高中物理必修课件：5.3、5.4《量子化现象》 物理学——人类文明进步的阶梯.（粤教必修2）

欢迎进入物理课堂 一 对光电效应的解释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 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 电子吸收光子的能量后可能向各个方向运动 有的向金属内部运动 并不出来 向金属表面运动的电子 经过的路程不同 途中损失的能量也不同 惟独金属表面上的电子 只要克服金属原子核的引力做功 就能从金属中逸出 这个功叫逸出功 这些光电子的动能最大 叫最大初动能 金属中的每个电子对光子能量的吸收不是连续累加的 它只能吸收一个光子的能量 因此只有达到一定频率的光子照射才有光电效应产生 典例1 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 解题指导 解答本题应注意以下两点 标准解答 选C 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 变式训练 当用频率 5 44 1014Hz的绿光照射钾板时 恰能向外发射光电子 下列说法正确的是 A 利用频率较绿光低的红光照射钾板时 也会产生光电子B 利用频率较绿光低的黄光照射钾板时一定会产生光电子C 利用频率较绿光高的蓝光照射钾板时一定会产生光电子D 需利用频率较绿光高的蓝光照射钾板才能产生光电子 解析 选C 由光电效应产生的机理可知 只有当入射光子的能量大于某一数值时 光子才有可能被电子吸收获得能量从而摆脱束缚成为光电子 由于绿光恰能使钾发生光电效应 比绿光频率小的红光 黄光的光子能量不足以被电子吸收而使其成为光电子 A B错误 蓝光光子能量大于绿光光子能量 能产生光电效应 而与入射光的强弱无关 C正确 D错误 二 对光的波粒二象性的理解1 光电效应说明光具有粒子性 光的干涉 衍射等实验事实 显示光具有波动性 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 在宏观上 大量光子传播往往表现为波动性 在微观上 个别光子在与其他物质产生作用时 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 1 光的粒子性不同于牛顿的 微粒说 2 光的波动性不是光子之间相互作用的结果 而是光子本身的一种属性 典例2 对光的认识 以下说法错误的是 A 个别光子的行为表现为粒子性 大量光子的行为表现出波动性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 解题指导 解答该题应把握以下两点 标准解答 选C 个别光子的行为表现出粒子性 大量光子的行为表现出波动性 光与物质相互作用时表现出粒子性 光的传播规律表现出波动性 光的波动性和粒子性都是光的本质属性 光的波动性表现明显时仍具有粒子属性 因为波动性表现为粒子分布概率 光的粒子性表现明显时仍具有波动性 因为大量粒子的个别行为呈现出波动规律 故A B D正确 C错误 应选C项 规律方法 光的波动性与粒子性的判断方法 1 大量光子易表现出波动性 个别光子易表现出粒子性 2 光的频率越低时易表现为波动性 光的频率越高时易表现为粒子性 变式训练 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 解析 选C 光具有波粒二象性 即具有波动性和粒子性 A错误 光子不是实物粒子 电子为实物粒子 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波动性 D错误 变式备选 下列关于光的波粒二象性说法正确的是 A 光有时是波 有时是粒子B 光表现为波动性时 与水面波是同种类的波C 光不可能同时具有波动性和粒子性D 光的直线传播只是宏观近似规律 解析 选D 光同时具有波动性和粒子性 只是条件不同 两者的明显程度不同 所以A C错误 光是概率波 与宏观的机械波不同 B错误 由于光有波动性 所以光在直线传播时是近似直线传播 D正确 典例 假设一只功率为P的白炽灯 辐射出的光的平均波长为 则在时间t内 该白炽灯共辐射出多少个光子 解题指导 解答本题时可以按照以下流程分析 标准解答 白炽灯在时间t内辐射的能量E Pt 单个光子的能量所以光子个数为 答案 不清楚入射光的频率与电子初动能的关系 双选 在光电效应实验中 下列结果正确的是 A 如果入射光比较弱 只有照射的时间足够长 才会产生光电效应B 当入射光的频率增大为原来的两倍时 光电子的最大初动能也增大为原来的两倍C 当入射光的波长增大为原来的两倍时 可能不产生光电效应D 当入射光的强度增大为原来的两倍时 单位时间发射光电子的数量也增大为原来的两倍 正确解答 选C D 如果入射光的频率比极限频率低 那么无论光多么强 照射时间多么长 都不会发生光电效应 而如果入射光的频率高于极限频率 即使光不强 也会产生光电效应 A错 在光电效应中每秒从阴极发射的光电子数与入射光强成正比 D正确 入射光的频率增大时 从阴极逸出的光电子的初动能也增大 但两者不是简单的正比关系 B错 当入射光的波长增大为原来的两倍时 其频率减为原来的 如果已低于阴极材料的极限频率 就不会产生光电效应 故C正确 易错分析 本题易错选B项 其原因是不清楚入射光的频率与光电子初动能的关系 误认为两者存在正比关系 忽略了光电子在逸出时需要消耗能量 1 下列说法与实际情况符合的是 A 普朗克提出了光子说 从而解决了黑体辐射问题B 爱因斯坦提出了光子说 很好地解释了光电效应C 惠更斯提出了能量子假设 解决了黑体辐射的理论困难D 开普勒发现了电子绕原子核运动的规律 解析 选B 普朗克提出了能量子假说 解决了黑体辐射问题 惠更斯提出了光的波动说 开普勒提出了行星运动的三定律 所以A C D都错误 只有B项正确 2 2011 德州高一检测 对于光的认识 下列说法不正确的是 A 在空间传播的光不是连续的 而是一份一份的B 光既具有波动性又具有粒子性C 当具有波动性时就不具备粒子性 反之亦然D 光不但是一种波 且是一种电磁波 解析 选C 根据爱因斯坦的光量子说 光是一份一份的 不是连续的 A对 光的干涉与衍射证明光是波 而光电效应证明光具有粒子性 光的本质是既有粒子性 又有波动性 B对 C错 麦克斯韦提出了光是一种电磁波 D对 3 双选 原子发光时 所得到的光对应一系列不连续的亮线这说明 A 这些亮线是由所对应的频率的光子形成的B 这些亮线是由若干原子运动到该处形成的C 这些亮线说明原子发光时只发出对应频率的光子 而不存在其他频率的光子D 这些亮线是由各种频率的光在该处会聚形成的 解析 选A C 在光谱上形成的亮线都与相应频率对应 这说明某条亮线是由该频率的光子形成的 故A正确 这些亮线并非原子运动到该处形成 故B错误 由于光谱只存在一系列的不连续的亮线 这说明只发出相应频率的光子 故C正确 D错误 4 双选 在研究黑体辐射规律时 下列说法不正确的是 A 利用经典物理学的 连续性 观点得出的理论结果与实验结果相符B 利用经典物理学的 连续性 观点得出的理论结果与实验结果不相符C 经典物理学由于无法解释 黑体辐射 说明它是错误的D 引入能量是一个一个的 能量子 的观点 理论结果与实验相符合 解析 选A C 在黑体辐射规律的研究中 运用经典物理学的连续性观点 得出的理论结果与实验结果不相符 故A错误 B正确 经典物理学在黑体辐射研究中理论与实际不相符 说明经典物理学有其局限性 但不能说其是错误的 故C错误 当引入 能量子 概念后 理论结果才与实验相符合 故D正确 Thankyou 同学们 来学校和回家的路上要注意安全 同学们 来学校和回家的路上要注意安全