波粒二象性知识点

1、一：黑体与黑体辐射1 热辐射定义： 热辐射。(2)特点：2黑体(1)定义：波 粒 二 象 性 知 识 点 总 结我们周围的一切物体都在辐射电磁波，这种辐射与物体的温度有关，所以叫 热辐射强度按波长的分布情况随物体的温度而有所不同。辐射强度。2 |ltn 4prn 波长在热辐射的同时，物体表面还会吸收和反射外界射来的电磁波。如果一些物 体能够完全吸收投射到其表面的各种波长的电磁波而不发生反射， 这种物体就是绝对黑体，简称黑体。(2) 黑体辐射特点：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。注意：一般物体的热辐射除与温度有关外，还与材料的种类及表面状况有关。二：黑体辐射的实验规律如图所

2、示，随着温度的升高，一方面，各种波长的辐射强度都 有增加；另一方面，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动。 三：能量子1. 能量子：带电微粒辐射或吸收能量时，只能是辐射或吸收 某个最小能量值的整数倍，这个不可再分的最小能量值E叫做能量子。2. 大小:E=h v。其中v是电磁波的频率，h称为普朗克常量，h=6 . 626x1034J s(般h=6.63x10 34J s)。四：拓展：1、对热辐射的理解(1) .在任何温度下，任何物体都会发射电磁波，并且其辐射强度按波长的分布情况随 物体的温度而有所不同，这是热辐射的一种特性。在室温下，大多数物体辐射不可见的红外光；但当物体被加热到500°

3、;C左右时，开始发出暗红色的可见光。随着温度的不断上升，辉光逐渐亮起来，而且波长较短的辐射越来 越多，大约在1 5000C时变成明亮的白炽光。这说明同一物体在一定温度下所辐射的能量在不 同光谱区域的分布是不均匀的，而且温度越高光谱中与能量最大的辐射相对应的频率也越 高。(2) .在一定温度下，不同物体所辐射的光谱成分有显着的不同。例如，将钢加热到约 800C时，就可观察到明亮的红色光，但在同一温度下，熔化的水晶却不辐射可见光。(3) 热辐射不需要高温，任何温度下物体都会发出一定的热辐射，只是温度低时辐射弱, 温度高时辐射强。2、2什么样的物体可以看做黑体(1) .黑体是一个理想化的物理模型。(

4、2) .如图所示，如果在一个空腔壁上开一个很小的孔，那么射 人小孔的电磁波在空腔内表面会发生多次反射和吸收，最终不能从空 腔射出。这个空腔近似看成一个绝对黑体。注意：黑体看上去不一定是黑色的，有些可看做黑体的物体由于自身有较强的辐射，看起来还会很明亮。如炼钢炉口上的小孔。3、普朗克能量量子化假说（1）如图所示，假设与实验结果“令人满意地相 符”，图中小圆点表示实验值，曲线是根据普朗克公式作出 的。（2）.能量子假说的意义普朗克的能量子假说，使人类对微观世界的本质有了全 新的认识，对现代物理学的发展产生了革命性的影响。普朗 克常量h是自然界最基本的常量之一，它体现了微观世界的 基本特征，架起了电

5、磁波的波动性与粒子性的桥梁。注意：物体在发射或接收能量的时候，只能从某一状态“ 而不可能停留在不符合这些能量的任何一个中间状态。二、光电效应现象1、光电效应：光电效应：物体在光（包括不可见光）的照射下发射电子的现象称为光电效应。2、光电效应的研究结论： 任何一种金属，都有一个极限频率， 入射光的频率必须大于这个极限频率，才能产生光电效应；低于这个频率的光不能产生光电效应。 光电子的最大初动能与入射光的强度 无关，只随着入射光频率的 增大而增大。注意：从金属出来的电子速度会有差异，这里说 的是从金属表面直接飞出来的光电子。入射光照到金属上时,光电子的发射几乎是瞬时的，一般不超过10-9s;当入射

