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

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歡迎進(jìn)入物理課堂 一 對(duì)光電效應(yīng)的解釋1 光子說愛因斯坦認(rèn)為 光在傳播過程中 是不連續(xù)的 它由數(shù)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(yùn)動(dòng)著的光子流 每個(gè)光子的能量 2 用光子說解釋光電效應(yīng)的規(guī)律當(dāng)光子照射到金屬表面上時(shí) 它的能量可以被金屬中的某個(gè)電子全部吸收 電子吸收光子的能量后 動(dòng)能立刻增加 不需要積累能量的過程 這就是光電效應(yīng)的發(fā)生用時(shí)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(dòng)能 克服金屬原子核對(duì)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(yīng)入射光的頻率必須足夠大 而不是光足夠強(qiáng) 電子吸收光子的能量后可能向各個(gè)方向運(yùn)動(dòng) 有的向金屬內(nèi)部運(yùn)動(dòng) 并不出來 向金屬表面運(yùn)動(dòng)的電子 經(jīng)過的路程不同 途中損失的能量也不同 惟獨(dú)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(gè)功叫逸出功 這些光電子的動(dòng)能最大 叫最大初動(dòng)能 金屬中的每個(gè)電子對(duì)光子能量的吸收不是連續(xù)累加的 它只能吸收一個(gè)光子的能量 因此只有達(dá)到一定頻率的光子照射才有光電效應(yīng)產(chǎn)生 典例1 某單色光照射金屬時(shí)不會(huì)產(chǎn)生光電效應(yīng) 下列措施中可能使該金屬產(chǎn)生光電效應(yīng)的是 A 延長(zhǎng)光照時(shí)間B 增大光的強(qiáng)度C 換用波長(zhǎng)較短的光照射D 換用頻率較低的光照射 解題指導(dǎo) 解答本題應(yīng)注意以下兩點(diǎn) 標(biāo)準(zhǔn)解答 選C 要產(chǎn)生光電效應(yīng) 入射光的頻率必須大于該金屬的極限頻率 波長(zhǎng)越短的光頻率越高 當(dāng)高于極限頻率時(shí)就能產(chǎn)生光電效應(yīng) 故C正確 變式訓(xùn)練 當(dāng)用頻率 5 44 1014Hz的綠光照射鉀板時(shí) 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(shí) 也會(huì)產(chǎn)生光電子B 利用頻率較綠光低的黃光照射鉀板時(shí)一定會(huì)產(chǎn)生光電子C 利用頻率較綠光高的藍(lán)光照射鉀板時(shí)一定會(huì)產(chǎn)生光電子D 需利用頻率較綠光高的藍(lán)光照射鉀板才能產(chǎn)生光電子 解析 選C 由光電效應(yīng)產(chǎn)生的機(jī)理可知 只有當(dāng)入射光子的能量大于某一數(shù)值時(shí) 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(yīng) 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(cuò)誤 藍(lán)光光子能量大于綠光光子能量 能產(chǎn)生光電效應(yīng) 而與入射光的強(qiáng)弱無關(guān) C正確 D錯(cuò)誤 二 對(duì)光的波粒二象性的理解1 光電效應(yīng)說明光具有粒子性 光的干涉 衍射等實(shí)驗(yàn)事實(shí) 顯示光具有波動(dòng)性 大量實(shí)驗(yàn)事實(shí)表明 光既具有波動(dòng)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(xiàn)不同 在宏觀上 大量光子傳播往往表現(xiàn)為波動(dòng)性 在微觀上 個(gè)別光子在與其他物質(zhì)產(chǎn)生作用時(shí) 往往表現(xiàn)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(dòng)性也不同于宏觀觀念中的波 波動(dòng)規(guī)律決定光子在某點(diǎn)出現(xiàn)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(dòng)性不是光子之間相互作用的結(jié)果 