波粒二象性复习

1、第十第十七七章章 波粒二象性波粒二象性章末复习一、黑体辐射与能量子一、黑体辐射与能量子1 1黑体与黑体辐射黑体与黑体辐射(1)(1)黑体：黑体： 是是指能够完全吸收入射的各种波长的电磁指能够完全吸收入射的各种波长的电磁波而不发生反射的物体波而不发生反射的物体(2)(2)黑体辐射的实验规律黑体辐射的实验规律 一般材料的物体，辐射的电一般材料的物体，辐射的电磁波除与温度有关外，还与材料磁波除与温度有关外，还与材料的种类及表面状况有关的种类及表面状况有关 黑体辐射电磁波的强度按波黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关长的分布只与黑体的温度有关. . a a随着温度的升高，各种波长的辐射强

2、度都增加随着温度的升高，各种波长的辐射强度都增加b b随着温度的升高，辐射强度的极大值向波长较短随着温度的升高，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动的方向移动一、黑体辐射与能量子一、黑体辐射与能量子2 2能量子能量子 (1) (1)定义：普朗克认为，带电微粒辐射或者吸收定义：普朗克认为，带电微粒辐射或者吸收能量时，只能辐射或吸收某个最小能量值的整数能量时，只能辐射或吸收某个最小能量值的整数倍即能量的辐射或者吸收只能是一份一份的这倍即能量的辐射或者吸收只能是一份一份的这个不可再分的最小能量值个不可再分的最小能量值叫做能量子叫做能量子 (2) (2)能量子的大小：能量子的大小：hh，其中，其中是电

3、磁波的是电磁波的频率，频率，h h称为普朗克常量称为普朗克常量h h6.6266.62610103434 Js( Js(一一般取般取h h6.636.6310103434 Js) Js) 在在微观世界中能量是量子化的，或者说微观粒微观世界中能量是量子化的，或者说微观粒子的能量是分立的子的能量是分立的一、黑体辐射与能量子一、黑体辐射与能量子例例1: 1:下列叙述正确的是下列叙述正确的是 ( )( ) A A、一切物体都在辐射电磁波一切物体都在辐射电磁波 B B、一般物体辐射电磁波的情况只与温度有关一般物体辐射电磁波的情况只与温度有关 C C、黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体黑体辐射电磁波

4、的强度按波长的分布只与黑体温度有关温度有关 D D、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ACDACD一、黑体辐射与能量子一、黑体辐射与能量子例例2 2：关于黑体辐射的强度与波长的关系，下图正确：关于黑体辐射的强度与波长的关系，下图正确的是的是( () )B例例3 3：以下宏观概念，哪些是以下宏观概念，哪些是“量子化量子化”的的( () ) A. A. 木棒的长度木棒的长度 B B物体的质量物体的质量 C C物体的动量物体的动量 D D学生的个数学生的个数一、黑体辐射与能量子一、黑体辐射与能量子D D例例4 4：人眼对绿光最为敏感，正常人的眼睛接收到波人眼

5、对绿光最为敏感，正常人的眼睛接收到波长为长为530nm530nm的绿光时，只要每秒有的绿光时，只要每秒有6 6个绿光的光子射个绿光的光子射入瞳孔，眼睛就能察觉，普朗克常量为入瞳孔，眼睛就能察觉，普朗克常量为6.636.6310103434JsJs，光速为，光速为3.03.010108 8m /sm /s，则人眼能察觉到绿光时，则人眼能察觉到绿光时所接收到的最小功率是所接收到的最小功率是( () )A A2.32.310101818W W B B3.83.810101919WWC C7.07.010101010W W D D1.21.210101818WW一、黑体辐射与能量子一、黑体辐射与能量子

6、A例例5 5：太阳光垂直射到地面上时，地面上太阳光垂直射到地面上时，地面上1m1m2 2接收的接收的太阳光的功率是太阳光的功率是1.4kW1.4kW，其中可见光部分约占，其中可见光部分约占45%45%。(1)(1)假设认为可见光的波长约为假设认为可见光的波长约为0.550.55mm，日地间距，日地间距离离R R1.51.5101011 11mm。普朗克恒量。普朗克恒量h h6.66.610103434JsJs，估，估算太阳每秒辐射出的可见光光子数为多少。算太阳每秒辐射出的可见光光子数为多少。(2)(2)若已知地球的半径为若已知地球的半径为6.46.410106 6mm，估算地球接收的，估算地球