6、光的频率大于极限频率时，光电流的强度与入射光的强度 成正比。3、光电效应的应用：光电管：光电管的阴极表面敷有碱金属，对电子的束缚能力比较弱，在光的照射下容易 发射电子，阴极发出的电子被阳极收集，在回路中形成电流，称为光电流。注意：光电管两极加上正向电压，可以增强光电流。光电流的大小跟入射光的强 度和正向电压有关，与入射光的频率无关。入射光的强度越大，光电流越大。遏止电压U0。回路中的光电流随着反向电压的增加而减小，当反向电压U0满足：-mvax= eU0，光电2流将会减小到零，所以遏止电压与入射光的频率有关。4、波动理论无法解释的现象： 不论入射光的频率多少，只要光强足够大，总可以使电子获得足

7、够多的能量，从而 产生光电效应，实际上如果光的频率小于金属的极限频率，无论光强多大，都不能产生光 电效应。 光强越大，电子可获得更多的能量，光电子的最大初始动能应该由入射光的强度来 决定，实际上光电子的最大初始动能与光强无关，与频率有关。 光强大时，电子能量积累的时间就短，光强小时，能量积累的时间就长，实际上 论光入射的强度怎样微弱，几乎在开始照射的一瞬间就产生了光电子三、光子说1、普朗克常量普郎克在研究电磁波辐射时，提出能量量子假说：物体热辐射所发出的电磁波的能量 是不连续的，只能是hv的整数倍，hv称为一个能量量子。即能量是一份一份的。其中 v辐 射频率，h是一个常量，称为普朗克常量。2、

8、光子说在空间中传播的光的能量不是连续的，而是一份一份的，每一份叫做一个光子，光子 的能量&跟光的频率v成正比。；二hv，其中：h是普朗克常量，v是光的频率。四、光电效应方程1、逸出功W：电子脱离金属离子束缚，逸出金属表面克服离子引力做的功。2、 光电效应方程：如果入射光子的能量hv大于逸出功V0,那么有些光电子在脱离金属 表面后还有剩余的动能 根据能量守恒定律，入射光子的能量 hv等于出射光子的最大初 动能与逸出功之和，即1 2 1 2 hv= mvmax，Wo其中 mvmax是指出射光子的最大初动能。2 23、光电效应的解释： 极限频率：金属内部的电子一般一次只能吸收一个光子的能量，

9、只有入射光子的能量hv大于或者等于逸出功 W即：Wo时，电子才有可能逸出，这就是光电效应存在极限h 频率的原因。1 2 1 2 遏制电压：由hvmvmax Wo和 mvmax二eUo有：hv =eU° Wo，所以遏制电压只2 2与入射光频率有关，与入射光的强度无关，这就是光电效应存在遏制电压的原因。五、康普顿效应（表明光子具有动量）1、康普顿效应：用X射线照射物体时，一部分散射出来的 X射线的波长会变长，这个 现象叫康普顿效应。康普顿效应是验证光的波粒二象性的重要实验之一。2、康普顿效应的意义： 证明了爱因斯坦光子假说的正确性，揭示了光子不仅具有能 量，还具有动量。光子的动量为 p=

10、h-3、现象解释：碰撞前后光子与电子总能量守恒，总动量也守恒。碰撞前，电子可近似视为静止的，碰撞后，电子获得一定的能量和动量，X光子的能量和动量减小，所以 X射线光子的波长入变长。六、光的波粒二象性物质波概率波不确定关系1、光的波粒二象性：干涉、衍射和偏振以无可辩驳的事实表明光是一种波； 光电效应 和康普顿效应 又用无可辩驳的事实表明光是一种粒子，由于光既有波动性，又有粒子性， 只能认为光具有波粒二象性。但不可把光当成宏观观念中的波，也不可把光当成宏观观念 中的粒子。少量的光子表现出粒子性，大量光子运动表现为波动性；光在传播时显示波动性，与物质发生作用时，往往显示粒子性；频率小波长大的波动性显

