（新課標）2018-2019學年高考物理 主題三 原子與原子核 3.1 波粒二象性 3.1.1-3.1.2 能量量子化 光的粒子性學案 新人教版選修3-5.doc
《（新課標）2018-2019學年高考物理 主題三 原子與原子核 3.1 波粒二象性 3.1.1-3.1.2 能量量子化 光的粒子性學案 新人教版選修3-5.doc》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《（新課標）2018-2019學年高考物理 主題三 原子與原子核 3.1 波粒二象性 3.1.1-3.1.2 能量量子化 光的粒子性學案 新人教版選修3-5.doc（14頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。
3.1 波粒二象性 3.1.1 能量量子化 3.1.2 光的粒子性 學習目標 核心提煉 1.了解黑體輻射及能量子概念，知道黑體輻射的實驗規(guī)律。 2.了解光電效應及其實驗規(guī)律，感受以實驗為基礎(chǔ)的科學研究方法。 3.知道光電效應方程及其意義，感受科學家在面對科學疑難時的創(chuàng)新精神。 4.了解康普頓效應及其意義。 2個概念——黑體輻射 能量子 2個實驗規(guī)律——黑體輻射 光電效應 一、黑體與黑體輻射 1.熱輻射：我們周圍的一切物體都在輻射電磁波，這種輻射與物體的溫度有關(guān)。 2.黑體：指能夠完全吸收入射的各種波長的電磁波而不發(fā)生反射的物體。 3.一般材料物體的輻射規(guī)律：輻射電磁波的情況除與溫度有關(guān)外，還與材料的種類及表面狀況有關(guān)。 4.黑體輻射的實驗規(guī)律： 圖1 黑體輻射電磁波的強度按波長的分布只與黑體的溫度有關(guān)，如圖1所示。 (1)隨著溫度的升高，各種波長的輻射強度都增加。 (2)隨著溫度的升高，輻射強度的極大值向波長較短的方向移動。 思考判斷 (1)只有高溫物體才能輻射電磁波。( ) (2)能吸收各種電磁波而不反射電磁波的物體叫黑體。( ) (3)溫度越高，黑體輻射電磁波的強度越大。( ) 答案 (1) (2)√ (3)√ 二、能量子 1.定義：普朗克認為，振動著的帶電微粒的能量只能是某一最小能量值ε的整數(shù)倍，當帶電微粒輻射或吸收能量時，也是以這個最小能量值為單位一份一份地輻射或吸收的，這個不可再分的最小能量值ε叫作能量子。 2.能量子大小：ε＝hν，其中ν是電磁波的頻率，h稱為普朗克常量。h＝6.62610－34 Js(一般取h＝6.6310－34 Js)。 3.能量的量子化：在微觀世界中能量是量子化的，或者說微觀粒子的能量是分立的。 思考判斷 (1)微觀粒子的能量只能是能量子的整數(shù)倍。( ) (2)能量子的能量不是任意的，其大小與電磁波的頻率成正比。( ) 答案 (1)√ (2)√ 三、光電效應的實驗規(guī)律 1.光電效應：照射到金屬表面的光，能使金屬中的電子從表面逸出的現(xiàn)象。 2.光電子：光電效應中發(fā)射出來的電子。 3.光電效應的實驗規(guī)律 (1)存在著飽和光電流：在光的顏色不變的情況下，入射光越強，飽和電流越大。這表明對于一定顏色的光，入射光越強，單位時間內(nèi)發(fā)射的光電子數(shù)越多。 (2)存在著遏止電壓和截止頻率：光電子的最大初動能與入射光的頻率有關(guān)，而與入射光的強弱無關(guān)。當入射光的頻率低于截止頻率時不能發(fā)生光電效應。 (3)光電效應具有瞬時性：光電效應幾乎是瞬時發(fā)生的，從光照射到產(chǎn)生光電流的時間不超過10－9 s。 