7、接收的太阳光的总功率。太阳光的总功率。一、黑体辐射与能量子一、黑体辐射与能量子二、光电效应二、光电效应1 1光电效应现象光电效应现象 光电效应光电效应：在光的照射下金属中的电子从金属：在光的照射下金属中的电子从金属表面逸出的现象，叫做光电效应，发射出来的电子表面逸出的现象，叫做光电效应，发射出来的电子叫做叫做_2 2光电效应规律光电效应规律(1)(1)每种金属都有一个每种金属都有一个_(2)(2)光子的最大初动能与入射光的光子的最大初动能与入射光的_无关，无关，只随入射光的只随入射光的_增大而增大增大而增大(3)(3)光照射到金属表面时，光电子的发射几乎是光照射到金属表面时，光电子的发射几乎是

8、_的的(4)(4)光电流的强度与入射光的光电流的强度与入射光的_成正比成正比3 3爱因斯坦光电效应方程爱因斯坦光电效应方程二、光电效应二、光电效应 ( (1) 1)光子说：空间传播的光的能量是不连续的，是光子说：空间传播的光的能量是不连续的，是一份一份的，每一份叫做一个光子光子的能量为一份一份的，每一份叫做一个光子光子的能量为_，其中，其中h h是普朗克常量，其值为是普朗克常量，其值为6.636.6310103434 Js. Js.(2)(2)光电效应方程：光电效应方程：_ 其中其中hh为入射光的能量，为入射光的能量，E Ek k为光电子的最大初为光电子的最大初动能，动能，WW0 0是金属的逸

9、出功是金属的逸出功二、光电效应二、光电效应4 4遏止电压与截止频率遏止电压与截止频率(1)(1)遏止电压：使光电流减小到零的反向电压遏止电压：使光电流减小到零的反向电压U Uc c. .(2)(2)截止频率：能使某种金属发生光电效应的截止频率：能使某种金属发生光电效应的_频率叫做该种金属的截止频率频率叫做该种金属的截止频率( (又叫极限又叫极限频率频率) )不同的金属对应着不同的极限频率不同的金属对应着不同的极限频率(3)(3)逸出功：电子从金属中逸出所需做功的逸出功：电子从金属中逸出所需做功的_，叫做该金属的逸出功叫做该金属的逸出功二、光电效应二、光电效应5 5对光电效应规律的解释对光电效应

10、规律的解释存在存在极限频率极限频率c c 电子电子从金属表面逸出，首先需克服金属原子核的引力做功从金属表面逸出，首先需克服金属原子核的引力做功WW0 0，要使入射光子能量不小于，要使入射光子能量不小于WW0 0，对应的频率，对应的频率c c ，即极限即极限频率。频率。 光电子光电子的最大初动能随着入射光频率的增大而的最大初动能随着入射光频率的增大而增大，与入射光的强度增大，与入射光的强度无关。无关。 电子电子吸收光子能量后，一部分克服阻碍作用做功，剩余部吸收光子能量后，一部分克服阻碍作用做功，剩余部分转化为光电子的初动能，只有从金属表面飞出的光电子才分转化为光电子的初动能，只有从金属表面飞出的

11、光电子才具有最大初动能，对于确定的金属，具有最大初动能，对于确定的金属，WW0 0是一定的，故光电子是一定的，故光电子的最大初动能只随入射光频率的增大而增大的最大初动能只随入射光频率的增大而增大光电效应光电效应具有瞬时性具有瞬时性二、光电效应二、光电效应5 5对光电效应规律的解释对光电效应规律的解释 光光照射金属时，电子吸收一个光子的能量后，动能立即照射金属时，电子吸收一个光子的能量后，动能立即增大，不需要能量积累的增大，不需要能量积累的过程。过程。入射光入射光越强，饱和电流越大越强，饱和电流越大 入射光入射光越强，单位时间内发射的光电子数越多，因而饱越强，单位时间内发射的光电子数越多，因而饱