11、着，频率大波长小的 粒子性显着。2、光子的能量E=hv，光子的动量p=h/入表示式也可以看出，光的波动性和粒子性并不矛盾：表示粒子性的粒子能量和动量的计算式中都含有表示波的特征的物理量一一频率v和波长入。由以上两式和波速公式c= X v还可以得出：E = p c 。3、物质波（德布罗意波）：1924年德布罗意（法）提出，实物粒子和光子一样具有波动性，任何一个运动着的物体都有一种与之对应的波，波长 X =h / p，这种波叫物质波，也叫 德布罗意波。4、概率波：从光子的概念上看，光波是一种概率波。光子落在明条纹的概率高，落在暗条纹的概率低。干涉条纹是光子落在感光片上各点的概率分布的反映。 注意：

12、亮纹是光子落的概率大，暗纹是概率小，不是光子照不到。5、电子云：原子核外电子的概率分布图。概率大的地方小圆点密一些，概率小的地方 小圆点疏一些。讨论微观粒子的运动，轨道的概念毫无意义。6、 不确定关系：微观粒子的坐标和动量不能同时完全精确地确定。如果用厶x表示微观 粒子位置的不确定性，用 厶p表示微观粒子在X方向上动量的不确定性，则有。4兀原因是因为微观粒子具有波动性。(1) 由不确定性关系可知，坐标和动量，其中一个测量得越准确，另外一个的不确定性就越 大。(2) 微观粒子的波粒二象性和不确定性关系本质是一样的，导致共同的结果：微观粒子的运 动状态，不能通过确定的轨道来描述，只能通过概率波做统

13、计性的描述。(3) 不确定性关系对宏观物体没有意义。频率低波长长，波动性明显光的产生，与其他物质作用，粒子性明显大量时，波动性明显频率咼波长短，粒子性明显传播时，波动性明显个别时，粒子性明显例题讲解光电管阴极的逸出功为1.8eV ； 电键k断开后，有电流流过电流表 G 光电子的最大初动能为0.7eV ； 改用能量为1.5eV的光子照射，电流表G也有电流，但电流较小;充线光电营盘住的光照射用例1：用如图所示的装置研究光电效应现象，当用光子能量为2.5eV的光照射 到光电管上时，电流表 G的读数为0.2mA移动变阻器的触点c，当电压表的 示数大于或等于0.7V时，电流表读数为零。贝( )A.B.C

14、.例2：关于不确定关系，下列说法中正确的是：A.B.C.D.例3：D.不确定关系表明：想要同时准确测量一个粒子的位置和动量，这是不可能的； 不确定关系表明：想要同时准确测量一颗子弹的位置和动量，这是不可能的； 由于不确定关系，所以测量粒子的位置已经没有意义了；如果将来实验技术进步了，同时准确测量一个粒子的位置和动量是有可能的； 已知钠发生光电效应的极限波长为 入0 = 5X10_7m,现用波长为4X 10_7m钠作阴极的光电管.求：(1) 钠的逸出功W;(2) 为使光电管中的光电流为零，在光电管上所加反向电压至少多大？针对练习1 .下列关于光的波粒二象性的说法中，正确的是 ()A. 有的光是波

15、，有的光是粒子B .光子与电子是同样的一种粒子C. 光的波长越长，其波动性越显着，波长越短，其粒子性越显着D. 大量光子产生的效果往往显示粒子性2.在做双缝干涉实验时，在观察屏的某处是亮纹，则对光子到达观察屏的位置，下列说法 正确的是()A. 到达亮条纹处的概率比到达暗条纹处的概率大B .到达暗条纹处的概率比到达亮条纹处的概率大C. 该光子可能到达观察屏的任意位置D. 以上说法均不正确3 对光的认识，以下说法正确的是（）A. 个别光子的行为表现为粒子性，大量光子的行为表现为波动性B. 光的波动性是光子本身的一种属性，不是光子之间的相互作用引起的C光表现出波动性时，就不具有粒子性了，光表现出粒子

