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第三节量子化现象 第四节物理学人类文明进步的阶梯,第五章,内容索引,自主预习 预习新知 夯实基础,重点探究 启迪思维 探究重点,达标检测 检测评价 达标过关,自主预习,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 ,这一物体就称为黑体.黑体辐射是指黑体发出的 . 2.光电效应:当用一些波长 的光照射金属表面时,金属便有电子 ,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.光电效应的产生取决于光的 而与光的 无关.,一、量子化现象,反射,电磁辐射,较短,逸出,频率,强度,3.光的波粒二象性:大量的实验事实表明,光既具有 又具有 ,也就是光具有波粒二象性. 4.原子光谱:原子只能处于一系列 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,辐射(或吸收) 频率的光子,辐射(或吸收)光子的能量是不连续的. 二、物理学与现代技术 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 、 、 等的创立,都是在物理学中经过了长期的酝酿,在理论上和实验上取得突破,继而转化为技术成果的.,波动性,粒子性,不连续,一定,原子能技术,激光技术,电子和信息技术,答案,即学即用 1.判断下列说法的正误. (1)量子理论中能量也是连续变化的.( ) (2)一个量子就是组成物质的最小微粒,如原子、分子.( ) (3)辐射的能量是一份一份的,因此物体的动能也是一份一份的.( ) (4)光具有波粒二象性说明有的光是波,有的光是粒子.( ),2.波长是0.122 0 m的紫外线的光子能量为_J.,答案,解析,1.631018,重点探究,1.量子化假设:普朗克提出物质发射(或吸收)的能量E只能是某一最小能量单位的整数倍,En,n1,2,3n叫做量子数.能量子的能量h .式中h为普朗克常量(h6.631034 Js)是微观现象量子特征的表征,为频率,c为真空中的光速,为光波的波长. 2.量子化:量子化的“灵魂”是不连续.在宏观领域中,这种量子化(或不连续性)相对于宏观量或宏观尺度极微小,完全可以忽略不计,但在微观世界里,量子化(或不连续)是明显的,微观物质系统的存在,物质之间传递的相互作用、物体的状态及变化等都是量子化的.,一、对量子理论的初步认识,例1根据量子理论,光子的能量E0hh ,其中c为真空中的光速、为光的频率、为光的波长,普朗克常量取h6.61034 Js.已知太阳光垂直照射时,每平方米面积上的辐射功率为P1.35 kW.假设太阳辐射的平均波长为 6.6107 m,则在垂直于太阳光的S1 m2面积上,每秒钟内可以接收到多少光子?,答案4.51021个,答案,解析,在1 m2面积上,1 s内得到的阳光总能量为EPt,接收到的光子个数,针对训练(多选)关于量子假说,下列说法正确的是 A.为了解决黑体辐射的理论困难,爱因斯坦提出了量子假说 B.量子假说第一次得出了不连续的概念 C.能量的量子化就是能的不连续化 D.量子假说认为电磁波在空间中的传播是不连续的,答案,解析,解析普朗克提出了量子假说,认为物质发射和吸收能量时,能量不是连续的,是一份一份进行的.它不但解决了黑体辐射的理论困难,更重要的是提出了“量子”概念,揭开了物理学崭新的一页,选项B、C正确.,1.光子说:爱因斯坦认为,光在传播过程中,是不连续的,它由数值分立的能量子组成,这些能量子叫光量子,也称“光子”,光就是以光速c运动着的光子流,每个光子的能量Ehh . 2.用光子说解释光电效应的规律:当光子照射到金属表面上时,它的能量可以被金属中的某个电子全部吸收,电子吸收光子的能量后,动能立刻增加,不需要积累能量的过程.这就是光电效应的发生用时极短的原因.