而是光子本身的一種屬性 典例2 對(duì)光的認(rèn)識(shí) 以下說法錯(cuò)誤的是 A 個(gè)別光子的行為表現(xiàn)為粒子性 大量光子的行為表現(xiàn)出波動(dòng)性B 光的波動(dòng)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(xiàn)出波動(dòng)性時(shí) 就不具有粒子性了 光表現(xiàn)出粒子性時(shí) 就不具有波動(dòng)性了D 光的波粒二象性應(yīng)理解為 在某種場(chǎng)合下光的波動(dòng)性表現(xiàn)明顯 在另外某種場(chǎng)合下 光的粒子性表現(xiàn)明顯 解題指導(dǎo) 解答該題應(yīng)把握以下兩點(diǎn) 標(biāo)準(zhǔn)解答 選C 個(gè)別光子的行為表現(xiàn)出粒子性 大量光子的行為表現(xiàn)出波動(dòng)性 光與物質(zhì)相互作用時(shí)表現(xiàn)出粒子性 光的傳播規(guī)律表現(xiàn)出波動(dòng)性 光的波動(dòng)性和粒子性都是光的本質(zhì)屬性 光的波動(dòng)性表現(xiàn)明顯時(shí)仍具有粒子屬性 因?yàn)椴▌?dòng)性表現(xiàn)為粒子分布概率 光的粒子性表現(xiàn)明顯時(shí)仍具有波動(dòng)性 因?yàn)榇罅苛Ｗ拥膫€(gè)別行為呈現(xiàn)出波動(dòng)規(guī)律 故A B D正確 C錯(cuò)誤 應(yīng)選C項(xiàng) 規(guī)律方法 光的波動(dòng)性與粒子性的判斷方法 1 大量光子易表現(xiàn)出波動(dòng)性 個(gè)別光子易表現(xiàn)出粒子性 2 光的頻率越低時(shí)易表現(xiàn)為波動(dòng)性 光的頻率越高時(shí)易表現(xiàn)為粒子性 變式訓(xùn)練 下列關(guān)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(zhǎng)越長(zhǎng) 其波動(dòng)性越顯著 波長(zhǎng)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(dòng)性和粒子性 A錯(cuò)誤 光子不是實(shí)物粒子 電子為實(shí)物粒子 故B錯(cuò)誤 光的波長(zhǎng)越長(zhǎng) 其波動(dòng)性越明顯 波長(zhǎng)越短 其粒子性越明顯 C正確 大量光子的行為顯示波動(dòng)性 D錯(cuò)誤 變式備選 下列關(guān)于光的波粒二象性說法正確的是 A 光有時(shí)是波 有時(shí)是粒子B 光表現(xiàn)為波動(dòng)性時(shí) 與水面波是同種類的波C 光不可能同時(shí)具有波動(dòng)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(shí)具有波動(dòng)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(cuò)誤 光是概率波 與宏觀的機(jī)械波不同 B錯(cuò)誤 由于光有波動(dòng)性 所以光在直線傳播時(shí)是近似直線傳播 D正確 典例 假設(shè)一只功率為P的白熾燈 輻射出的光的平均波長(zhǎng)為 則在時(shí)間t內(nèi) 該白熾燈共輻射出多少個(gè)光子 解題指導(dǎo) 解答本題時(shí)可以按照以下流程分析 標(biāo)準(zhǔn)解答 白熾燈在時(shí)間t內(nèi)輻射的能量E Pt 單個(gè)光子的能量所以光子個(gè)數(shù)為 答案 不清楚入射光的頻率與電子初動(dòng)能的關(guān)系 雙選 在光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中 下列結(jié)果正確的是 A 如果入射光比較弱 只有照射的時(shí)間足夠長(zhǎng) 才會(huì)產(chǎn)生光電效應(yīng)B 當(dāng)入射光的頻率增大為原來的兩倍時(shí) 光電子的最大初動(dòng)能也增大為原來的兩倍C 當(dāng)入射光的波長(zhǎng)增大為原來的兩倍時(shí) 可能不產(chǎn)生光電效應(yīng)D 當(dāng)入射光的強(qiáng)度增大為原來的兩倍時(shí) 單位時(shí)間發(fā)射光電子的數(shù)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(qiáng) 照射時(shí)間多么長(zhǎng) 都不會(huì)發(fā)生光電效應(yīng) 