16、性时，就不具有波动性了D.光的波粒二象性应理解为：在某种场合下光的波动性表现明显，在另外某种场合下， 光的粒子性表现明显.）B.入射光波长太长D.电源正负极接反v的光照射某种金属材料，产生光电子的最大初动能为E,若以频4. 如图所示，电路中所有元件完好，光照射到光电管上，灵敏电流计中没有 电流通过，其原因可能是（A.入射光太弱C. 光照时间太短的光照射同一金属材料，则光电子的最大初动能是 （）B. Ek + h vD. Ek+ 2h v电荷量为q的带电粒子，由静止开始经加速电场加速后（加速电压为U）， ）5. 频率为 率为2 vA. 2EkC. Ek h vA 丄2mqUh iC.2mqu2m

17、qU6. 个质量为m 该粒子的德布罗意波长为（hB2mqUhD. mqU7. A、B两束不同频率的光波均能使某金属发生光电效应，如果产生光电流的最大值分别为Ia、|b ,且IavIb ,则下列关系正确的是（）A.照射光的波长入A>入BB.照射光的光子能量Ea<EbC.单位时间内照射到金属板的光子数NA<NB D.照射光的频率ya<y bh8. 频率为v的光子，具有的能量为hv、动量为亠.将这个光子打在处于静止状态的电子c上，光子将偏离原运动方向，这种现象称光子的散射.下列关于光子散射说法中正确的是（ ）A. 光子改变原来的运动方向，且传播速度变小B. 光子由于在与电子碰

18、撞中获得能量，因而频率增大C由于受到电子碰撞，散射后的光子波长小于入射光子的波长D.由于受到电子碰撞，散射后的光子频率小于入射光子的频率9. 激光的主要特点之一是它的瞬时功率很大，设P表示激光功率，入表示激光波长，则激光器每秒射出的光子数（）PhPPcA.B.C.D. P 入 hchc Ch10. 三种不同的入射光A、B、C分别射在三种不同的金属a、b、c表面，均恰可使金属逸出光电子,若入射光的波长入A>入B> X C ,则（）A.用入射光A照射金属b或c ,金属b、c均可发生光电效应现象B. 用入射光A、B同时照射金属c ,金属c可发生光电效应现象C. 用入射光C照射a或b,金属

19、a、b均可发生光电效应现象D. 用入射光B或C照射金属a ,均可使金属a发生光电效应现象11 如图所示是光电管的原理图，已知当有波长为入0的光照到阴极K时，电路中有光电流， 则（）A. 若换用波长为 入1（入i入0）的光照射阴极K时，电路一定没有光电流B. 若换用波长为 入2（入2入0）的光照射阴极K时，电路中光电流一定增大C若将变阻器滑动头P从图示位置向右滑一些，仍用波长入0的光照射，则电路中光电 流一定增大D.若将变阻器滑动头P从图示位置向左滑过中心 0点时，其他条件不变，则电路中仍 可能有光电流12. 人类对光的本性认识的过程中先后进行了一系列实验，如图所示的四个示意图所示表示的实验能说

20、明光具有波动性的是（）13. 用波长为.1的单色光照射某光电管阴极时，测得光电子的最大动能为Ek1 ;用波长为1的单色光照射时，测得光电子的最大动能为 Ek2。若Ek1 -Ek2，则1 '2。（填.或：）14. 入射的X射线光子的能量为0.60 MeV，被自由电子散射后波长变化了 20%则反冲电子的动能为MeV15. 二氧化碳能强烈吸收红外长波辐射，这种长波辐射的波长范围是1.4 X 10一31.6 X 10-3m相应的频率范围是 相应的光子能量的范围是 “温室效应”使空气全年的平均温度升高，空气温度升高，从微观上看就是空气中分子的 .（已知普朗克恒量h= 6.6 X 10-34J s,真空中的光速c= 3.0 X 108m/s，结果取两位有效数字）16. 铝的逸出功是4.2eV，现在用波长200nm的光照射铝的表面.（1）光电子的最大初动能是 ;遏止电压是;（3）铝的极限频率是 .17.