12、和电流越和电流越大。大。由由E Ek k图象可以得到的物理量图象可以得到的物理量二、光电效应二、光电效应5 5对光电效应规律的解释对光电效应规律的解释(1)(1)极限频率：图线与极限频率：图线与轴交轴交点的横坐标点的横坐标c c. .(2)(2)逸出功：图线与逸出功：图线与E Ek k轴交点轴交点的纵坐标的值的纵坐标的值WW0 0E E. .(3)(3)普朗克常量：图线的斜普朗克常量：图线的斜率率k kh h. .例例6 6：光电效应的实验结论是：对于某种金属：光电效应的实验结论是：对于某种金属 ( () ) A A无论光强多强，只要光的频率小于极限频率就无论光强多强，只要光的频率小于极限频率

13、就不能产生光电效应不能产生光电效应 B B无论光的频率多低，只要光照时间足够长就能无论光的频率多低，只要光照时间足够长就能产生光电效应产生光电效应 C C超过极限频率的入射光强度越弱，所产生的光超过极限频率的入射光强度越弱，所产生的光电子的最大初动能就越小电子的最大初动能就越小 D D超过极限频率的入射光频率越高，所产生的光超过极限频率的入射光频率越高，所产生的光电子的最大初动能就越大电子的最大初动能就越大二、光电效应二、光电效应AD例例7 7：对光电效应的理解正确的是：对光电效应的理解正确的是 ( () ) A A金属钠的每个电子可以吸收一个或一个以上的光金属钠的每个电子可以吸收一个或一个以

14、上的光子，当它积累的动能足够大时，就能逸出金属子，当它积累的动能足够大时，就能逸出金属 B B如果入射光子的能量小于金属表面的电子克服原如果入射光子的能量小于金属表面的电子克服原子核的引力而逸出时所需做的最小功，便不能发生光子核的引力而逸出时所需做的最小功，便不能发生光电效应电效应 C C发生光电效应时，入射光越强，光子的能量就越发生光电效应时，入射光越强，光子的能量就越大，光电子的最大初动能就越大大，光电子的最大初动能就越大 D D由于不同金属的逸出功是不相同的，因此使不由于不同金属的逸出功是不相同的，因此使不同金属产生光电效应，入射光的最低频率也不同同金属产生光电效应，入射光的最低频率也不

15、同二、光电效应二、光电效应BD例例8 8：入射光照射到某金属表面上发生光电效应，若入射光照射到某金属表面上发生光电效应，若入射光的强度减弱，而频率保持不变，那么入射光的强度减弱，而频率保持不变，那么 ( () )A A从光照至金属表面上到发射出光电子之间的时间从光照至金属表面上到发射出光电子之间的时间间隔将明显增加间隔将明显增加B B逸出的光电子的最大初动能将减小逸出的光电子的最大初动能将减小C C单位时间内从金属表面逸出的光电子数目将减少单位时间内从金属表面逸出的光电子数目将减少D D有可能不发生光电效应有可能不发生光电效应二、光电效应二、光电效应C C例例9 9：爱因斯坦因提出了光量子概念

16、并成功地解释光爱因斯坦因提出了光量子概念并成功地解释光电效应的规律而获得了电效应的规律而获得了19211921年诺贝尔物理学奖某种年诺贝尔物理学奖某种金属逸出光电子的最大初动能金属逸出光电子的最大初动能E Ekmkm与入射光频率与入射光频率的关的关系如图所示，其中系如图所示，其中0 0为极限频率从图中可以确定的为极限频率从图中可以确定的是是 ( () )A A逸出功与逸出功与有关有关B BE Ekmkm与入射光强度成正比与入射光强度成正比C C当当0 0时，会逸出光电子时，会逸出光电子D D图中直线的斜率与普朗克常量有关图中直线的斜率与普朗克常量有关二、光电效应二、光电效应D D二、光电效应二

17、、光电效应例例1010：用波长为用波长为2.02.010107 7 m m的紫外线照射钨的表面，的紫外线照射钨的表面，释放出来的光电子中最大的动能是释放出来的光电子中最大的动能是4.74.710101919 J J由此由此可知，钨的极限频率是可知，钨的极限频率是( (普朗克常量普朗克常量h h6.636.6310103434 JsJs，光速，光速c c3.03.010108 8 m/s m/s，结果取两位有效数字，结果取两位有效数字) ) ( () )A A5.55.510101414 Hz Hz B B7.97.910101414 Hz HzC C9.89.810101414 Hz Hz D

