高中物理 第17章 阶段复习课课件 新人教版选修35.ppt

第十七章阶段复习课 一 理解光的波粒二象性应注意以下五个方面1 光的波粒二象性 既不能理解为宏观概念中的粒子 也不能理解为宏观概念中的波 2 光的粒子性并不否定光的波动性 只有从波粒二象性的角度出发才能统一说明光的各种行为 3 光的波粒二象性在不同情况下的表现不同 大量光子往往显示波动性 少量光子往往显示粒子性 随着频率的增大 波动性越来越不显著 而粒子性越来越显著 4 光波是概率波 即光子在某处出现的概率受波动规律支配 5 任何一个运动着的物体 小到电子 质子 大到行星 太阳都有一种波和它对应 波长 h p 人们把这种波叫做物质波 物质波和光波一样 也属于概率波 粒子在空间分布的概率也受波动规律支配 二 物质波1 物质波的提出 1 1924年 法国巴黎大学的德布罗意 在论文中把光的波粒二象性推广到实物粒子 用类比的方法 从理论上预言了物质波的存在 2 德布罗意认为 每一个运动的粒子都与一个对应的波相联系 并且指出其能量 动量跟它对应的频率 波长 的关系 2 物质波的意义波粒二象性是微观粒子的特殊规律 一切微观粒子都存在波动性 宏观的物体也存在波动性 但波长太小 无法观测 3 对物质波的理解 1 任何物体 小到电子 质子 大到行星 太阳都存在波动性 我们之所以观察不到宏观物体的波动性 是因为宏观物体对应的波长太小 2 德布罗意波是一种概率波 粒子在空间各处出现的概率受波动规律支配 不要以宏观观点中的波来理解德布罗意波 3 德布罗意假说是光子的波粒二象性的一种推广 使之包括了所有的物质粒子 即光子与实物粒子都具有粒子性 又都具有波动性 与光子对应的波是电磁波 与实物粒子对应的波是物质波 三 概率波1 光波是概率波 光子的行为服从统计规律 2 大量光子产生的效果显示出波动性 个别光子产生的效果显示出粒子性 3 概率波的实质是指粒子在空间的分布规律是受波动规律支配的 4 对于电子和其他微粒 由于同样具有波粒二象性 所以 它们的物质波也是概率波 波粒二象性 黑体与黑体辐射 黑体辐射的实验规律 假说 光的波粒二象性 粒子的波动性 能量子 光的波粒二象性 光的粒子性 光电效应 现象 光现象 本质 电子 规律 存在 频率存在 电压存在 电流效应具有 性 方程 光子说 光子的能量 康普顿效应 光子既具有能量又具有动量 光子的动量 光的波动性 物质波 波长 不确定性关系 粒子的波动性 电现象 光电子 吸收光子 截止 遏止 饱和 瞬时 ek h w0 h x p 概率波 一 光电效应的规律和光电效应方程有关光电效应的问题主要有两个方面 一是关于光电效应现象的判断 二是运用光电效应方程进行计算 求解光电效应问题的关键在于掌握光电效应规律 明确各概念之间的决定关系 准确把握它们的内在联系 1 两个决定关系照射光2 光电子的动能 可以是介于0 ek的任意值 只有从金属表面逸出的光电子才具有最大初动能 且随入射光频率的增大而增大 强度 决定光电流的强弱 每秒钟发射的光电子数频率 每个光子的能量 h 光电子的最大初动能mev2 3 光电效应是由单个光子和单个电子之间的相互作用产生的 金属中的某个电子只能吸收一个光子的能量 只有当电子吸收的能量足够克服原子核的引力而逸出时 才能产生光电效应 4 入射光强度指的是单位时间内入射到金属表面单位面积上的光子的总能量 在入射光频率 不变时 光强正比于单位时间内照到金属表面单位面积上的光子数 但若入射光频率不同 即使光强相同 单位时间内照到金属表面单位面积上的光子数也不相同 因而从金属表面逸出的光电子数也不相同 形成的光电流也不相同 典例1 2012 泰州高二检测 利用光电管研究光电效应实验如图所示 用频率为 1的可见光照射阴极k 电流表中有电流通过 则 a 用紫外线照射 电流表中不一定有电流通过b 用红外线照射 电流表中一定无电流通过c 用频率为 1的可见光照射k 当滑动变阻器的滑动触头移到a端时 电流表中一定无电流通过d 用频率为 1的可见光照射k 当滑动变阻器的滑动触头向b端滑动时 电流表的示数可能不变 规范解答 选d 因紫外线的频率比可见光的频率高 所以用紫外线照射时 电流表中一定有电流通过 a错误 因不知阴极k的截止频率 所以用红外线照射时有可能发生光电效应 b错误 用频率为 1的可见光照射k 当滑动变阻器的滑动触头移到a端时 umk 0 光电效应仍发生 电流表中一定有电流通过 c错误 当滑动变阻器的滑动触头向b端滑动时 umk增大 阳极m吸收光电子的能力增强 光电流会增大 当所有光电子都到达阳极m时 电流达到最大 即饱和电流 若在滑动前 电流已经达到饱和电流 那么再增大umk 光电流也不会增大 所以d正确 变式训练 如图所示的光电管的实验中 发现用一定频率的a单色光照射光电管时 电流表指针会发生偏转 而用另一频率的b单色光照射时 电流表指针不发生偏转 那么 a a光的频率大于b光的频率b b光的频率大于a光的频率c 用a光照射光电管时 流过电流表g的电流方向是a到bd 用a光照射光电管时 流过电流表g的电流方向是b到a 解析 选a c 当入射光的频率大于金属的极限频率时才能发生光电效应 a光能使指针偏转 b光不能 即a光发生光电效应 b不能发生 可见a光的频率大于金属的极限频率 而b光的频率小于金属的极限频率 故选项a正确 光电效应产生的电子在光电管内从右向左定向移动 所以 电流方向从a经电流表g流向b 故选项c正确 二 光的波粒二象性的进一步理解1 现在提到的波动性和粒子性与17世纪提出的波动说和粒子说不同 当时的两种学说是相互对立的 都企图用一种观点去说明光的各种 行为 这是由于传统观念的影响 这些传统观念是人们观察周围的宏观物体形成的 波动性和粒子性在宏观现象中是相互对立的 矛盾的 但对于光子这样的微观粒子却只有从波粒二象性的角度出发 才能统一说明光的各种 行为 2 光子说并不否认光的电磁说 按光子说 光子的能量 h 其中 表示光的频率 即表示了波的特征 而且从光子说或电磁说推导电子的动量都得到一致的结论 可见 光的确具有波动性 也具有粒子性 典例2 2012 汕头高二检测 关于光的波粒二象性的说法中 正确的是 a 一束传播的光 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 光波与机械波是同样的一种波c 频率高的光具有粒子性 频率低的光具有波动性d 光是一种波 同时也是一种粒子 光子说并未否定电磁说 在光子能量 h 中 频率 仍表示的是波的特性 规范解答 选d 光是一种波 同时也是一种粒子 光具有波粒二象性 a错误 当光和物质作用时 是 一份一份 的 表现出粒子性 光的干涉 衍射又说明光是一种波 光既不同于宏观的粒子 也不同于宏观的波 无论频率高低 光都具有波粒二象性 b c错误 光具有波粒二象性 光的波动性与粒子性不是独立的 由公式 h 可以看出二者是有联系的 光的粒子性并没有否定光的波动性 d正确 变式训练 从光的波粒二象性出发 下列说法正确的是 a 光是高速运动的微观粒子 每个光子都具有波粒二象性b 光的频率越高 光子的能量越