高中物理必修課件：5.3、5.4《量子化現象》 物理學——人類文明進步的階梯.（粵教必修2）

歡迎進入物理課堂 一 對光電效應的解釋1 光子說愛因斯坦認為 光在傳播過程中 是不連續(xù)的 它由數值分立的能量子組成 這些能量子叫光量子 也稱 光子 光就是以光速c運動著的光子流 每個光子的能量 2 用光子說解釋光電效應的規(guī)律當光子照射到金屬表面上時 它的能量可以被金屬中的某個電子全部吸收 電子吸收光子的能量后 動能立刻增加 不需要積累能量的過程 這就是光電效應的發(fā)生用時極短的原因 只有能量足夠大 即頻率 足夠大的光子照射在金屬上 才能使電子獲得足夠大的動能 克服金屬原子核對它的束縛從金屬表面飛離出來成為光電子 這就說明發(fā)生光電效 應入射光的頻率必須足夠大 而不是光足夠強 電子吸收光子的能量后可能向各個方向運動 有的向金屬內部運動 并不出來 向金屬表面運動的電子 經過的路程不同 途中損失的能量也不同 惟獨金屬表面上的電子 只要克服金屬原子核的引力做功 就能從金屬中逸出 這個功叫逸出功 這些光電子的動能最大 叫最大初動能 金屬中的每個電子對光子能量的吸收不是連續(xù)累加的 它只能吸收一個光子的能量 因此只有達到一定頻率的光子照射才有光電效應產生 典例1 某單色光照射金屬時不會產生光電效應 下列措施中可能使該金屬產生光電效應的是 A 延長光照時間B 增大光的強度C 換用波長較短的光照射D 換用頻率較低的光照射 解題指導 解答本題應注意以下兩點 標準解答 選C 要產生光電效應 入射光的頻率必須大于該金屬的極限頻率 波長越短的光頻率越高 當高于極限頻率時就能產生光電效應 故C正確 變式訓練 當用頻率 5 44 1014Hz的綠光照射鉀板時 恰能向外發(fā)射光電子 下列說法正確的是 A 利用頻率較綠光低的紅光照射鉀板時 也會產生光電子B 利用頻率較綠光低的黃光照射鉀板時一定會產生光電子C 利用頻率較綠光高的藍光照射鉀板時一定會產生光電子D 需利用頻率較綠光高的藍光照射鉀板才能產生光電子 解析 選C 由光電效應產生的機理可知 只有當入射光子的能量大于某一數值時 光子才有可能被電子吸收獲得能量從而擺脫束縛成為光電子 由于綠光恰能使鉀發(fā)生光電效應 比綠光頻率小的紅光 黃光的光子能量不足以被電子吸收而使其成為光電子 A B錯誤 藍光光子能量大于綠光光子能量 能產生光電效應 而與入射光的強弱無關 C正確 D錯誤 二 對光的波粒二象性的理解1 光電效應說明光具有粒子性 光的干涉 衍射等實驗事實 顯示光具有波動性 大量實驗事實表明 光既具有波動性又具有粒子性 2 光具有波粒二象性 但在不同情況下表現不同 在宏觀上 大量光子傳播往往表現為波動性 在微觀上 個別光子在與其他物質產生作用時 往往表現為粒子性 3 光的粒子性不同于宏觀觀念中的粒子 粒子性的含義是 不連續(xù) 的 一份一份 的 光的波動性也不同于宏觀觀念中的波 波動規(guī)律決定光子在某點出現的概率 是一種概率波 1 光的粒子性不同于牛頓的 微粒說 2 光的波動性不是光子之間相互作用的結果 而是光子本身的一種屬性 典例2 對光的認識 以下說法錯誤的是 A 個別光子的行為表現為粒子性 大量光子的行為表現出波動性B 光的波動性是光子本身的一種屬性 不是光子之間的相互作用引起的C 光表現出波動性時 就不具有粒子性了 光表現出粒子性時 就不具有波動性了D 光的波粒二象性應理解為 在某種場合下光的波動性表現明顯 在另外某種場合下 光的粒子性表現明顯 解題指導 解答該題應把握以下兩點 標準解答 選C 個別光子的行為表現出粒子性 大量光子的行為表現出波動性 光與物質相互作用時表現出粒子性 光的傳播規(guī)律表現出波動性 光的波動性和粒子性都是光的本質屬性 光的波動性表現明顯時仍具有粒子屬性 因為波動性表現為粒子分布概率 光的粒子性表現明顯時仍具有波動性 因為大量粒子的個別行為呈現出波動規(guī)律 故A B D正確 C錯誤 應選C項 規(guī)律方法 光的波動性與粒子性的判斷方法 1 大量光子易表現出波動性 個別光子易表現出粒子性 2 光的頻率越低時易表現為波動性 光的頻率越高時易表現為粒子性 變式訓練 下列關于光的波粒二象性的說法中 正確的是 A 有的光是波 有的光是粒子B 光子與電子是同樣的一種粒子C 光的波長越長 其波動性越顯著 波長越短 其粒子性越顯著D 大量光子的行為往往顯示出粒子性 解析 選C 光具有波粒二象性 