[原创]2013年《随堂优化训练》物理 必修2 粤教版 第五章 第三、四节 [配套课件].ppt

第三节量子化现象 第四节物理学 人类文明进步的阶梯 1 黑体 如果一个物体能够吸收照射到它上面的全部辐射而 这种物体就称为黑体 黑体辐射是指黑体发出 的 无反射 电磁辐射 最小单位 2 能量子假说 所谓能量子就是能量的 微观领域里的能量的变化总表现为电磁波的辐射与吸收 不同频率的电磁波其能量子的值不同 表达式为 h 是电磁波的频率 h称为普朗克常量 由实验测得h 6 63 10 34J s 能量量子化 微观领域中能量的 即只能 取分立值的现象 不连续变化 3 爱因斯坦光子假说 光在传播的过程中 能量是不连续的 它由数值分立的能量子组成 这些能量子称为光量子 也 称为 其能量为 h 光子 波动性 4 光的波粒二象性 大量实验表明 光既具有 又具有 即光具有波粒二象性 粒子性 5 物理学对人类文明的贡献 1 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 如原子能技术 激光技术 电子和信息技术等的创立 都是在物理学中经过长期的酝酿 在理论上和实验上取得突破 继而转化为技术成果的 2 如果没有1909年物理学的 粒子散射实验和 的质能方程就不可能有今天核能的利用 爱因斯坦 3 18世纪得益于牛顿力学和热学的研究而发明了蒸汽机 带领人们进入蒸汽机时代 19世纪以电机的发明和电力的应用为标志的电力技术革命 使人类社会全面进入了电气化时代 属于20世纪最伟大的科学成就之一的原子能技术 把人类社会带进了原子时代 20世纪后期 电子信息技术和通信技术又为 人类创造了一个新时代 时代 信息 知识点 量子化现象 马克斯 普朗克 1858 1947 德国物理学家 量子力学的创始人之一 二十世纪最重要的物理学家之一 因发现能量量子化而对物理学的进展做出了重要贡献 并在1918年获得诺贝尔物理学奖 量子力学的发展被认为是20世纪最重要的科学发展 其 重要性可以与爱因斯坦的相对论相媲美 图5 3 1 普朗克对黑体辐射展开了研究 他总是尽可能试图在麦克斯韦电磁理论内解决问题 而不是颠覆这个理论以求得突破 但最后 他不得不假定 能量的传递不是连续的 而是以一个一个的能量单位传递的 这种最小能量单位被称为能量子 简称量子 在经典物理学中 对体系的物理量变化的最小值没有限制 它们可以任意连续变化 但在量子力学中 物理量只能以确定的大小一份一份地进行变化 具体大小随体系所处的状态而定 这种物理量只能取某些分离数值的特征叫做量子化 变化的最小份额称为量子 量子化是微观体系基本的规律之一 1 能量子假说的提出 1 黑体辐射 如果一个物体能够吸收照射到它上面的全部辐射而无反射 这种物体就是黑体 黑体发出的电磁辐射叫做黑体辐射 2 能量子假说 能量子 a 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 的频率 和一个常数h的乘积 h是普朗克常量 h 6 63 10 b 含义 物质发射或吸收能量时 能量不是连续的 而是一份一份地进行的 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单位称为 能量子 c 能量子的能量 h 即能量子的能量在数值上等于辐射 34 J s 能量的量子化是指在微观领域中能量的不连续变化 即只能取分立值的现象 2 对光电效应的解释 1 光子说 爱因斯坦于1905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子组成 爱因斯坦称这些能量子为光量子 也称为 光子 一个光子的能量为E h 为光的频率 h为普朗克常量 2 光电效应 当紫外线这一类波长较短的光照射金属表面时 金属便有电子逸出 这种现象称为光电效应 从金属表面逸出的电子称为光电子 3 光子说对光电效应的解释 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 若能量足够大 电子能够克服原子核对它的束缚 离开金属表面 成为光电子 光电效应现象说明光具有粒子性 3 光的波粒二象性 1 爱因斯坦的光子说成功地解释了光电效应 说明光具有粒子性 而在此之前 人们所观察到光的干涉 衍射 偏振等实验事实 清楚地显示光具有波动性 光既具有波动性又具有粒子性 也就是光具有波粒二象性 2 在宏观上大量光子表现为波动性 在微观上个别光子与其他物质产生作用时往往表现为粒子性 即光具有波粒二象性 波粒二象性揭示了光的本性 4 原子能量的不连续 1 原子光谱 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 而事实上氢原子光谱是由一系列不连续的亮线组成的线状谱 2 原子光谱的解释 原子只能处于一系列不连续的能量状态中 当原子从一种能量状态变化到另一种能量状态时 会辐射 或吸收 一定频率的光子 所辐射 或吸收 的光子的能量是不连续的 5 物理学与自然科学 人类文明进步的基石 物理学是自然科学的基础之一 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重要的作用 1 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 如原子能技术 激光技术 电子和信息技术等的创立 都是在物理学中经过长期的酝酿 在理论上和实验上取得突破 继而转化为技术成果的 2 如果没有1909年物理学的 粒子散射实验和爱因斯坦的 质能方程就不可能有今天核能的利用 3 18世纪得益于牛顿力学和热学的研究而发明了蒸汽机 带领人们进入蒸汽机时代 19世纪以电机的发明和电力的应用为标志的电力技术革命 使人类社会全面进入电气化时代 属于20世纪最伟大的科学成就之一的原子能技术 把人类社会带进了原子时代 20世纪后期 电子信息技术和通信技术又为人类创造了一个新时代 信息时代 例1 关于对光的本性的理解 下列说法最全面的是 A 光是一种机械波C 光是一种粒子 B 光是一种电磁波D 光具有波粒二象性 解析 把光理解为机械波是错误的 而把光仅理解为电磁波或是一种粒子又是片面的 大量的事实证明光既具有粒子性又具有波动性 即光具有波粒二象性 答案 D 触类旁通 1 原子光谱的发现说明 B A 原子的能量是连续的B 原子的能量是量子化的C 只有氢原子的能量是量子化的D 所有物质的能量都是连续的解析 原子光谱说明原子的能量是量子化的 不只是氢原子这样 所有物质的原子都是这样的 例2 作为中国人应该认识一些我们自己的物理学家 比如被称为 中国原子之父 的科学家是 B 钱三强D 邓稼先 A 钱学森C 钱伟长答案 B 触类旁通 C 2 以下高新技术与物理学没有直接关系的是 A 空间技术B 现代通信技术C 基因转变D 现代电子技术 光电效应产生的条件 例3 关于光电效应现象 下列说法正确的是 A 只要照射时间足够长 任何金属都能发射光电子B 只要光的强度足够大 任何金属都能发射光电子C 一种金属能否发射光电子 只与光的频率有关D 光