高一物理（粤教版)必修二第5章第3节《量子化现象》（41张ppt）

欢迎进入物理课堂 第三节量子化现象第四节物理学 人类文明进步的阶梯 一 量子论的建立过程1 普朗克提出能量子假说 1 黑体及黑体辐射 黑体是能够吸收照射到它上面的 而无 的物体 黑体辐射是指黑体发出的 辐射 2 经典物理学的困难 应用经典物理学的 观念 进行的理论分析与黑体辐射实验结果 全部辐射反射 电磁 连续性 不相符合 3 能量子假说 物质发射 或吸收 能量时 能量不是 而是 进行的 每一份就是一个最小的能量单位 称为 能量子的能量E v为为辐射的频率 h为 实验测得h 6 63 10 34J s 2 爱因斯担提出光子说 1 光电效应现象及实验规律 光电效应指光照射金属表面时 有 逸出的现象 实验表明 光电效应的产生取决于光的 而与光的 无关 连续的一份一份 能量子 h 普朗克常量 电子 频率强度 2 经典物理学的困难 经典理论中 光的波动说 认为光是一种波 它的能量是 与光的 有关 而与光的 无关 无法解释光电效应现象 3 光子说及其对光电效应的解释 光在传播过程中 也是 的 它由数值分立的能量子组成 称为 也叫 光子 光子能量E 光子照到金属上时 能量被金属中的某电子吸收 若光子能量足够大 电子就能摆脱金属离子的束缚 成为光电子 而光子能量取决于 而非光强 所以光电效应产生与否取决于光的 连续的强度 频率 不连续光量子 h 频率 频率 4 光的本质 光既具有 性又具有 性 也就是光具有 3 原子光谱分析 1 氢原子光谱特点 由一系列 的亮线组成的 谱 2 原子能量特点 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 一定频率的光子 辐射 或吸收 的光子的能量是 波动粒子 波粒二象性 不连续 线状 不连续 不连续的 二 量子论建立的意义1 量子论的发展带来了20世纪科学技术的繁荣 开辟了众多的高新技术领域 成为当今高科技的理论基础 2 量子论的发展改变了人们的思维方式 将对21世纪的科学进步产生深远的影响 三 物理学与人类的文明进步1 物理学是自然科学的基础之一 物理学的 和 在自然科学的各个领域起着重要作用 2 物理学的发展推动了 的高速发展 的高速发展又直接推动了人类社会的文明进步 1 牛顿力学 热学的发展导致了第一次工业革命 使人类进入 时代 解放了人的体力 研究成果 研究方法 科学技术科学技术 蒸汽机 2 电磁技术的突破性成就迎来了第二次工业革命 使人类进入了 时代 3 量子理论 相对论使得核物理学取得重大突破 引发了第三次工业革命 人类进入了 时代 电气化 原子能 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v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 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 理解光电效应 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 答案 C 变式训练 1 当用频率v 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 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 答案 C 理解光的波粒二象性 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 解析 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 因为波动性袁现为粒子分布概率 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媛桑 A B D正确 C错误 应选C项 答案 C 思维总结 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 2 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 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 答案 C 基础达标 1 首先提出量子理论的科学家是 A 普朗克B 迈克尔孙C 爱因斯坦D 德布罗意 解析 为了解释黑体辐射 普朗克首先提出了能量的量子化 故A正确 答案 A 2 在演示光电效应实验中 原来不带电的一块锌板与灵敏验电器相连 用弧光灯照射锌板时 验电器的指针会张开一个角度 如右下图所示 这时 A 锌板带正电 指针带负电B 锌板带正电 指针带正电C 锌板带负电 指针带正电D 锌板带负电 指针带负电 解析 弧光灯照射锌板 有带负电的电子从板上飞出 所以锌板带正电 因为验电器和锌板有导线相连 故验电器和锌板都带正电 答案 B 3 硅光电池是利用光电效应将光辐射的能量转化为电能 若有N个频率为v的光子打在光电池极板上 这些光子的总能量为 A hvB NhvC NhvD 2Nhv 解析 由普朗克量子理论可知 频率为v的单个光子能量E hv 则N个这样的光子的总能量NE Nhv 故选C 答案 C 4 双选 普朗克能量子假说认为 A 在宏观领域 物体能量的变化是不连续的B 在微观领域 物体的能量是连续变化的C 物体辐射或吸收能量是一份一份进行的D 辐射的频率越高 物体辐射的每一个能量子的能量就越大 CD 5 双选 下列说法中正确的是 A 光的粒子性表现在能量的不连续上B 光的粒子性就是光是由一些小质点组成的C 光的波动性表现为光子运动的不确定性D 光的波动性就是光像水波一样呈波浪式传播 解析 光的波动性和粒子性与宏观世界中的波和质点是有本质区别的 它是指粒子在什么地方出现存在一个概率 概率大的地方出现在该处的可能性大 反之可能性小 就会显现其波动性 故B D错误 C正确 光子是一份一份的能量 故A项正确 答案 AC 6 双选 紫光照射到某金属表面时 金属表面恰好有光电子逸出 已知红光的频率比紫光的频率小 X射线的频率大于紫光的频率 则下列说法中正确的是 A 弱的红光照射此金属表面不会有光电子逸出B 强的红光照射此金属表面会有光电子逸出C 弱的X射线照射此金属表面不会有光电子逸出D 强的X射线照射此金属表面会有光电子逸出 AD 7 关于经典力学和量子力学 下面说法中正确的是 A 不论是对宏观物体 还是微观粒子 经典力学和量子力学都是适用的B 量子力学适用于宏观物体的运动 经典力学适用于微观粒子的运动C 经典力学适用于宏观物体的运动 量子力学适用于微观粒子的运动D 上述说法都是错误的 能力提升 解析 经典力学适用于宏观物体的低速运动 量子力学适用于微观粒子的高速运动 故选项C正确 答案 C 8 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 光既具有波动性又有粒子性C 光具有波动性就不具备粒子性 反之亦然D 光不但是一种波 而且是一种电磁波 C 9 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 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 答案 B 10 关于爱因斯坦的光子说 下列说法正确的是 A 光只是在传播时才是一份一份的B 光既然是一个一个的光子 它不可能具有波动性C 空间传播的光是一个一个的光子流 光子的能量与频率有关D 空间传播的光是一个一个的光子流 光子的能量与光的传播速度有关 解析 运用光子说的定义进行分析判断 由爱因斯坦的观点可知 光在发射 吸收 传播的各个过程中 都是由一个个能量子组成 故A错误 光的波粒二象性说明微观粒子具有波动性 为概率波 光子同样具有波动性 B错误 由爱因斯坦的光子说可知光子能量与频率有关 而与传播速度无关 C正确 D错误 答案 C 11 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 AC 12 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 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合 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 理论结果才与实验符合得很好 故D正确 答案 AC 感谢您的使用 退出请按ESC键 本小节结束 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