4.逸出功：使電子脫離某種金屬所做功的最小值。 不同金屬的逸出功B(A.相同 B.不同)。 思考判斷 (1)任何頻率的光照射到金屬表面都可以發(fā)生光電效應。( ) (2)金屬表面是否發(fā)生光電效應與入射光的強弱有關(guān)。( ) (3)入射光照射到金屬表面上時，光電子幾乎是瞬時發(fā)射的。( ) 答案 (1) (2) (3)√ 四、愛因斯坦的光子說與光電效應方程 1.光子說：光不僅在發(fā)射和吸收時能量是一份一份的，而且光本身就是由一個個不可分割的能量子組成的，頻率為ν的光的能量子為hν，這些能量子被稱為光子。 2.愛因斯坦的光電效應方程 (1)表達式：hν＝Ek＋W0或Ek＝hν－W0。 (2)物理意義：金屬中電子吸收一個光子獲得的能量是hν，這些能量一部分用于克服金屬的逸出功W0，剩下的表現(xiàn)為逸出后電子的初動能Ek。 思考判斷 (1)“光子”就是“光電子”的簡稱。( ) (2)光電子的最大初動能與入射光的頻率成正比。( ) (3)入射光若能使某金屬發(fā)生光電效應，則入射光的強度越大，照射出的光電子越多。( ) 答案 (1) (2) (3)√ 五、康普頓效應和光子的動量 1.光的散射：光在介質(zhì)中與物質(zhì)微粒相互作用，因而傳播方向發(fā)生改變，這種現(xiàn)象叫作光的散射。 2.康普頓效應：美國物理學家康普頓在研究石墨對X射線的散射時，發(fā)現(xiàn)在散射的X射線中，除了與入射波長λ0相同的成分外，還有波長大于λ0的成分，這個現(xiàn)象稱為康普頓效應。 3.康普頓效應的意義：康普頓效應表明光子除了具有能量之外，還具有動量，深入揭示了光的粒子性的一面。 4.光子的動量 (1)表達式：p＝。 (2)說明：在康普頓效應中，入射光子與晶體中電子碰撞時，把一部分動量轉(zhuǎn)移給電子，光子的動量變小。因此，有些光子散射后波長變大。 思考判斷 (1)光子的動量與波長成反比。( ) (2)光子發(fā)生散射時，其動量大小發(fā)生變化，但光子的頻率不發(fā)生變化。( ) (3)光子發(fā)生散射后，其波長變大。( ) 答案 (1)√ (2) (3)√ 黑體輻射的規(guī)律 [要點歸納] 1.一般物體與黑體的比較 熱輻射特點 吸收、反射特點 一般物體 輻射電磁波的情況與溫度、材料的種類及表面狀況有關(guān) 既吸收又反射，其能力與材料的種類及入射波長等因素有關(guān) 黑體 輻射電磁波的強度按波長的分布只與黑體的溫度有關(guān) 完全吸收各種入射電磁波，不反射 2.隨著溫度的升高，黑體輻射的各種波長的輻射強度都有增加，且輻射強度的極大值向波長較短的方向移動。 [精典示例] [例1] (多選)黑體輻射的實驗規(guī)律如圖2所示，由圖可知( ) 圖2 A.隨溫度升高，各種波長的輻射強度都增加 B.隨溫度降低，各種波長的輻射強度都增加 C.隨溫度升高，輻射強度的極大值向波長較短的方向移動 D.隨溫度降低，輻射強度的極大值向波長較長的方向移動 解析 由題圖可知，隨溫度升高，各種波長的輻射強度都增加，且輻射強度的極大值向波長較短的方向移動，當溫度降低時，上述變化都將反過來。 答案 ACD [針對訓練1] 關(guān)于對黑體的認識，下列說法正確的是( ) A.黑體只吸收電磁波，不反射電磁波，看上去是黑的 B.黑體輻射電磁波的強度按波長的分布除與溫度有關(guān)外，還與材料的種類及表面狀況有關(guān) C.黑體輻射電磁波的強度按波長的分布只與溫度有關(guān)，與材料的種類及表面狀況無關(guān) D.