波粒二象性复习

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2013-6-24,#,第十,七,章 波粒二象性,章末复习,一、黑体辐射与能量子,1,黑体与黑体辐射,(1),黑体：,是,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,(2),黑体辐射的实验规律,一般材料的物体，辐射的电磁波除与温度有关外，还与材料的种类及表面状况有关,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,.,a,随着温度的升高，各种波长的辐射强度都增加,b,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,一、黑体辐射与能量子,2,能量子,(1),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,叫做能量子,(2),能量子的大小：,h,，其中,是电磁波的频率，,h,称为普朗克常量,h,6.62610,34,Js(,一般取,h,6.6310,34,Js),在,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,一、黑体辐射与能量子,例,1:,下列叙述正确的是,(),A、,一切物体都在辐射电磁波,B、,一般物体辐射电磁波的情况只与温度有关,C、,黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体温度有关,D、,黑体能够完全吸收入射的各种波长的电磁波,ACD,一、黑体辐射与能量子,例,2,：关于黑体辐射的强度与波长的关系，下图正确的是,(,),B,例,3：,以下宏观概念，哪些是“量子化”的,(,),A.,木棒的长度,B,物体的质量,C,物体的动量,D,学生的个数,一、黑体辐射与能量子,D,例,4：,人眼对绿光最为敏感，正常人的眼睛接收到波长为,530nm,的绿光时，只要每秒有,6,个绿光的光子射入瞳孔，眼睛就能察觉，普朗克常量为,6.6310,34,Js,，光速为,3.010,8,m/s,，则人眼能察觉到绿光时所接收到的最小功率是,(,),A,2.310,18,W B,3.810,19,W,C,7.010,10,W D,1.210,18,W,一、黑体辐射与能量子,A,例,5：,太阳光垂直射到地面上时，地面上,1m,2,接收的太阳光的功率是,1.4kW,，其中可见光部分约占,45%,。,(1),假设认为可见光的波长约为,0.55,m,，日地间距离,R,1.510,11,m,。普朗克恒量,h,6.610,34,Js,，估算太阳每秒辐射出的可见光光子数为多少。,(2),若已知地球的半径为,6.410,6,m,，估算地球接收的太阳光的总功率。,一、黑体辐射与能量子,二、光电效应,1,光电效应现象,光电效应,：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，发射出来的电子叫做,_,2,光电效应规律,(1),每种金属都有一个,_,(2),光子的最大初动能与入射光的,_,无关，只随入射光的,_,增大而增大,(3),光照射到金属表面时，光电子的发射几乎是,_,的,(4),光电流的强度与入射光的,_,成正比,3,爱因斯坦光电效应方程,二、光电效应,(,1),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,_,，其中,h,是普朗克常量，其值为,6.6310,34,Js.,(2),光电效应方程：,_,其中,h,为入射光的能量，,E,k,为光电子的最大初动能，,W,0,是金属的逸出功,二、光电效应,4,遏止电压与截止频率,(1),遏止电压：使光电流减小到零的反向电压,U,c,.,(2),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,(,又叫极限频率,),不同的金属对应着不同的极限频率,(3),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,二、光电效应,5,对光电效应规律的解释,存在,极限频率,c,电子,从金属表面逸出，首先需克服金属原子核的引力做功,W,0,，要使入射光子能量不小于,W,0,，对应的频率,c,，,即极限,频率。,光电子,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,无关。,电子,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具有最大初动能，对于确定的金属，,W,0,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,光电效应,具有瞬时性,二、光电效应,5,对光电效应规律的解释,光,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,过程。,入射光,越强，饱和电流越大,入射光,越强，单位时间内发射的光电子数越多，因而饱和电流越,大。