即具有波動性和粒子性 A錯誤 光子不是實物粒子 電子為實物粒子 故B錯誤 光的波長越長 其波動性越明顯 波長越短 其粒子性越明顯 C正確 大量光子的行為顯示波動性 D錯誤 變式備選 下列關于光的波粒二象性說法正確的是 A 光有時是波 有時是粒子B 光表現為波動性時 與水面波是同種類的波C 光不可能同時具有波動性和粒子性D 光的直線傳播只是宏觀近似規(guī)律 解析 選D 光同時具有波動性和粒子性 只是條件不同 兩者的明顯程度不同 所以A C錯誤 光是概率波 與宏觀的機械波不同 B錯誤 由于光有波動性 所以光在直線傳播時是近似直線傳播 D正確 典例 假設一只功率為P的白熾燈 輻射出的光的平均波長為 則在時間t內 該白熾燈共輻射出多少個光子 解題指導 解答本題時可以按照以下流程分析 標準解答 白熾燈在時間t內輻射的能量E Pt 單個光子的能量所以光子個數為 答案 不清楚入射光的頻率與電子初動能的關系 雙選 在光電效應實驗中 下列結果正確的是 A 如果入射光比較弱 只有照射的時間足夠長 才會產生光電效應B 當入射光的頻率增大為原來的兩倍時 光電子的最大初動能也增大為原來的兩倍C 當入射光的波長增大為原來的兩倍時 可能不產生光電效應D 當入射光的強度增大為原來的兩倍時 單位時間發(fā)射光電子的數量也增大為原來的兩倍 正確解答 選C D 如果入射光的頻率比極限頻率低 那么無論光多么強 照射時間多么長 都不會發(fā)生光電效應 而如果入射光的頻率高于極限頻率 即使光不強 也會產生光電效應 A錯 在光電效應中每秒從陰極發(fā)射的光電子數與入射光強成正比 D正確 入射光的頻率增大時 從陰極逸出的光電子的初動能也增大 但兩者不是簡單的正比關系 B錯 當入射光的波長增大為原來的兩倍時 其頻率減為原來的 如果已低于陰極材料的極限頻率 就不會產生光電效應 故C正確 易錯分析 本題易錯選B項 其原因是不清楚入射光的頻率與光電子初動能的關系 誤認為兩者存在正比關系 忽略了光電子在逸出時需要消耗能量 1 下列說法與實際情況符合的是 A 普朗克提出了光子說 從而解決了黑體輻射問題B 愛因斯坦提出了光子說 很好地解釋了光電效應C 惠更斯提出了能量子假設 解決了黑體輻射的理論困難D 開普勒發(fā)現了電子繞原子核運動的規(guī)律 解析 選B 普朗克提出了能量子假說 解決了黑體輻射問題 惠更斯提出了光的波動說 開普勒提出了行星運動的三定律 所以A C D都錯誤 只有B項正確 2 2011 德州高一檢測 對于光的認識 下列說法不正確的是 A 在空間傳播的光不是連續(xù)的 而是一份一份的B 光既具有波動性又具有粒子性C 當具有波動性時就不具備粒子性 反之亦然D 光不但是一種波 且是一種電磁波 解析 選C 根據愛因斯坦的光量子說 光是一份一份的 不是連續(xù)的 A對 光的干涉與衍射證明光是波 而光電效應證明光具有粒子性 光的本質是既有粒子性 又有波動性 B對 C錯 麥克斯韋提出了光是一種電磁波 D對 3 雙選 原子發(fā)光時 所得到的光對應一系列不連續(xù)的亮線這說明 A 這些亮線是由所對應的頻率的光子形成的B 這些亮線是由若干原子運動到該處形成的C 這些亮線說明原子發(fā)光時只發(fā)出對應頻率的光子 而不存在其他頻率的光子D 這些亮線是由各種頻率的光在該處會聚形成的 解析 選A C 在光譜上形成的亮線都與相應頻率對應 這說明某條亮線是由該頻率的光子形成的 故A正確 這些亮線并非原子運動到該處形成 故B錯誤 由于光譜只存在一系列的不連續(xù)的亮線 這說明只發(fā)出相應頻率的光子 故C正確 D錯誤 4 雙選 在研究黑體輻射規(guī)律時 下列說法不正確的是 A 利用經典物理學的 連續(xù)性 觀點得出的理論結果與實驗結果相符B 利用經典物理學的 連續(xù)性 觀點得出的理論結果與實驗結果不相符C 經典物理學由于無法解釋 黑體輻射 說明它是錯誤的D 引入能量是一個一個的 能量子 的觀點 理論結果與實驗相符合 解析 選A C 在黑體輻射規(guī)律的研究中 運用經典物理學的連續(xù)性觀點 得出的理論結果與實驗結果不相符 故A錯誤 B正確 經典物理學在黑體輻射研究中理論與實際不相符 說明經典物理學有其局限性 但不能說其是錯誤的 故C錯誤 當引入 能量子 概念后 理論結果才與實驗相符合 故D正確 Thankyou 同學們 來學校和回家的路上要注意安全 同學們 來學校和回家的路上要注意安全