如果在一個空腔壁上開一個很小的孔，射入小孔的電磁波在空腔內(nèi)表面經(jīng)多次反射和吸收，最終不能從小孔射出，這個空腔就成了一個黑體 答案 C 能量子的理解和計算 [要點歸納] 1.物體在發(fā)射或接收能量的時候，只能從某一狀態(tài)“飛躍”地過渡到另一狀態(tài)，而不可能停留在不符合這些能量的任何一個中間狀態(tài)。 2.在宏觀尺度內(nèi)研究物體的運動時我們可以認為：物體的運動是連續(xù)的，能量變化是連續(xù)的，不必考慮量子化；在研究微觀粒子時必須考慮能量量子化。 3.能量子的能量ε＝hν，，其中h是普朗克常量，ν是電磁波的頻率。 [精典示例] [例2] 人眼對綠光較為敏感，正常人的眼睛接收到波長為530 nm的綠光時，只要每秒鐘有6個綠光的光子射入瞳孔，眼睛就能察覺。普朗克常量為6.6310－34 Js，光速為3.0108 m/s，則人眼能察覺到綠光時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 解析 因只要每秒有6個綠光的光子射入瞳孔，眼睛就能察覺。所以察覺到綠光所接收的最小功率P＝，式中E＝6ε，又ε＝hν＝h，可解得P＝ W≈2.310－18 W。 答案 A [針對訓練2] (多選)對于帶電微粒的輻射和吸收能量時的特點，以下說法正確的是( ) A.以某一個最小能量值一份一份地輻射或吸收 B.輻射和吸收的能量是某一最小值的整數(shù)倍 C.吸收的能量可以是連續(xù)的 D.輻射和吸收的能量是量子化的 解析 帶電微粒輻射或吸收能量時是以最小能量值——能量子ε的整數(shù)倍或一份一份地輻射或吸收的，是不連續(xù)的。故選項A、B、D正確，C錯誤。 答案 ABD 光電效應現(xiàn)象及其實驗規(guī)律 [要點歸納] 1.光電效應的實質(zhì)：光現(xiàn)象電現(xiàn)象。 2.光電效應中的光包括不可見光和可見光。 3.光電子：光電效應中發(fā)射出來的電子，其本質(zhì)還是電子。 4.能不能發(fā)生光電效應由入射光的頻率決定，與入射光的強度無關(guān)。 5.發(fā)生光電效應時，產(chǎn)生的光電子數(shù)與入射光的頻率無關(guān)，與入射光的強度有關(guān)。 6.光電效應與光的電磁理論的矛盾 按光的電磁理論，應有： (1)光越強，光電子的初動能越大，遏止電壓與光的強弱有關(guān)。 (2)不存在截止頻率，任何頻率的光都能產(chǎn)生光電效應。 (3)在光很弱時，放出電子的時間應遠大于10－9 s。 [精典示例] [例3] 一驗電器與鋅板相連(如圖3所示)，用一紫外線燈照射鋅板，關(guān)燈后，驗電器指針保持一定偏角。 圖3 (1)現(xiàn)用一帶負電的金屬小球與鋅板接觸，則驗電器指針偏角將________(填“增大”、“減小”或“不變”)。 (2)使驗電器指針回到零，再用相同強度的鈉燈發(fā)出的黃光照射鋅板，驗電器指針無偏轉(zhuǎn)。那么，若改用強度更大的紅外線燈照射鋅板，可觀察到驗電器指針________(填“有”或“無”)偏轉(zhuǎn)。 解析 (1)當用紫外線燈照射鋅板時，鋅板發(fā)生光電效應，鋅板放出光電子而帶上正電，此時與鋅板連在一起的驗電器也帶上了正電，故指針發(fā)生了偏轉(zhuǎn)。當帶負電的金屬小球與鋅板接觸后，中和了一部分正電荷，從而使驗電器的指針偏角減小。 (2)使驗電器指針回到零，用鈉燈發(fā)出的黃光照射鋅板，驗電器指針無偏轉(zhuǎn)，說明鈉燈發(fā)出的黃光的頻率小于鋅的極限頻率，而紅外線比黃光的頻率還要低，更不可能使鋅板發(fā)生光電效應。