,由,E,k,图象可以得到的物理量,二、光电效应,5,对光电效应规律的解释,(1),极限频率：图线与,轴交点的横坐标,c,.,(2),逸出功：图线与,E,k,轴交点的纵坐标的值,W,0,E,.,(3),普朗克常量：图线的斜率,k,h,.,例,6,：光电效应的实验结论是：对于某种金属,(,),A,无论光强多强，只要光的频率小于极限频率就不能产生光电效应,B,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,C,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,D,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,二、光电效应,AD,例,7,：对光电效应的理解正确的是,(,),A,金属钠的每个电子可以吸收一个或一个以上的光子，当它积累的动能足够大时，就能逸出金属,B,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，便不能发生光电效应,C,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,D,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,二、光电效应,BD,例,8：,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,(,),A,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,B,逸出的光电子的最大初动能将减小,C,单位时间内从金属表面逸出的光电子数目将减少,D,有可能不发生光电效应,二、光电效应,C,例,9：,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,1921,年诺贝尔物理学奖某种金属逸出光电子的最大初动能,E,km,与入射光频率,的关系如图所示，其中,0,为极限频率从图中可以确定的是,(,),A,逸出功与,有关,B,E,km,与入射光强度成正比,C,当,0,时，会逸出光电子,D,图中直线的斜率与普朗克常量有关,二、光电效应,D,二、光电效应,例,10,：,用波长为,2.010,7,m,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,4.710,19,J,由此可知，钨的极限频率是,(,普朗克常量,h,6.6310,34,Js,，光速,c,3.010,8,m/s,，结果取两位有效数字,)(,),A,5.510,14,Hz B,7.910,14,Hz,C,9.810,14,Hz D,1.210,15,Hz,B,例,11,：,在光电效应实验中，,某,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线,(,甲光、乙光、丙光,),，如图所示则可判断出,(,),A,甲光的频率大于乙光的频率,B,乙光的波长大于丙光的波长,C,乙光对应的截止频率大于丙光的截止频率,D,甲光对应的光电子最大初动能大于丙光的光电子最大初动能,二、光电效应,B,例,12,：,研究光电效应的电路如图,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,(,阴极,K),，钠极板发射出的光电子被阳极,A,吸收，在电路中形成光电流下列光电流,I,与,A,、,K,之间的电压,U,AK,的关系图象中，正确的是,_,二、光电效应,C,例,13,：,如图,是利用光电管研究光电效应的实验原理示意图，用可见光照射光电管的阴极,K,，电流表中有电流通过，则,(,),A,滑动变阻器的滑动触头由,a,端向,b,端滑动的过程中，电流表中一定无电流通过,B,滑动变阻器的滑动触头由,a,端向,b,端滑动的过程中，电流表的示数一定会持续增大,C,将滑动变阻器的滑动触头置于,b,端，改用紫外线照射阴极,K,，电流表中一定有电流通过,D,将滑动变阻器的滑动触头置于,b,端，改用红外线照射阴极,K,，电流表中一定有电流通过,二、光电效应,C,例,14,：,如图,所示，当开关,S,断开时，用光子能量为,2.5 eV,的一束光照射阴极,P,，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,0.60 V,时，电流表读数仍不为零；当电压表读数大于或等于,0.60 V,时，电流表读数为零,(1),求此时光电子的最大初动能的大小；,(2),求该阴极材料的逸出功,二、光电效应,三、光的波粒二象性、物质波,1,光的波粒二象性,(,1),光的干涉、衍射、偏振现象证明光,具有,_,性,(2),光电效应说明光具有,_,性,(3),光既具有波动性，又具有粒子性，称为光的,_,性,三、光的波粒二象性、物质波,2,物质波,(1),概率波,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,_,的地方，暗条纹是光子到达概率,_,的地方，因此光波又叫概率波,(2),物质波,任何一个运动着的物体，小到微观粒子大到宏观物体都有一种波与它对应，其波长,_,，,p,为运动物体的动量，,h,为普朗克常量,.,例,15,：关于物质的波粒二象性，下列说法中不正确的是,(,),A,不仅光子具有波粒二象性，一切运动的微粒都具有波粒二象性,B,运动的微观粒子与光子一样，当它们通过一个小孔时，都没有特定的运动轨道,C,波动性和粒子性，在宏观现象中是矛盾的、对立的，但在微观高速运动的现象中是统一的,D,实物的运动有特定的轨道，所以实物不具有波粒二象性,三、光的波粒二象性、物质波,D,例,16,：,如图,所示，用单色光做双缝干涉实验，,P,处为亮条纹，,Q,处为暗条纹不改变单色光的频率，而调整光源使其极微弱，并把单缝调至只能使光子一个一个地过去，那么过去的某一光子,(,),A,一定到达,P,处,B,一定到达,Q,处,C,可能到达,Q,处,D,都不正确,三、光的波粒二象性、物质波,C,