18、 D1.21.210101515 Hz HzB例例11 11：在光电效应实验中，在光电效应实验中，某某同学用同一光电管在不同学用同一光电管在不同实验条件下得到了三条光电流与电压之间的关系曲同实验条件下得到了三条光电流与电压之间的关系曲线线( (甲光、乙光、丙光甲光、乙光、丙光) )，如图所示则可判断出，如图所示则可判断出( () )A A甲光的频率大于乙光的频率甲光的频率大于乙光的频率B B乙光的波长大于丙光的波长乙光的波长大于丙光的波长C C乙光对应的截止频率大于丙光的截止频率乙光对应的截止频率大于丙光的截止频率D D甲光对应的光电子最大初动能大于丙光的光电甲光对应的光电子最大初动能大于丙光

19、的光电子最大初动能子最大初动能二、光电效应二、光电效应B例例1212：研究光电效应的电路如图研究光电效应的电路如图所示用频率相同、所示用频率相同、强度不同的光分别照射密封真空管的钠极板强度不同的光分别照射密封真空管的钠极板( (阴极阴极K)K)，钠极板发射出的光电子被阳极钠极板发射出的光电子被阳极A A吸收，在电路中形成光吸收，在电路中形成光电流下列光电流电流下列光电流I I与与A A、K K之间的电压之间的电压U UAKAK的关系图象的关系图象中，正确的是中，正确的是_ 二、光电效应二、光电效应C例例1313：如图如图是利用光电管研究光电效应的实验原理示是利用光电管研究光电效应的实验原理示意

20、图，用可见光照射光电管的阴极意图，用可见光照射光电管的阴极K K，电流表中有电，电流表中有电流通过，则流通过，则( () ) A A滑动变阻器的滑动触头由滑动变阻器的滑动触头由a a端向端向b b端滑动的过程端滑动的过程中，电流表中一定无电流通过中，电流表中一定无电流通过 B B滑动变阻器的滑动触头由滑动变阻器的滑动触头由a a端向端向b b端滑动的过程端滑动的过程中，电流表的示数一定会持续增大中，电流表的示数一定会持续增大 C C将滑动变阻器的滑动触头置于将滑动变阻器的滑动触头置于b b端，改用紫外线端，改用紫外线照射阴极照射阴极K K，电流表中一定有电流通过，电流表中一定有电流通过 D D

21、将滑动变阻器的滑动触头置于将滑动变阻器的滑动触头置于b b端，改用红外线端，改用红外线照射阴极照射阴极K K，电流表中一定有电流通过，电流表中一定有电流通过二、光电效应二、光电效应C例例1414：如图如图所示，当开关所示，当开关S S断开时，用光子能量为断开时，用光子能量为2.5 2.5 eVeV的一束光照射阴极的一束光照射阴极P P，发现电流表读数不为零合上，发现电流表读数不为零合上开关，调节滑动变阻器，发现当电压表读数小于开关，调节滑动变阻器，发现当电压表读数小于0.60 0.60 V V时，电流表读数仍不为零；当电压表读数大于或等于时，电流表读数仍不为零；当电压表读数大于或等于0.60

22、V0.60 V时，电流表读数为零时，电流表读数为零(1)(1)求此时光电子的最大初动能的大小；求此时光电子的最大初动能的大小；(2)(2)求该阴极材料的逸出功求该阴极材料的逸出功二、光电效应二、光电效应三、光的波粒二象性、物质波三、光的波粒二象性、物质波1 1光的波粒二象性光的波粒二象性 ( (1) 1)光的干涉、衍射、偏振现象证明光光的干涉、衍射、偏振现象证明光具有具有_ _ 性性(2)(2)光电效应说明光具有光电效应说明光具有_性性(3)(3)光既具有波动性，又具有粒子性，称为光的光既具有波动性，又具有粒子性，称为光的_性性三、光的波粒二象性、物质波三、光的波粒二象性、物质波2 2物质波物质波(1)(1)概率波概率波 光干涉现象是大量光子运动遵守波动规律的表光干涉现象是大量光子运动遵守波动规律的表现，亮条纹是光子到达概率现，亮条纹是光子到达概率_的地方，暗条纹是的地方，暗条纹是光子到达概率光子到达概率_的地方，因此光波又叫概率波的