人教版选修3-5第17章《波粒二象性》小结.doc

2011年盐城景山中学高二物理复习 班级 学号 姓名 选3-5 第17章波粒二象性知识小结考点93、普朗克能量子假说 黑体和黑体辐射（P2730）引言：研究的历史背景19世纪末期，人们认为经典物理学已形成完整体系，只剩下修补、完善工作。尽管当时“朗朗的天空”仍漂有两朵乌云光速问题和黑体辐射问题。（前者引发了 （理论），后者引发了 （理论） 当人们深入研究时，引发了物理学理论的大变革： 爱因斯坦对光速问题的研究，引发了 （选修34已学）； 哪黑体辐射的研究将会带来什么呢？ 另：当时光的 、 、 实验已证实光是横波，并由（物理学家） 预言、由（物理学家） 实验证实光是电磁波。 1、黑体与黑体辐射 1）热辐射一切物体都在辐射 ，这种辐射与物体的 有关（还与 和 有关），这种现象叫热辐射； 规律：当温度升高时，热辐射中 波长的成分越来越强。除热辐射外，物体的表面还会吸收和反射电磁波。 2）黑体、黑体辐射 黑体是指能够 入射的各种波长的电磁波而 的物体； 黑体辐射的特点：辐射的电磁波强度按 的分布只与黑体的 有关这是人们特别重视研究黑体辐射的原因之一。 3）黑体辐射的实验规律课本图17.12（关注） 当温度升高时，各种波长的电磁波的辐射强度都 ；当温度升高时，辐射强度的最大值向波长 （即频率 ）的方向移动。 4）经典理论解释的困难：在大量的经典理论解释中有两个人的研究较出色，但都存在缺陷 维恩公式：在 区与实验非常接近，而 区与实验偏离很大； 瑞利公式：在 区与实验基本一致，而 区与实验严重不符，且当波长趋于0（即频率很大）时，辐射强度趋于无穷大史称“紫外灾难”。 2、能量子（普朗克） 1）内容：振动着的带电微粒的能量只能是某一最小能量值的 ，其辐射或吸收的能量也只能以这个 为单位 地辐射或吸收。这个不可分的最小能量值叫 。 该假设重点强调 的能量是不连续的，即电磁波在吸收和辐射时是 的，但没有指明电磁的传播是不连续的（见课本P32最后一段中间），另外真正说明物质世界量子性质的科学家是 （见课本P30最上）。 能量子公式： （式中h ，叫 ，是电磁波的 ） 振动着的带电微粒的能量：Enh （n叫量子数，为自然数） 在宏观世界中，通常认为能量是 ，而微观世界中能量是 。 2）能量子理论对黑体辐射实验规律的解释“与实验符合之好令人击掌叫绝”考点94、光电效应（康普顿效应）（P3036） 1、光电效应从 角度说明光具有 性 1）实验及现象实验见课本P30图17.21 用 灯照射原来不带电的锌板，发现验电器指针偏转，经检验验电器带 电，说明锌板带 电。其原因是：锌板在紫外线照射下发出了 （也叫 ） 这种现象叫 。 现行教材将实验过程改为：“用 灯照射原来带 电的锌板，发现验电器指针 ”，这样做的是为了强调 。 2）光电效应的实验规律 （1）实验装置见课本P31图17.22 图中 极板为易产生光电效应的材料，若图中A极电势高，则它将使光电子 ，对应电压称之为 电压；若图中A极电势低，则它将使光电子 ，（与使光电子恰好末到达A极相对应的电压称之为 电压，此电压可用于计算光电子的 ，计算式为 ）无论哪一种情形，判断光电子是否到达A极都是利用 电表。 （2）光电效应的实验规律 若入射光 不变，入射光越强，则单位时间内发射的光电子数 ； “单位时间内的光电子数”与“光电流（图中电流表所测）”成正比（I光ne/t） 在入射光频率、光强一定的情况下，当正向电压增加一定程度时，光电流的值将保持不变，此电流称为 。