
11、提醒：光电效应的实质：光现象转化为电现光电效应的实质：光现象转化为电现象光电效应表明光具有粒子性光子说能很好象光电效应表明光具有粒子性光子说能很好地解释光电效应现象，进一步表明微观世界中的地解释光电效应现象，进一步表明微观世界中的量子化量子化即时应用即时应用(即时突破，小试牛刀即时突破，小试牛刀)(单选单选)某单色光照射某金属时不能产生光电效应某单色光照射某金属时不能产生光电效应,则下列措施中可能使金属产生光电效应的是则下列措施中可能使金属产生光电效应的是()A延长光照时间延长光照时间B增大光的强度增大光的强度C换用波长较短的光照射换用波长较短的光照射D换用频率较低的光照射换用频率较低的光照射
12、解析：解析：选选C.能否产生光电效应，取决于入射光的能否产生光电效应，取决于入射光的频率是否大于该金属的极限频率频率是否大于该金属的极限频率课堂互动讲练课堂互动讲练光电效应光电效应类型一类型一(双选双选)光电效应实验的装光电效应实验的装置如图置如图531所示，则下面说法所示，则下面说法中正确的是中正确的是()图图531A用紫外光照射锌板，验电器指针会发生偏转用紫外光照射锌板，验电器指针会发生偏转B用红外光照射锌板，验电器指针会发生偏转用红外光照射锌板，验电器指针会发生偏转C锌板带的是负电荷锌板带的是负电荷D使验电器指针发生偏转的是正电荷使验电器指针发生偏转的是正电荷【精讲精析】【精讲精析】用紫
13、外线照射连接灵敏验电器的用紫外线照射连接灵敏验电器的锌板，验电器的指针会张开一个角度，进一步验锌板，验电器的指针会张开一个角度，进一步验证知道锌板带的是正电这是由于在紫外线照射证知道锌板带的是正电这是由于在紫外线照射下，锌板中有一部分自由电子从表面飞出去，锌下，锌板中有一部分自由电子从表面飞出去，锌板缺少电子，于是带正电验电器与锌板相连，板缺少电子，于是带正电验电器与锌板相连，验电器也带正电所以选项验电器也带正电所以选项A、D正确正确【答案】【答案】AD【方法总结】【方法总结】正确认识光电效应现象发生的机正确认识光电效应现象发生的机理，熟记光电效应规律是解决光电效应问题的关理，熟记光电效应规律
14、是解决光电效应问题的关键键(单选单选)下列有关光的波粒二象性的说法中下列有关光的波粒二象性的说法中,正确的是正确的是()A有的光是波，有的光是粒子有的光是波，有的光是粒子B光子与电子是同样的一种粒子光子与电子是同样的一种粒子C光的波长越长，其波动性越显著；波长越短，光的波长越长，其波动性越显著；波长越短，其粒子性越显著其粒子性越显著D大量光子的行为往往显示出粒子性大量光子的行为往往显示出粒子性光的波粒二象性光的波粒二象性类型二类型二【精讲精析】【精讲精析】一切光都具有波粒二象性，光的一切光都具有波粒二象性，光的有些行为有些行为(如干涉、衍射如干涉、衍射)表现出波动性，光的有些表现出波动性，光的
15、有些行为行为(如光电效应如光电效应)表现出粒子性，所以，不能说有表现出粒子性，所以，不能说有的光是波，有的光是粒子的光是波，有的光是粒子虽然光子与电子都是微观粒子，都具有波粒二象虽然光子与电子都是微观粒子，都具有波粒二象性但电子是实物粒子，有静止质量，光子不是性但电子是实物粒子，有静止质量，光子不是实物粒子，没有静止质量，电子是以实物形式存实物粒子，没有静止质量，电子是以实物形式存在的物质，光子是以场形式存在的物质，所以，在的物质，光子是以场形式存在的物质，所以，不能说光子与电子是同样的一种粒子不能说光子与电子是同样的一种粒子光的波粒二象性的理论和实验表明，大量光子的光的波粒二象性的理论和实验
16、表明，大量光子的行为表现出波动性，个别光子的行为表现出粒子行为表现出波动性，个别光子的行为表现出粒子性光的波长越长，衍射性越好，即波动性越显性光的波长越长，衍射性越好，即波动性越显著；光的波长越短，其光子能量越大，个别或少著；光的波长越短，其光子能量越大，个别或少数光子的作用就足以引起光接收装置的反应，所数光子的作用就足以引起光接收装置的反应，所以其粒子性就很显著以其粒子性就很显著综上所述，本题正确答案为选项综上所述，本题正确答案为选项C.【答案】【答案】C【方法总结】【方法总结】把微粒与波对立是由于人们对把微粒与波对立是由于人们对自然界认识的局限，现代物理学对自然的认识，自然界认识的局限，现代物理学对自然的认识，已经打破了这种局限，光既是波又是粒子，只是已经打破了这种局限，光既是波又是粒子，只是在不同环境条件下，它们显现的程度不同在不同环境条件下，它们显现的程度不同