只有能量足够大,即频率足够大的光子照射在金属上,才能使电子获得足够大的动能,克服金属原子核对它的束缚从金属表面飞离出来成为光电子,这就说明发生光电效应入射光的频率必须足够大,而不是光足够强.,二、对光电效应的理解,例2硅光电池是利用光电效应原理制成的,下列表述正确的是 A.硅光电池是把光能转变为电能的一种装置 B.硅光电池中吸收了光子能量的电子都能逸出 C.逸出的光电子的最大初动能与入射光的频率无关 D.任意频率的光照射到硅光电池上都能产生光电效应,答案,解析,解析硅光电池把光能转化为电能,A正确; 光子的能量取决于光的频率,只有当光子的能量足够大,被硅光电池中的电子吸收后,电子才能从金属中逸出,所以只有当光的频率足够大时才会发生光电效应,B、D错误; 逸出的光电子的最大初动能随入射光的频率的增大而增大,C错误.,1.光电效应能不能产生取决于入射光的频率,只要频率足够大,就可以产生光电效应,与光的照射时间无关. 2.单位时间内产生光电子的多少取决于入射光的强度,入射光的强度越强,产生的光电子越多. 3.逸出的光电子的最大初动能随入射光频率的增大而增大. 4.“光电子的最大初动能”与“光电子的动能”的区别 光照射到金属表面时,电子吸收光子的能量,就可能向各个方向运动,运动过程中要克服原子核和其他原子的阻碍而损失一部分能量,剩余部分能量转化为光电子的初动能.所以金属表面的电子,只需克服原子核的引力做功就能逸出,光电子具有的初动能最大,此时的动能叫做光电子的最大初动能.,1.光电效应说明光具有粒子性,光的干涉、衍射等实验事实,说明光具有波动性,大量实验事实表明,光既具有波动性又具有粒子性. 2.光具有波粒二象性,但在不同情况下表现不同.宏观上,大量光子传播往往表现为波动性;微观上,个别光子在与其他物质发生作用时,往往表现为粒子性. 3.光的粒子性不同于宏观观念中的粒子,粒子性的含义是“不连续”的,“一份一份”的.光的波动性也不同于宏观观念中的波,波动规律决定光子在某点出现的概率,是一种概率波.,三、对波粒二象性的理解,例3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,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,其波动性越显著;波长越短,其粒子性越显著 D.大量光子的行为往往显示出粒子性,答案,解析,解析光具有波粒二象性,即光具有波动性和粒子性,A错误; 光子不是实物粒子,电子是实物粒子,故B错误. 光的波长越长,其波动性越明显,波长越短,其粒子性越明显,C正确; 大量光子的行为显示出波动性,D错误.,达标检测,1,2,3,1.(量子化的理解)对于带电微粒辐射和吸收能量时的特点,下列说法不正确的是 A.辐射是由一份份的能量组成的,一份能量就是一个能量子 B.辐射和吸收的能量是某一最小值的整数倍 C.吸收的能量可以是连续的 D.辐射和吸收的能量是量子化的,答案,解析,解析根据普朗克的量子理论,能量是不连续的,其辐射和吸收的能量只能是某一最小能量单位的整数倍,故A、B、D均正确,C错,所以选C.,2.(光电效应的理解)某单色光照射金属时不会产生光电效应,下列措施中可能使该金属产生光电效应的是 A.延长光照时间 B.增大光的强度 C.换用波长较短的光照射 D.换用频率较低的光照射,答案,解析,1,2,3,解析要产生光电效应,入射光的频率必须大于该金属的极限频率,波长越短的光频率越高,当高于极限频率时就能产生光电效应,故C正确.,3.(对光的波粒二象性的理解)(多选)在单缝衍射实验中,中央亮纹的光强占从单缝射入的整个光强的95%以上,假设现在只让一个光子通过单缝,那么该光子 A.一定落在中央亮纹处 B.一定落在亮纹处 C.可能落在暗纹处 D.落在中央亮纹处的可能性最大,答案,1,2,3,解析,解析根据光波是概率波的概念,对于一个光子通过单缝落在何处,是不确定的,但概率最大的是落在中央亮纹处.当然也可落在其他亮纹处,还可能落在暗纹处,不过,落在暗纹处的概率很小,故C、D选项正确.,1,2,3,
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