而如果入射光的頻率高于極限頻率 即使光不強(qiáng) 也會(huì)產(chǎn)生光電效應(yīng) A錯(cuò) 在光電效應(yīng)中每秒從陰極發(fā)射的光電子數(shù)與入射光強(qiáng)成正比 D正確 入射光的頻率增大時(shí) 從陰極逸出的光電子的初動(dòng)能也增大 但兩者不是簡(jiǎn)單的正比關(guān)系 B錯(cuò) 當(dāng)入射光的波長(zhǎng)增大為原來的兩倍時(shí) 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(huì)產(chǎn)生光電效應(yīng) 故C正確 易錯(cuò)分析 本題易錯(cuò)選B項(xiàng) 其原因是不清楚入射光的頻率與光電子初動(dòng)能的關(guān)系 誤認(rèn)為兩者存在正比關(guān)系 忽略了光電子在逸出時(shí)需要消耗能量 1 下列說法與實(shí)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(yīng)C 惠更斯提出了能量子假設(shè) 解決了黑體輻射的理論困難D 開普勒發(fā)現(xiàn)了電子繞原子核運(yùn)動(dòng)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(dòng)說 開普勒提出了行星運(yùn)動(dòng)的三定律 所以A C D都錯(cuò)誤 只有B項(xiàng)正確 2 2011 德州高一檢測(cè) 對(duì)于光的認(rèn)識(shí) 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(dòng)性又具有粒子性C 當(dāng)具有波動(dòng)性時(shí)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(jù)愛因斯坦的光量子說 光是一份一份的 不是連續(xù)的 A對(duì) 光的干涉與衍射證明光是波 而光電效應(yīng)證明光具有粒子性 光的本質(zhì)是既有粒子性 又有波動(dòng)性 B對(duì) C錯(cuò) 麥克斯韋提出了光是一種電磁波 D對(duì) 3 雙選 原子發(fā)光時(shí) 所得到的光對(duì)應(yīng)一系列不連續(xù)的亮線這說明 A 這些亮線是由所對(duì)應(yīng)的頻率的光子形成的B 這些亮線是由若干原子運(yùn)動(dòng)到該處形成的C 這些亮線說明原子發(fā)光時(shí)只發(fā)出對(duì)應(yīng)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(huì)聚形成的 解析 選A C 在光譜上形成的亮線都與相應(yīng)頻率對(duì)應(yīng) 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(yùn)動(dòng)到該處形成 故B錯(cuò)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(yīng)頻率的光子 故C正確 D錯(cuò)誤 4 雙選 在研究黑體輻射規(guī)律時(shí) 下列說法不正確的是 A 利用經(jīng)典物理學(xué)的 連續(xù)性 觀點(diǎn)得出的理論結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果相符B 利用經(jīng)典物理學(xué)的 連續(xù)性 觀點(diǎn)得出的理論結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果不相符C 經(jīng)典物理學(xué)由于無法解釋 黑體輻射 說明它是錯(cuò)誤的D 引入能量是一個(gè)一個(gè)的 能量子 的觀點(diǎn) 理論結(jié)果與實(shí)驗(yàn)相符合 解析 選A C 在黑體輻射規(guī)律的研究中 運(yùn)用經(jīng)典物理學(xué)的連續(xù)性觀點(diǎn) 得出的理論結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果不相符 故A錯(cuò)誤 B正確 經(jīng)典物理學(xué)在黑體輻射研究中理論與實(shí)際不相符 說明經(jīng)典物理學(xué)有其局限性 但不能說其是錯(cuò)誤的 故C錯(cuò)誤 當(dāng)引入 能量子 概念后 理論結(jié)果才與實(shí)驗(yàn)相符合 故D正確 Thankyou 同學(xué)們 來學(xué)校和回家的路上要注意安全 同學(xué)們 來學(xué)校和回家的路上要注意安全