此电流反映了 （关注课本P31图17.2-3）光电子的最大初动能只与入射光的 有关，而与入射光的 无关；当入射光的频率低于 时将不能发生光电效应，此特点与入射光的 无关（不同金属的截止频率 ）（若用波长如何描述？）逸出功是指使金属中电子脱离金属所需克服的 ，不同金属的逸出功 。光电效应具有瞬时性。即只要满足频率条件，不管光照多弱，产生光电效应的时间不会超过 。 3）经典理论解释光电效应规律的困难 经典电磁理论只能解释上述光电效应规律中的 。关键问题是经典电磁理论中电磁波的强度（单位时间内的能量）由 决定，而与 无关。 4）爱因斯坦的光电效应方程 （1）受普郎克能量子理论的影响，爱因斯坦提出了光子说，其内容是：电磁波的传播不是 ，而是 ，光本身就是由一个个不可分割的 组成，每一份称之为 ，其能量的计算式为 。 （关注课本P32最后一段中间） （2）爱因斯坦的光电效应方程为： ；其中每一项的含义是： 。 其中求截止频率的方法是： 。 （3）光子说对光电效应规律的解释解释中要注意以下几个问题： 一个电子从“效果”上讲只能接收一个光子； 在入光频率一定时，入射光增强，意味着单位面积、单位时间内的光子数增多。 试解释光电效应的四个实验规律： 。 光子说对光电效应规律的解释，说明光具有 ，同时也说明光具有 。 5）课本例题的理解，特别是对其图像的理解运用（重做一下）2、康普顿效应 从 的角度说明光具有 性 1）实验与现象：X射线（由原子内层电子受激发产生）穿过石墨晶体时，除了与入射波长相等的成分外，还有 原波长的成分的现象叫康普顿效应。 2）研究表明：光子除了具有能量外，还应具有 。这进一步说明了光的 。 3）光子的动量表达式：p 。 试推导之： 。考点95、光的波粒二象性 物质波 （概率波）（P3742）1、光的波粒二象性 光的 、 、 实验证实光具有波动性； 、 证实光具有粒子性。从光子的能量公式 和光子的动量公式 可以看出光的粒子说并未否定光的 ，因为它们都引用描述波的物理量 ，其直桥梁作用的量是 。 对光的本性的认识，目前公认的说法是： 。 2、（实物）粒子的波动性 背景：法国巴黎大学的德布罗意考虑到普朗克能量子和爱因斯坦光子理论的成功，“大胆”将“光”的波粒二象性推广到“实物粒子”而提出的假设。（课本P37中间）1）实物粒子也具有 性。（由 （科学家）提出的假设） 其理解是：每一个 的粒子都与一个对应的 相联系。其能量（指 能）和动量p所对应的和关系类似于光，即： ； 这种与实物粒子相联系的波叫 波，也叫 波。2）物质波的实验验证 利用X射线（也称伦琴射线）通过晶体衍射的方法，人们将电子束通过晶体，也观察到了 ，这是物质波存在的有力证据。后来人们陆续证实了质子、中子、原子、分子的波动性。 我们知道，波的波长越大，则其 越强。哪为什么实物粒子（如运动的人、子弹等）波动性难以观察到呢？ 。 3、概率波 1）经典的粒子与经典的波 在经典理论中的粒子：任意时刻确定的 和 、 是其特征； 在经典理论中的波：传播是弥散的， 和 是其特征，即具有时空周期性。 2）波粒二象性的理解概率波 粒子在空间某处出现的 满足波动特点，故称为概率波（服从统计规律） 实验证据：在光的干涉实验中，使入射光很弱、曝光时间短（即光子数少）此时在实验用底片上只看到无规则的 ，若将曝光时间延长（即光子数增多）此时在实验用底片上只看到 。这说明少量光子体现 性，大量光子体现 性。（