能否發(fā)生光電效應與入射光的強弱無關(guān)。 答案 (1)減小 (2)無 [針對訓練3] (多選)如圖4所示，電路中所有元件完好，但光照射到光電管上，靈敏電流計中沒有電流通過。其原因可能是( ) 圖4 A.入射光太弱 B.入射光波長太長 C.光照時間太短 D.電源正、負極接反 解析 金屬存在截止頻率，超過截止頻率的光照射金屬時才會有光電子射出。射出的光電子的動能隨頻率的增大而增大，動能小時不能克服反向電壓，也不會有光電流。入射光的頻率低于截止頻率，不能產(chǎn)生光電效應，與光照強弱無關(guān)，選項B正確，A錯誤；電路中電源正、負極接反，對光電管加了反向電壓，若該電壓超過了遏止電壓，也沒有光電流產(chǎn)生，選項D正確；光電效應的產(chǎn)生與光照時間無關(guān)，選項C錯誤。 答案 BD 光電效應方程的理解與應用 [要點歸納] 1.光電效應方程實質(zhì)上是能量守恒方程 (1)能量為ε＝hν的光子被電子所吸收，電子把這些能量的一部分用來克服金屬表面對它的吸引，另一部分就是電子離開金屬表面時的動能。 (2)如果克服吸引力做功最少為W0，則電子離開金屬表面時動能最大為Ek，根據(jù)能量守恒定律可知：Ek＝hν－W0。 2.光電效應規(guī)律中的兩條線索、兩個關(guān)系 (1)兩條線索 (2)兩個關(guān)系 光強―→光子數(shù)目多―→發(fā)射光電子多―→光電流大； 光子頻率高―→光子能量大―→產(chǎn)生光電子的最大初動能大。 [精典示例] [例4] 如圖5所示，當開關(guān)K斷開時，用光子能量為2.5 eV的一束光照射陰極P，發(fā)現(xiàn)電流表讀數(shù)不為零。合上開關(guān)，調(diào)節(jié)滑動變阻器，發(fā)現(xiàn)當電壓表讀數(shù)小于0.6 V時，電流表讀數(shù)仍不為零。當電壓表讀數(shù)大于或等于0.6 V時，電流表讀數(shù)為零。由此可知陰極材料的逸出功為( ) 圖5 A.1.9 eV B.0.6 eV C.2.5 eV D.3.1 eV 解析 由題意知光電子的最大初動能為 Ek＝eUc＝0.6 eV 所以根據(jù)光電效應方程Ek＝hν－W0可得 W0＝hν－Ek＝(2.5－0.6)eV＝1.9 eV 答案 A 1.逸出功W0對應著某一極限頻率νc，即W0＝hνc，只有入射光的頻率ν≥νc時才有光電子逸出，即才能發(fā)生光電效應。 2.對于某一金屬(νc一定)，入射光的頻率決定著能否產(chǎn)生光電效應及光電子的最大初動能，而與入射光的強度無關(guān)?！ ? [針對訓練4] (多選)如圖6所示是某金屬在光的照射下，光電子最大初動能Ek與入射光頻率ν的關(guān)系圖象，由圖象可知( ) 圖6 A.該金屬的逸出功等于E B.該金屬的逸出功等于hνc C.入射光的頻率為νc時，產(chǎn)生的光電子的最大初動能為E D.入射光的頻率為2νc時，產(chǎn)生的光電子的最大初動能為2E 解析 題中圖象反映了光電子的最大初動能Ek與入射光頻率ν的關(guān)系，根據(jù)愛因斯坦光電效應方程Ek＝hν－W0，知當入射光的頻率恰為該金屬的截止頻率νc時，光電子的最大初動能Ek＝0，此時有hνc＝W0，即該金屬的逸出功等于hνc，選項B正確；根據(jù)圖線的物理意義，有W0＝E，故選項A正確，C、D錯誤。 答案 AB 1.能正確解釋黑體輻射實驗規(guī)律的是( ) A.能量的連續(xù)經(jīng)典理論 B.普朗克提出的能量量子化理論 C.以上兩種理論體系任何一種都能解釋 D.牛頓提出的能量微粒說 解析 根據(jù)黑體輻射的實驗規(guī)律，隨著溫度的升高，一方面各種波長的輻射強度都增加；另一方面，輻射強度的極大值向波長較短的方向移動，只能用普朗克提出的能量量子化理論才能得到較滿意的解釋，故選項B正確。 答案 B 2.(多選)關(guān)于普朗克“能量量子化”的假設(shè)，下列說法正確的是( ) A.認為帶電微粒輻射或吸收能量時，是一份一份的 B.認為能量值是連續(xù)的 C.認為微觀粒子的能量是量子化的、連續(xù)的 D.認為微觀粒子的能量是分立的 解析 普朗克的理論認為帶電微粒輻射或吸收能量時，是一份一份的，微觀粒子的能量是量子化的，是分立的，故選項A、D正確。 答案 AD 3.關(guān)于光電效應，下列說法正確的是( ) A.當入射光的頻率低于截止頻率時，不能發(fā)生光電效應 B.只要光照射的時間足夠長，任何金屬都能產(chǎn)生光電效應 C.光電效應現(xiàn)象中存在極限頻率，導致含有光電管的電路存在飽和電流 D.入射光的光強一定時，頻率越高，單位時間內(nèi)逸出的光電子數(shù)就越多 解析 光電效應的條件是入射光的頻率大于金屬的截止頻率，與入射光的強度無關(guān)，飽和電流的大小與極限頻率無關(guān)，與入射光的強度有關(guān)；入射光的光強一定時，頻率越高，光子的能量值越大；入射光中的光子的數(shù)目越少，單位時間內(nèi)逸出的光電子數(shù)就越少。 答案 A 4.分別用波長為λ和λ的單色光照射同一金屬板，發(fā)出的光電子的最大初動能之比為1∶2，以h表示普朗克常量，c表示真空中的光速，則此金屬板的逸出功為( ) A. B. C. D. 解析 根據(jù)光電效應方程得Ek1＝h－W0① Ek2＝h－W0② 又Ek2＝2Ek1③ 聯(lián)立①②③得W0＝，選項A正確。 答案 A 1.下列描繪兩種溫度下黑體輻射強度與波長關(guān)系的圖中，符合黑體輻射實驗規(guī)律的是( ) 解析 黑體輻射規(guī)律：隨著溫度的升高，一方面，各種波長的輻射強度都有所增加，另一方面，輻射強度的極大值向波長較短的方向移動，A圖正確。 答案 A 2.某激光器能發(fā)射波長為λ的激光，發(fā)射功率為P，c表示光速，h為普朗克常量，則激光器每秒發(fā)射的光量子數(shù)為( ) A. B. C. D.λPhc 解析 每個光量子的能量ε＝hν＝，每秒鐘發(fā)射的總能量為P，則n＝＝。 答案 A 3.(多選)光電效應實驗的裝置如圖1所示，用弧光燈照射擦得很亮的鋅板，驗電器指針張開一個角度，則下列說法正確的是( ) 圖1 A.用紫外線照射鋅板，驗電器指針會發(fā)生偏轉(zhuǎn) B.用紅色光照射鋅板，驗電器指針會發(fā)生偏轉(zhuǎn) C.鋅板帶的是負電荷 D.使驗電器指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)的是正電荷 解析 將擦得很亮的鋅板連接驗電器，用弧光燈照射鋅板(弧光燈發(fā)出紫外線)，驗電器指針張開一個角度，說明鋅板帶了電。進一步研究表明鋅板帶正電，這說明在紫外線的照射下，鋅板中有一部分自由電子從表面飛出來，鋅板中缺少電子，于是帶正電，選項A、D正確。紅光不能使鋅板發(fā)生光電效應。 答案 AD 4.某光源發(fā)出的光由不同波長的光組成，不同波長的光的強度如圖2所示。表中給出了一些材料的極限波長，用該光源發(fā)出的光照射表中材料( ) 圖2 材料 鈉 銅 鉑 極限波長(nm) 541 268 196 A.僅鈉能產(chǎn)生光電子 B.僅鈉、銅能產(chǎn)生光電子 C.僅銅、鉑能產(chǎn)生光電子 D.都能產(chǎn)生光電子 解析 當光的波長小于金屬的極限波長時，被照射金屬發(fā)生光電效應。又光源發(fā)出的光的波長約為50 nm到450 nm之間，故可使三種金屬均發(fā)生光電效應，D項正確。 答案 D 5.在光電效應實驗中，飛飛同學用同一光電管在不同實驗條件下得到了三條光電流與電壓之間的關(guān)系曲線(甲光、乙光、丙光)，如圖3所示。則可判斷出( ) 圖3 A.甲光的頻率大于乙光的頻率 B.乙光的波長大于丙光的波長 C.乙光對應的截止頻率大于丙光的截止頻率 D.甲光對應的光電子最大初動能大于丙光的光電子最大初動能 解析 該題考查了光電效應問題，應根據(jù)遏止電壓判斷頻率。由eUc＝mv2＝hν－W可知ν丙>ν甲＝ν乙，λ甲＝λ乙>λ丙，所以選項A、D錯誤，B正確；由于hν0＝W，所以選項C錯誤。 答案 B 6.用不同頻率的紫外線分別照射鎢和鋅的表面而產(chǎn)生光電效應，可得到光電子最大初動能Ek隨入射光頻率ν變化的Ek－ν圖象。已知鎢的逸出功是3.28 eV，鋅的逸出功是3.24 eV，若將二者的圖線畫在同一個Ek－ν坐標圖中，用實線表示鎢，虛線表示鋅，則正確反映這一過程的圖是( ) 解析 依據(jù)光電效應方程Ek＝hν－W0可知，Ek－ν圖線的斜率代表了普朗克常量h，因此鎢和鋅的Ek－ν圖線應該平行。圖線的橫截距代表了極限頻率νc，而νc＝，因此鎢的νc大些。故選項B正確。 答案 B 7.實驗得到金屬鈣的光電子的最大初動能Ekm與入射光頻率ν的關(guān)系如圖4所示。下表中列出了幾種金屬的截止頻率和逸出功，參照下表可以確定的是( ) 圖4 金屬 鎢 鈣 鈉 截止頻率ν0/1014 Hz 10.95 7.73 5.53 逸出功W0/eV 4.54 3.20 2.29 A.如用金屬鎢做實驗得到的Ekm－ν圖線也是一條直線，其斜率比圖中直線的斜率大 B.如用金屬鈉做實驗得到的Ekm－ν圖線也是一條直線，其斜率比圖中直線的斜率大 C.如用金屬鈉做實驗得到的Ekm－ν圖線也是一條直線，設(shè)其延長線與縱軸交點的坐標為(0，－Ek2)，則Ek2下載提示(請認真閱讀)
- 1.請仔細閱讀文檔，確保文檔完整性，對于不預覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
- 2.下載的文檔，不會出現(xiàn)我們的網(wǎng)址水印。
- 3、該文檔所得收入（下載+內(nèi)容+預覽）歸上傳者、原創(chuàng)作者；如果您是本文檔原作者，請點此認領(lǐng)！既往收益都歸您。
文檔包含非法信息？點此舉報后獲取現(xiàn)金獎勵！
下載文檔到電腦，查找使用更方便
9.9 積分
| 下載 |
還剩頁未讀，繼續(xù)閱讀
- 配套講稿：
如PPT文件的首頁顯示word圖標，表示該PPT已包含配套word講稿。雙擊word圖標可打開word文檔。
- 特殊限制：
部分文檔作品中含有的國旗、國徽等圖片，僅作為作品整體效果示例展示，禁止商用。設(shè)計者僅對作品中獨創(chuàng)性部分享有著作權(quán)。
- 關(guān) 鍵 詞：
- 新課標2018-2019學年高考物理 主題三 原子與原子核 3.1 波粒二象性 3.1.1-3.1.2 能量量子化 光的粒子性學案 新人教版選修3-5 新課 2018 2019 學年 高考 物理 主題
裝配圖網(wǎng)所有資源均是用戶自行上傳分享，僅供網(wǎng)友學習交流，未經(jīng)上傳用戶書面授權(quán)，請勿作他用。
鏈接地址：http://m.jqnhouse.com/p-3934095.html